糠殼用量對濃香型白酒發(fā)酵糟醅理化參數(shù)和質構特性的影響

唐賢華，張崇軍*，彭志云，隋明,

1. 四川工商職業(yè)技術學院（都江堰 611830）；2. 五糧液集團技術研究中心（宜賓 644000）；3. 四川大學輕紡與食品學院（成都 610065）

濃香型白酒的生產(chǎn)工藝是以傳統(tǒng)發(fā)酵技藝為主流，糟醅品質對濃香型白酒的釀造起著至關重要的作用，直接影響著白酒品質[1]。糟醅發(fā)酵是糠殼、淀粉、大曲、水分、溫度和酸度6個因素綜合作用的過程。糧粉、糠殼和大曲作為糟醅的組成部分，直接參與發(fā)酵，所占比重是否合理，對糟醅的發(fā)酵好壞有著極大影響[2]。對糟醅優(yōu)劣的評判標準主要依靠工人師傅的經(jīng)驗，這種方式主觀性強，常會出現(xiàn)偏差，也難以保證酒品質。研究一種能快速而準確地判斷出糟醅品質的方法，對白酒行業(yè)的發(fā)展有著重要意義[3]?？窔な菨庀阈桶拙粕a(chǎn)主要輔料，是大曲酒釀造過程的填充劑和蒸餾過程的疏松劑[4]。它既可以使糟醅具有適當?shù)氖杷啥群秃趿?，增加界面作用，使蒸餾和發(fā)酵正常進行，有利于香味物質的提取和糟醅的正常升溫；又能利用其獨特的物理特性，調劑發(fā)酵中的淀粉濃度和糟醅酸度[5]。在濃香型的生產(chǎn)中，糠殼的使用量隨著季節(jié)和糟醅位置的不同而有所差異，一般為糧食用量的15%～25%，主要根據(jù)糟醅水分、酸度淀粉濃度大小確定其用量[6]。

物性測試儀也稱物性測試儀、質構儀，是一種專門用于檢測物品質構特性的儀器，可以對樣品的物性概念作出數(shù)據(jù)化的準確表述[6]。1861年，德國人設計出世界上第一臺食品品質特性測定儀，用來測定膠狀物質的穩(wěn)定程度[7]。Szczeniak等[8]在1963年確定綜合描述食品物性的質構曲線解析法（TPA）。質構儀，是一種專業(yè)用于檢測物品質構特性的儀器，被廣泛應用于各類食品的感官品質的評價，具有快速、直觀、可靠的特點[7]。欒琳琳等[8]通過使用質構儀研究薏仁米在儲藏過程中蒸煮品質及質構特性的變化。發(fā)現(xiàn)隨著儲藏時間延長，薏仁米質構特性中的硬度、壓縮功、膠著性和咀嚼性變化明顯，均呈先升后降的趨勢，對其蒸煮品質有顯著影響。李玉彤等[9]對電加熱的方式煮面條的能量效率進行檢測，并分析面條的質構特性，結果發(fā)現(xiàn)這種加熱方式可以快速烹飪出質地優(yōu)良、節(jié)能的方便食品。在白酒領域研究方面，Jo等[10]采用質構儀對比分析了智能化配料與手工配料對糟醅理化和質構特性的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)智能化配料的糟醅在酸度、淀粉、硬度和回復性等指標穩(wěn)定性較高。

試驗利用物性測試儀檢測發(fā)酵糟醅的質構參數(shù)，將含有不同比例糠殼的糟醅進行窖外模擬發(fā)酵，測定發(fā)酵期間糟醅的硬度（Hardness）[11]、彈性（Springiness）[12]、內聚性（Cohesiveness）[13]、黏著性（Adhesiveness）[14]、回復性（Resilience）[15]等質構參數(shù)的變化情況，并檢測不同發(fā)酵期糟醅的理化性質，研究不同糠殼用量對糟醅理化性質和質構特性的影響，以及兩者之間的相關性，為揭示糟醅在發(fā)酵期間內部結構的變化提供思路，為濃香型白酒發(fā)酵控制提供方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

