高粱玉米生料釀酒工藝研究*

胡萍 王婷婷

1（許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林與食品工程學(xué)院，河南許昌 461000）

2（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南漯河 462002）

生料釀酒源于世界能源危機(jī)，于20 世紀(jì)50 年代由日本學(xué)者率先提出。生料釀酒本質(zhì)是微生物利用原料中生淀粉生長(zhǎng)、繁殖以及代謝的過(guò)程，微生物利用自身生物酶將生淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖，然后在酒曲酶作用下，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精。

和傳統(tǒng)釀酒工藝對(duì)比，生料釀酒不僅可以節(jié)省資源，提升出酒率，保證酒質(zhì)和安全性，還可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，既節(jié)能又節(jié)糧，降低釀酒成本。然而，由于生料釀酒微生物種類較少，導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味不足、品質(zhì)不高。簡(jiǎn)言之，生料釀酒可使淀粉糊化的損失降低，并且能夠降低可發(fā)酵性物質(zhì)含量的能耗，保證酒釀質(zhì)量，因此生料釀酒逐漸被各界學(xué)者關(guān)注。生料釀酒是一門(mén)方興未艾的釀酒生產(chǎn)技術(shù)，具有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略決策中起到積極作用，同時(shí)，生料釀酒工藝將帶動(dòng)微生物領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)白酒工業(yè)開(kāi)拓新的領(lǐng)域。

高粱種植面積廣泛，價(jià)格低廉，高粱生料發(fā)酵容易，出酒率高，酒質(zhì)醇香，是生料釀酒的重要原料。玉米價(jià)格較低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，釀出的酒酒質(zhì)濃厚，逐漸成為生料釀酒的主要原料。生料釀酒與熟料釀酒相比，具有節(jié)省能源，減少人力、物力等優(yōu)點(diǎn)，本研究以高粱和玉米為原料探究生料白酒的最佳釀造條件，為今后的生料釀酒工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：高粱、脫胚玉米面，市售；生料酒曲，安琪酵母公司。

試劑：蔗糖（AR），蘇州逸祥化工科技有限公司；NaOH（AR），天津市大茂化學(xué)試劑廠；酚酞（AR），沈陽(yáng)科拓化工有限公司。

1.2 主要儀器

FA1104N 電子天平，海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；RHP-400A 粉碎機(jī)，江永康市榮浩工貿(mào)有限公司；PHS-25 pH 計(jì)，上海理達(dá)儀器廠；LB10T/LB62T 糖度計(jì)，廣州市銘睿電子科技有限公司；酒精計(jì)，河北省武強(qiáng)縣億達(dá)儀表廠。

1.3 工藝流程

高粱破碎→原料混合→酒曲活化→裝瓶→調(diào)酸度→恒溫發(fā)酵→蒸餾→檢測(cè)

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 高粱破碎

由于生料釀酒生產(chǎn)中高粱不會(huì)被高溫蒸煮，高粱顆粒大小會(huì)影響出酒率，因此將高粱顆粒粉碎至140目，可大大提高出酒率。

1.4.2 原料比確定

原料比不同直接影響蒸餾后生料白酒的出酒率以及酒品質(zhì)，因此以蒸餾后生料白酒酒精度和出酒率為測(cè)定指標(biāo)，對(duì)原料的混合比例進(jìn)行優(yōu)化。

原料總量60 g，高梁和玉米比例分別為1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1，充分混勻后分裝250 mL 錐形瓶。酒曲添加量為原料的0.7%，水添加量為原料的3倍。

1.4.3 酒曲添加量確定

生料酒曲是一種多功能的微生物復(fù)合酒曲，含有糖化劑、發(fā)酵劑和生香劑。

稱取60 g 高粱原料，按原料質(zhì)量的0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%稱取生料酒曲于燒杯中，加入10 倍30 ℃溫水，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，靜置，30 ℃恒溫培養(yǎng)30 min，水添加量為原料質(zhì)量的3倍。

1.4.4 水添加量的確定

將高粱原料和活化后的酒曲（原料質(zhì)量的0.7%）裝入瓶中，按質(zhì)量比1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5、1∶4.0加入純凈水，玻璃棒攪拌均勻。

1.4.5 調(diào)酸度

稱取5 g 檸檬酸于100 mL 容量瓶中，加水定容至刻度線，用膠頭滴管吸取檸檬酸溶液，逐滴加入發(fā)酵液中，邊滴邊攪拌調(diào)節(jié)pH值為4。

1.4.6 恒溫發(fā)酵

將瓶子與發(fā)酵栓嚴(yán)格密封，放入30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，發(fā)酵12 d，每天測(cè)定發(fā)酵液的酒精度、糖度和pH值。

1.5 指標(biāo)測(cè)定

1.5.1 酒精度測(cè)定

采用相對(duì)密度法測(cè)定酒精度。量取100 mL 酒樣，于500 mL 蒸餾燒瓶中加水100 mL 和數(shù)粒沸石，安裝冷凝管進(jìn)行蒸餾，用100 mL容量瓶接收餾出液（容量瓶浸入冰水浴中）。收集約100 mL 餾出液后，停止蒸餾，用水稀釋至刻度線，搖勻備用。使用密度瓶法測(cè)量餾出液相對(duì)密度，由酒精的相對(duì)密度查出相應(yīng)的酒精體積分?jǐn)?shù)。

1.5.2 總酸測(cè)定

吸取50 mL 酒樣于250 mL 三角瓶中，加入2 滴酚酞指示劑，用0.1 mol/LNaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色。記錄消耗的NaOH溶液的體積。計(jì)算公式：

