單寧對(duì)白酒發(fā)酵影響的實(shí)驗(yàn)室分析研究

崔 磊，胡景輝，孫 偉，董思文，常 強(qiáng)，陳禹锜，3，張嬌嬌，何猛超，韓興林

(1.安徽文王釀酒股份有限公司，安徽 臨泉 236400；2.中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院有限公司，北京 100027；3.廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004)

原料是白酒釀造的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同原料因其內(nèi)部成分含量的不同而釀造出風(fēng)格各異的白酒，即便同種原料，因產(chǎn)地和品種的不同，釀酒效果也是不盡相同。白酒釀造原料十分豐富，而高粱在白酒釀造上獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，自古以來(lái)就是釀制白酒的最佳選擇，這與其獨(dú)有的成分特點(diǎn)密切相關(guān)，高粱中含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、單寧、灰分及粗纖維等。高粱中單寧含量對(duì)白酒品質(zhì)具有決定性的作用，適量單寧能夠抑制雜菌生長(zhǎng)，經(jīng)蒸煮發(fā)酵后還能分解成丁香酸等芳香物質(zhì)，增強(qiáng)酒體芳香，但過(guò)量則會(huì)使淀粉酶鈍化，影響淀粉轉(zhuǎn)化從而影響出酒率及出酒品質(zhì)，這也可能正是高粱釀酒香的奧秘所在。

單寧又稱多酚，是植物的次生代謝產(chǎn)物，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特性可分為水解單寧和縮合單寧。水解單寧是棓酸，或與棓酸有生源關(guān)系的酚羧酸與多元醇組成的酯，相對(duì)分子質(zhì)量為500～3 000 Da，主要分布在茶、水果、豆類和堅(jiān)果中；縮合單寧又稱原花青素，相對(duì)分子質(zhì)量為2 900～28 000 Da，通常存在于谷物、菜籽、雙子葉植物等體內(nèi)。從結(jié)構(gòu)上分析高粱單寧屬于縮合單寧的一種。有關(guān)原料釀酒特性的研究多集中在淀粉層面，但是有關(guān)高粱中單寧成分對(duì)白酒釀造的影響研究鮮有涉及。本研究采用兩種固態(tài)發(fā)酵方式模擬白酒釀造過(guò)程，向高粱糟醅中單獨(dú)添加一定量的單體單寧物質(zhì)，分析其對(duì)發(fā)酵酒醅和酒體風(fēng)味感官帶來(lái)的多重影響。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

高粱：企業(yè)生產(chǎn)所用高粱。

單寧（鞣酸）：天津市福晨化學(xué)試劑廠，分析純。

儀器設(shè)備：DNP-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；BS 124S 型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；Autosystem XV 氣相色譜儀，美國(guó)PerkinElmer公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

根據(jù)白酒釀造原理，采用傳統(tǒng)清香工藝在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，具體操作流程及操作要點(diǎn)如下：

原料粉碎：稱取粉碎好的糧食1 kg，高粱要求粉碎至4～8瓣。

潤(rùn)糝：加入原料量60%（600 mL）的90 ℃以上熱水，翻拌均勻，蓋上4層紗布堆積20～24 h。

蒸糧：采用清蒸方式，在鍋篦上均勻上料，上汽后蒸煮約90 min。

揚(yáng)冷：蒸糧完成后趁熱出甑并加入30%（300 mL）的冷水，使糧食顆粒分散，進(jìn)一步吸水，隨后翻拌，晾米查。

拌曲：大曲粉碎至芝麻粒大小，最大不超過(guò)綠豆大小，待糧食冷卻至室溫后加入20 %（200 g）的曲粉。

入壇（瓶）發(fā)酵：采用三角瓶和陶壇兩種容器為發(fā)酵容器，裝入糧食后用水進(jìn)行密封發(fā)酵。

1.2.2 三角瓶發(fā)酵

發(fā)酵方式：向每個(gè)三角瓶中分別裝入200 g 原料樣品，在30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中密封發(fā)酵。

