新型黄酒酿造工艺的研究进展*

徐恩波，焦爱权，李洪岩，吴正宗，徐学明

(江南大学食品学院食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡，214122)

黄酒是我国最古老的酒种，与啤酒、葡萄酒一起并称为世界三大古酒，它是中国的酒之瑰宝，素有“国酒”之美誉。黄酒的酿造历史悠久而厚重，约在7 000年前的仰韶文化时期祖先就已开始酿造黄酒，其传统的酿酒工艺一直传承至今［1］。然而时至今朝，由于黄酒酿造技术长期以来固步自封，曾经光辉灿烂的传统黄酒一度面临工业化程度低、销量不升反降、市场前景堪忧等危机［2］。面对黄酒业的种种难题，老一辈的酿酒师提出科学技术对黄酒生产的意义重大，改进和完善生产工艺是今后黄酒的发展方向。同时，现代人所崇尚的健康、营养、安全、适口的新饮酒观也给开拓新型黄酒市场带来了希望与契机［3］。本文将黄酒酿造新工艺与传统工艺进行对比，从蒸煮工艺的转型与创新、发酵工艺的优化以及杀菌技术的革新等三大方面进行归纳分析，以期找到黄酒业发展的新突破口。

1 新型黄酒的发展

传统黄酒以稻米、黍米等为主要原料，经浸米、蒸煮、加曲、发酵、压榨、过滤、煎酒、贮存、勾兑而成。虽然传统酿造工艺的地位渐渐衰退，但其中的技术和经验完全可以古为今用，推陈出新，传承发展。新型黄酒就是在传统黄酒酿造的基础上，通过工艺创新而制得。黄酒研究领域对新型黄酒的定义尚不明确，一般我们把酒质、风味与传统黄酒有所区别，符合消费者需求以及新饮酒观，且营养价值普遍较高的黄酒称为新型黄酒。近年来新型黄酒在消费市场上已崭露头角，开始迸发出无限的魅力与活力。

2 蒸煮工艺的转型与创新

传统黄酒酿造中的浸米、蒸煮等工艺能破坏谷物原料的组织结构、加速淀粉糊化和高温杀菌，但实际生产中则缺点颇多:浸米、蒸煮(3～5 d)时间长，耗能大;浸米废水对环境污染严重;大罐蒸煮米饭易夹生、过熟以及老化(回生)而影响后续发酵;出酒率低，难以扩大生产规模;实际生产占地广、输送米饭不便、生产成本高等［6］。因此，研究者开发了膨化法、液化法、生料法等一系列高新技术及其组合工艺来取代传统浸米、蒸煮工艺，以期实现无蒸煮预处理生产新型黄酒的目的。

2.1 膨化法生产新型黄酒的相关研究

自从美国人沃德申请了第一份有关食品膨化技术的专利，不少研究者将膨化技术应用于谷物食品的加工，之后食品界愈发重视挤压膨化机理的研究，逐渐将其运用于酿酒工业［4-5］。

膨化法酿酒主要是对谷物原料进行加工处理，谷物经高温高压(150℃，1 MPa以上)和物理剪切作用，在模口骤然减压至常态，其内部水分发生相变而具备能量条件，最后急剧膨胀成型［4］。该法可扩大原料与酶的作用面积，缩短发酵周期;淀粉颗粒、蛋白质、脂肪易解体，利于发酵效率、出酒率和稳定性的提高;高温高压的灭菌作用强，降低发酵酸败率;工序简单、节能减排［5-6］。

根据不同的膨化处理方式，膨化技术可分为挤压膨化和气流膨化，前者通过机械螺杆提供推动力，后者以过热蒸汽提供能量。在黄酒酿造方面，挤压膨化比气流膨化更具适用性和普遍性。相比于气流膨化酿造黄酒，挤压膨化的糖化液出品率比前者高约1/4;且挤压膨化对黍米、玉米的出酒率也比传统蒸煮法更高。杨铭铎［4］对谷物膨化机理进行研究，表明挤压膨化对水溶性成分的增加比气流膨化显著。之后魏华［7］等优化了大米的挤压膨化条件，发现此法比传统工艺的糊化度高，出酒率提高近40%(最高可达76%)，其α-糊化淀粉加工需能低，易于快速酶解，极有利于黄酒发酵。徐岩［8］等通过研究挤压膨化糯米酿造出口味清淡的新型黄酒。赵学伟［9］将国外的机理研究进行归纳，揭示了物料在挤压膨化过程中的变化规律，对挤压膨化法酿造黄酒的理论研究具有重大指导作用。

