探究單菌和雙菌復(fù)合對(duì)米酒制作的影響*

寇 勇 熊連翔 陳顯君

（1 四川省綿陽(yáng)中學(xué) 四川綿陽(yáng) 621000 2 四川省綿陽(yáng)市教育科學(xué)研究所 四川綿陽(yáng) 621000）

學(xué)生在學(xué)習(xí)高中生物學(xué)人教版選修1“果酒與果醋的制作”后，嘗試制作米酒（俗稱“醪糟”），發(fā)現(xiàn)生活中用作米酒發(fā)酵的常用菌種是根霉菌而非酵母菌，這引起學(xué)生的疑惑。為培養(yǎng)學(xué)生研究學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)其適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，故組織探究小組對(duì)本課題進(jìn)行了探索。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1）用具：鋁鍋、電爐、燒杯、三角瓶、棉塞、無(wú)菌恒溫箱、電子天平。

2）材料：安琪酵母（配料：釀酒酵母粉、碳酸鈣）、甜味型安琪甜酒曲（配料：米粉、根霉菌）、糯米。

3）檢測(cè)方法：目測(cè)比較法、感官檢測(cè)法（嗅味、品嘗）。

4）質(zhì)量評(píng)價(jià)（表1）。

表1 米酒感官質(zhì)量評(píng)價(jià)［1］

2 實(shí)驗(yàn)思路與過程監(jiān)測(cè)

1）實(shí)驗(yàn)思路：糯米浸泡12 h→蒸煮→晾至室溫→均勻拌菌種→裝壇密封（30℃）→定時(shí)觀察與檢測(cè)2 次→記錄。

2）過程監(jiān)測(cè)（表2），至少3 名小組成員組成評(píng)定小組，參照表1對(duì)米酒制作過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，記錄平均值；等級(jí)為第5 天各指標(biāo)值之和。

表2 單菌與雙菌復(fù)合制作米酒感官質(zhì)量評(píng)價(jià)記錄表

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

單菌釀酒酵母制作初期啟動(dòng)遲緩，產(chǎn)米酒僅有酒香幾乎無(wú)酒味。與單菌根霉相比，雙菌復(fù)合制作初期啟動(dòng)快，反應(yīng)劇烈，產(chǎn)米酒醇香濃厚，甜味略淡，酒體淡黃透明度略低；單菌根霉產(chǎn)米酒醇香濃郁程度不及前者，但味道偏甜，酒體淡黃透明度高。

4 分析與討論

4.1 米酒的制作原料、釀造原理及其成分 糯米是制作米酒的主要原料，糯米貯存支鏈淀粉占物質(zhì)總貯量的73%～77%，含微量麥芽糖、蔗糖及葡萄糖等，直鏈淀粉含量幾乎為零。研究表明，糯米的支鏈淀粉含量越高，米酒的醇香越濃，米酒的感官品質(zhì)越好；脂肪含量與之相反，而其他成分與米酒的感官品質(zhì)無(wú)明顯相關(guān)性［2］。

米酒制作的實(shí)質(zhì)是利用微生物產(chǎn)生的不同酶系，將糯米淀粉轉(zhuǎn)化成酒精。制作過程中，淀粉酶系先將糯米淀粉糖化成可發(fā)酵性糖類——葡萄糖，酒化酶系（包括己糖酶、磷酸化酶、磷酸激酶、脫羧酶、輔脫氫酶等用于酒精發(fā)酵的多種酶的總稱）再將葡萄糖經(jīng)糖酵解轉(zhuǎn)化成丙酮酸和還原型輔酶Ⅰ（NADH），在無(wú)氧條件下，丙酮酸分解成乙醛和CO2，乙醛被NADH 還原成酒精。米酒中除含有未轉(zhuǎn)化的糖化產(chǎn)物外，還含酒精、有機(jī)酸、多種氨基酸、維生素和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)在發(fā)酵過程中發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)、變性或析出，導(dǎo)致酒體呈現(xiàn)不同層次的淡黃色和透明度。

4.2 根霉菌用于米酒制作的酶系及其主要作用根霉菌是嚴(yán)格的好氧菌，在有氧條件下28℃～30℃蒸煮的糯米淀粉中活化繁殖，既高產(chǎn)淀粉酶系又產(chǎn)酒化酶系。淀粉酶系主要包括糖化酶（又稱β-淀粉酶）和液化型淀粉酶（又稱α-淀粉酶）。其中，糖化酶是一種能力強(qiáng)、活性高、底物專一性較低的外切葡萄糖苷酶，使支鏈淀粉幾乎近理論值地水解成葡萄糖，而液化型淀粉酶是一種內(nèi)切葡萄糖苷酶，作用于支鏈淀粉時(shí)產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列極限糊精。在2 種酶的協(xié)同作用下，糯米淀粉被糖化為葡萄糖。由于根霉菌在糖化的同時(shí)也伴隨產(chǎn)酒化酶系，因此始終保持著糖化與酒精發(fā)酵的連鎖作用，即使氧氣耗盡根霉菌死亡，菌體釋放的酶仍不斷地將葡萄糖用于酒精發(fā)酵。隨著發(fā)酵的深入，酒精濃度升高，酶喪失活性，米酒制作完成。由于根霉菌死亡，酶更易受環(huán)境影響而迅速失活，這使得更多葡萄糖被保留而產(chǎn)酒精偏少。因此單菌根霉制作的米酒味道更甜，但不及雙菌復(fù)合產(chǎn)米酒醇香濃厚，這也是“甜味型酒曲”的命名原因。因?yàn)榫企w中死亡的菌體、失活的酶等含量少，聚合、變性或析出的顆粒含量低，所以酒體透明度高。

