一種新型麥芽酒的快速發(fā)酵工藝研究

孫婷婷 李洲 周世水

摘要[目的]優(yōu)化麥芽發(fā)酵工藝參數(shù)，獲得新型麥芽酒。[方法]以麥芽為原材料，糖化后經(jīng)釀酒酵母發(fā)酵成麥芽酒。利用單因素試驗和響應面試驗研究pH 、溫度、接種量對發(fā)酵工藝的影響。[結(jié)果]優(yōu)化的麥芽酒發(fā)酵條件：溫度30 ℃、pH 5.5、接種量7.5×107 CFU/mL、發(fā)酵2 d，此工藝條件下可獲得酒精度為6.6%的麥芽酒。[結(jié)論]將麥芽酒蒸餾出的酒精與麥芽酒勾調(diào)成16%的麥芽酒，可開發(fā)出一種品質(zhì)優(yōu)良的新型發(fā)酵麥芽酒。

關(guān)鍵詞 麥芽酒；釀造工藝；響應面法

中圖分類號 S512.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）02-0108-03

Abstract[Objective] To optimize malt fermentation parameters and develop a newtype malt wine.[Method] The malt wine was fermented by the Saccharomyces cerevisiae with the saccharified malt. The effects of pH，temperature， inoculum size on fermentation process was studied by single factor method and respond surface method.[Result] The malt wine of 6.6% was produced by the optimum fermentation condition with 30 ℃， pH 5.5， inoculum size 7.5×107 CFU/mL after 2 days.[Conclusion] It was succeed to develop a newtype malt wine of 16%by blending malt wine and distillation alcohol of malt wine.

Key words Malt wine；Fermentation process；Respond surface method

大麥是世界上四大糧食作物之一[1]，營養(yǎng)豐富，是谷物食品中全價營養(yǎng)食品之一[2]，含有豐富的維生素、氨基酸、礦物質(zhì)以及一定的膳食纖維，如β-葡聚糖等活性物質(zhì)。大麥通過發(fā)芽可生成各種酶，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶等，并將麥粒中的淀粉和蛋白質(zhì)適度水解，通過干燥時的生化反應而使麥芽生成特有的色、香、味，非常適合于釀酒 [3]，其中啤酒就是典型代表。因此，以麥芽為原料，可發(fā)酵成品質(zhì)優(yōu)良的麥芽酒。筆者主要通過單因素試驗[4-6]和響應面試驗[7-10]優(yōu)化麥芽發(fā)酵過程中的工藝參數(shù)，以增加發(fā)酵的酒精度，然后將蒸餾酒精與發(fā)酵酒勾調(diào)以獲得風味良好的新型麥芽酒。

1 材料與方法

1.1 材料

干麥芽，購于廣州麥芽廠；4種優(yōu)良釀酒酵母A、B、C、D，華南理工大學發(fā)酵工程實驗室選育保藏。

主要儀器：

YQ-PJ-6B型自動糖化儀，輕工業(yè)部西安輕機所光電公司。

1.2 酵母培養(yǎng)

將斜面保存的釀酒酵母菌種接種到含有麥芽汁培養(yǎng)基的三角瓶中，30 ℃，200 r/min搖床培養(yǎng)至OD600 nm=2。

1.3 麥芽酒生產(chǎn)工藝流程

該試驗研制的新型麥芽酒生產(chǎn)工藝流程見圖1。

1.3.1 糖化。

將粉碎的麥芽與水按1∶4（g∶mL）混合，55 ℃攪拌1 h，65 ℃攪拌1 h，72 ℃攪拌20 min，微沸1 h，將過濾上清調(diào)成15 °P麥芽汁備用。

1.3.2 麥芽酒的發(fā)酵。

滅菌后的麥芽汁接種釀酒酵母發(fā)酵成麥芽酒。

1.4 響應面試驗

根據(jù)麥芽酒單因素試驗結(jié)果選擇麥芽汁pH 、發(fā)酵溫度、接種量3個主要因素設(shè)計響應面試驗，利用Design Expert軟件設(shè)計 BoxBehnken 中心組合試驗，采用Origin 8.5進行數(shù)據(jù)整理和計算。響應面因素水平設(shè)計見表1。

1.5 麥芽酒勾調(diào)

先將部分低酒精度發(fā)酵麥芽酒蒸餾成酒精度40%（體積分數(shù)）以上的麥芽酒精，然后與麥芽酒勾調(diào)成高酒精度發(fā)酵麥芽酒。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同釀酒酵母對發(fā)酵的影響

釀酒酵母A、B、C、D，按接種量3×107 CFU/mL分別接種到15 °P的麥芽汁中30 ℃發(fā)酵5 d，結(jié)果見圖2。

從圖2可知，酵母A、B、C、D都能夠進行快速發(fā)酵，其中B、C、D都能夠在2 d完成快速發(fā)酵，得到酒精度6%以上的麥芽酒。通過對釀酒酵母B、C、D發(fā)酵麥芽酒的品評，確定釀酒酵母D的口味純正，且無異雜味。結(jié)合釀酒酵母D發(fā)酵酒精度在4種釀酒酵母發(fā)酵酒中最高，即釀酒酵母D能夠快速發(fā)酵，且發(fā)酵酒精度高。故選擇釀酒酵母D為研究菌種，快速發(fā)酵時間為2 d。

