不同木薯品種(系)的木薯酒精出酒率*

古碧，林瑩，李凱，周敬紅，代道芳

1(廣西大學淀粉化工研究所，廣西南寧，530004)2(廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧，530004)

不同木薯品種(系)的木薯酒精出酒率*

古碧1，林瑩2，李凱2，周敬紅2，代道芳2

1(廣西大學淀粉化工研究所，廣西南寧，530004)2(廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧，530004)

同一工藝條件下，對不同木薯品種(系)的木薯酒精出酒率進行研究:SC10品種的出酒率為14.40%，是適合酒精生產(chǎn)的木薯品種;SC6的含粉率為24.08%，出酒率為13.62%，說明原料的淀粉含量與出酒率之間不一定存在正相關(guān)性。

木薯，品種(系)，出酒率

木薯(Manihot)是多年生植物，廣泛種植于熱帶和亞熱帶的丘陵地帶。木薯生長適應性強、耐旱、耐貧瘠，在各種土壤中都能生長，是一種不與糧食爭地的作物。木薯的塊根的淀粉含量為30%，木薯干的則為70%，因此被譽為“淀粉之王”，是很有前途的酒精生產(chǎn)原料。廣西的木薯種植面積占全國的60%，年產(chǎn)鮮薯250～300萬 t。近年來，木薯作為酒精生產(chǎn)原料逐漸受到重視，也有一些學者致力于木薯酒精發(fā)酵的研究，但絕大多數(shù)研究僅限于酒精發(fā)酵工藝方面，而對不同品種木薯酒精發(fā)酵的比較研究鮮見報道。不同木薯品種，其淀粉含量、直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例、氮含量等不一樣，這可能會導致酒精生產(chǎn)中的出酒率出現(xiàn)差異。因此，筆者對不同品種(系)木薯酒精出酒率進行比較，試圖為木薯酒精生產(chǎn)和選育適合酒精生產(chǎn)的木薯品種提供參考。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

木薯品種(系):國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系武鳴綜合試驗站，SC5、SC6、SC7、SC8、SC9、SC10、SC205共7個品種(系)(2009年12月25日采樣);耐高溫a-淀粉酶，20 000 u/mL，產(chǎn)品標準:QB/T 2306－9;糖化酶，100 000 u/mL，產(chǎn)品標準:QB 1805.2－1993，湖南津市新型發(fā)酵有限責任公司。

1.2 試驗儀器設(shè)備

JJ－2高速組織搗碎機，上海比朗儀器有限公司;MJX－150生化恒溫培養(yǎng)箱，上海和呈代儀器制造有限公司;ZX280A蒸汽消毒器，上海三申醫(yī)療器械有限公司;HH－4數(shù)顯恒溫水浴鍋，山東泑博林源電源有限公司;超就工作臺，蘇州凈化。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程(圖1)

圖1 木薯酒精發(fā)酵工藝流程圖

1.3.2 工藝操作要點

1.3.2.1 原料處理及蒸煮

原料去雜，粉碎(粉碎顆?！?.5 mm)。取已按“四分法”采樣并測定其淀粉含量的鮮木薯樣品250 g(折成100%含淀粉量干基)，按V(原料)∶V(水)=1∶5的比例加水入蒸煮鍋，升溫至88～92℃蒸煮30～45 min。

1.3.2.2 液化

上述糊化醪冷卻到85～90℃，按每克原料50 u加α-淀粉酶，保溫液化10 min。

1.3.2.3 糖化

將液化醪冷至61～62℃，按120 U/g原料加入糖化酶，保持糖化溫度在60～65℃，糖化25 min。

1.3.2.4 酒精發(fā)酵

糖化完的醪液冷卻至30～34℃，送往發(fā)酵容器，經(jīng)60～72 h發(fā)酵，72 h后取出測其錐度，如果錐度在0Bx以下，說明發(fā)酵已完成即可進入蒸餾工序，如果錐度不在0Bx，將繼續(xù)發(fā)酵直到錐度達到0Bx以下成熟。

1.3.2.5 蒸餾

準確量取酒精發(fā)酵醪500mL于蒸餾燒瓶中，同時加入500mL蒸餾水，連好冷凝器，用電爐加熱，將餾液收集于500mL容量瓶中，達到刻度時，立即倒入100mL量筒中，同時測定溫度和酒精度。根據(jù)測得的酒精度和溫度，查表換算為20℃時的酒精度。

1.3.3 分析測定方法

水分含量測定:采用105℃烘箱法;淀粉含量測定:采用酶水解法;糖錘度測定:利用糖度計(15～210Bx)測定，查表校正為20℃時的糖錘度。液化率計算:

酒精度的測定:取100mL成熟發(fā)酵液于蒸餾瓶中，加100mL蒸餾水，加熱蒸餾出10mL溶液，利用酒精計(標溫20℃)測定其酒精度。同時測定溫度，換算成20℃時的乙醇體積分數(shù)。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 15.0軟件對不同品種木薯的含粉率與液化率、糖化率和原料出酒率指標之間進行相關(guān)性分析，選擇Pearson相關(guān)，進行雙尾T檢驗和顯示實際的顯著水平，所有數(shù)據(jù)都是3次測試的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表1～表4。

表1 不同品種(系)木薯液化醪中各指標試驗數(shù)據(jù)匯總

表2 不同品種(系)木薯糖化醪中各指標試驗數(shù)據(jù)匯總

表3 不同品種(系)木薯成熟醪中各指標試驗數(shù)據(jù)匯總

表4 不同品種(系)木薯的出酒率

2.2 數(shù)據(jù)的圖示分析

由圖2可知，7個木薯品種按傳統(tǒng)方法發(fā)酵，在同樣的液化、糖化和發(fā)酵條件下，其酒精發(fā)酵的出酒率大小順序依次為:SC10＞SC6＞SC9＞SC8＞SC5＞SC7＞SC205。SC9，SC6之間出酒率的差異不顯著;SC7，SC205之間出酒率的差異不顯著。

