熱風(fēng)干燥技術(shù)對(duì)大曲質(zhì)量的影響及相關(guān)性分析

王洪，羅惠波，2，*，周平，黃丹，鄧波，沈才萍，鄔捷峰

（1.四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院，四川自貢643000；2.釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川自貢643000；3.瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州646000；4.國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州646000）

大曲是以小麥、大麥和豌豆等為主要原料，經(jīng)粉碎拌水后壓制成磚塊狀，在開(kāi)放式生產(chǎn)條件下，自然網(wǎng)羅環(huán)境中的微生物進(jìn)行接種，經(jīng)培菌、翻曲、存儲(chǔ)等階段后得到集微生物菌群、多種酶類、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及前體于一體的微生物制品[1]。大曲不僅是生產(chǎn)大曲酒的糖化發(fā)酵劑和生香劑，同時(shí)也是釀酒原料的部分來(lái)源；大曲中形成的豐富的香氣物質(zhì)及其前體，在白酒生產(chǎn)過(guò)程中直接或間接地進(jìn)入酒體，影響白酒的質(zhì)量與風(fēng)格[2]。因此，白酒的質(zhì)量與大曲的質(zhì)量有直接的關(guān)系，沒(méi)有高質(zhì)量的大曲就沒(méi)有高品質(zhì)的酒，所以釀酒行業(yè)內(nèi)有“曲乃酒之骨”、“有好酒必有好曲”的說(shuō)法[3-4]。

白酒廠的曲蟲(chóng)歷來(lái)就有，它對(duì)大曲具有嚴(yán)重的危害性，曲蟲(chóng)不僅能夠吃掉酒曲造成經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)對(duì)酒曲中的各類微生物造成危害，使酒曲的糖化力和液化力遭到嚴(yán)重的損害，降低大曲的質(zhì)量[5]。所以，治理曲蟲(chóng)受到業(yè)界的廣泛重視。一些研究者[6-9]通過(guò)燈光誘捕、CO2悶殺等方法對(duì)曲蟲(chóng)治理進(jìn)行了研究，取得了不錯(cuò)的效果，但是這些方法不能大規(guī)模的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，并且不能從根本上防治曲蟲(chóng)。所以，尋找另一種可行有效的殺蟲(chóng)方法迫在眉睫。本試驗(yàn)組通過(guò)熱殺死技術(shù)對(duì)曲蟲(chóng)治理進(jìn)行了研究[10-11]，曲蟲(chóng)殺滅效果明顯。通過(guò)熱風(fēng)干燥排潮降溫期的大曲，使其含水量降到15%左右，不僅能夠達(dá)到干燥目的，還可以殺滅曲蟲(chóng)，相對(duì)于曲庫(kù)自然干燥來(lái)說(shuō)還能大大縮短大曲干燥時(shí)間，節(jié)約儲(chǔ)存成本，是一種有效可行的干燥方法，同時(shí)也能達(dá)到防治曲蟲(chóng)的目的。本試驗(yàn)根據(jù)熱殺死曲蟲(chóng)的3個(gè)溫度梯度，對(duì)排潮降溫期的大曲進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，通過(guò)測(cè)定其理化指標(biāo)、生化指標(biāo)、微生物指標(biāo)、大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分指標(biāo)的變化和大曲發(fā)酵特性等，旨在探究熱風(fēng)干燥技術(shù)對(duì)大曲質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

排潮降溫期大曲：發(fā)酵培菌第8天，取自瀘州老窖制曲生態(tài)園。

葡萄糖、氫氧化鈉、可溶性淀粉、L-酪氨酸、干酪素、乙醇、甲醇、甲苯、三氯甲烷，均為分析純：成都市科龍化工試劑廠；硫酸、鹽酸、醋酸、己酸，均為分析純：重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司化學(xué)試劑廠；正己烷，色譜純：德國(guó)Darmstadt公司；乙酸丁酯，色譜純：天津光復(fù)精細(xì)化工研究所；福林酚，生化試劑：上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