2.2 發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響

將釀酒酵母d以3×107 CFU/mL的接種量接種到 15 °P的麥芽汁中，分別在20、25、30、35 ℃發(fā)酵，結(jié)果見圖3。

從圖3可知，發(fā)酵3 d后，20 ℃發(fā)酵的酒精含量仍最低，在20～30 ℃的范圍內(nèi)，隨著發(fā)酵溫度的上升，發(fā)酵酒精度也逐漸上升。在30～35 ℃的范圍內(nèi)，溫度升高反而使酒精度下降，原因是會產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物。因此，確定30 ℃為釀酒酵母D的最適發(fā)酵溫度。

2.3 接種量對發(fā)酵的影響

將釀酒酵母d以1.5×107、3.0×107、4.5×107、6.0×107 CFU/mL的接種量分別接種到15 °P的麥芽汁中30 ℃發(fā)酵，結(jié)果見圖4。

從圖4可知，從1.5×107 CFU/mL開始隨著接種量的升高，發(fā)酵酒精度也逐漸升高，到接種量4.5×107、6.0×107 CFU/mL時，發(fā)酵酒精度達到高點，兩者差別不大。因此，確定6.0×107 CFU/mL為最優(yōu)接種量。

2.4 麥芽汁pH 對發(fā)酵的影響

將麥芽汁pH 分別調(diào)到4.0、4.5、5.0、5.5，接種4.5×107 CFU/mL的釀酒酵母D，30 ℃發(fā)酵，結(jié)果見圖5。

從圖5可知，pH 為5.5的麥芽汁發(fā)酵2 d的發(fā)酵酒精度比其他pH的發(fā)酵酒精度都高，且隨著發(fā)酵時間的延長，酒精度一直維持最高。因此，確定麥芽汁pH 5.5為最適pH，發(fā)酵2 d。

2.5 發(fā)酵響應面試驗及分析

由此可知，該回歸模型F檢驗極為顯著（P<0.000 1），失擬項（P=0.751>0.05）不顯著，R2=0.983 7，R2adj=0.962 8，說明該模型的預測值與實際測定值較為接近，線性關(guān)系良好，能夠真實反映酒精度的發(fā)酵情況。同時，A、C因素的交互作用影響極顯著，B、C因素的交互作用影響顯著，A2、B2、C2影響極顯著，C因素的影響顯著。從F值看3個因素對發(fā)酵酒精度的影響順序為接種量>pH >溫度，同時得到3個因素與發(fā)酵酒精度的模擬方程：

酒精度Y=6.18-0.025A-0.012B+0.038C-0.025AB+0.12AC+0.05BC+0.085A2-0.29B2+0.21C2。

根據(jù)表2的結(jié)果，利用Design Expert對響應面繪制三維圖形，得到AB、AC、BC兩兩因素交互作用的響應面圖，如圖6、7、8所示。

根據(jù)圖6、7、8及使用Design Expert軟件對上述方程分析得到麥芽汁發(fā)酵的最優(yōu)條件：pH 5.5、溫度30.1 ℃、接種量7.5×107 CFU/mL，在此條件下發(fā)酵酒精度為6.61%。因此，最終確定麥芽酒的最優(yōu)發(fā)酵條件：pH 5.5、溫度30 ℃、接種量7.5×107 CFU/mL、發(fā)酵時間2 d。

2.6 麥芽酒的蒸餾

將發(fā)酵麥芽酒蒸餾成酒精度40%以上的麥芽酒精，先去掉不同體積的蒸餾酒頭（占發(fā)酵酒的體積）[11] 后，再分析評價蒸餾麥芽酒精的品質(zhì)，試驗結(jié)果見表3。

從表3可知，去掉占發(fā)酵酒1.00%（V/V）酒頭的蒸餾麥芽酒精，能夠有效去掉麥芽酒精的不良辛辣風味，從而得到麥芽香味突出、品質(zhì)優(yōu)良的麥芽酒精。

2.7 麥芽酒的勾調(diào)

為獲得麥芽香與酒香協(xié)調(diào)，口感醇厚柔和的麥芽酒，將麥芽酒精（≥40%）與發(fā)酵麥芽酒（≥6%）進行混合勾調(diào)，試驗結(jié)果見表4。

從表4可知，通過麥芽酒精與發(fā)酵麥芽酒的混合勾調(diào)，在酒精度15.7%、17.3%時，勾調(diào)麥芽酒的麥芽香味明顯，且與酒香協(xié)調(diào)，酒味醇厚純正，無異雜味。故確定麥芽酒為酒精度16%、麥芽汁濃度10 °P。

3 結(jié)論

單因素試驗結(jié)果表明：發(fā)酵最優(yōu)條件為使用釀酒酵母D、發(fā)酵溫度30 ℃、接種量6.0×107 CFU/mL、發(fā)酵pH 5.5、發(fā)酵2 d。然后進行響應面試驗得出對發(fā)酵酒精度影響的順序為接種量>pH >溫度，得出的最優(yōu)工藝條件：pH 5.5、發(fā)酵溫度30 ℃、接種量7.5×107 CFU/mL、發(fā)酵2 d，可得到酒精度6.6%的麥芽酒。將低酒精度麥芽酒蒸餾成酒精度40%的麥芽酒精，去掉1.00%（V/V）蒸餾酒頭的麥芽酒精感官評價最好。

將麥芽酒精與麥芽酒混合勾調(diào)成酒精度16%的麥芽酒，酒香明顯、口感醇厚協(xié)調(diào)，屬于一種新型的高酒精度麥芽酒。

參考文獻

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