母糟（取自川南某酒廠技術研究中心生產(chǎn)試驗組窖池，取得的糟醅立即裝入無菌袋中密封保存）；3, 5-二硝基水楊酸（化學純，A Johnson Matthey company）；無水葡萄糖、酚酞、氫氧化鈉（均為分析純，成都科龍化工試劑廠）。

10 L不銹鋼發(fā)酵罐；自制取樣器；LRH-250生化培養(yǎng)箱（上海一恒科技有限公司）；YCS-30電子臺秤、PL 602-L電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；TA.XT plus物性測試儀（英國Stable Micro System公司）；754型紫外可見分光光度儀（上海長方儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 添加不同比例的糧粉進行窖外模擬發(fā)酵

準備5個大小相同的不銹鋼發(fā)酵罐，分別稱取1.8 kg母糟裝于容器內，加入0.4 kg糧粉后拌勻，并添加糧粉量10%，15%，20%，25%和30%的糠殼混合均勻并做好標記，待蒸糧結束后打入量水，等糟樣完全冷卻后，加入適量的曲粉混合均勻，取出一定的糟樣進行理化性質和質構特性檢測，剩余的糟醅用封窖泥封住頂部，放入生化培養(yǎng)箱中進行程序升溫密封發(fā)酵。發(fā)酵15 d后，用自制取樣器插入發(fā)酵罐中取出部分糟醅（約300 g）進行理化性質和質構特性的檢測，發(fā)酵結束后再進行檢測。

1.2.2 糟醅質構特性的測定

按照參考文獻[16]中糟醅質構參數(shù)的選擇和質構特性的方法進行測定。

1.2.3 發(fā)酵參數(shù)的測定

水分檢測方法，采用常壓105 ℃烘箱干燥法[17]；酸度檢測方法，采用酸堿滴定法[18]；淀粉檢測方法，采用3, 5-二硝基水楊酸（DNS）-分光光度計法[19]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每個指標重復測定3次，使用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)的單因素方差分析和相關性分析，以LSD檢驗對數(shù)據(jù)進行組間兩兩比較，p＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果與討論

2.1 不同比例糠殼發(fā)酵糟醅質構特性分析

2.1.1 不同糠殼含量對糟醅硬度的影響

糟醅的硬度是糟醅第1次壓縮時的最大峰值，一般出現(xiàn)在最大變形處[20]，能夠反映糟醅的骨力、疏松度和配料的均勻性。由圖1可以看出，在發(fā)酵期內糟醅的硬度呈不斷增大趨勢，不同比例糠殼糟醅在發(fā)酵期間的硬度差異顯著（p＜0.05），說明糠殼含量不同對糟醅的硬度有較大影響。發(fā)酵前，糟醅的硬度隨著糠殼含量的不同呈不規(guī)律變化，其中10%糠殼的硬度最大；發(fā)酵15 d后，糟醅的硬度明顯增大，其中15%，20%和25%糟醅最為明顯，而30%糠殼糟醅硬度小幅增大；發(fā)酵進行到后期（30 d）時，糟醅的硬度繼續(xù)增大?？窔ぴ谠沲兄饕瞧鹗杷珊拖♂屗岫鹊淖饔?，發(fā)酵到中期時，由于淀粉的降解和水、酒精等物質的生成使糟醅的骨力顯著增強，硬度呈上升趨勢，30%糠殼糟醅硬度變化可能的原因：一是糟醅過于疏松導致發(fā)酵不正常；二是在配料的均勻性較差，影響糟醅的正常發(fā)酵使硬度緩慢增大。

