釀酒用大米糊化效果的影響因素分析研究

劉路宏，郭 艷，安明哲，喬宗偉，李楊華，王小琴，羅 珠，宋廷富

(宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644007)

原料是白酒釀造的基礎(chǔ)，不同原料產(chǎn)出的白酒在風(fēng)味上差別很大。釀酒界有“高粱產(chǎn)酒香，玉米產(chǎn)酒甜，糯米產(chǎn)酒綿，大米產(chǎn)酒凈”之說(shuō)。多糧原料釀造是中國(guó)名優(yōu)濃香型白酒的一大主要特點(diǎn)，除高粱外，大米也是多糧濃香型白酒的一種重要原料。大米的主要成分有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、水和微量元素等，不同品種大米的外觀品質(zhì)（如堊白度、長(zhǎng)寬比）以及內(nèi)部組分含量具有顯著差異，對(duì)其糊化性質(zhì)和米飯的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)均有不同程度影響。目前對(duì)于大米的研究主要集中在其蒸煮食用品質(zhì)及稻谷的儲(chǔ)藏性能方面。卜玲娟等研究了高溫流化技術(shù)對(duì)糙米的蒸煮及食用品質(zhì)的改良，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全谷物經(jīng)過(guò)高溫流化處理后，表觀形態(tài)、橫截面積、吸水能力、蒸煮時(shí)間、硬度、感官品質(zhì)均得到了有效的改善。郭玉寶在研究?jī)?chǔ)藏中大米多個(gè)指標(biāo)變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，確定了有效評(píng)價(jià)儲(chǔ)藏中大米陳化特征的敏感指標(biāo)。

濃香型白酒采用“續(xù)糟配料，混蒸混燒”工藝，即一邊餾酒一邊蒸糧，這樣不僅能增加酒體中的糧食復(fù)合香氣和酒體的豐滿程度，還能縮短用氣時(shí)間，節(jié)約能源和人工成本。蒸糧是為了使糧食中的淀粉糊化，淀粉只有在糊化后糖化酶才能更好地作用，將其轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖，為微生物生長(zhǎng)代謝利用，因此，原料的糊化程度直接影響到原料的出酒率。原料糊化程度的影響因素有很多，例如原料品種、蒸煮時(shí)間、潤(rùn)糧時(shí)間等。本研究從不同品種大米的糊化曲線及糊化時(shí)間的差異出發(fā)，研究大米干燥方式、大米品種、蒸糧時(shí)間、大米粉碎度等因素對(duì)多糧濃香型白酒蒸糧糊化度的影響，以期為酒企在原糧的篩選和釀酒工藝的把控方面提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

材料：從市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)3 種不同品種的大米，其中大米1 為東北大米，大米2 和大米3 為宜賓本地種植大米；某酒企不同車(chē)間提供的出窖糟醅1、出窖糟醅2。

儀器設(shè)備：101-1-BS 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；自制蒸酒小甑，四川宜賓岷江機(jī)械制造有限責(zé)任公司；萬(wàn)用電爐，北京中興偉業(yè)世紀(jì)儀器有限公司；SU-1000 日立掃描電子顯微鏡，日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水分含量測(cè)定

大米水分含量按照GB 5497—1985《糧食、油料檢驗(yàn) 水分測(cè)定法》中105 ℃恒重法測(cè)定。

酒糟水分含量按照Q/WLYJ07.05LHZ-03《糟醅水分的試驗(yàn)法》：稱(chēng)取糟醅試樣10.0 g 于瓷質(zhì)蒸發(fā)皿中，置于105 ℃烘箱中烘3 h，取出，放入干燥器中冷卻30 min左右，稱(chēng)量。

1.2.2 大米顆粒糊化時(shí)間測(cè)定

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T 25226—2010 大米蒸煮過(guò)程中米粒糊化時(shí)間的評(píng)價(jià)）測(cè)定。

1.2.3 直鏈淀粉含量測(cè)定

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T 15683－2008 大米直鏈淀粉含量的測(cè)定）測(cè)定。

1.2.4 大米的顯微結(jié)構(gòu)

將樣品中間掰斷，橫斷面朝上粘在導(dǎo)電膠上，放入日立離子濺射儀中鍍膜，然后放入掃描電子顯微鏡中進(jìn)行觀察與拍照。

1.2.5 蒸煮模擬試驗(yàn)

