蔗汁釀酒生產(chǎn)工藝研究進(jìn)展綜述

王海宇，楊 毅，劉建華，鄧益華，鄧 罡，孫玉霞，蔣 鵬，楊 建

(四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川內(nèi)江641000)

0 引言

甘蔗是廣泛分布于熱帶或亞熱帶的草本植物[1]。具有高產(chǎn)高糖、適應(yīng)性廣、宿根性好等特征，是我國(guó)重要的糖料作物[2]。目前全球范圍內(nèi)甘蔗種植面積、產(chǎn)量和規(guī)模排名前 3的國(guó)家[3]是巴西、印度、中國(guó)，在我國(guó)甘蔗生產(chǎn)主要分布在廣西、云南、廣東，其他甘蔗生產(chǎn)規(guī)模較大的省份(直轄市)還有四川、海南、福建、重慶、貴州、臺(tái)灣、浙江、湖南等[4]。甘蔗中含有水分和糖分，還含有多種人體必需的氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素、脂肪、鈣、鐵、有機(jī)酸等營(yíng)養(yǎng)成分，能有效促進(jìn)新陳代謝[5]。甘蔗性寒味甘，具有清熱生津、潤(rùn)燥止咳、消積下氣、健胃助脾等功能[6-7]。國(guó)內(nèi)外研究相繼發(fā)現(xiàn)甘蔗中含有的多酚類(lèi)物質(zhì)和植物性甾醇，能起到抗氧化抗衰老[8]、降低膽固醇、防止癌細(xì)胞分化、抑制酪氨酸酶[9]等功效。在我國(guó)，甘蔗主要被用于壓榨制糖或果蔗鮮食，綜合利用率低，高附加值產(chǎn)品較少[10]。對(duì)蔗汁釀酒生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入研究，開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特風(fēng)味、品質(zhì)優(yōu)異、附加值高的甘蔗酒產(chǎn)品，將有利于提高甘蔗產(chǎn)業(yè)的附加值，并減少我國(guó)釀酒的糧食消耗，保障國(guó)家糧食安全，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[11]。

1 甘蔗汁酒的分類(lèi)

參照最新的飲料酒分類(lèi)方法[12]，根據(jù)工藝技術(shù)及產(chǎn)品特征進(jìn)行分類(lèi)，可將甘蔗汁酒分為以下3類(lèi)：發(fā)酵酒、蒸餾酒和配制酒。以甘蔗清汁或以甘蔗清汁和其他果汁/水果為原料，通過(guò)酒精發(fā)酵釀制的發(fā)酵酒，是一種低酒精度的果酒飲料，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、外觀清澈透亮、蔗香風(fēng)味等特點(diǎn)[13]。蒸餾酒是以甘蔗汁為主要原料，通過(guò)發(fā)酵、蒸餾、陳釀等一系列工藝制成的一種高濃度酒精飲料。在國(guó)際上將以甘蔗汁或糖蜜為原料生產(chǎn)的蒸餾酒命名為朗姆酒，其與中國(guó)白酒、伏特加、威士忌、白蘭地、金酒并稱(chēng)為世界6大蒸餾名酒[14]，在歐美國(guó)家銷(xiāo)售已有二百余年的時(shí)間[15]。以發(fā)酵酒、蒸餾酒或食用酒精等為酒基，通過(guò)添加可食用的原輔料或食品添加劑，進(jìn)行調(diào)配、混合或再加工制成的配制酒，其風(fēng)格與原酒基有明顯區(qū)別。研究結(jié)果表明：相較于蔗莖，蔗梢中含有更加豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[16]。作為甘蔗汁酒的一個(gè)品種，甘蔗梢汁酒在我國(guó)廣東、廣西、福建等地均有生產(chǎn)。

