黃漿水生料法發(fā)酵黃酒工藝優(yōu)化

張 清，劉麗莎，田 旭，彭義交*，郭 宏

（北京食品科學(xué)研究院，北京 100162）

黃漿水生料法發(fā)酵黃酒工藝優(yōu)化

張 清，劉麗莎，田 旭，彭義交*，郭 宏

（北京食品科學(xué)研究院，北京 100162）

以黃漿水為原料，采用生料法發(fā)酵黃酒。以酒精度、總酸及氨基酸態(tài)氮及感官評價(jià)為考察指標(biāo)，通過單因素分析及正交試驗(yàn)確定黃酒最佳發(fā)酵工藝參數(shù)。結(jié)果表明，黃酒最佳發(fā)酵工藝為料水比為1∶2.5（g∶mL），黃漿水添加量為80%，生料酒曲添加量為0.5%，發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時(shí)間10 d。此技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比，既節(jié)能減排，降低人工成本，且使黃漿水得到充分利用，減少環(huán)境污染，為黃漿水的資源化利用提供了新的途徑。

黃漿水；生料發(fā)酵；黃酒；工藝優(yōu)化

黃漿水是傳統(tǒng)豆制品點(diǎn)腦成型過程中壓榨出來的廢水，約為大豆質(zhì)量的5.5～7.0倍[1]，含有大分子蛋白、小分子寡糖、多種微量元素及大豆異黃酮、皂苷等功能性成分，若直接排放，為微生物的生長繁殖創(chuàng)造了有利條件，嚴(yán)重污染環(huán)境。黃漿水中含有大量的碳源、氮源和生長因子，適合多種微生物生長需要的營養(yǎng)環(huán)境，因此利用黃漿水作為深層發(fā)酵基質(zhì)生產(chǎn)其他活性物質(zhì)得到廣泛研究[2]。

目前，針對黃漿水的綜合利用的研究主要有以下三個(gè)方面：一是采用膜分離、冷凍濃縮、泡沫分級等手段提取制備黃漿水中的蛋白質(zhì)、低聚糖、異黃酮等有效成分[3-7]；二是將黃漿水作為乳酸菌、微藻的發(fā)酵基質(zhì)制備維生素、曲酸、乳酸、γ-氨基丁酸，或用于生物制氫[7-15]，三是利用黃漿水釀造食醋[16]、配制醬油[17]等，但采用黃漿水進(jìn)行黃酒發(fā)酵的文獻(xiàn)鮮見報(bào)道。

生料釀酒不僅能提高原料利用率，出酒率高，節(jié)約生產(chǎn)用糧，操作簡便，便于管理，人工成本低，市場前景廣闊，具有較高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[18]。由于黃漿水中含有大量的碳源、氮源和生長因子，適合多種微生物生長需要的營養(yǎng)環(huán)境，因此，本研究利用黃漿水為發(fā)酵基質(zhì)，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定生料法黃酒釀造工藝，以期為豆制品加工過程中的廢棄物綜合利用提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

長粒大米：市售；生料酒曲：廣西博白縣英橋綜合加工廠；黃漿水：北京二商希杰食品有限責(zé)任公司；36%～38%甲醛、氫氧化鈉（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SPX-150B-Z生化培養(yǎng)箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；Jan-78磁力加熱攪拌器：江蘇省金壇榮華儀器有限公司；SY73502ATC酒精計(jì)：上海虹益儀器儀表有限公司；PHS-25型酸度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋：天津市華北實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黃漿水生料發(fā)酵黃酒工藝流程及操作要點(diǎn)

