应用生物酸化浸米技术生产黄酒

谢广发 ， 曹 钰 ， 程 斐 ， 王哲迪 ， 陆 健

（1.中国绍兴黄酒集团有限公司 国家黄酒工程技术研究中心，浙江 绍兴312000；2.江南大学 工业生物技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214122；3.江南大学 生物工程学院，江苏 无锡 214122；4.江南大学 粮食发酵工艺及技术国家工程实验室，江苏 无锡 214122）

黄酒是我国传统发酵产品的典型代表，具有6 000多年的酿造历史，享有“国酒”的美誉[1]。浸米是黄酒酿造中的重要环节，其目的不仅使原料大米充分吸水膨胀便于蒸煮，更是为了使米酸化，以调节发酵醪液的酸度，保障发酵的安全进行。浸米过程所需的时间较长，传统黄酒酿造在冬季浸米长达16～20 d，在机械化黄酒生产工艺中也需要保温浸米4～5 d[2]。生产中有时浸米会产生不良气味，糯米浸渍后经常出现粘糊和破碎现象，这种米在蒸饭机蒸饭时会出现大量结块和生心，不但降低出酒率，而且由于细菌能利用生淀粉，往往导致黄酒酸败，严重影响产品质量，给企业带来巨大的损失。

目前对于黄酒生产中浸米环节的研究远远少于其他酿造环节，主要集中于米浆水中微生物的认识，浸米控制经验的总结以及不同品种米浸米特性的研究[3-6]。为改善黄酒浸米环节的品质，作者研究了接种优良乳酸菌的生物酸化浸米技术。前期已筛选获得一株适用于黄酒浸米的乳酸菌Lactobacillus plantarum CGMCC7184，能有效缩短浸米时间，稳定浸米质量。作者进一步将生物酸化浸米技术应用到黄酒酿造生产中，分析其在浸米环节的效果，并评估该技术对黄酒酿造过程和成品的影响，探讨生物酸化浸米的现实生产成效。

1 材料与方法

1.1 菌株

Lactobacillus plantarum CGMCC7184：作者所在实验室分离筛选鉴定[7]，为保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的专利菌株。

1.2 原料

生产用糯米：由古越龙山酒厂提供。

1.3 方法

1.3.1 生物酸化浸米方法 米水同时投入浸米罐中，每罐投料 10 t米，料水比 1∶1.25，浸米温度 25℃，接种体积分数0.2%L.plantarum种子液。以自然浸米为对照。

1.3.2 黄酒酿造 黄酒酿造按照古越龙山机械化黄酒酿造工艺进行。

1.3.3 常规指标测定 总糖、总酸、酒精度、氨基态氮、非糖固形物、氧化钙、pH值等参照GB/T 13662-2008测定。

1.3.4 有机酸HPLC色谱测定条件 高效液相色谱仪 Agilent1100 （Perkin Elmer Series 200），IC PAKTMION Exclusion（WAT010290）色谱柱及 IC PAKTMION Exclusion Insert保护柱芯；柱温50℃；流动相为0.005 mol/L H2SO4溶液；流速0.5 mL/min；二极管阵列检测器，检测波长210 nm[8]。

1.3.5 生物胺样品处理和测定方法 见文献[9]。

1.3.6 米淀粉糊化特性DSC分析 将大米磨碎，过60目筛。取3 mg左右样品于坩埚内，加3倍体积的水，密封过夜。扫描区间为20～100℃，降温速率为l0℃/min。

1.3.7 淀粉质量分数测定 参照GB/T 5009.9-2008。

1.3.8 碎米率的测定 参照GB/T 5503-2009。

1.3.9 黄酒品评 将酒样密码编号，置于水浴中，调温20～25℃。将洁净、干燥的品酒杯对应酒样编号，对号注入酒样24 mL左右。

外观评价：将注入酒样的品酒杯置于明亮处，举杯齐眉，观察酒样，做好记录。香气评价：手握杯住，慢慢讲酒杯置于鼻孔下方，嗅其挥发性香，慢慢摇动酒杯，嗅闻香气。用手握酒杯腹部2 min，摇动，再嗅其香气。口味评价：饮入少量酒样于口中，尽量均匀分布与味觉区，仔细评价口感，有了明确感觉后咽下，回味口感和后味。依据外观、香气、口味的特征，综合评价酒样的风格及典型性程度，给出分数。