4.3 釀酒酵母用于米酒制作的酶系及其主要作用 釀酒酵母本身只產(chǎn)麥芽糖酶、蔗糖酶和酒化酶系等，因缺乏淀粉酶系不能將淀粉糖化利用。又因釀酒酵母是兼性厭氧型，在米酒制作時(shí)，菌體預(yù)先將糯米原料中的微量麥芽糖、蔗糖轉(zhuǎn)化成葡萄糖，用于自身活化繁殖。只有在缺氧時(shí)，才將剩余的葡萄糖轉(zhuǎn)化成少量酒精。這就是單菌釀酒酵母制作“聞之有酒香幾乎無(wú)酒味”的原因。

4.4 雙菌復(fù)合制作米酒過程及原理 雙菌復(fù)合制作米酒的過程，是根據(jù)根霉菌與釀酒酵母生產(chǎn)的酶系差異，巧妙地利用了二者所產(chǎn)酶的協(xié)同關(guān)系。初期氧氣充足，根霉菌高產(chǎn)淀粉酶系將糯米淀粉快速糖化成葡萄糖，供自身和釀酒酵母活化和大量繁殖。很快氧氣消耗殆盡，根霉菌因缺氧而死亡，釀酒酵母不僅利用葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精，而且利用葡萄糖繼續(xù)生長(zhǎng)和繁殖。隨著發(fā)酵的深入，酒精濃度逐漸增大，釀酒酵母也將死亡，酶失去活性，米酒制作結(jié)束。又由于根霉產(chǎn)酒化酶系也始終參與酒精發(fā)酵［3］，所以，葡萄糖保留少而產(chǎn)酒精量多，米酒甜味較淡而醇香濃厚。由于酒體中死亡的菌體、失活的酶及生成的酵母泥等更多，聚合、變性或析出成肉眼可見的顆粒含量高，故酒體透明度略低。

可見，在雙菌復(fù)合制作米酒的過程中，根霉菌的主要作用是早期有氧時(shí)對(duì)原料進(jìn)行快速糖化，釀酒酵母則負(fù)責(zé)后期無(wú)氧時(shí)的酒精發(fā)酵。研究表明，麥芽糖和葡萄糖是酵母細(xì)胞代謝的主要可發(fā)酵糖類，糯米淀粉糖化成麥芽糖和葡萄糖等的含量多少及酵母利用這些物質(zhì)的能力決定糖酵解的啟動(dòng)快慢。又由于麥芽糖代謝系（包括麥芽糖透性酶和麥芽糖酶）是典型的誘導(dǎo)酶系，受麥芽糖阻遏作用，麥芽糖的旺盛發(fā)酵是隨著葡萄糖耗盡后，在麥芽糖的誘導(dǎo)下，經(jīng)過不同程度的遲滯期后才開始進(jìn)行的［4］。因此，雙菌復(fù)合發(fā)酵初期啟動(dòng)快、反應(yīng)劇烈。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在以糯米淀粉為原料的米酒制作中，單菌釀酒酵母因不產(chǎn)淀粉酶系而不能單獨(dú)用于米酒制作，單菌根霉或雙菌復(fù)合均可制作米酒，其中單菌根霉產(chǎn)米酒品質(zhì)最佳。這2 種制作米酒的方法均利用了根霉菌既高產(chǎn)淀粉酶系又產(chǎn)酒化酶系的特點(diǎn)，單菌根霉既產(chǎn)酒精又保留更多葡萄糖，因此，米酒酒味濃郁味道更甜。在雙菌復(fù)合制作時(shí)，由于釀酒酵母的參與而使更多的葡萄糖轉(zhuǎn)化成酒精，故產(chǎn)米酒甜味較淡而醇香濃厚。這與張?zhí)m波等［5］的研究結(jié)果一致。通過實(shí)驗(yàn)探究及資料查閱，學(xué)生解開疑惑。

6 應(yīng)用

日常生活中釀酒酵母又稱面包酵母，常用于制作面包，因?yàn)槊娣郾旧硭矸勖赶的軐⒚娣壑械牡矸厶腔┙湍咐卯a(chǎn)生酒精和CO2，CO2在生面團(tuán)中形成氣泡將面團(tuán)發(fā)起來(lái)，酒精在烘烤過程中揮發(fā)。人們用谷物原料釀酒，一類是以谷物發(fā)芽的方式產(chǎn)酶將原料本身糖化，再用酵母菌將糖分轉(zhuǎn)化成酒精，另一類是用發(fā)霉的谷物制成酒曲，酒曲含大量的微生物及分泌的酶系，不同酶系將谷物原料糖化并轉(zhuǎn)化成酒精。當(dāng)今曲酒工業(yè)生產(chǎn)，大多用糖化力強(qiáng)的純種根霉菌和優(yōu)良酵母搭配，家庭制作米酒則使用根霉菌。