大米→加生料酒曲和水→前發(fā)酵→后發(fā)酵→壓榨→澄清→滅菌→陳釀→成品黃酒

操作要點(diǎn)：

大米：挑選色澤正常、顆粒飽滿、無雜質(zhì)、無霉變、無蟲蛀的大米。

加生料酒曲、水：生料酒曲中富含各種能將生料淀粉變成糖的酶系以及活性干酵母大米與生料酒曲作用時(shí)，可將淀粉，纖維素等物質(zhì)，生成酒精等代謝產(chǎn)物。水是物料和酶的溶劑，生化酶促反應(yīng)都必須在水中進(jìn)行，該試驗(yàn)黃漿水的量占整個(gè)加水比例的80%。

前發(fā)酵：大米未經(jīng)蒸煮，原料易沉于容器底部，需每4 h攪拌1次，36 h后每12 h攪拌1次，72 h時(shí)停止攪拌，以便于發(fā)酵前期好氧菌的生長。將三角瓶用封口膜密封，于恒溫箱內(nèi)30℃條件下培養(yǎng)10 d。

后發(fā)酵：后發(fā)酵溫度為15℃左右，發(fā)酵時(shí)間一個(gè)月左右。當(dāng)醪液無氣泡產(chǎn)生，糟液分離變清呈淡黃色，液面無浮糟，酒糟用力捏后有疏松感，酒香突出時(shí)，發(fā)酵結(jié)束。

壓榨澄清：先用4層紗布粗濾，然后進(jìn)行抽濾，酒液透亮為止。

滅菌：70℃、30 min水浴滅菌。殺滅微生物和破壞殘存酶的活力，確保黃酒酒體穩(wěn)定。

陳釀：新酒成分的分子排列紊亂，酒精分子活度較大，很不穩(wěn)定，一般在室溫下，陳釀半年以上。

1.3.2 單因素優(yōu)化試驗(yàn)

料水比的確定：大米500 g，生料酒曲添加量0.4%，按照料水比分別為1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5（g∶mL），其中黃漿水的比例為60%，30℃恒溫箱里發(fā)酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態(tài)氮、酒精度，考察不同的料液比對黃酒發(fā)酵的影響。

發(fā)酵溫度：大米500 g，按照料水比1∶2.0（g∶mL），其中黃漿水的比例為60%，生料酒曲添加量0.4%，分別在24℃、27℃、30℃、33℃、36℃發(fā)酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態(tài)氮、酒精度，考察不同的發(fā)酵溫度對黃酒發(fā)酵的影響。

黃漿水添加量：大米500 g，料水比1∶2.0（g∶mL），生料酒曲添加量0.4%，黃漿水添加量分別為整個(gè)加水量的20%、40%、60%、80%、100%，30℃發(fā)酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態(tài)氮、酒精度，考察不同的黃漿水添加量對黃酒發(fā)酵的影響。

生料酒曲添加量：大米500 g，料水比1∶2.0（g∶mL）、其中黃漿水的添加量為加水量的60%，生料酒曲添加量分別為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%，30℃發(fā)酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態(tài)氮、酒精度，考察不同的生料酒曲添加量對黃酒發(fā)酵的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以料水比（A）、黃漿水添加量（B）、酒曲添加量（C）和發(fā)酵溫度（D）進(jìn)行正交試驗(yàn)L9（34），以酒精度、氨基酸態(tài)氮和總酸為評價(jià)指標(biāo)確定最佳發(fā)酵工藝參數(shù)。試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.4 試驗(yàn)指標(biāo)測定方法[19]

按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13662—2008《黃酒》進(jìn)行理化指標(biāo)測定。酒精度：蒸餾法；酸度：電位滴定法；pH值：酸度計(jì)法；氨基酸態(tài)氮：電位滴定法。

1.3.5 感官評分方法

請10名經(jīng)感官分析培訓(xùn)的人員（5男5女）對發(fā)酵樣品進(jìn)行打分，滿分100分，最終取10位評價(jià)員的平均分值，黃酒的感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 黃酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of Chinese rice wine

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵工藝單因素優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1 料水比對黃酒品質(zhì)的影響

圖1 不同料水比對黃酒發(fā)酵的影響Fig.1 Effects of different solid-liquid ratio on Chinese rice wine fermentation