2 甘蔗汁酒的生產(chǎn)工藝流程

重點(diǎn)介紹蒸餾酒、發(fā)酵酒的生產(chǎn)流程，為進(jìn)一步研究和優(yōu)化甘蔗汁酒的生產(chǎn)工藝提供參考。

甘蔗汁蒸餾酒和甘蔗汁發(fā)酵酒的生產(chǎn)流程分別如下：

3 甘蔗汁酒酵母菌種的篩選

甘蔗汁酒生產(chǎn)成功與否，關(guān)鍵在于酵母菌種的篩選，選用優(yōu)質(zhì)酵母菌種進(jìn)行發(fā)酵具有較高的出酒率和較好的風(fēng)味品質(zhì)。我國(guó)研究者在甘蔗汁酒酵母菌種篩選方面開(kāi)展了不少研究，篩選出不同的專(zhuān)用釀酒酵母，部分研究成果已在生產(chǎn)中應(yīng)用，經(jīng)得起擴(kuò)大發(fā)酵粗放條件的考驗(yàn)。研究人員鄧毛程[17]于自然發(fā)酵、具有酒香的甘蔗渣中篩選到一株乙醇產(chǎn)量高、起酵時(shí)間快、香氣明顯、耐高酒精濃度的釀酒酵母G05，在最適pH值5.0、發(fā)酵溫度28℃、初始含糖量200 g/L的工藝條件下，蔗汁釀酒的乙醇產(chǎn)量為10.8%(體積分?jǐn)?shù)，下同)，總酯產(chǎn)量為1.2 g/L。李秀萍等人[18]通過(guò)篩選得到一株適合于釀造甘蔗果酒的酵母菌株 32481，優(yōu)選酵母具有高產(chǎn)酒率、高耐乙醇和高耐糖等特性，最高耐受乙醇濃度為18%。在最適發(fā)酵工藝下，測(cè)定糖分利用率為60.38%，甘蔗果酒的酒精度達(dá)到13.4%。鄭鳳錦等人[19]對(duì)3種商業(yè)活性干酵母的生長(zhǎng)曲線、凝聚性、產(chǎn)酒精能力等釀酒發(fā)酵特性進(jìn)行比較，研究結(jié)果表明：葡萄酒高活性干酵母的發(fā)酵性能優(yōu)于其余兩者，釀制甘蔗果酒的最終酒精度為 12.2%。應(yīng)靜等人[20]采用1株分離自白酒糟醅的酵母H7Y7以及5種常見(jiàn)商業(yè)酵母EC1118、Q23、DV10、KD和安琪活性干酵母作為酵母菌種，試驗(yàn)結(jié)果表明，酵母 EC1118的發(fā)酵性能最佳，甘蔗發(fā)酵液的乙醇含量為 10.8%，甘蔗汁酒酒香、蔗香明顯。為了降低甘蔗汁酒中的甲醇含量，武曉娜等人[21]通過(guò)化學(xué)(DES)誘變結(jié)合紫外(UV)誘變篩選得到一株低產(chǎn)甲醇甘蔗汁酒酵母菌株3#，結(jié)合優(yōu)化后的發(fā)酵工藝，甘蔗汁酒的相對(duì)甲醇含量降低了111.1 mg/L。

4 甘蔗汁酒發(fā)酵工藝的研究現(xiàn)狀

對(duì)甘蔗汁酒的發(fā)酵工藝開(kāi)展了不少研究，已取得一定的進(jìn)展，廣東、廣西都有系統(tǒng)研究且有大規(guī)模生產(chǎn)。以甘蔗清汁為原料釀制的發(fā)酵酒，酒體色澤橘黃、透明清亮、蔗香濃郁，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、易于吸收、酒精度低的保健型果酒。研究人員李秀萍[22]通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法對(duì)甘蔗果酒發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得最佳的工藝參數(shù)組合為：發(fā)酵時(shí)間 5.5 d、起始糖度 26.5°Bx、初始 pH值4.95、最適發(fā)酵溫度26.5℃。在此工藝參數(shù)下，甘蔗果酒的酒精體積分?jǐn)?shù)為14.15%。陳趕林等人[13]采用單因素試驗(yàn)與響應(yīng)面法對(duì)低醇甘蔗果酒發(fā)酵工藝中的3個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行研究，結(jié)果表明：在發(fā)酵溫度20℃、初始表觀糖度25.0%、酵母菌液接種量0.10%(質(zhì)量百分比)的工藝條件下，低醇甘蔗果酒的酒精度實(shí)測(cè)值達(dá)15.0%，具有甘蔗清香且滋味柔和。

