應(yīng)用生物酸化浸米技術(shù)生產(chǎn)黃酒

謝廣發(fā) ， 曹 鈺 ， 程 斐 ， 王哲迪 ， 陸 健

（1.中國(guó)紹興黃酒集團(tuán)有限公司 國(guó)家黃酒工程技術(shù)研究中心，浙江 紹興312000；2.江南大學(xué) 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；3.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；4.江南大學(xué) 糧食發(fā)酵工藝及技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122）

黃酒是我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品的典型代表，具有6 000多年的釀造歷史，享有“國(guó)酒”的美譽(yù)[1]。浸米是黃酒釀造中的重要環(huán)節(jié)，其目的不僅使原料大米充分吸水膨脹便于蒸煮，更是為了使米酸化，以調(diào)節(jié)發(fā)酵醪液的酸度，保障發(fā)酵的安全進(jìn)行。浸米過(guò)程所需的時(shí)間較長(zhǎng)，傳統(tǒng)黃酒釀造在冬季浸米長(zhǎng)達(dá)16～20 d，在機(jī)械化黃酒生產(chǎn)工藝中也需要保溫浸米4～5 d[2]。生產(chǎn)中有時(shí)浸米會(huì)產(chǎn)生不良?xì)馕?，糯米浸漬后經(jīng)常出現(xiàn)粘糊和破碎現(xiàn)象，這種米在蒸飯機(jī)蒸飯時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量結(jié)塊和生心，不但降低出酒率，而且由于細(xì)菌能利用生淀粉，往往導(dǎo)致黃酒酸敗，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失。

目前對(duì)于黃酒生產(chǎn)中浸米環(huán)節(jié)的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于其他釀造環(huán)節(jié)，主要集中于米漿水中微生物的認(rèn)識(shí)，浸米控制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)以及不同品種米浸米特性的研究[3-6]。為改善黃酒浸米環(huán)節(jié)的品質(zhì)，作者研究了接種優(yōu)良乳酸菌的生物酸化浸米技術(shù)。前期已篩選獲得一株適用于黃酒浸米的乳酸菌Lactobacillus plantarum CGMCC7184，能有效縮短浸米時(shí)間，穩(wěn)定浸米質(zhì)量。作者進(jìn)一步將生物酸化浸米技術(shù)應(yīng)用到黃酒釀造生產(chǎn)中，分析其在浸米環(huán)節(jié)的效果，并評(píng)估該技術(shù)對(duì)黃酒釀造過(guò)程和成品的影響，探討生物酸化浸米的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)成效。

1 材料與方法

1.1 菌株

Lactobacillus plantarum CGMCC7184：作者所在實(shí)驗(yàn)室分離篩選鑒定[7]，為保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心的專利菌株。

1.2 原料

生產(chǎn)用糯米：由古越龍山酒廠提供。

1.3 方法

1.3.1 生物酸化浸米方法 米水同時(shí)投入浸米罐中，每罐投料 10 t米，料水比 1∶1.25，浸米溫度 25℃，接種體積分?jǐn)?shù)0.2%L.plantarum種子液。以自然浸米為對(duì)照。

1.3.2 黃酒釀造 黃酒釀造按照古越龍山機(jī)械化黃酒釀造工藝進(jìn)行。

1.3.3 常規(guī)指標(biāo)測(cè)定 總糖、總酸、酒精度、氨基態(tài)氮、非糖固形物、氧化鈣、pH值等參照GB/T 13662-2008測(cè)定。

1.3.4 有機(jī)酸HPLC色譜測(cè)定條件 高效液相色譜儀 Agilent1100 （Perkin Elmer Series 200），IC PAKTMION Exclusion（WAT010290）色譜柱及 IC PAKTMION Exclusion Insert保護(hù)柱芯；柱溫50℃；流動(dòng)相為0.005 mol/L H2SO4溶液；流速0.5 mL/min；二極管陣列檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm[8]。

1.3.5 生物胺樣品處理和測(cè)定方法 見文獻(xiàn)[9]。

1.3.6 米淀粉糊化特性DSC分析 將大米磨碎，過(guò)60目篩。取3 mg左右樣品于坩堝內(nèi)，加3倍體積的水，密封過(guò)夜。掃描區(qū)間為20～100℃，降溫速率為l0℃/min。

1.3.7 淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照GB/T 5009.9-2008。

1.3.8 碎米率的測(cè)定 參照GB/T 5503-2009。

1.3.9 黃酒品評(píng) 將酒樣密碼編號(hào)，置于水浴中，調(diào)溫20～25℃。將潔凈、干燥的品酒杯對(duì)應(yīng)酒樣編號(hào)，對(duì)號(hào)注入酒樣24 mL左右。