圖1 不同比例糠殼發(fā)酵糟醅硬度變化變化趨勢圖

2.1.2 不同糠殼含量對糟醅彈性的影響

糟醅的彈性是指糟醅經(jīng)過第1次受壓，在去除壓力后恢復到變形前的高度比率，用第2次壓縮與第1次壓縮的高度比值表示[21]，可評價糟醅的內在性質和配料的合理性。由圖2可知，發(fā)酵前和發(fā)酵15 d后，10%和30%糠殼糟醅的彈性差異不顯著（p＞0.05），發(fā)酵后期15%和20%糠殼糟醅彈性差異不顯著（p＞0.05），其余均為差異顯著（p＜0.05），說明糠殼含量對糟醅的彈性有顯著影響。入窖前20%糠殼糟醅的彈性最高，25%糠殼糟醅的彈性最低，發(fā)酵中期（15 d）時，糟醅的彈性整體上呈降低趨勢，只有25%糠殼糟醅呈上升趨勢；進入到發(fā)酵后期，糟醅的彈性繼續(xù)下降，其中25%糠殼糟醅硬度呈上升趨勢，導致這些現(xiàn)象的主要原因可能是在發(fā)酵初期好氧微生物的大量繁殖使糟醅中的淀粉降解加快，使糟醅的物質結構發(fā)生變化，疏松度降低從而使彈性降低，在發(fā)酵中后期主要是生酸和產(chǎn)酯的過程，發(fā)酵作用減弱，前期積累的水分（主要是黃水）使糟醅的疏松度持續(xù)減小（如窖冒的下降），導致糟醅的彈性減小。15%和20%糠殼糟醅在發(fā)酵期間彈性差異最小，主要原因是其糠殼使用量與實際生產(chǎn)接近，糟醅發(fā)酵較為正常。

圖2 不同比例糠殼發(fā)酵糟醅彈性變化變化趨勢圖

2.1.3 不同糧粉含量對糟醅內聚性的影響

糟醅內聚性是第2次壓縮所做的功與第1次壓縮所做的功之間的比值[22]，能展示樣品糟醅表面的結實程度對外界壓力的抵抗能力，在生產(chǎn)中能夠反映出糟醅的骨力、膩性、疏松度等。由圖3可以看出，糟醅的內聚性在發(fā)酵期內呈明顯增大趨勢，發(fā)酵前20%和25%糠殼糟醅、20%和30%糠殼糟醅差異不顯著（p＞0.05），發(fā)酵15 d后15%和20%糠殼差異不顯著（p＞0.05），發(fā)酵30 d后10%糠殼和30%糠殼糟醅的差異不顯著（p＞0.05），其他指標均差異顯著（p＜0.05），說明不同糠殼比例對糟醅的彈性有一定影響。發(fā)酵10%糠殼糟醅的內聚性最大，20%糠殼糟醅內聚性最?。坏桨l(fā)酵中期，發(fā)酵糟醅的內聚性呈較為規(guī)律的增大趨勢，且幅度較大，其中糠殼含量10%～30%的發(fā)酵糟醅的內聚性增加較為明顯；在發(fā)酵后期，25%糠殼糟醅的內聚性最大，30%糠殼糟醅的內聚性最小。分析原因：在發(fā)酵前糠殼含量低的糟醅由于其結構較為緊實，所以內聚性較大，隨著發(fā)酵進行由于微生物作用將酒醅中淀粉轉化，生成大量酒精、水等物質，糟醅內部結構發(fā)生變化，導致對抗壓能力增大；發(fā)酵中后期，糠殼含量高的糟醅由于其結構較為疏松，大曲酶系及微生物的發(fā)酵作用較強，糟醅的內聚性大幅提高。