近年來(lái)，為提升發(fā)酵酒的風(fēng)味品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，我國(guó)研究者對(duì)復(fù)合發(fā)酵酒的研究進(jìn)一步加深，研制出多款營(yíng)養(yǎng)豐富、甘甜可口、蔗香濃郁的復(fù)合發(fā)酵酒。研究人員程雅芳[23]通過(guò)單因素試驗(yàn)以及正交試驗(yàn)對(duì)甘蔗百香果復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳工藝參數(shù)為：主發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為9 d、最適發(fā)酵溫度24℃、酵母接種量為0.02%、初始糖濃度為32.5%、甘蔗汁和百香果配比為3∶1 (g∶mL)。經(jīng)工藝優(yōu)化后，甘蔗百香果復(fù)合果酒的酒精度可達(dá) 14.1%，酒體風(fēng)味典型、清爽怡人。王珊珊[24]等人根據(jù)單因素和響應(yīng)面法的試驗(yàn)結(jié)果，獲得甘蔗菠蘿復(fù)合果酒的最佳釀造工藝為：酵母菌接種量100 g/L、發(fā)酵溫度26℃、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)7 d、白砂糖添加量225 g/L、菠蘿汁與甘蔗汁配比為2∶1 (V/V)。甘蔗菠蘿復(fù)合果酒的酒精度為 10.84%，酒體色澤金黃、甘甜適口。劉興艷[25]等人對(duì)甘蔗青梅復(fù)合果酒的關(guān)鍵發(fā)酵工藝進(jìn)行研究，在發(fā)酵溫度28℃、初始pH值3.2、SO2添加量為100 mg/L、酵母菌接種量5%、甘蔗汁與梅漿質(zhì)量比 1∶1的最適發(fā)酵條件下，甘蔗青梅復(fù)合果酒的感官評(píng)定值達(dá)87.25分。

5 甘蔗汁酒蒸餾工藝的研究現(xiàn)狀

蒸餾是蔗汁釀酒生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)之一。在甘蔗汁酒蒸餾過(guò)程中，發(fā)酵階段的香氣物質(zhì)在熱力作用下，經(jīng)蒸餾容器壁金屬的反復(fù)催化，將發(fā)生一系列復(fù)雜的變化。目前，國(guó)外開(kāi)展的朗姆酒蒸餾研究較少，大多停留于對(duì)比不同的蒸餾裝置及發(fā)酵底物產(chǎn)品上，我國(guó)研究者對(duì)甘蔗汁酒蒸餾工藝進(jìn)行過(guò)一定研究。楊華鋒[26]等人通過(guò)優(yōu)化的釜式蒸餾工藝對(duì)甘蔗汁發(fā)酵液進(jìn)行處理，再利用溶劑微萃取法提取各個(gè)蒸餾段餾分的香氣成分。結(jié)果顯示：蒸餾過(guò)程中朗姆酒不同蒸餾段的香氣物質(zhì)呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化。其中，酯類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量在第Ⅳ餾段達(dá)到峰值，總體呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，醇類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量除第五蒸餾段上升以外，其余蒸餾段均呈遞減趨勢(shì)，醛酮類(lèi)物質(zhì)的總含量則不斷增加。為了比較以原蔗汁、糖漿和糖蜜為原料生產(chǎn)甘蔗酒的區(qū)別，薛家玲[27]等人對(duì)3種不同原料底物的發(fā)酵液采用二次蒸餾法進(jìn)行蒸餾，利用二氯甲烷萃取法分別提取風(fēng)味物質(zhì)，再結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜分析法(GC-MS)進(jìn)行分析，最終鑒定出 3種原料蒸餾酒共有的10種風(fēng)味物質(zhì)。王東[28]采用一次蒸餾法，并對(duì)蒸餾液進(jìn)行掐頭去尾，以研究不同原料及處理方式對(duì)甘蔗汁酒風(fēng)味的影響。研究結(jié)果表明，ROC22號(hào)不帶渣發(fā)酵甘蔗汁酒的風(fēng)味物質(zhì)含量及感官評(píng)分顯著優(yōu)于其他甘蔗汁酒。張遠(yuǎn)平等人[29]以甘蔗原汁為原料，采用雙蒸的方法蒸餾出的甘蔗汁酒產(chǎn)品保留了特殊的呈香物質(zhì)，具有濃郁的蔗香風(fēng)味，相關(guān)研究成果經(jīng)中試后轉(zhuǎn)化，將實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