84Y-3型風(fēng)速可控干燥箱：和成儀器儀表（昆山）有限公司；ZHWY-103D型空氣浴搖床：上海智城分析儀器制造有限公司；LS-I201型生化培養(yǎng)箱：飛世爾實(shí)驗(yàn)器材（上海）有限公司；WYT-ⅡA型手持式糖量計(jì)折射儀：成都格納絲商貿(mào)有限公司；SW-CJ-2D型超凈工作臺(tái)：江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司；HD-4型智能水分活度測(cè)量?jī)x：無(wú)錫市華科儀表有限公司；GZ-1200-X型電腦恒溫層析柜：韶關(guān)市廣智科技設(shè)備有限公司；HT300A系列自動(dòng)固相微萃取儀：意大利HTA公司；Agligent 7890A-5975B型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、Agligent 6890型氣相色譜儀：美國(guó)安捷倫公司；Sherlock 6.0型微生物鑒定系統(tǒng)：美國(guó)MIDI公司；BF2000型氮?dú)獯蹈蓛x：北京八方世紀(jì)科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 材料預(yù)處理

將排潮降溫期的大曲放入干燥箱中，設(shè)置風(fēng)速為1.2 m/s，溫度分別為 45、50、55 ℃條件下，分別干燥 96、69、48 h使大曲含水量為15%左右，以未處理大曲作為對(duì)照。

1.3.2 測(cè)定方法

水分、水活度、淀粉、還原糖、酸度、酒度等的測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[12]；糖化力、液化力、發(fā)酵力、蛋白酶活力、酯化力等的測(cè)定參考文獻(xiàn)[13]；大曲中微生物磷脂脂肪酸（PLFA）的提取參考文獻(xiàn)[14]；揮發(fā)性風(fēng)味成分的測(cè)定參考文獻(xiàn)[15]。

1.3.3 大曲發(fā)酵特性試驗(yàn)

稱取100 g大米，加入溫水浸泡1 h后進(jìn)行蒸米，蒸熟后加100 mL無(wú)菌水進(jìn)行攤晾，當(dāng)溫度達(dá)到30℃時(shí)再加入20 g大曲粉并拌勻，裝入250 mL三角瓶中于30℃下恒溫密閉發(fā)酵15 d，最后進(jìn)行發(fā)酵醪理化與風(fēng)味指標(biāo)的測(cè)定，其中風(fēng)味物質(zhì)采用半定量?jī)?nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用origin作圖，SPSS進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析，多重比較采用Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行比較，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果的可信度以及各處理間差異顯著性，確定差異顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥溫度對(duì)大曲理化指標(biāo)的影響

大曲的理化指標(biāo)是衡量大曲質(zhì)量好壞的重要部分，與大曲酒的出酒率、酒質(zhì)等有密切的聯(lián)系。不同干燥溫度下大曲理化指標(biāo)的變化情況如圖1所示。

圖1 不同干燥溫度對(duì)大曲理化指標(biāo)的影響Fig.1 Effect of different drying temperature on physicochemical indexes of Daqu

由圖1可知，經(jīng)過(guò)不同干燥溫度的處理，大曲的水分和水活度均呈現(xiàn)顯著性地下降（P<0.05），大曲水分從干燥前的21%左右均下降到了15%左右，而水分活度也從0.9 aw左右下降到0.8 aw左右。這說(shuō)明大曲經(jīng)過(guò)熱風(fēng)干燥后加速了內(nèi)部水分的蒸發(fā)，達(dá)到了我們干燥大曲的目的，更加有利于大曲的儲(chǔ)存。從大曲淀粉的變化情況來(lái)看，不同干燥溫度下大曲的淀粉變化差異不顯著（P＞0.05），可能是因?yàn)榈矸蹫榇笄l(fā)酵代謝的最終狀態(tài)指標(biāo)，大曲經(jīng)過(guò)熱風(fēng)干燥后對(duì)淀粉的變化影響不大。大曲中的酸來(lái)源于生酸菌的代謝，經(jīng)過(guò)不同干燥溫度處理后的大曲酸度呈現(xiàn)微量上升的趨勢(shì)，可能是因?yàn)楦邷卮碳ち舜笄心蜔嵫挎邨U菌的生長(zhǎng)、繁殖和代謝產(chǎn)酸。

2.2 不同干燥溫度對(duì)大曲生化指標(biāo)的影響

大曲生化指標(biāo)作為大曲發(fā)酵過(guò)程中的動(dòng)態(tài)因子，它們的大小是評(píng)判大曲質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，不同干燥溫度下大曲生化指標(biāo)的變化情況如圖2所示。

圖2 不同干燥溫度對(duì)大曲生化指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of different drying temperature on biochemical indexes of Daqu