外觀評(píng)價(jià)：將注入酒樣的品酒杯置于明亮處，舉杯齊眉，觀察酒樣，做好記錄。香氣評(píng)價(jià)：手握杯住，慢慢講酒杯置于鼻孔下方，嗅其揮發(fā)性香，慢慢搖動(dòng)酒杯，嗅聞香氣。用手握酒杯腹部2 min，搖動(dòng)，再嗅其香氣。口味評(píng)價(jià)：飲入少量酒樣于口中，盡量均勻分布與味覺區(qū)，仔細(xì)評(píng)價(jià)口感，有了明確感覺后咽下，回味口感和后味。依據(jù)外觀、香氣、口味的特征，綜合評(píng)價(jià)酒樣的風(fēng)格及典型性程度，給出分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物酸化技術(shù)對(duì)浸米過(guò)程的影響

車間投料量為糯米10 t/罐，料水比為1∶1.25，浸米室溫度暖氣控制恒溫25℃。生物酸化浸米接種體積分?jǐn)?shù)0.2%L.plantarum，浸米時(shí)間為3 d，自然浸米不添加乳酸菌，浸米時(shí)間為4 d。

2.1.1 米漿水感官狀態(tài) 分別觀察自然浸米和生物酸化浸米的米漿水，自然浸米中各罐米漿水差異較大，有的比較濃稠，而且有的出現(xiàn)了“白花”狀物質(zhì)，顯微鏡下觀察“白花”為絲狀真菌，見圖1。生物酸化浸米的各罐米漿水品質(zhì)比較均一，為乳白色漿水，無(wú)泡沫和“白花”出現(xiàn)。聞米漿水的氣味，自然浸米的米漿水氣味不宜，且各罐差異性較大，有時(shí)會(huì)有臭味。而生物酸化浸米的米漿水，只有酸漿味道，氣味宜人。

圖1 自然浸米漿水表面“白花”顯微鏡下形態(tài)Fig.1 Microscopic morphology of “white flower” on the seriflux after soaking

2.1.2 米漿水常規(guī)指標(biāo)的分析 測(cè)量生物酸化浸米和自然浸米米漿水的pH值，總酸以及漿水固形物的質(zhì)量濃度，結(jié)果見表1。從表1可以看出，生物酸化浸米漿水的pH值均低于自然浸米漿水，酸度則相反，雖然各罐酸度存在差異，但是總體可以看出，生物酸化浸米漿水的酸度高于自然浸米，同時(shí)接種浸米的各罐的酸度和pH變化較小，而自然浸米各罐的酸度和pH差異較大，穩(wěn)定性差。分析認(rèn)為，生物酸化浸米罐內(nèi)接種的L.plantarum為優(yōu)勢(shì)菌株，其代謝產(chǎn)乳酸占主導(dǎo)，促使不同接種浸米罐內(nèi)漿水的總酸基本一致。而在規(guī)模生產(chǎn)中，原料來(lái)源的差異和場(chǎng)地環(huán)境的影響使得自然浸米罐內(nèi)的微生物種類較為復(fù)雜，造成漿水酸度差異大。

表1 米漿水的指標(biāo)分析Table 1 Analysis of seriflux

從表1漿水固形物質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)可以看出，接種浸米和自然浸米時(shí)漿水中固形物質(zhì)量濃度差異不大，漿水中固形物質(zhì)量濃度受浸米方式的影響不大。

2.1.3 米漿水中的有機(jī)酸質(zhì)量濃度 測(cè)量米漿水中有機(jī)酸質(zhì)量濃度，結(jié)果見表2。米漿水中最主要的酸是乳酸，此外還含有其他的有機(jī)酸，如乙酸。從表2可以看出，使用生物酸化浸米技術(shù)，米漿水中乳酸的質(zhì)量濃度明顯提高，甚至達(dá)到80%以上，明顯高于自然浸米，并且乙酸的質(zhì)量濃度有明顯的降低。由于乳酸的氣味口感溫和，并且是乳酸乙酯等風(fēng)味物質(zhì)的前體，因而乳酸質(zhì)量濃度的提高，可能對(duì)于釀造的黃酒口感和風(fēng)味有好處。