由圖1可知，當(dāng)料水比為1∶1.5（g∶mL）時(shí)，加水量較少，料液比較稠，物料流動(dòng)性差，糖化酶和發(fā)酵劑不能與物料充分接觸反應(yīng)，原料不能徹底糖化和發(fā)酵，導(dǎo)致酸度過大，澀味重，發(fā)酵酸敗。 當(dāng)料液比為1∶2.5（g∶mL）時(shí)，氨基酸態(tài)氮和酒精度達(dá)最高值，總酸達(dá)到最低值4.522 5 g/L。隨著加水量繼續(xù)增大，酒精度和氨基酸態(tài)氮降低，由于料液被稀釋，使料液的總糖濃度相對降低，酒精度降低為13.5%vol，氨基酸態(tài)氮為0.478 4 g/L，總酸升高為5.065 2 g/L。綜上所述，料水比1∶2.5（g∶mL）較為適宜。

2.1.2 發(fā)酵溫度對黃酒品質(zhì)的影響

溫度是影響微生物和酶活性的重要因素，其對黃酒發(fā)酵的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度在22～38℃范圍內(nèi)升高，氨基酸態(tài)氮含量隨發(fā)酵溫度的增加呈上升趨勢，酒精度呈先升高后下降的趨勢，30℃時(shí)酒精度達(dá)最高，總酸達(dá)最低為5.065 2 g/L。發(fā)酵溫度繼續(xù)升高，微生物酶活代謝加快，產(chǎn)熱迅速，高溫抑制酵母生長代謝，造成后期發(fā)酵能力下降，糖分殘留，酒精度降低[20]為13.8%vol。綜合考慮確定發(fā)酵溫度30℃為宜。

圖2 不同發(fā)酵溫度對黃酒發(fā)酵的影響Fig.2 Effects of different fermentation temperatures on Chinese rice wine fermentation

2.1.3 黃漿水添加量對黃酒品質(zhì)的影響

圖3 不同黃漿水添加量對黃酒發(fā)酵的影響Fig.3 Effects of different soy whey wastewater addition on Chinese rice wine fermentation

由圖3可知，黃漿水添加量為80%時(shí)，黃酒的理化指標(biāo)達(dá)到最佳值，即酒精度最高為21%vol，總酸含量最低為4.522 5 g/L，氨基酸態(tài)氮為0.562 g/L。在原料中添加一定量的黃漿水不但可以為微生物提供碳源、氮源等營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)增加母液的酸度，改進(jìn)微生物的生長環(huán)境，有利于提高出酒率[21-22]。故確定黃漿水的添加量為80%為宜。

2.1.4 生料酒曲添加量對黃酒品質(zhì)的影響

曲料比決定糖化發(fā)酵開始時(shí)各種微生物的濃度及酶的活力[23]。由圖4可知，當(dāng)生料酒曲添加量為0.5%時(shí)，氨基酸態(tài)氮達(dá)到最高點(diǎn)，之后趨于穩(wěn)定，總酸基本保持水平，酒精度隨生料酒曲添加量增加緩慢上升由原來的19.7%vol上升到20.7%vol，生料酒曲添加量只會影響發(fā)酵初始階段的抑菌能力。當(dāng)生料酒曲添加量為0.3%時(shí)，黃酒的醇厚感欠佳；生料酒曲添加量為0.5%和0.6%時(shí)，黃酒整體的柔和細(xì)膩感不錯(cuò)，黃酒味道突出，但是當(dāng)生料酒曲的添加量＞0.5%時(shí)，黃酒口感無明顯的提升，同時(shí)成本增加。綜合考慮，選擇添加0.5%生料酒曲較為為宜。

圖4 不同生料酒曲的添加量對黃酒發(fā)酵的影響Fig.4 Effects of different uncooked materialJiuquaddition on Chinese rice wine fermentation