圖3可以看出SC9的每克淀粉出酒率明顯高于其他品系的木薯，但其含粉率(25.33%)卻相對比較低，分析原因可能是實驗誤差，也可能是所含淀粉特征所致。淀粉質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精，在理論上是原料的淀粉含量高，其酒精發(fā)酵的出酒率就高，但實際上不同的原料，其淀粉結(jié)構(gòu)、所含直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例等都不一樣，會導致在相同的發(fā)酵條件下，淀粉含量相同的原料的出酒率出現(xiàn)差異。

由圖4可以看出SC10的液化率及出酒率均最高。從圖上散點走勢也可以看出液化率和出酒率是相關(guān)的。

圖2 不同品(系)木薯的出酒率

圖3 不同品(系)木薯每克淀粉的出酒率

圖4 不同品(系)木薯的液化率與出酒率的比較

由圖5可以看出，在糖化醪中，出酒率是:SC10＞SC6＞SC9＞SC8＞SC5＞SC7＞SC205，而糖化率是SC10＜SC9＜SC6＜SC205＜SC8＜SC7＜SC5。由表2知，在糖化醪中積累的還原糖越多，其糖化率越低。原因可能是還原糖的積累抑制了菌體進行無氧呼吸將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精。

圖5 不同品(系)木薯糖化率與出酒率

圖6中不同品(系)木薯成熟醪的酒度(%)為SC9＞SC6＞SC7＞SC5＞SC10＞SC8＞SC205，酒度主要和酒曲的活力有關(guān)。而出酒率是SC10＞SC6＞SC9＞SC8＞SC5＞SC7＞SC205。從表2數(shù)據(jù)分析，可能是受pH影響。酒精的發(fā)酵生產(chǎn)中最易污染的是乳酸菌，雜菌的污染直接造成酒精產(chǎn)量的降低。當pH在4甚至更低時，這些菌將不能再生長。

圖6 成熟醪中的酒度與出酒率的關(guān)系

2.3 相關(guān)性分析

對不同品種(系)木薯的含粉率、液化率、糖化率和出酒率進行Pearson相關(guān)性分析，分析結(jié)果見表5。

表5 Pearson相關(guān)性分析結(jié)果

含粉率和出酒率在0.05水平上顯著正相關(guān)，糖化率和出酒率在0.05水平上呈顯著負相關(guān)。

2.3.1 含粉率和糖化率對出酒率影響的回歸分析

通過相關(guān)性分析可知，含粉率和糖化率是影響出酒率的主要因素，進行回歸分析選用以下回歸模型:

式中:X1為含粉率;X2為糖化率;y為出酒率。

經(jīng)逐步回歸分析，建立的回歸方程為:y=13.506+0.266X1－0.183X2。經(jīng) t檢驗，b1、b2的 P 值分別為 0.080、0.078，在α=0.10水平，均有顯著意義。上述結(jié)果表明，木薯的含粉率越高、糖化率越低，其出酒率就越高。因為在單批次發(fā)酵中，產(chǎn)物對酵母菌有明顯的抑制作用可能會導致淀粉的利用率降低，而糖化后的葡萄糖用于酵母菌生長的量是一定的，這就導致了糖化率低的時候有可能出酒率高。由此可見，在酒精發(fā)酵的補料發(fā)酵中，當木薯含粉率高時，其糖化率高，相應的出酒率也高，更有利于工業(yè)生產(chǎn)。

3 結(jié)論

在挑選的7個品種(系)的木薯中，SC10發(fā)酵的出酒率最高，是適合酒精生產(chǎn)的木薯品種。SC6的淀粉含量最高，但其原料出酒率卻比較低，說明原料的淀粉含量與出酒率之間不一定存在正相關(guān)性。

［1］吳國峰，賈樹彪，曾偉民.工業(yè)發(fā)酵分析［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2006.

［2］古碧，李開綿，李兆貴，等.不同木薯品種(系)塊根淀粉特性研究［J］.熱帶作物學報，2009，30(12):1 876－1 882.

［3］李云雁.試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理［M］.北京:化工工業(yè)出版社.2005

［4］王福榮.釀酒分析與檢測［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005.

［5］劉振，王金鵬，張立峰，等.木薯干原料同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇［J］.過程工程學報，2005，5(3):353～356.

［6］薛萬偉，黨選舉，李鑫，等.木薯酒精發(fā)酵工藝的研究［J］.釀酒，2005，33(4):39～40.

Alcoholic Fermentation of Cassava of Different Varieties

Gu Bi1，Lin Ying2，Li Kai2，Zhou Jing-hong2，Dai Dao-fang2
1(Starch ＆ Chemical Research Institute of Guangxi University，Guangxi 530004，China)2(College of Light Industry and Food Engineering，Guangxi University，Guangxi 530004，China)

Seven varieties of cassava，South China series 5，6，7，8，9，10，205 were used as experimental materials through alcoholic fermentation.to investigate their liquor output rate under the same condition.The results showed that South China 10 had 14.40%liquor output rate and were more suitable for alcohol production.South China 6 contained 24.08%starch，but its liquor output rate was 13.62%.This showed that the starch content of cassava was not positively correlated with liquor output rate.

cassava，variety，liquor output rate

學士，高級工程師。

*國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金資助(NYCYJSTX.17)

2010－03－20，改回日期:2010－05－19