由圖2可知，與對(duì)照組相比，不同干燥溫度下大曲的糖化力、液化力和發(fā)酵力存在一定的波動(dòng)，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)不同溫度的處理，對(duì)這些酶的活力產(chǎn)生了影響，但通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，大曲經(jīng)過(guò)不同溫度的處理，這3種酶的活力均無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。不同溫度下干燥，大曲的蛋白酶活力和氨態(tài)氮均呈現(xiàn)一定的上升趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樵诖笄稍镞^(guò)程中促進(jìn)了產(chǎn)蛋白酶的相關(guān)微生物的生長(zhǎng)和代謝，使蛋白酶代謝增加，且降解蛋白質(zhì)能力加強(qiáng)，所以氨態(tài)氮的含量也出現(xiàn)增加。45℃干燥下大曲的蛋白酶活力和氨態(tài)氮顯著高于對(duì)照曲（P＜0.05），其含量相比于對(duì)照曲分別增加了21.70%、14.52%；45℃下更適合產(chǎn)蛋白酶微生物的生長(zhǎng)和代謝，所以蛋白酶和氨態(tài)氮增加得較多。在不同溫度下干燥，大曲酯化力也出現(xiàn)了升高的趨勢(shì)，55℃下干燥的酯化酶活力大小顯著地高于對(duì)照曲（P＜0.05），這可能是因?yàn)闊犸L(fēng)干燥促進(jìn)了大曲中代謝酯化酶的微生物的生長(zhǎng)和代謝。

2.3 不同干燥溫度對(duì)大曲微生物群落的影響

通過(guò)PLFA技術(shù)，結(jié)合不同微生物種群具有特定的磷脂脂肪酸標(biāo)記物，得出不同干燥溫度下大曲微生物群落的變化情況如表1所示。

表1 不同干燥溫度下大曲微生物群落變化情況Table 1 The change of Daqu microbial community under the different heat treatments

由表1可知，大曲微生物群落構(gòu)成中真菌含量＞革蘭氏陰性菌＞革蘭氏陽(yáng)性菌；大曲在45℃和50℃干燥過(guò)程中，大曲中革蘭氏陽(yáng)性菌含量均呈現(xiàn)一定的增加趨勢(shì)，且45℃干燥下，革蘭氏陽(yáng)性菌含量顯著高于對(duì)照大曲（P＜0.05），但在55℃干燥下，革蘭氏陽(yáng)性菌含量顯著低于對(duì)照大曲（P＜0.05），這說(shuō)明在大曲熱風(fēng)干燥過(guò)程中，溫度的大小對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的生長(zhǎng)存在顯著影響，適宜的高溫有利于革蘭氏陽(yáng)性菌的生長(zhǎng)，而溫度過(guò)高則會(huì)殺死革蘭氏陽(yáng)性菌。對(duì)于大曲中的革蘭氏陰性菌和真菌含量，在不同溫度的熱風(fēng)干燥過(guò)程中，其數(shù)量均呈現(xiàn)一定程度的增長(zhǎng)，50℃下干燥，革蘭氏陰性菌增長(zhǎng)幅度最大，達(dá)到了88.56%，而45℃下干燥，真菌增長(zhǎng)幅度最大，達(dá)到了119%，這可能與微生物生長(zhǎng)的最適溫度和干燥時(shí)間的長(zhǎng)短有很大的關(guān)系。對(duì)于不同微生物種群間的比值，不同溫度的熱風(fēng)干燥過(guò)程對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌的比值無(wú)顯著性的影響（P＞0.05），而45℃和55℃下干燥對(duì)細(xì)菌和真菌的比值有顯著性的影響（P＜0.05）。

2.4 不同干燥溫度對(duì)大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

大曲作為白酒釀造過(guò)程中的生香劑，其揮發(fā)性風(fēng)味成分對(duì)大曲酒的風(fēng)格質(zhì)量的形成起著重要作用，不同干燥溫度對(duì)大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響如表2所示。

表2 不同干燥溫度下大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分變化情況Table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

續(xù)表2 不同干燥溫度下大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分變化情況Continue table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

續(xù)表2 不同干燥溫度下大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分變化情況Continue table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