式中：X—總酸含量，g/L；

C—NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；

V—消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

0.0601—消耗1 mL 1 mol/L NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于乙酸的質(zhì)量，g/mmol；

V0—取酒樣體積，mL。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 24、Origin 2019、Excel 2016 等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 原料配比對(duì)酒精度的影響

由圖1 可以看出，酒精度隨高粱和玉米添加比例不同，酒精度差異性顯著（P<0.05），高粱和玉米添加比例為1∶1 和2∶1 時(shí)差異性不顯著（P>0.05）；隨著玉米添加量增加，酒精度逐漸增高，當(dāng)添加比例為1∶3 時(shí)，酒精度最高，為9.24%vol，并且與其他試驗(yàn)組差異性顯著（P<0.05）；隨著高粱添加量增加，混合發(fā)酵后酒精度降低，可以初步推斷玉米粉中有對(duì)微生物發(fā)酵不利的成分，能促進(jìn)酵母等真菌糖酵解過(guò)程。因此，選擇高粱和玉米添加比例為1∶3。

圖1 原料配比對(duì)酒精度的影響

2.1.2 酒曲添加量對(duì)酒精度的影響

由圖2 可知，隨著酒曲添加量的增加，酒精度先增高后降低，當(dāng)酒曲添加量為0.9%時(shí)，酒精度達(dá)到最大值，為9.37%vol，可能此時(shí)微生物利用生料底物糖化發(fā)酵充分，乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值；當(dāng)酒曲添加量超過(guò)0.9%時(shí)，酒精度開(kāi)始降低，說(shuō)明發(fā)酵微生物過(guò)量，微生物之間競(jìng)爭(zhēng)底物，自身代謝消耗導(dǎo)致酒精度降低。差異性分析得出：除酒曲添加量0.7%和1.1%試驗(yàn)組外，其他試驗(yàn)組差異性均顯著（P<0.05）。因此，選擇酒曲添加量為0.9%。

圖2 酒曲添加量對(duì)酒精度的影響

2.1.3 料液比對(duì)酒精度的影響

如圖3 可知，隨著加水比例的增加，酒精度先升高后降低，當(dāng)料液比為1∶2.5 時(shí)，酒精度達(dá)到最大值，為9.00%vol。差異性分析得出：料液比1∶2.0、1∶2.5 和1∶3.0 之間差異性不明顯（P>0.05），當(dāng)加水比例超過(guò)原料質(zhì)量的2.5 倍后，酒精度開(kāi)始下降。因此，選擇料液比為1∶2.5。

圖3 料液比對(duì)酒精度的影響

2.2 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多水平多因素的一種設(shè)計(jì)方法，正交試驗(yàn)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以用較少的處理組合數(shù)研究較多的試驗(yàn)因素，因而可以大量節(jié)約人力和物力。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以最佳使用量為基準(zhǔn)，上下波動(dòng)一定范圍為選擇依據(jù)，以酒精度和出酒率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)高粱玉米生料釀酒進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)原料配比、酒曲添加量和料液比3 因素進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

由表2 可知，原料配比、酒曲添加量和料液比都對(duì)白酒酒精度和出酒率有影響，影響次序?yàn)镃（料液比）>B（酒曲添加量）>A（原料配比）。其中料液比對(duì)酒精度和出酒率的影響最顯著，酒曲添加量對(duì)于酒精度和出酒率的影響明顯，而原料配比對(duì)于白酒酒精度的影響較明顯。通過(guò)表2 可以發(fā)現(xiàn)A3B3C1的組合條件下酒精度為11.17% vol，因此可以確定當(dāng)原料（高粱∶玉米）配比1∶3，酒曲添加量1.0%，料液比1∶2 倍時(shí)，為最佳混合發(fā)酵釀酒條件，發(fā)酵蒸餾后生料白酒酒精度為11.17%vol，且出酒率高。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 總酸測(cè)定

測(cè)定正交試驗(yàn)組白酒總酸，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，白酒總酸含量隨酒精度的增大而減小。通過(guò)酸堿滴定的方法，測(cè)出白酒中總酸含量在0.33%～0.59%之間，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 白酒總酸測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論與展望

現(xiàn)如今隨著酵母工業(yè)和酶制劑工業(yè)的快速發(fā)展，生料釀酒技術(shù)在國(guó)內(nèi)已步入快速發(fā)展的階段且發(fā)展前景廣闊。本試驗(yàn)對(duì)2 種生原料釀酒工藝進(jìn)行創(chuàng)新性研究，目的在于研究生產(chǎn)生料白酒的優(yōu)良工藝，結(jié)果表明，高粱玉米原料比1∶3，酒曲添加量，料液比1∶2，發(fā)酵蒸餾出的酒精度和出酒率最高，且最終產(chǎn)品總酸含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。本研究為高濃度酒精工業(yè)化生產(chǎn)提供了參考，提高了出酒率，并且降低發(fā)酵罐的酸降解，延長(zhǎng)使用期限，節(jié)約釀酒成本。

酸在白酒中起到至關(guān)重要的作用，酸和酒中酚類、醌類物質(zhì)形成白酒中的香氣成分。如果白酒中酸過(guò)量，其香味成分就會(huì)改變，進(jìn)而導(dǎo)致酒質(zhì)變差；而總酸含量較少會(huì)使酒體單薄，香氣不和諧。因此在釀酒過(guò)程中對(duì)于總酸含量的把控尤為重要，希望后續(xù)科研人員對(duì)釀酒工藝中酸醇結(jié)合的研究引起關(guān)注。