表2 米漿水中乳酸和乙酸的質(zhì)量濃度Table 2 Content of lactic acid and acetic acid in seriflux

2.1.4 米漿水中的生物胺質(zhì)量濃度 生物胺是生物體內(nèi)產(chǎn)生的一類低相對(duì)分子質(zhì)量含氮有機(jī)化合物的總稱，過(guò)量外源生物胺的攝入會(huì)引起血管、動(dòng)脈和微血管的擴(kuò)大，導(dǎo)致生物體的不良反應(yīng)。在釀造酒生產(chǎn)過(guò)程中，乳酸菌分泌的氨基酸脫羧酶作用于氨基酸會(huì)產(chǎn)生生物胺[10]。本研究生物酸化浸米技術(shù)中使用的L.plantarum CGMCC7184既無(wú)氨基酸脫羧酶活性，又能產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，理論上能有效控制生物胺的形成[11-12]。分析自然浸米和生物酸化技術(shù)浸米的米漿水中生物胺質(zhì)量濃度，結(jié)果見表3。

表3 米漿水中生物胺質(zhì)量濃度Table 3 Content of AB in seriflux

自然浸米的米漿水中生物胺質(zhì)量濃度明顯高于生物酸化浸米的米漿水中的生物胺質(zhì)量濃度，且自然浸米各罐米漿水生物胺質(zhì)量濃度和種類波動(dòng)很大。分析認(rèn)為是由于原料和環(huán)境中微生物種類和數(shù)量存在差異，不同微生物在浸米過(guò)程中發(fā)揮作用，導(dǎo)致生物胺質(zhì)量濃度的差異。而生物酸化浸米中接入的L.plantarum為不產(chǎn)生物胺菌株，且能產(chǎn)抑菌物質(zhì)，能在浸米過(guò)程總起主導(dǎo)作用。但由于0.2%的接種體積分?jǐn)?shù)在10 t投料規(guī)模下難以做到很好的均勻接種，造成局部的雜菌抑制效果不佳，導(dǎo)致其中存在的生物胺產(chǎn)生菌生長(zhǎng)代謝形成不同種類和數(shù)量的生物胺。

目前工業(yè)生產(chǎn)中雖然漿水不添加到發(fā)酵醪中，但考慮到生物胺的溶解性和熱穩(wěn)定性，在浸漬米中含有的生物胺會(huì)帶來(lái)發(fā)酵產(chǎn)品的安全隱患。表3顯示，接種L.plantarum的生物酸化浸米能有效的降低米漿水中生物胺質(zhì)量濃度，對(duì)釀造安全性有積極意義。

2.1.5 浸漬米指標(biāo)分析 測(cè)定浸泡后糯米的碎米率和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見表4。

表4 浸漬米的指標(biāo)分析Table 4 Aalysis of soaked rice

從生物酸化浸漬米的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于自然浸漬米，可能與自然浸米時(shí)間較長(zhǎng)且米漿水中菌種更復(fù)雜有關(guān)。浸漬糯米中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，能促使酵母形成更多的乙醇，提高出酒率。生物酸化浸漬米的碎米率明顯低于自然浸米，碎米的多少會(huì)影響蒸飯過(guò)程，碎米多，不利于蒸汽的擴(kuò)散，容易造成夾生飯。碎米率的降低對(duì)于黃酒的釀造過(guò)程也是有益的。

2.1.6 浸漬米淀粉的DSC分析 大米經(jīng)過(guò)浸泡自然發(fā)酵后，淀粉的結(jié)構(gòu)特性會(huì)發(fā)生變化[13]。圖2為原料米、自然浸漬米和生物酸化浸漬米樣品的淀粉DSC糊化溫度曲線。表5為從圖2的DSC曲線計(jì)算得出的糊化溫度與吸熱焓值。

圖2 不同處理的米樣淀粉DSC糊化曲線Fig.2 DSC curves of different treated starehes

從表5可以看出，經(jīng)過(guò)浸漬后糯米糊化所需要的熱焓明顯降低，而經(jīng)過(guò)生物酸化浸米后淀粉糊化所需要的焓值又比自然浸漬米降低8%，這表明經(jīng)過(guò)生物酸化浸米后糯米糊化所需要的熱量明顯減少，有利于節(jié)省蒸飯能耗。

表5 浸漬米淀粉DSC糊化特性Table 5 DSC measurements results of soaked rice starch

綜上所述，生物酸化浸米不僅能起到縮短浸米時(shí)間，改善米漿水的品質(zhì)，消除浸米環(huán)節(jié)的不良?xì)馕?，提高米漿水中乳酸的質(zhì)量濃度，降低漿水中生物胺質(zhì)量濃度，還能降低原料米的淀粉損失率和碎米率，降低了米淀粉的糊化焓值。表明生物酸化浸米對(duì)于穩(wěn)定浸米品質(zhì)、提高食品的安全性有積極的作用。

2.2 生物酸化浸米技術(shù)對(duì)黃酒釀造過(guò)程的影響

分別采用生物酸化米和常規(guī)自然浸漬米，按照古越龍山酒廠機(jī)械化生產(chǎn)工藝和控制條件進(jìn)行黃酒大罐釀造，跟蹤發(fā)酵過(guò)程中糖酒酸的變化。

