甜稈酒釀造及貯存過程中的氰化物分析

李浩浩，陳 雪，齊 歡，閆宗科

（陜西西鳳酒股份有限公司，陜西鳳翔 721406）

甜稈又稱為甜高粱（Sorghum bicolorL.Moench）、蘆粟、甜秫秸，是禾本科屬粒用高粱的一個變種[1]。甜稈的莖稈中汁液含糖量高，可用于生產(chǎn)糖漿、釀酒及青貯飼料等[2]。甜高粱稈汁中其糖分組成主要是蔗糖，其次為葡萄糖和果糖，甜高粱稈已成為我國生產(chǎn)非糧燃料乙醇的重要原料[3]。在20 世紀(jì)90 年代，我國就已開展利用甜高粱莖稈汁釀造低度飲料酒相關(guān)研究[4]，甜稈種植地運用傳統(tǒng)釀造工藝生產(chǎn)的高度甜稈酒，深受當(dāng)?shù)匕傩障矏郏袌銮熬傲己?，但在相關(guān)檢測中發(fā)現(xiàn)甜稈酒中氰化物含量超過了國家標(biāo)準(zhǔn)（≤8 mg/L）[5]。氰化物超標(biāo)問題限制了這些地區(qū)甜稈酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，本文對甜稈酒釀造及貯存過程中氰化物的含量變化進(jìn)行了追蹤，探究氰化物合成來源，對發(fā)展甜稈酒產(chǎn)業(yè)具有重大經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

甜稈：采集于陜西東南部某甜稈種植地區(qū)。

試劑：氫氧化鈉溶液（2 g/L、10 g/L、20 g/L）、乙酸鋅溶液（100 g/L）、乙酸溶液（1+24）、酚酞-乙醇指示液（10 g/L）、磷酸鹽溶液[（0.5 mol/L）pH7.0]、異煙酸-吡唑啉酮溶液：臨用時配制；氯胺T 溶液（10 g/L）、水中氰成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（50 μg/mL）：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號為GBW（E）080115；氰離子標(biāo)準(zhǔn)中間液（1 μg/mL）。

儀器設(shè)備：紫外可見分光光度計TU-1810S、分析天平、25 mL 具塞比色管、恒溫水浴鍋、坩堝、500 mL水蒸氣蒸餾裝置等。

1.2 試驗方法

1.2.1 氰化物檢測方法的改進(jìn)

參照《食品中氰化物的測定》GB 5009.36—2016 及相關(guān)文獻(xiàn)[6]，通過試驗確定甜稈、起酵子、酒醅、酒樣中氰化物測定的方法。

1.2.2 甜稈酒不同釀造工藝的對比

對不同釀造工藝如原料處理方式（清蒸、去皮）、不同曲種（甜稈酒大曲、西鳳大曲、麩曲）、不同起酵子（玉米、高粱）等生產(chǎn)的甜稈酒中氰化物含量進(jìn)行分析，探索不同發(fā)酵工藝過程中氰化物含量變化和降低氰化物含量的有效處理方式，結(jié)果見表1。

1.2.3 甜稈酒釀造各階段氰化物含量分析

跟蹤檢測甜稈酒酒頭、酒身、酒尾及混合樣中氰化物含量，探尋氰化物產(chǎn)生的主要階段，定向解決氰化物超標(biāo)問題，促進(jìn)甜稈酒產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1.2.4 甜稈酒不同貯存階段氰化物含量變化

分別對新酒、貯存3 個月、4 個月、5 個月、6 個月、9 個月、12 個月、18 個月的不同釀造工藝所得的甜稈混合酒樣中氰化物含量進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，探索在貯存階段甜稈酒的氰化物含量變化規(guī)律。

1.2.5 不同工藝甜稈酒感官評價結(jié)果

在專業(yè)白酒品評室中，取7 個不同釀造工藝（原工藝平行、蒸甜稈+玉米起酵子、蒸甜稈+高粱起酵子、去皮甜稈+麩曲、蒸后甜稈+蔗糖+酵母、甜稈+麩曲、原工藝大窖）的等量酒樣對其進(jìn)行編號，品酒師按照編號順序?qū)懗龈泄僭u語。

2 結(jié)果與分析

2.1 氰化物檢測方法的改進(jìn)