圖3 不同比例發(fā)酵糟醅內聚性變化趨勢圖

2.1.4 不同糠殼含量對糟醅黏著性的影響

糟醅黏著性可用于描述糟醅的黏性特性，數(shù)值上用硬度和黏聚性的乘積表示，即硬度×黏聚性[23]。糟醅中的黏性物質主要是淀粉、糖類等有機物，由圖4可知，發(fā)酵糟醅的黏著性呈較為明顯的減小趨勢，且不同糠殼比例糟醅在發(fā)酵期間的彈性呈顯著差異（p＜0.05），表明糠殼含量對糟醅的黏著性有較大影響。發(fā)酵初期20%糠殼糟醅的黏著性最小，糠殼含量15%和25%糠殼糟醅的黏著性最高；到發(fā)酵中后期，糟醅的黏著性不斷下降，主要的原因是發(fā)酵過程中淀粉等黏性物質的不斷降解造成的，在發(fā)酵前期，好氧微生物使糟醅中的淀粉迅速降解，隨著發(fā)酵黃水的增加從而使糟醅的黏著性迅速降低，發(fā)酵中后期，由于淀粉含量還未降解完全，使酒精發(fā)酵持續(xù)時間長，酸度和水分持續(xù)增大，使糟醅黏著性發(fā)生較大變化，發(fā)酵結束后，糟醅黏著性隨著糠殼含量的提高而呈現(xiàn)減小趨勢，主要原因是糟醅糠殼含量影響殘淀濃度，糠殼含量過低導致栽培發(fā)酵不完全。

圖4 不同比例糠殼發(fā)酵糟醅黏著性變化趨勢圖

2.1.5 不同糠殼含量對糟醅回復性的影響

糟醅回復性表示糟醅在第1次壓縮過程中回彈的能力，是第1次壓縮循環(huán)過程中返回樣品所釋放的彈性能與壓縮時探頭的耗能之比[24]，可以評價糟醅的疏松度及發(fā)酵情況。由圖5可以看出，在發(fā)酵期間糟醅的回復性呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，其中在發(fā)酵前20%和25%糠殼糟醅彈性差異不顯著（p＞0.05），其他指標均為差異顯著（p＜0.05），表明糠殼含量的不同影響糟醅回復性。隨著發(fā)酵進行，發(fā)酵糟醅回復性呈明顯增大趨勢，且幅度較大，其中25%糠殼糟醅回復性增長幅度最大；發(fā)酵前不同糠殼含量糟醅的回復性差異不大，其中10%糠殼糟醅的回復性稍高。發(fā)酵中期糟醅回復性明顯增大，其中15%和25%糠殼糟醅回復性變化最大；發(fā)酵后期，10%和30%糠殼糟醅的回復性增長幅度較大，而30%糠殼糟醅的回復性增長幅度相對較小。分析原因可能是在發(fā)酵前10%糟醅的結構較為緊密，在發(fā)酵過程中由于微生物酶系的作用，酒醅中的淀粉轉化生成酒精、水等物質，使糟醅回復性增大，發(fā)酵中后期，25%糠殼糟醅由于其發(fā)酵較為完全，使回復性顯著增大。

2.2 不同比例糠殼糟醅發(fā)酵期間的理化參數(shù)變化趨勢

由表1可知，隨著發(fā)酵時間延長，糟醅的水分和酸度呈不斷增大趨勢，而淀粉由于不斷被降解而濃度降低，與陸其剛等[25]對濃香型白酒酒醅發(fā)酵體系參數(shù)變化的研究結論基本一致，符合其發(fā)酵規(guī)律；發(fā)酵前15%糠殼的糟醅水分最高，而糠殼含量較高的糟醅水分較低，其中10%和20%糠殼、25%和30%糠殼糟醅的水分差異不顯著（p＞0.05）；酸度方面，未加糠殼的糟醅酸度最大，15%糠殼糟醅次之，其中15%和20%糠殼、25%和30%糠殼糟醅的酸度差異不顯著（p＞0.05）；淀粉濃度方面，糠殼含量越高，淀粉濃度越小，其中15%和20%糠殼、20%和25%糠殼糟醅的淀粉濃度差異不顯著（p＞0.05）；發(fā)酵15 d后，糟醅的水分、酸度都有所增大，淀粉含量降低，特別是糠殼含量高的糟醅，酸度顯著增大，但是水分的增長幅度比較緩慢，其中15%和25%糠殼、20%和25%糠殼糟醅水分差異顯著（p＜0.05）；發(fā)酵30 d后，水分、酸度急劇增大，淀粉含量急劇下降，其中以15%糠殼糟醅的含水量最高，20%糠殼糟醅的酸度最大，10%和25%糠殼水分和淀粉含量差異顯著（p＜0.05），10%和15%糠殼酸度差異顯著（p＜0.05），30%糠殼糟醅殘淀含量達到了12.63%，說明糠殼含量過高會導致糟醅發(fā)酵不充分。