2.2 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定了單因素料水比（A）、黃漿水添加量（B）、生料酒曲添加量（C）、發(fā)酵溫度（D）4個(gè)因素3水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)L9（34）。黃漿水生料發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)因素與水平見表3，方差分析見表4。

表3 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

由表3可知，影響黃漿水生料釀造黃酒工藝的主要因素是發(fā)酵溫度，其次分別是料水比、接種量、黃漿水添加量，最佳發(fā)酵工藝組合A2B2C2D2，即料水比為1∶2.5（g∶mL），黃漿水添加量為80%，生料酒曲添加量為0.5%，發(fā)酵溫度為30℃，經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)并檢測此條件下發(fā)酵得到的生料黃酒感官評分為95分。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表4可知，發(fā)酵溫度對黃漿水生料法發(fā)酵黃酒感官評分影響極顯著（P＜0.01），料水比對黃漿水生料法發(fā)酵黃酒感官評分影響顯著（P＜0.05），黃漿水及生料酒曲添加量對結(jié)果影響不顯著（P＞0.05）。

2.3 成品黃酒質(zhì)量品質(zhì)

2.3.1 感官指標(biāo)

色澤：淡黃色，清澈透亮。香氣：具有黃酒特有的香氣，醇香濃郁?？谖叮呵逅己?、無異味。風(fēng)格：具有黃酒的典型風(fēng)格。

2.3.2 理化指標(biāo)

酒精度13～21%vol，總酸（以乳酸計(jì)）≤0.45 g/L，氨基酸態(tài)氮≥0.3 g/L。

3 結(jié)論

本研究通過單因素試驗(yàn)及正交優(yōu)化確定黃漿水生料釀造黃酒最佳工藝參數(shù)：料水比為1∶2.5（g∶mL），黃漿水添加量為80%，生料酒曲添加量為0.5%，發(fā)酵溫度為30℃。此最佳發(fā)酵條件下，生產(chǎn)的黃酒口感醇厚，感官評分為95分。

目前試驗(yàn)通過小瓶液體發(fā)酵驗(yàn)證了黃漿水用于黃酒發(fā)酵的可行性，后續(xù)將繼續(xù)深入研究黃漿水生料發(fā)酵對實(shí)際生產(chǎn)釀造效果及出酒率的影響。與傳統(tǒng)蒸煮釀造工藝相比，黃酒生料發(fā)酵工藝不僅簡化了生產(chǎn)工序，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和能耗[24]，且對于黃漿水綜合利用開發(fā)了新的途徑，為豆制品加工企業(yè)解決治污難題提供了新的方向。

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Optimization of Chinese rice wine fermentation technology by uncooked materials method of soy whey wastewater

ZHANG Qing,LIU Lisha,TIAN Xu,PENG Yijiao*,GUO Hong
（Beijing Academy of Food Sciences,Beijing 100162,China）

Using soy whey wastewater as raw material,Chinese rice wine was brewed by uncooked materials method.Using alcohol content,total acid,amino acid nitrogen content and sensory evaluation as investigation indexes,the optimum fermentation parameters were determined by single factor analysis and orthogonal experiments.Results showed that the optimal fermentation process was solid-liquid ratio 1∶2.5 （g∶ml）,soy whey wastewater 80%,uncooked materialJiuquaddition 0.5%,fermentation temperature 30℃and time 10 d.Compared with traditional process,the technique was energy saving and emission reduction,it could lower labor costs,make full use of soy whey wastewater and reduce environmental pollution,which provided a new approach for the resource utilization of soy whey wastewater.

soy whey wastewater;uncooked materials fermentation;Chinese rice wine;technology optimization

TS262

0254-5071（2017）12-0023-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.006

2017-08-03

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“863”計(jì)劃（2013AA102105-1）

張 清（1986-），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)槭称钒l(fā)酵。

*通訊作者：彭義交（1977-），男，教授級高級工程師，本科，研究方向?yàn)槭称芳庸ぜ熬C合利用。