CN102925334A

CN102925334A - 一种降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法

Info

Publication number: CN102925334A
Application number: CN2012103969588A
Authority: CN
Inventors: 徐岩; 王栋; 刘俊; 赵光鳌
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Huzhou Laohenghe Brewing Co., Ltd.
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN102925334B

Abstract

本发明公开了一种降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，属于食品工艺技术领域。本发明利用具有生物降解氨基甲酸乙酯（EC）功能的固定化胶红酵母CGMCCNo：5081全细胞和经改造复配的树脂材料的吸附作用，将CGMCCNo：5081全细胞和树脂材料两种材料分别单独或混合，用于对酒精饮品的分批处理或填充柱连续处理，可实现显著降低酒精饮品中EC的作用。其中，混合装柱或者分别装柱串联处理，酒精饮品以1/8BV/h~2BV/h的流速、20~45℃流经处理柱，EC去除率可达80%。该方法操作简单，快速有效，处理后的酒样风味评价与原酒接近。此技术可用于常见酒精饮料，降低其中的EC含量，提高食品安全性。

Description

一种降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法

技术领域

本发明是一种针对酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成调控技术，具体涉及应用固定化细胞和吸附材料，进行生物和物化集成处理的技术，属于食品工艺技术领域。

背景技术

氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate，简称EC，又称Urethane)，是发酵食品(如面包，酸奶，乳酪等)和酒精饮品(如葡萄酒、白兰地、威士忌、果酒、中国黄酒和日本清酒等)的伴随产物，其对人体健康存在负面影响。2007年，世界卫生组织的国际癌症研究机构(IARC)正式将氨基甲酸乙酯归为2A类致癌物，与丙烯酰胺同等危险，美国国家毒理计划将其列入“有理由预料引起癌症的物质”名单。因此如何降低酒精饮品中EC的含量正逐渐受到研究人员的重视。

目前对于酒精饮品中EC含量控制问题的研究，主要集中于酸性脲酶的使用以及低产尿素酿酒酵母的选育，旨在通过前体尿素的降低来达到控制EC含量的目的。然而，这些往往不能彻底解决酒精饮品的EC问题；且EC一经形成，就极稳定，通过控制前体已不能解决问题。因此直接去除EC技术的研究迫在眉睫，此技术对于提高酒精饮品的安全性具有重要作用。去除EC的生物法存在成本较高，使用寿命有限等弊端；而物化方法存在对酒体风味的影响等不足。鉴于生物方法、物化方法两者的特点，本发明结合两者优点，提供一种降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法。

发明内容

针对现有技术难点及存在的问题，本发明的目的在于提供一种酒精饮品及发酵食品中氨基甲酸乙酯的集成调控技术，包括一株具有降解氨基甲酸乙酯功能的固定化胶红酵母，及配合经改造和复配后的吸附材料，能够通过微生物酶的生物催化作用及吸附材料的物化作用，在乙醇浓度0～20%，糖浓度0～200g/L，及pH 3.5-7.0的环境中，有效降低EC含量，达到提高酒精饮品及发酵食品安全性的目的。

本发明的技术方案：一种降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，利用具有生物降解氨基甲酸乙酯EC功能的固定化胶红酵母CGMCC No：5081全细胞和经改造复配的树脂材料的吸附作用，将CGMCC No：5081全细胞与树脂材料用于对酒精饮品的分批处理或填充柱连续处理，降低酒精饮品中的EC；

所述树脂材料为ISP Global Beverage Services的POLYCLAR 10，江苏苏青水处理工程集团有限公司的DA-201B、DA-201E，上海罗门哈斯化工有限公司的XAD761，西安蓝晓科技有限公司的seplite-XDA1、seplite-XDA200、seplite-XDA300、LX26，天津市海光化工有限公司的NKAⅡ、H103，杭州争光实业股份有限公司的DM130、CAD45，上海华震科技有限公司的HZ845中的一种或几种的混合物；

所述酒精饮品为黄酒、葡萄酒、料酒、果酒、露酒或配制酒。

具体步骤为：

（1）树脂材料预处理：取树脂材料，经丙酮洗2BV，水洗4BV；质量浓度5%的NaOH洗2BV，水洗4BV；质量浓度5%的HCl洗2BV，水洗6BV，乙醇洗2BV，水洗2BV；