本次研究主要針對酒醅中氰化物含量測定方法進(jìn)行改進(jìn)。依據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.36—2016 中測定木薯粉中氰化物的方法對酒醅檢測，比色液出現(xiàn)白色渾濁。黃選忠等人研究表明酒醅中的雜醇油、乳酸乙酯、甲基酮類等物質(zhì)能夠引起比色液白色渾濁，同時相關(guān)文獻(xiàn)表明，醛類物質(zhì)與吡唑啉酮發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)也會出現(xiàn)白色渾濁現(xiàn)象[7-9]。

針對白色渾濁現(xiàn)象，取適量酒醅蒸餾液放入坩堝中進(jìn)行蒸干預(yù)處理，然后按照測定酒樣測定方法進(jìn)行測定及進(jìn)一步換算，準(zhǔn)確測定酒醅中氰化物含量。

酒樣中氰化物含量按照國標(biāo)GB 5009.36—2016中蒸餾酒的測定方法及計算進(jìn)行。

2.2 甜稈酒不同釀造工藝的對比

以原工藝大窖為對照，6個窖池為試驗窖，分別測定蒸餾得到的混合酒樣中氰化物含量（表2），其中4 種試驗方案蒸餾得到混合酒樣中氰化物含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2757—2012）。

對原工藝大、小窖及試驗窖的出池酒醅、混合酒樣的氰化物進(jìn)行了測定，結(jié)果見表2。出池酒醅氰化物高低不一，其范圍處于0.53～6.86 mg/kg 之間。與甜稈植株氰化物含量0.388 mg/kg 相比，發(fā)酵前后氰化物含量變化明顯，部分窖池氰化物含量存在急劇增長現(xiàn)象，達(dá)到入池酒醅氰化物含量的17倍[10]。

表1 不同釀造工藝甜稈酒的對比

表2 不同窖池酒醅、酒樣氰化物含量

表3 蒸餾過程氰化物含量分布情況

對上述出池酒醅和混合酒樣的氰化物含量進(jìn)行相關(guān)性分析，得出皮爾森相關(guān)性系數(shù)為0.929，相關(guān)性極顯著。進(jìn)一步分析，甜稈新酒中氰化物超標(biāo)主要來源于甜稈發(fā)酵過程中。

上述研究發(fā)現(xiàn)，除了甜稈+麩曲（黑曲霉多于酵母）處理組中氰化物含量高于對照組，其他4 個處理組中混合酒樣氰化物含量均低于對照，綜合分析以上6 組中，蒸甜稈+鳳曲高粱起酵子/鳳曲玉米起酵子組別，為較適宜的工藝處理。

（1）通過去除甜稈葉梢和須根，可降低原料中71.88%的氰化物[10]，根據(jù)去皮甜稈+麩曲（酵母、細(xì)菌為主，少量的黑曲霉）窖池中混合酒樣的氰化物含量6.12 mg/L，對比甜稈+麩曲（黑曲霉多于酵母）窖池中混合酒樣的氰化物含量23.34 mg/L。初步分析，在發(fā)酵過程中黑曲霉對產(chǎn)生氰化物具有較大影響。黑曲霉可能通過自身生長代謝產(chǎn)生β-葡萄糖苷酶，可使甜稈中生氰糖苷水解為氰化物[11-13]。

（2）通過對比蒸后甜稈+蔗糖+酵母窖池、去皮甜稈+麩曲窖池、甜稈+麩曲窖池混合酒樣的氰化物含量，進(jìn)一步認(rèn)為在發(fā)酵過程中黑曲霉對產(chǎn)生氰化物具有較大影響。

（3）通過對比表2 中各窖池發(fā)酵工藝差異，可以看出甜稈經(jīng)高溫清蒸后入池發(fā)酵得到的新酒中氰化物含量處于較低水平。甜稈經(jīng)高溫清蒸后入池發(fā)酵可有效控制新酒中氰化物含量。

（4）通過對比原工藝平行、原工藝大窖中混合酒樣的氰化物含量（分別為12.43 mg/L、10.80 mg/L），發(fā)現(xiàn)窖池容量對氰化物含量影響較小。

2.3 甜稈酒釀造各階段氰化物含量分析

對每個窖池按照酒頭、酒身、酒尾進(jìn)行分段取樣，測定其氰化物、酒度，數(shù)據(jù)見表3，結(jié)果顯示，所得不同餾分酒樣氰化物含量的分布情況為：酒頭＞酒身＞酒尾。因此，可通過“掐頭”的摘酒工藝，適當(dāng)降低混合酒樣中氰化物含量。