6 甘蔗汁酒澄清工藝的研究現(xiàn)狀

甘蔗清汁經(jīng)發(fā)酵后常含有較多的微生物、蛋白質(zhì)、果膠、多酚類(lèi)等物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)長(zhǎng)期共存或微生物進(jìn)行新陳代謝時(shí)，容易引發(fā)渾濁沉淀，使酒體品質(zhì)下降[30]。為了加速甘蔗果酒的澄清進(jìn)程，增強(qiáng)酒體穩(wěn)定性，研究人員魯龍[31]對(duì)4種澄清處理：皂土澄清、離心澄清、殼聚糖澄清、蛋清液澄清的澄清效果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)殼聚糖澄清的效果最好，添加殼聚糖(0.6 g/L)進(jìn)行澄清處理12 h后，甘蔗果酒的透光率可達(dá) 97.8%。楊繼偉[32]根據(jù)單一澄清劑處理的試驗(yàn)結(jié)果，探究復(fù)合澄清劑處理對(duì)甘蔗果酒澄清效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，在單一澄清劑處理中殼聚糖(0.16 g/L)的澄清效果較理想，透光率可達(dá)89.19%。試驗(yàn)結(jié)果還表明：復(fù)合澄清劑處理的效果顯著優(yōu)于其他單一澄清劑，利用復(fù)合澄清劑殼聚糖-PVPP(0.08～0.25 g/L)進(jìn)行澄清處理，甘蔗果酒的最大透光率達(dá)89.77%，且酒體內(nèi)易引起渾濁的酚類(lèi)物質(zhì)含量明顯減少。吳幼茹等人[33]通過(guò)測(cè)定與分析感官指標(biāo)、抗氧化物質(zhì)含量、澄清度等因素，比較硅藻土、殼聚糖和果膠酶3種澄清劑對(duì)甘蔗果酒的澄清效果，確定甘蔗果酒的最佳澄清工藝為：選取硅藻土作澄清劑、添加量為0.6 g/100 mL、澄清處理時(shí)間為6 h，甘蔗果酒的澄清度可達(dá)65.5%。目前微濾、超濾、反滲透等膜分離技術(shù)[34]被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，也將逐步應(yīng)用于酒類(lèi)，該技術(shù)操作簡(jiǎn)單、分離效率高，對(duì)酒體品質(zhì)影響較小，具有較好的應(yīng)用前景。

7 甘蔗汁酒風(fēng)味物質(zhì)的研究現(xiàn)狀

薛家玲等人[27]利用二氯甲烷萃取法萃取風(fēng)味物質(zhì)，并通過(guò)GC-MS法進(jìn)行分析，比較蔗汁、糖漿和廢糖蜜甘蔗蒸餾酒的風(fēng)味。研究結(jié)果表明：月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕櫚酸、辛酸、己酸、乙酸、月桂酸、苯乙醇是3種原料甘蔗蒸餾酒的共有風(fēng)味成分，這些可能是構(gòu)成甘蔗蒸餾酒特征風(fēng)味的主體香味成分。PINO等人[35]通過(guò)溶劑萃取與溶劑輔助蒸發(fā)分離橡木桶中陳釀朗姆酒的風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)合GC-MS法進(jìn)行鑒定。研究結(jié)果表明：陳釀朗姆酒中氣味活性值較高的成分有丁子香酚、壬內(nèi)酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、2-甲氧基苯酚、1, 1-二乙氧基乙烷、4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-苯乙醇、香草醛、4-丙基-2-甲氧基苯酚、順式-橡木內(nèi)酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁基酯、2-苯基乙基乙酸酯、2-甲基丙酸乙酯、丁酸乙酯、大馬士酮和乙醇，這些是陳釀朗姆酒特殊風(fēng)味的主體成分。楊華峰[36]對(duì)6種酵母釀造的朗姆酒，采用頂空固相微萃取技術(shù)提取風(fēng)味物質(zhì)結(jié)合GC-MS法分析，試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)蒸餾后6種朗姆酒共有的醇類(lèi)物質(zhì)包括異戊醇、正丁醇、糠醇、2, 3-丁二醇、1-戊醇、苯乙醇、異丁醇、正己醇、丙醇、辛醇、乙二醇、2-庚醇、乙縮醛二乙醇、仲己醇、3-乙基-2-庚醇，6種朗姆酒共有的酯類(lèi)物質(zhì)包括乙酸異戊酯、乙酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯。陳松蔚[37]等人采用頂空固相微萃取技術(shù)，對(duì)甘蔗果酒中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取與分析，鑒定結(jié)果表明：甘蔗果酒中主要特征風(fēng)味的物質(zhì)來(lái)源包括乙醇、香葉醇、大馬士酮、正己酸乙酯、二氯乙酸、十三烷基酯、二甲基硫醚，這些物質(zhì)賦予其濃郁的酒香和果香味。