由表2可知，從對(duì)照曲和45、50、55℃下干燥的大曲中檢測(cè)出的主要揮發(fā)性化合物分別為58種、61種、59種、50種，主要為醇類、酯類、芳香類、吡嗪類、烷烯類、酸類、醛酮類和雜環(huán)類8個(gè)大類的化合物，其中酯類化合物和芳香類化合物的含量最多。不同溫度干燥下大曲的醇類化合物比對(duì)照曲有一定增加，其中2，3-丁二醇的含量增加最多，45、50、55℃下干燥大曲中2，3-丁二醇分別增加了 7.30、18.75、5.15 倍，可能是因?yàn)楦稍镞^(guò)程是大曲的后期生香過(guò)程，適宜的溫度刺激了醇類化合物的形成。酯類化合物作為大曲中含量最多的化合物，45、50、55℃下干燥大曲酯類化合物總量分別增加了25.12%、38.07%、12.75%，其中長(zhǎng)鏈酯類化合物如月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯等增加較多。經(jīng)過(guò)不同溫度干燥的大曲，芳香類化合物變化不大，45℃下干燥大曲的吡嗪類化合物含量增加較多，比對(duì)組曲增加了4.09倍，這可能是由于45℃下能促進(jìn)美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生的吡嗪類物質(zhì)增多。經(jīng)過(guò)不同溫度干燥的大曲烷烯類化合物損失較大，這可能是因?yàn)闇囟葧?huì)加快烷烯類化合物的降解。對(duì)于大曲酸類、醛酮類和雜環(huán)類化合物經(jīng)過(guò)不同溫度干燥后出現(xiàn)了一些波動(dòng)，但變化幅度不大。

2.5 不同干燥溫度對(duì)大曲發(fā)酵醪理化與風(fēng)味指標(biāo)的影響

大曲是白酒釀造過(guò)程中的糖化發(fā)酵劑，是一種多酶多菌的微生態(tài)制品，而大曲的理化指標(biāo)、生化指標(biāo)和微生物指標(biāo)往往與釀酒生產(chǎn)的實(shí)際效果并不完全相對(duì)應(yīng)，為進(jìn)一步探索大曲的質(zhì)量，對(duì)大曲的發(fā)酵特性進(jìn)行了測(cè)定，不同干燥溫度下大曲發(fā)酵醪理化指標(biāo)和風(fēng)味指標(biāo)如圖3和圖4所示。

圖3 不同干燥溫度對(duì)大曲發(fā)酵醪理化指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of different drying Daqu on physicochemical indexes of fermented rice

圖4 不同干燥溫度對(duì)大曲發(fā)酵醪風(fēng)味指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of different drying Daqu on flavor indexes of fermented rice

由圖3可知，通過(guò)不同溫度干燥后的大曲進(jìn)行發(fā)酵，大曲發(fā)酵醪中水分及酸度存在一定的差異，但50℃和55℃下干燥大曲的發(fā)酵醪水分和酸度和對(duì)照曲差異不顯著（P＞0.05），而45℃下干燥大曲的發(fā)酵醪水分和酸度和對(duì)照曲差異顯著（P＜0.05），說(shuō)明45℃下干燥促進(jìn)了大曲中產(chǎn)酸微生物的生長(zhǎng)和代謝。發(fā)酵醪還原糖、淀粉和酒精含量是衡量大曲發(fā)酵狀況的重要指標(biāo)，不同溫度下干燥大曲的發(fā)酵醪淀粉差異不顯著（P＞0.05），55℃下干燥大曲的發(fā)酵醪還原糖顯著性高于對(duì)照和其它干燥下發(fā)酵醪還原糖（P＜0.05），可以反映出55℃下干燥會(huì)在一定程度上阻礙大曲中相關(guān)功能微生物的代謝，使其利用發(fā)酵性糖的能力減弱，從而也造成了55℃下干燥大曲發(fā)酵醪的酒精含量偏低，而45℃和50℃下干燥大曲的發(fā)酵醪酒精含量與對(duì)照曲差異不顯著（P＞0.05）。

由圖4可知，經(jīng)過(guò)不同溫度下干燥大曲的發(fā)酵醪中醇類、酯類及芳香類化合物存在微量的差異，但差異不顯著（P＞0.05），說(shuō)明不同溫度下干燥大曲對(duì)發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)醇類、酯類及芳香類化合物的微生物的生長(zhǎng)代謝影響不大。不同溫度下干燥大曲的發(fā)酵醪酸類化合物和其他類化合物均有所降低，說(shuō)明不同溫度干燥對(duì)大曲發(fā)酵醪酸類化合物的形成有一定抑制作用。