單寧添加量：0%，1%（以原糧計(jì)）。

單寧添加方式：采用兩種添加方式，一種為在潤(rùn)糧前加入，與高粱一同進(jìn)行潤(rùn)糧蒸糧操作，另一種方式為在蒸糧結(jié)束后與曲粉一同加入。

取樣方式：在發(fā)酵過(guò)程中每隔5 d 在三組糟醅中各取一個(gè)三角瓶中的酒醅樣品，將樣品放于4 ℃冰箱中保藏，待所有酒醅樣品取完之后一起進(jìn)行各項(xiàng)理化指標(biāo)的分析檢測(cè)。

1.2.3 陶壇發(fā)酵

發(fā)酵方式：將拌好曲粉的原料全部裝入壇中，水封，室溫條件下發(fā)酵28 d。

單寧添加量：0 %，0.5 %，1 %，1.5 %（以原糧計(jì)）。

單寧添加方式：直接在潤(rùn)糧前加入，與高粱一同進(jìn)行潤(rùn)糧蒸糧操作。

取樣：發(fā)酵結(jié)束后，向酒醅中拌入20%（200 g）稻殼，蒸餾鍋加入2.5 L 底鍋水，均勻上料，餾酒溫度10℃，取前100 mL 餾出酒樣進(jìn)行風(fēng)味成分分析檢測(cè)。

圖1 三角瓶發(fā)酵

圖2 陶壇發(fā)酵

1.2.4 常規(guī)理化指標(biāo)分析

采用T/CBJ 004—2018《固態(tài)發(fā)酵酒醅通用分析方法》對(duì)酒醅中的水分、酸度、淀粉、還原糖等成分進(jìn)行檢測(cè)。

采用GB/T 10345—2007《白酒分析方法》對(duì)酒樣中總酸、總酯含量進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.5 風(fēng)味成分檢測(cè)

①氣相色譜法

柱溫程序：起始溫度30 ℃，恒溫5 min，以5 ℃/min程序升溫至60 ℃，以6 ℃/min程序升溫至120 ℃，恒溫5 min，以8 ℃/min程序升溫至210 ℃，恒溫5 min。

載氣（高純氮）：流速1 mL/min，分流比：10∶1；氫氣：流速為45 mL/min；空氣：流速為450 mL/min；檢測(cè)器溫度：260 ℃；進(jìn)樣器溫度：240 ℃；進(jìn)樣量：1 μL。

②離子色譜法

柱溫：30 ℃；流動(dòng)相：EG 淋洗液發(fā)生器自動(dòng)產(chǎn)生淋洗液梯度淋洗；流速：1.1 mL/min；抑制器再生模式：外加水電抑制；電導(dǎo)器檢測(cè)器檢測(cè)；進(jìn)樣量：25 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 單寧對(duì)白酒發(fā)酵過(guò)程的影響

通過(guò)每5 d 對(duì)發(fā)酵酒醅進(jìn)行取樣分析測(cè)定酒醅中水分、淀粉、還原糖和淀粉含量變化，以此判斷酒醅發(fā)酵情況。

2.1.1 水分

由圖3 可看出，空白組酒醅水分含量在20 d 的發(fā)酵過(guò)程中整體呈現(xiàn)一個(gè)上升趨勢(shì)，第20 天的酒醅比初始酒醅的水分含量升高3.78%，而另外兩組添加單寧的酒醅中水分含量基本持平，甚至稍微有所下降，下降趨勢(shì)并不明顯，第20 天時(shí)水分含量分別比初始酒醅下降0.05%和0.48%，兩者差距并不明顯。添加單寧與未添加單寧酒醅相比，兩者升高幅度相差3.73%左右。

圖3 酒醅中水分變化情況

2.1.2 酸度

由圖4 可看出，添加單寧的兩組酒醅中酸度在20 d 的發(fā)酵過(guò)程中整體呈現(xiàn)持續(xù)平穩(wěn)上升的變化趨勢(shì)，整體均增長(zhǎng)了0.6 mmol/10 g，平均增長(zhǎng)速率約為0.03 mmol/(10 g·d)；空白組酒醅在20 d內(nèi)酸度整體增長(zhǎng)1.1 mmol/10 g，其中在發(fā)酵初期前5 d 快速增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度達(dá)到0.8 mmol/10 g，比初始酸度升高一倍，平均增長(zhǎng)速率約為0.16 mmol/(10 g·d)，而后15 d 酸度整體增長(zhǎng)速度變緩，增長(zhǎng)幅度僅為0.3 mmol/10 g，平均增長(zhǎng)速率約為0.2 mmol/(10 g·d)。