挤压膨化法酿酒的可行性已得到充分研究，但其工业化应用的规模一直不大，究其原因有二:一是挤压膨化原料可能发生美拉德反应，导致成品酒的总氨基氮含量下降［8］;二是该黄酒的风味过于清淡而未得到消费市场的足够认可。故今后膨化法酿酒应大力转向成品黄酒的营养价值与风味研究。

2.2 液化法生产新型黄酒的相关研究

液化法是一种新型的黄酒原料预处理技术，需将谷物粉碎后与水、淀粉酶一起加入液化装置中，再升温(80～100℃)液化，之后冷却至发酵温度［10］。该法酿酒具有原料适用范围广、节能减排、清洁生产等优点，且液化得到的酒醪不仅流动性好、便于输送，其淀粉糊化度也较高，使得后续发酵更为完全，能有效地提高出酒率。此外，液化法酿造的黄酒风味偏近清爽，营养成分丰富。

国内关于液化法酿造黄酒技术产业化的研究已有一定成果。2002年，赵光鳌［11］等探讨了米粉液化法发酵黄酒中的淀粉酶加量、作用时间和发酵工艺等条件对黄酒品质的影响，发现此法的原料利用率高，能有效缩短发酵时间，得到的黄酒口味淡爽且麦曲味、苦涩味较轻。同年，赵宝成［12］等就将此法运用于工业化大规模生产，其成品酒的风味受到了市场的好评。之后徐岩［10］等系统而深入地研究了液化法酿造黄酒的完整工艺，阐明其液化程度控制方法以及麦曲同酶之间的协同作用，为液化法酿酒的开发和应用奠定了坚实的理论基础。

然而实际应用液化法酿酒仍需降低能耗、减少酶量和缩短液化时间，解决这些问题可借鉴国外的基础研究。George［13］在2006年提出，从分子解离和聚集层面来改进谷物淀粉的生物降解是减少葡萄糖向其他化学物质转变时能量消耗的关键。2012年，Sujit［14］等在玉米淀粉中加入了阳离子聚丙烯酰胺(Cationic polyacrylamides，c-PAMs)，发现 c-PAMs与淀粉颗粒结合后可以增强α-淀粉酶对底物的作用，使淀粉水解的酶量和糊化起始温度分别降至62%和8℃。之后Sandeep和Sujit［15］研究发现聚二烯丙基-二甲基氯化铵(Poly(diallyldimethylammonium chloride)，p-DADMAC)的电荷比c-PAMs高，对酶量和糊化起始温度的降低效果更强。

2.3 生料法生产新型黄酒的相关研究

生料法酿酒的发展历史曲折，早在1950年就有生料酿酒的研究报道，20世纪70年代初许多研究者更是在“全球能源危机”的大背景下争相研究生料酿酒，但结局多以“此法不可行”定论，从而导致此法发展迟缓。直到近十年前，生料法才开始被运用于黄酒酿造工业，渐渐在市场经济中占据一席之地［8，16］。生料法酿酒分为固态法和液态法两种［17］。黄酒酿造大多采用液态生料法，即在原料米中加水、加曲，不经浸米、蒸煮而将生淀粉直接进行糖化、酒化、酸化三边发酵，具有投资成本低、生产清洁卫生、简单易行、节能减排、出酒率高以及经济效益显著等诸多优点。