（2）细胞培养及固定化细胞的制备：取降解氨基甲酸乙酯的胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)，保藏编号为CGMCC No：5081，培养固定化细胞；培养条件：碳源为碳水化合物：葡萄糖、蔗糖或麦芽糖；氮源为有机氮源：酵母膏，蛋白胨，棉籽粉，麦芽汁，玉米浆，或无机氮源：硫酸铵，硝酸铵，磷酸铵，氯化铵；另外添加氨基甲酸乙酯或者其类似物：氨基甲酸甲酯、氨基甲酸丙酯，或酰胺类化合物：甲酰胺、乙酰胺、丁酰胺、乳酰胺、N-甲基乙酰胺、青霉素钠；培养方式为静置培养或振荡培养，温度以25 -33℃为宜，培养时间足够微生物的生长以及EC降解酶的产生；所得的培养物经离心收集菌体，然后用生理盐水进行洗涤，取湿细胞2g悬浮于2mL生理盐水中，然后与20mL灭菌的质量浓度2%海藻酸钠溶液混合，逐滴滴入质量浓度2%氯化钙溶液中制成固定化细胞；

（3）分批处理：取步骤（2）所得固定化细胞以待处理的酒精饮品量5%~20%添加量和步骤（1）所得处理后的树脂材料以待处理的酒精饮品量5%~15%添加量，添加于待处理的酒精饮品中，添加后于20~45℃，50~300rpm条件下处理0.5~36h；

或连续处理：将步骤（2）所得固定化细胞和步骤（1）所得处理后的树脂材料装柱，固定化细胞:树脂材料以质量比1:5~1:1的比例混合，酒精饮品以1/8 BV/h~2 BV/h的流速、20~45℃过柱进行处理。

步骤（3）所述连续处理中的装柱为：固定化细胞和树脂材料混合装柱；或固定化细胞单独装柱，混合树脂材料装柱，然后将两柱串联。

所处理的酒精饮品，其乙醇浓度为0～20%，糖浓度为0～200g/L，pH 3.5-7.0。

氨基甲酸乙酯EC含量在400μg/L以内的酒精饮品，EC去除率达80%；EC含量大于400μg/L的酒精饮品，EC去除率达60%。

胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No：5081，于2011年12月2日申请的201110395044.5“具有降解氨基甲酸乙酯功能的胶红酵母及其在酒类及食品中的应用”中已公开。

本发明的有益效果：本发明采用一株具有降解氨基甲酸乙酯功能的固定化胶红酵母，及配合经改造和复配后的吸附材料，酒精饮品经过固定化细胞和吸附材料的综合集成处理，使得EC含量大幅下降，同时酒精饮品的理化指标及风味评价与原酒接近。

所述的技术方案在酒精饮品中的应用，能在乙醇浓度0～20%，糖浓度0～200g/L，及pH 3.5-7.0的环境中，有效降低EC含量。

所述的技术方案在酒精饮品和发酵食品中的应用，适用于各种酿造酒、配制酒的酿造工业和食品工业中EC的去除。

所述的技术在酒精饮品及食品中的应用，用菌株制成的酶制剂配合吸附材料处理样品，从而得到EC含量降低、安全性提高的酒类及食品。

本发明采用固定化胶红酵母细胞CGMCC No：508 1和吸附材料综合装柱联用处理，1/8 BV/h~2 BV/h的流速、20~45℃过柱，操作简单，快速有效，实现了酒精饮品中EC含量的终端集成控制，使EC含量得到大幅下降；同时处理后酒样的理化指标及风味评价与原酒接近。该方法可用于各种酒精饮品中EC含量的终端控制。例如可将清酒中EC控制在40μg/L以下，葡萄酒中不高于15μg/L。同时，本发明对于其他发酵类饮品中EC的去除也存在着广阔的应用潜力。

附图说明

图1 本发明的混合填充柱连续处理装置的示意图。

图2 本发明的填充柱串联处理装置的示意图。处理柱一为固定化细胞单独装柱，处理柱二为混合树脂材料装柱。

具体实施方式

实施例1：

菌株CGMCC No：5081全细胞和ISP Global Beverage Services的POLYCLAR 10、上海罗门哈斯化工有限公司的XAD761、西安蓝晓科技有限公司的seplite-XDA200用于黄酒中EC的去除。

按上述CGMCC No：5081细胞和三种材料添加于市售的两种黄酒样品中，分别为半甜型黄酒样品（样品1：酒精度8%，EC含量87 μg/L，pH 3.8)，与半干型黄酒样品(样品2：酒精度14%，EC含量266 μg/L，pH4.1)，样品2为向市售黄酒中额外添加部分EC制得，添加洗涤后的全细胞至为酒样的10%，树脂材料添加量为10%（V/V），于35℃、150 rpm振荡分批处理两天，结果见下表1所示。

表1 集成技术对黄酒中EC的分批去除效果

样品	初始EC浓度(μg/L)	处理后EC浓度(μg/L)	EC去除率(%)
				样品 1	87.14	18.83	78.39
样品 2	265.65	62.06	76.64

实施例2：

固定化CGMCC No：5081细胞和江苏苏青水处理工程集团有限公司的DA-201B、上海罗门哈斯化工有限公司的XAD761、天津市海光化工有限公司的NKAⅡ用于黄酒中EC的混合填充柱连续去除。