模擬濃香型白酒“續(xù)糟配料，混蒸混燒”生產(chǎn)工藝，利用自制蒸酒小甑進(jìn)行蒸糧試驗(yàn)。所謂混蒸混燒，是指在將要進(jìn)行蒸餾取酒的糟醅中按比例加入原料、輔料，通過(guò)人工操作上甑將物料裝入甑桶，調(diào)整好火力，做到先緩火蒸餾取酒，然后加大火力進(jìn)一步糊化糧食原料。操作步驟如下：

將1000 g 糟醅、280 g 大米粗粉和60 g 糠殼混勻，在自制的小甑子上蒸40 min 后，稱(chēng)取50 g 混糧酒糟，挑選其中有硬心的大米粒稱(chēng)重，計(jì)算有硬心的糧食占總稱(chēng)取糧食的百分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種大米糊化曲線對(duì)比

糊化作用是指使大米粒變?yōu)轭?lèi)似果凍狀的凝結(jié)膠體（又叫凝膠）的過(guò)程。將市售的3 種大米在沸水中進(jìn)行煮沸處理，就是將大米中淀粉進(jìn)行糊化作用的過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)記錄大米粒從浸入沸水到完全糊化所需的時(shí)間，側(cè)面反映不同種類(lèi)大米糊化的難易程度。由圖1 可知，3 種大米糊化時(shí)間t關(guān)系為：t＜t＜t，大米1和大米2達(dá)到完全糊化狀態(tài)的時(shí)間相差不大，并且兩者的糊化曲線基本一致。大米2 完全糊化時(shí)間在26.7 min 左右，大米1完全糊化時(shí)間在24.1 min 左右，兩者都遠(yuǎn)大于大米3 的糊化時(shí)間。從外觀上看，大米1 和大米2 的體積明顯大于大米3，這可能是導(dǎo)致兩種大米糊化時(shí)間較長(zhǎng)的原因之一。

圖1 不同品種大米糊化曲線對(duì)比圖

有文獻(xiàn)指出，支鏈淀粉和直鏈淀粉因結(jié)構(gòu)不同其吸水性也有很大差異，直鏈淀粉分子間結(jié)合力較強(qiáng)，直鏈淀粉含量高的淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)較緊密，難糊化。由表1 可知，直鏈淀粉含量關(guān)系為大米2＞大米1＞大米3，與3 種大米糊化時(shí)間成正相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)槠茐闹辨湹矸劢Y(jié)構(gòu)中的氫鍵需要更大的能量，故而糊化溫度更高，糊化時(shí)間更長(zhǎng)，說(shuō)明直鏈淀粉含量的高低是影響大米糊化作用一個(gè)重要因素。

表1 不同品種大米直鏈淀粉含量

2.2 大米胚乳中的淀粉體結(jié)構(gòu)的顯微結(jié)構(gòu)觀察

大米中的生淀粉分子排列緊密,形成膠束，淀粉分子中的羥基與水分子相互作用生成氫鍵，不易被淀粉酶分解。傳統(tǒng)釀造工藝中蒸煮的目的是為了使大米中的生淀粉α-化，提高淀粉的可降解性。

不同品種生大米及其煮熟后的熟米粒的橫截面顯微結(jié)構(gòu)如圖2 所示。從圖2 可以看出，大米中的生淀粉顆粒排列緊密,呈不規(guī)則形狀,部分淀粉顆粒聚集在一起形成晶體結(jié)構(gòu)。不同品種生大米的淀粉顆粒有較大差異，大米1 的單淀粉顆粒較大米2 和大米3 多，顯得疏松，大米2 和大米3 中的淀粉顆粒大部分都緊密的聚集在一起形成較大面積的復(fù)合淀粉粒。

蒸煮后的大米淀粉（見(jiàn)圖2d、2e、2f），淀粉粒細(xì)胞壁基本被破壞，只能看到模糊的細(xì)胞壁輪廓，并且淀粉晶體狀態(tài)消失，形成糊狀，因而不能從電鏡掃描圖中顯示出品種間的差異性。同一品種大米生淀粉和熟淀粉之間存在巨大差異，驗(yàn)證了淀粉糊化的本質(zhì)，即水分子進(jìn)入微晶束，拆散淀粉分子間的締合狀態(tài)，使淀粉分子失去原有的取向排列，變?yōu)榛靵y狀態(tài)的過(guò)程，可以為宏觀上判別大米是否糊化完全提供依據(jù)。