生料法从本世纪初期开始逐渐被应用于实际生产，呈现出迅猛发展的势头。岳春［18］等论述了液态生料法酿造玉米黄酒的全过程，证明此法可行并给出了糖化发酵的条件。采用高低温间隔陈酿，提高了原料利用率并极大地缩短了酿酒时间。侯振建［19］等研究了生料法酿造糯米黄酒的工艺及其条件，发现在原料中接入3%的麦曲、6%的生料曲后于26℃左右发酵，可得到低糖低酒度的新型黄酒。史路路［20］等通过在糯米中添加葛根来酿造生料黄酒，确定了新型营养生料酒的酿造条件。

然而，近年来国内外对于生料法酿造黄酒的工艺研究较少，选曲加酶及其加曲量、酶解程度、液料比、发酵温度和时间等工艺参数缺乏。如果能通过改进工艺来解决诸如酒体稳定性差、发酵周期偏长、成品酒易酸败等生料酿酒问题，则此法生产新型黄酒的产业化道路前景看好。

2.4 焙炒法生产新型黄酒的相关研究

中国黄酒与日本清酒的酿造工艺相仿，故清酒的先进生产技术对我国黄酒有一定的借鉴意义。焙炒法是一种新型原料米处理技术，由日本保酒造公司所创立。该法利用短时高温操作对原料米进行流态化处理，不仅能够达到原有蒸煮工序中淀粉α化的程度，还可以减少米粒表面的脂肪酸和蛋白质，从而生产出清淡爽口的新型清酒［8，21］。

焙炒技术被广泛地应用于日本清酒的生产，而国内用此法生产黄酒的研究报道罕见。究其原因，一方面高温(200℃以上)对原料米处理后，其淀粉的糊化度过高，影响糖化发酵及后发酵，从而影响成品酒的风味，致使销售困难;另一方面由于挤压膨化法、液化法、生料法等新兴工艺对焙炒技术的冲击较大，故企业在对黄酒生产的成本、节能、清洁生产等方面综合考虑后，发现焙炒法的应用价值相对较小。

2.5 其他原料处理新工艺的开发与研究

随着现代生物技术和机械动力学的高速发展以及高新技术之间的相互交叉，黄酒的酿造工艺受到了深远的影响。金征宇［22］等将挤压膨化和液化酿酒有机结合，进而创立了挤压液化法酿造新型黄酒。此法对原料进行加酶挤压液化处理，其酿制黄酒的发酵速度、发酵效率和氨基酸含量比传统黄酒均要高得多。此外，该法酿造的新型黄酒口味独特、清雅爽口、营养丰富，在如今以中青年人群为主导的消费市场中具有重大的发展潜力。

3 发酵工艺的优化

传统黄酒的发酵一般是在熟米中加入酵母进行糖化发酵，待2～3 d形成糖化醪后，再加曲冲缸进行后发酵。这种发酵方式不仅对添加酵母和菌种的要求高，对温度极为敏感(夏季高温发酵易酸败)，而且发酵周期过长(20～30 d)，不利于扩大生产规模。故以此为背景，许多研究者开始改进传统黄酒的固定发酵模式，探索新的发酵工艺，发明出菌种优选、固定化复合酵母连续发酵、无曲全酶发酵等技术。

3.1 麦曲微生物的研究与菌种的优选

在传统的黄酒酿造过程中，制曲是极为重要的一环，是发酵、产酒的关键，麦曲质量的优劣往往直接影响到黄酒的品质与出酒率，向来有“酒之骨”之称。麦曲中的各种酶、酵母和其他微生物的共同作用将可发酵性糖、蛋白质、脂肪等物质转化为酒精、氨基酸、醇类、醛类以及酸类等风味和营养成分。故关于麦曲微生物与菌种的探究是揭示发酵变化过程的重点，事实上该工艺已经经历从个别微生物到种群阶段的研究过程。