圖4 酒醅中酸度變化情況

整體而言，三組酒醅酸度的增長(zhǎng)幅度和變化趨勢(shì)不一，造成這種差異的原因是該濃度的單寧含量在發(fā)酵前期會(huì)明顯影響微生物生長(zhǎng)代謝活動(dòng)，對(duì)白酒前期的主發(fā)酵期具有明顯的抑制作用，而單寧添加的前后方式對(duì)酸度變化的影響并無(wú)較大差異，可見(jiàn)潤(rùn)糧蒸糧的高溫高濕條件并不能改變單寧的化學(xué)性質(zhì)。

2.1.3 淀粉

由圖5 可看出，三組酒醅中淀粉含量在20 d 的發(fā)酵過(guò)程中均保持著緩慢下降的變化趨勢(shì)，且下降幅度整體相差不大，三組酒醅淀粉含量分別降低了2.09 %（空白組）、1.90 %（蒸糧前添加單寧）和1.97 %（蒸糧后添加單寧）?？梢?jiàn)在淀粉轉(zhuǎn)化過(guò)程中單寧成分并無(wú)較大影響，即單寧成分對(duì)以淀粉為底物的酶或微生物并無(wú)明顯抑制效果，在發(fā)酵過(guò)程中淀粉能夠正常分解成還原糖。

圖5 酒醅中淀粉含量變化情況

2.1.4 還原糖

由圖6可看出，空白組酒醅中還原糖含量在20 d的發(fā)酵過(guò)程中僅下降了0.67%，整體基本保持不變的穩(wěn)定趨勢(shì)，而添加單寧的兩組酒醅中還原糖含量相差不大且保持相同的變化趨勢(shì)，在發(fā)酵前5 d 還原糖含量快速增加，后15 d 保持緩慢增加的變化趨勢(shì)，20 d 發(fā)酵結(jié)束后還原糖含量較初始濃度分別增加了22.43%（蒸糧前添加單寧）和24.75%（蒸糧后添加單寧）。

圖6 酒醅中還原糖含量變化情況

從以上結(jié)果可看出，單寧成分主要對(duì)以還原糖為底物的酶或菌種具有明顯的抑制作用，但對(duì)以淀粉為底物的酶或菌種的抑制效果不明顯，導(dǎo)致酒醅中還原糖無(wú)法及時(shí)得到轉(zhuǎn)化利用而累積，從而酒醅內(nèi)還原糖含量不斷升高。

2.2 單寧對(duì)酒體的影響

2.2.1 風(fēng)味物質(zhì)成分

采用陶壇發(fā)酵方式，對(duì)添加不同量的單寧成分所得酒樣中的風(fēng)味含量進(jìn)行分析，探究單寧含量對(duì)發(fā)酵酒體的影響，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 陶壇發(fā)酵酒樣中各成分含量變化

由表1 可看出，隨著單寧添加量的不斷升高，酒樣中酒精度呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，當(dāng)單寧添加量達(dá)到1.0 %時(shí)，酒精度降低約20 %vol，下降幅度約為38%。在幾種主要成分中，乙酸乙酯和乙酸含量最高，乳酸乙酯和乳酸含量最低，各成分變化趨勢(shì)見(jiàn)圖7。在整體酸、酯風(fēng)味方面，酸酯比呈現(xiàn)波浪式上升趨勢(shì)，即隨著單寧添加量的不斷升高，酒體中酸類成分占比逐漸升高，可見(jiàn)在發(fā)酵過(guò)程中單寧成分對(duì)發(fā)酵后期的生香階段具有較大影響。

圖7 陶壇發(fā)酵酒樣中各成分含量變化情況

由圖7 可看出，隨著單寧添加量的不斷升高，酒樣中總酯和乙酸乙酯含量呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，且均在單寧添加量為1.0 %時(shí)含量達(dá)到最低，此時(shí)總酯含量較空白組降低1.77 g/L，下降幅度達(dá)到24.55 %，乙酸乙酯含量降低3.48 g/L，下降幅度達(dá)到58.10 %。此外，總酸和乙酸含量則隨著單寧添加量的升高整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)單寧添加量達(dá)到1.5 %時(shí)，總酸含量較空白組上升0.95 g/L，增長(zhǎng)幅度達(dá)到72.52 %，乙酸含量上升0.65 g/L，增長(zhǎng)幅度達(dá)到50.39%。乳酸乙酯和乳酸含量并未隨著單寧成分的添加而有明顯變化。