8 甘蔗汁酒陳釀技術(shù)的研究現(xiàn)狀

通過(guò)發(fā)酵、蒸餾制成的甘蔗汁新酒，其辛辣味較重，需經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的陳釀，以去除酒體中的不良風(fēng)味及不穩(wěn)定物質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)一般采用傳統(tǒng)陳釀技術(shù)，利用橡木桶、陶壇等容器進(jìn)行陳釀。通過(guò)保持酒體與容器之間的充分接觸，使酒體結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)定，且容器本身的揮發(fā)性風(fēng)味也將融入酒體之中，使甘蔗汁酒具有甜潤(rùn)、細(xì)膩的口感，芬芳馥郁的甘蔗香氣[38-39]。產(chǎn)朗姆酒最著名的加勒比地區(qū)，對(duì)朗姆酒陳釀的關(guān)鍵技術(shù)(橡木桶預(yù)處理、酒精度、儲(chǔ)藏溫濕度等)有不同的要求，陳釀時(shí)間一般控制在4～5年[40]。近年來(lái)，隨著微波、超聲波、紅外等快速陳釀技術(shù)被廣泛應(yīng)用于酒類(lèi)催陳[41]。傳統(tǒng)陳釀技術(shù)耗時(shí)較長(zhǎng)、占地面積較大、容易酒精揮發(fā)等缺點(diǎn)更加明顯。目前，已有一些研究者對(duì)快速陳釀相關(guān)技術(shù)進(jìn)行過(guò)一定探索，鄒毅[42]等人研究通過(guò)微波對(duì)橡木桶的單向外表進(jìn)行處理，結(jié)果表明：微波處理有利于改善橡木桶內(nèi)壁微孔堵塞，增強(qiáng)橡木桶的滲透性，進(jìn)而促進(jìn)橡木中的醛類(lèi)、酚類(lèi)物質(zhì)揮發(fā)，增加朗姆酒中酚類(lèi)物質(zhì)的含量，以達(dá)到快速陳釀朗姆酒、提高朗姆酒陳釀質(zhì)量和延長(zhǎng)橡木桶使用壽命的目的。研究適合于甘蔗汁酒的快速陳釀技術(shù)，通過(guò)提供能量加速酒中相關(guān)物質(zhì)的分解、合成，有利于甘蔗汁酒快速陳釀、節(jié)約貯藏空間和改善酒體品質(zhì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)甘蔗汁酒的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用。

9 現(xiàn)階段的不足之處

9.1 研究方向較為單一

目前，有關(guān)甘蔗汁酒的研究大多集中于發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化，是當(dāng)下甘蔗汁酒加工行業(yè)科研人員們的研究重點(diǎn)，投入了較多的人力與物力，這也暴露出甘蔗汁酒研究方向較為單一的問(wèn)題。有關(guān)甘蔗汁酒澄清、甘蔗汁酒陳釀、甘蔗果酒褐變等方面的研究成果較少，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

9.2 工藝設(shè)備相對(duì)落后

在我國(guó)，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和配套設(shè)備尚未被大多數(shù)甘蔗汁酒企業(yè)采用，導(dǎo)致產(chǎn)品氧化性較強(qiáng)、香氣改變、易產(chǎn)生渾濁沉淀。大多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)格，性能參差不齊，技術(shù)應(yīng)用還不是很普遍，生產(chǎn)工藝較粗糙，專(zhuān)業(yè)人才短缺，甘蔗汁酒生產(chǎn)線整體水平有待提高。所以應(yīng)加快對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)和工藝設(shè)備的研究與應(yīng)用，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才，盡快實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和機(jī)械化，促使甘蔗汁酒生產(chǎn)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

10 結(jié)語(yǔ)與展望

因不與地爭(zhēng)糧，延長(zhǎng)水果加工壽命，以水果為原料釀酒成為國(guó)家大力鼓勵(lì)的發(fā)展方向，提出了以水果蒸餾酒逐步取代一部分糧食白酒的目標(biāo)與要求。相信伴隨甘蔗汁酒快速革新生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的逐步建立與完善，以甘蔗汁為原料生產(chǎn)更加健康、更有品質(zhì)的甘蔗汁酒，將滿足不同消費(fèi)者的需求，成為今后國(guó)內(nèi)酒類(lèi)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。在未來(lái)，會(huì)有更多的新技術(shù)、設(shè)備在甘蔗汁酒生產(chǎn)加工中推廣應(yīng)用，甘蔗汁酒生產(chǎn)將逐步規(guī)范化、科學(xué)化、機(jī)械化。越來(lái)越多實(shí)力企業(yè)的加入和不斷增強(qiáng)的品牌意識(shí)將引領(lǐng)我國(guó)甘蔗汁酒業(yè)進(jìn)入發(fā)展的新時(shí)期。