2.4 甜稈酒不同貯存階段氰化物含量變化（表4 和圖1）

表4 不同貯存時間甜稈酒中氰化物含量變化 （mg/L）

圖1 甜稈酒不同存儲時間氰化物含量變化

從表4 和圖1 可以看出，蒸后甜稈+玉米起酵子、蒸后甜稈+高粱起酵子、蒸后甜稈+蔗糖+酵母3種不同釀造工藝得到的甜稈酒，無論是蒸餾得到的新酒還是貯存不同時間的混合酒樣，酒中氰化物含量始終低于國家標(biāo)準(zhǔn)（≤8 mg/L）。原工藝大窖、原工藝平行、去皮甜稈+麩曲、麩曲+甜稈4 個窖池酒醅蒸餾得到的混合酒樣在貯存前期氰化物含量不斷增加。推測氰化物增加量源于甜稈本身含有的結(jié)合態(tài)氰化物即蜀黍氰苷，其經(jīng)發(fā)酵或高溫蒸餾形成一定量的氰醇，氰醇不穩(wěn)定，在一定條件下可形成游離態(tài)氰化物[14-15]。經(jīng)貯存6 個月以后，4 種混合酒樣氰化物含量基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。而在發(fā)酵前對甜稈進(jìn)行高溫清蒸處理可有效去除本身含有的蜀黍氰苷，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾、貯存，酒中氰化物未出現(xiàn)明顯變化。

2.5 不同釀造工藝甜稈酒的感官評價結(jié)果（表5）

表5 不同釀造工藝甜稈酒的感官評價

從表5 結(jié)果可看出，甜稈經(jīng)高溫清蒸后，入池發(fā)酵所得甜稈酒，整體感官評價優(yōu)于未蒸煮甜稈。對甜稈進(jìn)行高溫清蒸有利去除甜稈本身的一些揮發(fā)性的不良成分，同時在發(fā)酵過程中也有利于提高微生物對甜稈中糖類物質(zhì)的利用效率。

3 結(jié)論與展望

植物中所含氰化物是植物生長過程中由自身產(chǎn)生的一種植物生物調(diào)節(jié)劑，能夠調(diào)控生物脅迫和非生物脅迫的響應(yīng)[16]。本研究結(jié)果表明，甜稈酒中氰化物超標(biāo)問題與多種因素有關(guān)，甜稈原料、釀造工藝處理、貯存過程反應(yīng)均對甜稈酒中氰化物的含量有重要影響。

釀酒原料中的氰化物來源于甜稈本身含有的生氰糖苷及自身新陳代謝所產(chǎn)生的氰化物。正常情況下，生氰糖苷和β-葡萄糖苷酶處于植物細(xì)胞的不同部位，當(dāng)細(xì)胞被破壞后，生氰糖苷與β-葡萄糖苷酶反應(yīng)產(chǎn)生氰化物抵御外來生物的侵襲[16]。根據(jù)本研究中甜稈的清蒸情況，可以判斷高溫能夠有效破壞植株自身新陳代謝產(chǎn)生的氰化物及生氰糖苷。熊麗娜等[17]在研究中發(fā)現(xiàn)水煮法可將氰化物含量降低90 %以上。因此，在入池發(fā)酵前對原料進(jìn)行高溫清蒸同時結(jié)合“掐頭”的摘酒工藝可有效控制甜稈酒中氰化物含量，使甜稈酒符合國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)，也有利于提高甜稈酒的口感。本研究還發(fā)現(xiàn)甜稈酒貯存過程，未經(jīng)高溫清蒸的甜稈經(jīng)發(fā)酵蒸餾得到的甜稈酒，在前期氰化物含量不斷增加，可能是結(jié)合態(tài)水解釋放，對甜稈原料進(jìn)行清蒸處理減少了結(jié)合態(tài)氰化物?？赏茢鄬μ鸲捲线M(jìn)行高溫處理，有效改善貯存過程含氰增加超標(biāo)情況。

此外，依據(jù)β-葡萄糖苷酶可使生氰糖苷轉(zhuǎn)化為氰化物，可將粉碎后的甜稈與黑曲霉麩曲堆積，然后充分晾曬，進(jìn)而減少由原料帶入的氰化物及其前體物質(zhì)—生氰糖苷。但此方案還需進(jìn)一步實驗驗證。同時在貯存階段氰化物含量增加情況尚無合理解釋，故還需要更進(jìn)一步深入探究。