圖2 生大米與熟米粒掃描電鏡圖片

2.3 大米與糟醅混合蒸糧試驗(yàn)

2.3.1 不同蒸糧時(shí)間對(duì)大米糊化效果的影響

濃香型大曲酒在生產(chǎn)工藝上采取的是續(xù)糟配料、混蒸混燒，即在原出窖糟醅中，按每一甑投入一定數(shù)量的高粱、大米等釀酒原料與一定數(shù)量的填充輔料糠殼，拌和均勻進(jìn)行蒸煮，一邊取酒一邊糊化糧食。原料高粱、大米等要先進(jìn)行粉碎，使顆粒淀粉暴露出來(lái)，增加原料表面積，有利于淀粉顆粒的吸水膨脹和蒸煮糊化。從圖3 可知，蒸糧時(shí)間越長(zhǎng)，大米糊化越徹底。將某車(chē)間出窖糟醅與大米3蒸糧40 min 后，未糊化完全的大米顆粒大幅減少，說(shuō)明蒸糧時(shí)間控制在40 min 左右即可滿足蒸糧需求。

圖3 不同蒸糧時(shí)間對(duì)大米糊化效果的影響

2.3.2 品種對(duì)大米糊化效果的影響

將粉碎后的3 種大米與某酒廠車(chē)間出窖糟醅混勻蒸糧40 min后，各個(gè)樣品中未糊化完全大米的含量如表2 所示。從表2 可以看出，同樣的試驗(yàn)條件下，3 種大米在加熱蒸糧后的糊化情況存在明顯的差異。大米2 蒸糧40 min 后未完全糊化顆粒的百分?jǐn)?shù)高達(dá)14.98 %，大米3 則幾乎達(dá)到完全糊化的狀態(tài)。由于釀酒原料中的淀粉要經(jīng)過(guò)糊化后才能有效地被淀粉酶作用，未糊化的淀粉不能被微生物利用，所以糊化效果與最終白酒的質(zhì)量和產(chǎn)量有至關(guān)重要的關(guān)系。3種不同品種的大米在模擬蒸糧試驗(yàn)中糊化效果存在較大差異，說(shuō)明品種是影響釀酒蒸糧過(guò)程中大米糊化效果的一個(gè)重要因素。

表2 不同品種大米與糟醅混蒸后的糊化情況

2.3.3 顆粒度對(duì)大米糊化效果的影響

在多糧濃香型白酒的實(shí)際生產(chǎn)中，原料由高粱、大米、糯米、小麥、玉米混合粉碎而成，粗細(xì)程度要求一粒糧食分成6～8 瓣，通過(guò)20 目篩的細(xì)粉占10%～20%。為了驗(yàn)證粉碎粒度對(duì)大米原料糊化效果的影響，將大米3 粉碎后分別過(guò)12 目、14 目、16 目、18 目、20 目篩后取篩下物與某酒廠車(chē)間出窖糟醅混勻蒸糧，結(jié)果如圖4所示。

圖4 粉碎顆粒度對(duì)大米糊化效果的影響

從圖4 可以看出，粉碎粒度越小，大米3 顆粒與出窖糟混蒸后越容易被蒸熟，未完全糊化大米粒的百分?jǐn)?shù)越低。大米被粉碎后內(nèi)部的顆粒淀粉暴露出來(lái)，增加了原料大米的表面積，有利于淀粉顆粒的吸水膨脹和蒸煮糊化。原料粉碎要適中，粉碎過(guò)粗，蒸煮糊化不易透徹，一方面加大能源消耗，另一方面也會(huì)影響出酒；原料粉碎過(guò)細(xì)，酒醅容易發(fā)膩或起疙瘩，蒸餾時(shí)容易壓汽，會(huì)加大輔料糠的用量，影響酒的質(zhì)量。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，過(guò)20 目篩的大米粉雖然易于糊化，但甑子中下層有部分疙瘩出現(xiàn)，過(guò)18目篩下物也有少量結(jié)塊現(xiàn)象，所以實(shí)際生產(chǎn)中要控制好細(xì)粉的比重。