2002年，汪建国［23］等对特种黄酒(企业针对市场需要而研发的一种低度新型黄酒)的开发情况进行了初步汇总，综述了限制发酵、特种酵母发酵等工艺，为优选菌种的深入研究开拓了思路。陆建［24］等以绍兴黄酒为对象，初步研究其麦曲中的微生物，发现伞枝犁头霉、米根霉、微小毛霉、米曲霉、烟曲霉等真菌占所有分离真菌的89%，并建立了3个麦曲RISA图谱的克隆文库以分析制曲过程中数量占优真菌的变化过程。基于麦曲中优势真菌的产酶情况，Aspergillus oryzae AO-01(所产α-淀粉酶、糖化酶及蛋白酶活力最高)可作为黄酒纯种酿造的菌株。之后其研究范围缩小到绍兴黄酒麦曲中真菌的组成、特性以及制曲过程中的变化，使之前的研究成果得到进一步确认。在产酶优势菌种优选的基础上，张中华［25］通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCRDGGE)技术对黄酒制曲中微生物群落结构进行了全面的剖析，为研究优势菌群发酵提供了理论支撑。

近年来产酶优势菌株的筛选、鉴定与扩大培养是黄酒发酵研究领域的热点，虽然优选菌种及其群落的实验室发酵研究尚未能满足大罐发酵的工业化规模，但其高产酶量的应用潜能表明通过优选菌种来开发新型黄酒仍是一块有待开垦的宝地。

3.2 添加固定化复合酵母的连续发酵工艺

传统黄酒的发酵周期过长限制了酿酒厂的大规模快速生产，致使黄酒生产疲软，不利于提高黄酒的市场竞争力。针对缩短发酵时间的难题，亟待开发一种高效生产黄酒的发酵工艺。固定化复合酵母连续发酵工艺是一种新型的黄酒发酵技术，该法通过将多种酵母混合后高密度增值培养、提高酿酒过程生物转化速率来达到快速酿酒的目的。由于固定化复合酵母细胞的稳定性好、寿命长，故该法可实现连续化生产［26］。

2004年，王治业［27］等首次利用固定化复合酵母来生产黄酒，并确定其最佳工艺条件为:酿酒酵母∶产酯酵母为3∶2，载体填充率8%。在起始pH 4.0、发酵温度20℃的条件下，该工艺将发酵时间缩短至96 h，其总氨基氮和总酯含量远高于传统发酵工艺。此外，固定化复合酵母具有较高的抗菌能力，能实现10批次以上的黄酒发酵生产。鉴于此，魏甲乾［28］等又利用固定化技术对传统黄酒酒母的生产进行改造，确定了完整的特种黄酒发酵工艺，其产品与普通黄酒相比在口感和风味上具有酸甜适度、醇香浓郁、略带苦味，适宜热饮等特点。

固定化复合酵母连续发酵工艺为大缸发酵的固态发酵法，药水用量、大曲质量、酒母以及浸米和蒸煮程度等都对黄酒发酵有一定影响，在操作上较难把握。然而此法能够有效地解决黄酒发酵的各种问题，故具有极大的工业化应用潜质。

3.3 基于酶制剂开发无曲酿酒工艺

近年来有研究者想从以酶代曲的方向入手，开发无曲酿造黄酒的新技术。如全酶法生产黄酒，该法借鉴了液化法中α-淀粉酶的应用，采用多种酶制剂(液化酶、糖化酶、蛋白酶等)对原料米生淀粉进行液化、水解、糖化发酵及后发酵，得到了酒质清亮透明、色泽微黄均匀、味道清爽适口的新型黄酒［29］。胡咏梅［30］等将多种酶制剂代替酒曲进行液化发酵，创立了液化无曲黄酒发酵工艺。该技术的工艺条件与可行性得到了探索与验证，为实现液化法酿造黄酒的全程机械化、改善传统黄酒口味过鲜踏出了探索性的步伐。虽然无曲制酒的理论可行性较大，但现有的研究结果仍不够理想。一方面酶制剂代替酒曲的成本偏大，另一方面实验室规模尚达不到工业化生产的标准。然而，完善无曲酿造新型黄酒工艺的目标是有望实现的，其中廉价、高效酶制剂的大力研究正是打开“无曲酿酒”这扇大门的敲门砖。