圖5 不同比例糠殼發(fā)酵糟醅回復性變化趨勢圖

表1 不同比例糠殼發(fā)酵糟醅理化參數(shù)測定結果

2.3 糟醅質構特性與理化參數(shù)的相關性分析

表2 糟醅質構特性與發(fā)酵參數(shù)的皮爾遜相關系數(shù)

從表2可知，糟醅的水分、酸度與糟醅的硬度、內聚性和回復性呈顯著正相關性（p＜0.05），而與黏著性呈顯著負相關性（p＜0.05），與彈性無顯著的相關性；糟醅的淀粉濃度與硬度、內聚性和回復性呈負相關性（p＜0.05），與黏著性呈顯著正相關性（p＜0.05），與彈性呈顯著負相關性（p＜0.05），與彈性無顯著相關性。由相關性分析可知，糟醅在發(fā)酵過程中的理化性質指標和質構特性具有良好的對應性，均能較好地反映隨著發(fā)酵時間的延長，糟醅理化性質的變化情況，因此，可用糟醅質構特性和理化指標評價糟醅的發(fā)酵情況。通過分析得出決定糟醅理化參數(shù)的主要質構指標是硬度、內聚性、黏著性和回復性。唐賢華等[26]在之前研究中分析了糟醅質構特性的相關性，發(fā)現(xiàn)濃香型白酒窖池各個位置糟醅的硬度與內聚性、回復性均呈高度的正相關性，回復性與內聚性也呈高度正相關性，而糟醅的黏著性與硬度、內聚性和回復性呈顯著的負相關性，與該分析結果基本一致。

3 結論

通常來說，濃香型白酒糟醅發(fā)酵的好壞很大程度上是由發(fā)酵參數(shù)所決定，同時在發(fā)酵過程中糟醅的內部結構也會發(fā)生很大變化，可以通過測定糟醅的質構參數(shù)量化和分析，試驗將糟醅中添加不同比例糠殼進行窖外模擬發(fā)酵試驗，測定不同發(fā)酵期糟醅的質構特性和發(fā)酵參數(shù)以及兩者的相關性。結果發(fā)現(xiàn)，入窖前糠殼含量對糟醅的質構特性具有顯著影響，隨著發(fā)酵時間的延長，糟醅的硬度、內聚性和回復性呈明顯增大趨勢，而黏著性呈減小趨勢；理化參數(shù)方面，發(fā)酵期間糟醅水分和酸度均增大，淀粉濃度降低；糠殼含量越高，糟醅的酸度、水分和淀粉含量越低。通過相關性分析可知發(fā)酵糟醅的理化參數(shù)和質構特性相關性極為顯著，其中糟醅的水分和酸度與硬度、內聚性、回復性呈顯著正相關性，與黏著性呈顯著負相關性，而糟醅的淀粉濃度與硬度、回復性和內聚性呈負相關性，與黏著性呈正相關性，與彈性無明顯相關性，通過分析可以確定決定糟醅理化參數(shù)的主要質構指標是硬度、內聚性、黏著性和回復性，并且可以通過質構參數(shù)的數(shù)值大小反映糟醅的理化性質，判斷糟醅發(fā)酵的好壞。后續(xù)試驗將結合窖內實際生產(chǎn)過程研究糟醅的質構特性變化，并結合糟醅的感官質量、酒質、微量成分及微生物變化等情況等進行綜合分析，以期建立不同窖池糟醅的質構參數(shù)標準，取代傳統(tǒng)的分析檢驗方法，以達到調控酒質目的。