如图1所示，将固定化CGMCC No：5081细胞以1:5~1:1的比例和三种等比例混合的材料混合装柱，半甜型黄酒样品（酒精度8%，EC含量87 μg/L，pH 3.8）以1/2 BV/h的流速、40℃过柱，进行处理，结果见下表2所示，实现了EC含量的有效调控。

表2 集成技术对黄酒中EC的填充柱连续处理去除效果

样品	初始EC浓度(μg/L)	处理后EC浓度(μg/L)	EC去除率(%)
				样品1	87.14	13.52	84.48

实施例3：

固定化CGMCC No：5081细胞和上海罗门哈斯化工有限公司的XAD761、西安蓝晓科技有限公司的seplite-XDA1、LX26、天津市海光化工有限公司的H103、杭州争光实业股份有限公司的DM130用于黄酒中EC的填充柱串联连续处理去除。

如图2所示，分别将固定化CGMCC No：5081细胞单独装柱，以及五种材料等比例混合装柱，两柱串联，对半甜型黄酒样品（酒精度8%，EC含量87 μg/L，pH 3.8）以1/4 BV/h的流速、25℃过柱，进行处理，结果见下表3所示，实现了EC含量的有效调控。

表3 集成技术对黄酒中EC的填充柱串联连续处理去除效果

样品	初始EC浓度(μg/L)	处理后EC浓度(μg/L)	EC去除率(%)
				样品1	87.14	12.47	85.69

实施例4：

固定化CGMCC No：5081细胞和江苏苏青水处理工程集团有限公司的DA-201E、上海罗门哈斯化工有限公司的XAD761、上海华震科技有限公司的HZ845用于葡萄酒中EC的混合填充柱连续去除。

如图1所示，将固定化CGMCC No：5081细胞和三种材料以质量比1:5~1:1的比例混合装柱，葡萄酒样品（乙醇含量12%，EC含量127 μg/L，通过向样品中添加部分EC制得，pH 3.8）以1/3 BV/h的流速、20℃过柱，进行处理，结果见下表4所示，实现了EC含量的有效调控，处理后酒样与原酒接近。

表4 集成技术对葡萄酒中EC的混合填充柱连续处理去除效果

样品	初始EC浓度(μg/L)	处理后EC浓度(μg/L)	EC去除率(%)
				样品3	127.48	11.38	91.07

本发明所适用的酒精饮品，不局限于黄酒、葡萄酒，也包括料酒、果酒、露酒、配制酒等。

Claims

1.一种降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，其特征是：利用具有生物降解氨基甲酸乙酯EC功能的固定化胶红酵母CGMCC No：5081全细胞和经改造复配的树脂材料的吸附作用，将CGMCC No：5081全细胞与树脂材料用于对酒精饮品的分批处理或填充柱连续处理，降低酒精饮品中的EC；

2.根据权利要求1所述降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，其特征是具体步骤为：

（2）细胞培养及固定化细胞的制备：取降解氨基甲酸乙酯的胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)，保藏编号为CGMCC No：5081，培养固定化细胞；培养条件：碳源为碳水化合物：葡萄糖、蔗糖或麦芽糖；氮源为有机氮源：酵母膏，蛋白胨，棉籽粉，麦芽汁，玉米浆，或无机氮源：硫酸铵，硝酸铵，磷酸铵，氯化铵；另外添加氨基甲酸乙酯或者其类似物：氨基甲酸甲酯、氨基甲酸丙酯，或酰胺类化合物：甲酰胺、乙酰胺、丁酰胺、乳酰胺、N-甲基乙酰胺、青霉素钠；培养方式为静置培养或振荡培养，温度以25^oC -33^oC为宜，培养时间足够微生物的生长以及EC降解酶的产生；所得的培养物经离心收集菌体，然后用生理盐水进行洗涤，取湿细胞2g悬浮于2mL生理盐水中，然后与20mL灭菌的2%海藻酸钠溶液混合，逐滴滴入2%氯化钙溶液中制成固定化细胞；

3.根据权利要求1所述降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，其特征是：步骤（3）所述连续处理中的装柱为：固定化细胞和树脂材料混合装柱；或固定化细胞单独装柱，混合树脂材料装柱，然后将两柱串联。

4.根据权利要求1所述降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，其特征是：所处理的酒精饮品，其乙醇浓度为0～20%，糖浓度为0～200g/L，pH 3.5-7.0。

5.根据权利要求1所述降低酒精饮品中氨基甲酸乙酯的集成控制方法，其特征是：氨基甲酸乙酯EC含量在400μg/L以内的酒精饮品，EC去除率达80%；EC含量大于400μg/L的酒精饮品，EC去除率达60%。