2.6 大曲理化指標(biāo)與微生物的相關(guān)性

不同干燥溫度下大曲的微生物量與理化指標(biāo)的相關(guān)性分析如表3所示。

由表3可知，水分、水活度、酸度、淀粉均與微生物量的相關(guān)性不顯著（P＞0.05）。微生物量與糖化力、液化力、發(fā)酵力呈負(fù)相關(guān)，但大都相關(guān)性不顯著（P＞0.05），其中真菌與糖化力的相關(guān)系數(shù)為－0.995（P＜0.01），即極顯著性負(fù)相關(guān)，可能的原因是雖然真菌的量有一定的增加，但通過(guò)熱處理后曲溫升高，使一些主要產(chǎn)糖化酶的霉菌繁殖代謝受到抑制而逐漸死亡，糖化力下降較快所致。G－菌與發(fā)酵力的相關(guān)系數(shù)為－0.956（P＜0.05），即顯著性負(fù)相關(guān)，這是由于經(jīng)熱處理后大曲中產(chǎn)酸的G－菌增加，使大曲環(huán)境酸度增高，抑制了發(fā)酵力強(qiáng)的菌株的生長(zhǎng)代謝。微生物與蛋白酶活力和氨態(tài)氮呈正相關(guān)，其中G＋菌與氨態(tài)氮的相關(guān)系數(shù)為0.988（P＜0.05），即顯著性正相關(guān)，這是由于熱處理后使得大曲中具有較強(qiáng)蛋白質(zhì)水解能力的耐熱芽孢桿菌增加，加速了蛋白質(zhì)分解為氨基酸所致。

表3 理化指標(biāo)與微生物的相關(guān)性分析Table 3 The correlation analysis between physicochemical indexes and microbial quantity

2.7 大曲微生物與揮發(fā)性風(fēng)味成分的相關(guān)性

不同干燥溫度下大曲的微生物量與揮發(fā)性風(fēng)味成分的相關(guān)性分析如表4所示。

由表4可知，微生物量與醇類、酯類、吡嗪類、醛酮類、雜環(huán)類化合物呈正相關(guān)，其中真菌與酯類的相關(guān)系數(shù)為0.968（P＜0.05），即顯著性正相關(guān)，這是由于一些酯化力較強(qiáng)的耐熱真菌的增加，使得酯化酶代謝及積累加強(qiáng)，最終使酯類化合物也增加。G＋菌與醛酮類的相關(guān)系數(shù)為0.976（P＜0.05），即顯著性正相關(guān)，而微生物與烷烯類呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著（P＞0.05）。芳香類化合物和細(xì)菌呈負(fù)相關(guān)，而和真菌呈正相關(guān)，這是由于經(jīng)熱處理后大曲中產(chǎn)香真菌促進(jìn)了芳香類化合物合成所致。

表4 微生物與揮發(fā)性風(fēng)味成分的相關(guān)性分析Table 4 The correlation analysis between microbial quantity and volatile flavor compounds

3 結(jié)論

對(duì)排潮降溫期的大曲進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，不同溫度下干燥可以顯著性降低大曲的水分和水活度，達(dá)到了干燥的目的，對(duì)淀粉的變化影響不大，對(duì)酸度的形成有一定促進(jìn)作用；對(duì)于大曲生化指標(biāo)，不同干燥溫度對(duì)大曲糖化力、液化力和發(fā)酵力無(wú)顯著性影響，對(duì)大曲蛋白酶活力、氨態(tài)氮和酯化力有一定影響；對(duì)于大曲微生物群落，不同干燥溫度對(duì)大曲中革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌和真菌含量的增加均有促進(jìn)作用，但不同溫度干燥對(duì)大曲中革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌的比值無(wú)顯著性影響，45℃和55℃下干燥對(duì)細(xì)菌和真菌的比值有顯著性的影響，其它干燥條件對(duì)細(xì)菌和真菌比值無(wú)顯著性影響；對(duì)于大曲揮發(fā)性風(fēng)味成分，不同溫度下干燥對(duì)大曲的醇類、酯類和吡嗪類化合物的形成有促進(jìn)作用，而對(duì)烷烯類化合物有降解作用，對(duì)醛酮類和雜環(huán)類化合物影響不大；對(duì)于大曲發(fā)酵醪，不同溫度干燥大曲對(duì)發(fā)酵醪水分、酸度和淀粉影響不顯著，55℃下干燥大曲發(fā)酵醪還原糖顯著高于其它處理組。由此可知，通過(guò)熱風(fēng)干燥處理對(duì)大曲的質(zhì)量有一定促進(jìn)作用。

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