4 黄酒杀菌技术的革新

自800多年前的唐宋时期起，由“烧酒”、“煮酒”演变而来的传统煎酒工艺一直是杀灭黄酒中细菌和真菌等微生物、防止酒体酸败变质的家庭及小作坊式杀菌手段。然而在工业除菌方面，煎酒工艺却仍面临耗能过大、效率低下、酒质较差等难题，极大地限制了黄酒市场的开拓与发展［31］。超滤法作为一种黄酒去酶除菌新工艺兴起于20世纪80年代末期，该法以机械筛分原理为基础，利用膜内外两侧的压力差来去除酿酒后期酒中的酶、细菌和浑浊物。相对于煎酒工艺，该法不仅能达到去酶除菌、防止酒体酸败和增加酒体稳定性的效果，还可节省能耗，故从本世纪初期起被广泛地应用于黄酒生产，其成品酒俗称“纯生黄酒”［32］。

早在1996年，日本清酒和台湾黄酒的工业化生产就已经采用超滤技术并取得了良好的效果。国内，吕金山［33］等研究了超滤对黄酒风味及其稳定性的影响，发现超滤技术在显著提高黄酒澄清度的同时对酒精度、还原糖、总酸及氨基酸等风味物质的影响极微。朱一松［34］等对纯生黄酒超滤去酶的效果进行了模拟试验，表明不同分子质量超滤膜(10 000 Da和30 000 Da)去酶率均达到了90%以上，赋予黄酒一种淡爽的新风味。林峰［35］等探究了单宁、多糖、蛋白质、多酚等物质和金属元素所引起的非生物性浑浊的形成机理，提出过滤处理法和澄清助剂处理法等若干解决办法。赵光鳌［36］课题组通过光散射实验研究超滤前后黄酒液的平均粒度变化，表明超滤能有效地减少酒体中引起非生物性浑浊的物质的含量，且超滤膜孔径越小则减少率越高，越有利于提高纯生黄酒的稳定性。近年来，胡普信［32］针对纯生黄酒市场的开发，探究了液化清液发酵及无菌过滤酿酒后，改变传统的“双边发酵”为先糖化后发酵，完善了黄酒的节能减排与全程自动化生产。

超滤法酿酒的核心与关键是超滤膜的选择问题，膜自身的孔径大小与材质都会影响黄酒的感官、理化指标及超滤性能。郭泽镔［37］等对PS(聚砜)膜、PVC(聚氯乙烯)膜、CA(醋酸纤维素)膜、和 PES(聚醚砜)膜的滤酒效果进行试验对比，表明PES膜的超滤效果最佳，且确定了50 000 Da分子截流量的最佳超滤条件为超滤压力0.30 MPa、温度35℃、时间13 min，其杂菌清除率高达95.4%。国内研究发现陶瓷微滤膜具有选择性、渗透性和热化学稳定性等传统滤酒工艺所不具备的优点，这在生产纯生黄酒的应用方面具有重大潜力［38］。Mohammad［39］等理论探讨了实际应用陶瓷膜滤酒的阻塞及渗透量减小的问题，并建立了膜污染阻塞层特征的数学模型，为解决陶瓷膜滤酒中膜的长期污染等问题作出了巨大的贡献。

5 总结与展望

当代各种高新技术的发展打破了传统黄酒酿造工艺一成不变的格局，使大量新的工艺元素融入浸米蒸煮、糖化发酵、后发酵以及煎酒灭菌等工序中，也使研究者具备了改善操作繁琐、耗能耗时、效率低下的酿酒现状的条件，向创新黄酒酿造工艺的方向进发。

总之，在现代科学技术的推动下，黄酒业面临着改革创新的时代浪潮，这对黄酒市场既是挑战也是机遇。众多黄酒科研人员以及企业工作者应肩负起振兴黄酒业的重担，顺应广大消费群众在饮酒观念上的转变，清楚地认识到新型黄酒不仅兼具健康、营养、安全、适口的优点，而且其节能省时、方便高效、清洁卫生的生产方式也极有利于工业化大规模生产的应用。鉴于此，应对新型黄酒酿造工艺给予充分的重视和肯定，并在技术层面上做到与国际接轨，走新工艺推动新型黄酒发展的道路。

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