2.3.4 潤(rùn)糧時(shí)間對(duì)大米糊化效果的影響

濃香型白酒釀造工藝中，糟醅出窖配料后，要進(jìn)行潤(rùn)料。將所投的原料和酒醅拌勻堆積，表面撒上一層稻殼，防止酒精揮發(fā)損失。為了驗(yàn)證潤(rùn)糧時(shí)間對(duì)糊化效果的影響，將粉碎后的大米3 與某車(chē)間出窖糟混勻后分別放置0.5 h、1 h、1.5 h、2 h、2.5 h和3 h，蒸糧40 min后的糊化結(jié)果如圖5所示。隨著潤(rùn)糧時(shí)間的增加，混合糧糟中未完全糊化大米顆粒的百分?jǐn)?shù)有所減少，潤(rùn)糧約2 h 后未完全糊化大米顆粒的百分?jǐn)?shù)下降幅度變得平緩，這是由于潤(rùn)料會(huì)使生料預(yù)先吸收水分，促使糧食內(nèi)部的淀粉膨化，能在一定程度上促進(jìn)蒸煮糊化。潤(rùn)糧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加酒精的揮發(fā)，影響出酒率，在生產(chǎn)中要結(jié)合糧食及酒糟實(shí)際情況安排潤(rùn)糧時(shí)間。

圖5 潤(rùn)糧時(shí)間對(duì)大米糊化效果的影響

2.3.5 原料干燥方式對(duì)大米糊化效果的影響

稻谷在成熟收割后仍維持著生命活力，需要進(jìn)行干燥處理以保證糧食儲(chǔ)存安全。將105 ℃熱風(fēng)干燥箱中干燥處理的大米3 與自然晾曬干的大米3粉碎成相同粒度，分別與同一糟醅混蒸，結(jié)果如表3 所示。相較于自然晾曬干燥，熱風(fēng)烘箱干燥后更容易糊化，高溫干燥會(huì)使大米產(chǎn)生裂縫，這些裂縫能夠成為大米蒸煮過(guò)程中的吸水通道，使大米更容易蒸熟。

表3 不同干燥方式大米與糟醅混蒸后的糊化情況

2.3.6 底物對(duì)大米糊化效果的影響

從整大米顆粒的糊化蒸煮實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大米2和大米3 的糊化時(shí)間相差較大，為了進(jìn)一步驗(yàn)證兩種大米與糟醅混合蒸煮后的糊化效果，將大米2 和大米3 分別與不同車(chē)間的出窖糟混蒸，結(jié)果如表4所示。

表4 不同車(chē)間糟醅與大米混蒸后的糊化情況

從表4 可以看出，無(wú)論是出窖糟1 還是出窖糟2，與大米3 混合蒸糧后未糊化完全大米顆粒的百分?jǐn)?shù)都遠(yuǎn)低于大米2。出窖糟1 的水分含量為64.51%，出窖糟2 的水分含量為62.57%，兩者之間相差約2 %。同一種大米與不同車(chē)間的酒糟混蒸后未糊化顆粒的百分?jǐn)?shù)有細(xì)微的差別，與酒糟水分含量成反比例關(guān)系，出窖糟水分含量越高，蒸糧后未完全糊化糧食的比例就越低，說(shuō)明不同的糟醅對(duì)大米的糊化效果的影響主要是由于其水分含量的差異引起原料大米吸水速率的差異，從而導(dǎo)致最終糊化完全大米粒百分?jǐn)?shù)的不同。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，在水量充足的情況下，不同品種大米的糊化曲線各不相同，糊化時(shí)間也相差較大，這與大米的直鏈淀粉含量有一定關(guān)系。掃描電鏡結(jié)果表明不同品種稻米的胚乳淀粉體結(jié)構(gòu)不同，蒸煮后稻米的糊化程度差異較小。

在濃香型白酒釀造工藝的蒸糧過(guò)程中，延長(zhǎng)潤(rùn)糧時(shí)間能在一定程度上促進(jìn)糧食的糊化，在實(shí)際生產(chǎn)中要結(jié)合糧食及酒糟實(shí)際情況合理安排潤(rùn)糧時(shí)間；大米粉碎后的顆粒度也對(duì)其糊化效果有一定影響，不過(guò)要控制好細(xì)粉（過(guò)20 目篩下物）的含量，以免結(jié)塊塌氣影響蒸汽的穿透性，造成糧食糊化不徹底。影響大米糊化效果最重要的因素是大米的品種及其干燥方式。

本研究?jī)H通過(guò)直鏈淀粉含量和電鏡結(jié)構(gòu)初步探究了大米品種間糊化差異的原因，對(duì)于引起品種間差異的根本原因后續(xù)還需進(jìn)一步的研究考證。