從圖3可以看出，總糖曲線在發(fā)酵剛開始階段下降很快，后漸漸趨于平緩，前酵階段發(fā)酵溫度較高，酵母等微生物迅速繁殖消耗糖分，4 d后緩慢下降，進(jìn)入后酵，發(fā)酵溫度降低，酵母生長(zhǎng)緩慢，糖分被消耗殆盡，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸匱乏。生物酸化米在發(fā)酵起始時(shí)總糖質(zhì)量濃度比自然浸漬米高，結(jié)合表4數(shù)據(jù)可知，生物酸化浸米淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高因而損失少，且碎米率的降低有利于蒸飯過(guò)程的順利進(jìn)行，利于糖化過(guò)程的進(jìn)行，可能導(dǎo)致了起始階段使用生物酸化米的發(fā)酵罐總糖質(zhì)量濃度較高。

圖3 黃酒發(fā)酵過(guò)程中總糖變化曲線Fig.3 Curves of total sugar during fermentation process

從圖4可以看出，酒精在發(fā)酵開始階段上升迅速，前酵階段溫度較高，營(yíng)養(yǎng)充分適合酵母生長(zhǎng)，并迅速產(chǎn)生酒精。進(jìn)入后酵后，一方面溫度降低，另一方面營(yíng)養(yǎng)成分減少造成發(fā)酵逐漸減緩，酒精度的增長(zhǎng)慢慢趨于平緩。發(fā)酵結(jié)束后生物酸化米發(fā)酵罐酒精度較高，可能與可利用糖分質(zhì)量濃度較高有關(guān)。

圖4 黃酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度變化曲線Fig.4 Curves of alcoholic during fermentation process

從圖5可以看出，酸度在發(fā)酵過(guò)程中基本呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)。生物酸化米在發(fā)酵起始時(shí)酸度高于自然浸米，但在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中升酸更緩慢平穩(wěn)。在使用生物酸化浸米技術(shù)中，浸米結(jié)束時(shí)，米漿水的總酸較高，是導(dǎo)致發(fā)酵起始時(shí)酸度較高的原因。發(fā)酵起始較高的酸度有利于抑制其他雜菌的生長(zhǎng)。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，使用生物酸化浸米的罐酸度正常。

圖5 黃酒發(fā)酵過(guò)程中總酸變化曲線Fig.5 Curves of total acid during fermentation process

2.3 黃酒理化指標(biāo)分析

對(duì)釀造結(jié)束的發(fā)酵醪液使用板框壓濾機(jī)壓濾，使醪糟和酒液分離，取生清酒檢測(cè)理化指標(biāo)，成品酒由國(guó)家級(jí)評(píng)酒委員進(jìn)行品評(píng)打分，結(jié)果見表6。

表6 工廠釀酒試驗(yàn)理化指標(biāo)分析Table6 Analysisofwinebrewingin large-scaled manufacture

從表6理化指標(biāo)看，在工廠大生產(chǎn)釀造中，采用生物酸化浸米工藝釀造的黃酒和自然浸米釀制的黃酒各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中生物酸化浸米釀造的黃酒總糖質(zhì)量濃度低于自然浸米釀造的黃酒，而酒精度則稍高于自然浸米釀造的黃酒，這一結(jié)果與釀造過(guò)程中的變化一致，可以認(rèn)為酵母將更多的糖發(fā)酵生成了酒精，使發(fā)酵較徹底，也就造成了非糖固形物的質(zhì)量濃度勢(shì)必有所降低。

3 結(jié)語(yǔ)

將生物酸化浸米技術(shù)應(yīng)用到黃酒釀造生產(chǎn)中，研究其對(duì)浸米環(huán)節(jié)及發(fā)酵過(guò)程和成品的影響。采用接種Lactobacillus plantarum CGMCC7184的生物酸化浸米技術(shù)能消除浸米環(huán)節(jié)的臭味，能使機(jī)械化黃酒生產(chǎn)中達(dá)到合格酸度的浸漬時(shí)間至少縮短1 d，并能提高漿水中乳酸的質(zhì)量濃度；大幅降低漿水中生物胺質(zhì)量濃度，有利于生產(chǎn)的安全性；能明顯降低碎米率，提高浸漬米的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低淀粉糊化焓值，有利于節(jié)省蒸汽用量。使用生物酸化米進(jìn)行黃酒釀造，發(fā)酵過(guò)程正常，生清酒理化指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，且酒精度有所提高，總酸質(zhì)量濃度略有降低。感觀品評(píng)表明生物酸化浸米起到賦予酒體風(fēng)味更協(xié)調(diào)的作用。

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