2.2.2 感官品質(zhì)

由10 名國(guó)家級(jí)品酒師組成感官品評(píng)小組，分別對(duì)釀出的酒樣進(jìn)行逐一品評(píng)并給出評(píng)語(yǔ)評(píng)價(jià)，對(duì)各個(gè)品酒員的評(píng)語(yǔ)評(píng)分統(tǒng)計(jì)整理，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 陶壇發(fā)酵酒樣中感官變化

由表2 可知，隨著單寧添加量的逐漸增加，香氣方面酒體中酯香不斷變?nèi)踔敝料?，同時(shí)雜味越來(lái)越重，口感方面酒體甜度不斷下降，酸味逐漸明顯，整體評(píng)價(jià)逐漸降低。

3 結(jié)論與展望

采用三角瓶和陶壇兩種容器模擬白酒發(fā)酵研究單寧對(duì)白酒發(fā)酵的影響，主要結(jié)論如下：

三角瓶發(fā)酵方式：向高粱中添加1 %（以原糧計(jì)）的單寧單體成分，分析發(fā)酵酒醅中理化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，在20 d 的發(fā)酵過(guò)程結(jié)束后空白組酒醅中水分含量升高3.78 %、酸度升高1.1 mmol/10 g、淀粉含量下降2.09 %、還原糖含量下降0.67 %，而添加單寧的兩組酒醅水分含量?jī)H分別升高0.05%和0.48%、酸度均只升高了0.6 mmol/10 g、淀粉含量分別下降了1.90 %和1.97 %、還原糖含量升高了22.43 %和24.75 %，可見(jiàn)高含量的單寧會(huì)對(duì)酒醅的發(fā)酵效果產(chǎn)生明顯的影響，其主要抑制以還原糖為底物的酶或菌種的活性（活力），但對(duì)以淀粉為底物的酶或菌種的抑制效果不明顯，導(dǎo)致酒醅中還原糖無(wú)法及時(shí)得到轉(zhuǎn)化利用而累積，從而酒醅內(nèi)還原糖含量不斷升高，并且單寧的前后添加方式的發(fā)酵效果并無(wú)明顯差別，可見(jiàn)高溫高濕處理并不會(huì)改變單寧的化學(xué)性質(zhì)。

陶壇發(fā)酵方式：向高粱中添加不同量的單寧單體成分，分析酒樣中的風(fēng)味成分物質(zhì)的變化過(guò)程發(fā)現(xiàn)，隨著單寧添加量的不斷增加，酒體中酒精度、乙酸乙酯和總酯都呈現(xiàn)出不斷下降的變化趨勢(shì)。當(dāng)添加量為1.0 %時(shí)，酒樣酒精度下降約20 %vol，乙酸乙酯含量降低3.48 g/L，總酯含量降低1.77 g/L，而乙酸和總酸含量則呈現(xiàn)整體上升的變化趨勢(shì)，當(dāng)添加量為1.5 %時(shí)，乙酸含量升高0.65 g/L，總酸含量升高0.95 g/L，酒體中酸類成分比例隨著單寧添加量的增加而逐漸升高，可見(jiàn)在發(fā)酵過(guò)程中單寧成分對(duì)發(fā)酵后期的生香階段具有較大影響，導(dǎo)致酸類成分不斷累積而無(wú)法轉(zhuǎn)化。感官方面，酒體感官質(zhì)量隨著單寧添加量的不斷升高而不斷降低。

前人研究結(jié)果表明，白酒釀造中高粱單寧最佳含量在1%～2%，而本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，通過(guò)外加單寧方式能夠?qū)Π拙瓢l(fā)酵過(guò)程和最終酒體風(fēng)味感官產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，而本實(shí)驗(yàn)所用高粱本身單寧含量在1 %～2 %，這從側(cè)面也印證了這一結(jié)果。