2 结果与分析

2.1 生物酸化技术对浸米过程的影响

车间投料量为糯米10 t/罐，料水比为1∶1.25，浸米室温度暖气控制恒温25℃。生物酸化浸米接种体积分数0.2%L.plantarum，浸米时间为3 d，自然浸米不添加乳酸菌，浸米时间为4 d。

2.1.1 米浆水感官状态 分别观察自然浸米和生物酸化浸米的米浆水，自然浸米中各罐米浆水差异较大，有的比较浓稠，而且有的出现了“白花”状物质，显微镜下观察“白花”为丝状真菌，见图1。生物酸化浸米的各罐米浆水品质比较均一，为乳白色浆水，无泡沫和“白花”出现。闻米浆水的气味，自然浸米的米浆水气味不宜，且各罐差异性较大，有时会有臭味。而生物酸化浸米的米浆水，只有酸浆味道，气味宜人。

图1 自然浸米浆水表面“白花”显微镜下形态Fig.1 Microscopic morphology of “white flower” on the seriflux after soaking

2.1.2 米浆水常规指标的分析 测量生物酸化浸米和自然浸米米浆水的pH值，总酸以及浆水固形物的质量浓度，结果见表1。从表1可以看出，生物酸化浸米浆水的pH值均低于自然浸米浆水，酸度则相反，虽然各罐酸度存在差异，但是总体可以看出，生物酸化浸米浆水的酸度高于自然浸米，同时接种浸米的各罐的酸度和pH变化较小，而自然浸米各罐的酸度和pH差异较大，稳定性差。分析认为，生物酸化浸米罐内接种的L.plantarum为优势菌株，其代谢产乳酸占主导，促使不同接种浸米罐内浆水的总酸基本一致。而在规模生产中，原料来源的差异和场地环境的影响使得自然浸米罐内的微生物种类较为复杂，造成浆水酸度差异大。

表1 米浆水的指标分析Table 1 Analysis of seriflux

从表1浆水固形物质量浓度数据可以看出，接种浸米和自然浸米时浆水中固形物质量浓度差异不大，浆水中固形物质量浓度受浸米方式的影响不大。

2.1.3 米浆水中的有机酸质量浓度 测量米浆水中有机酸质量浓度，结果见表2。米浆水中最主要的酸是乳酸，此外还含有其他的有机酸，如乙酸。从表2可以看出，使用生物酸化浸米技术，米浆水中乳酸的质量浓度明显提高，甚至达到80%以上，明显高于自然浸米，并且乙酸的质量浓度有明显的降低。由于乳酸的气味口感温和，并且是乳酸乙酯等风味物质的前体，因而乳酸质量浓度的提高，可能对于酿造的黄酒口感和风味有好处。

表2 米浆水中乳酸和乙酸的质量浓度Table 2 Content of lactic acid and acetic acid in seriflux

2.1.4 米浆水中的生物胺质量浓度 生物胺是生物体内产生的一类低相对分子质量含氮有机化合物的总称，过量外源生物胺的摄入会引起血管、动脉和微血管的扩大，导致生物体的不良反应。在酿造酒生产过程中，乳酸菌分泌的氨基酸脱羧酶作用于氨基酸会产生生物胺[10]。本研究生物酸化浸米技术中使用的L.plantarum CGMCC7184既无氨基酸脱羧酶活性，又能产生抑菌物质，理论上能有效控制生物胺的形成[11-12]。分析自然浸米和生物酸化技术浸米的米浆水中生物胺质量浓度，结果见表3。

表3 米浆水中生物胺质量浓度Table 3 Content of AB in seriflux

自然浸米的米浆水中生物胺质量浓度明显高于生物酸化浸米的米浆水中的生物胺质量浓度，且自然浸米各罐米浆水生物胺质量浓度和种类波动很大。分析认为是由于原料和环境中微生物种类和数量存在差异，不同微生物在浸米过程中发挥作用，导致生物胺质量浓度的差异。而生物酸化浸米中接入的L.plantarum为不产生物胺菌株，且能产抑菌物质，能在浸米过程总起主导作用。但由于0.2%的接种体积分数在10 t投料规模下难以做到很好的均匀接种，造成局部的杂菌抑制效果不佳，导致其中存在的生物胺产生菌生长代谢形成不同种类和数量的生物胺。

目前工业生产中虽然浆水不添加到发酵醪中，但考虑到生物胺的溶解性和热稳定性，在浸渍米中含有的生物胺会带来发酵产品的安全隐患。表3显示，接种L.plantarum的生物酸化浸米能有效的降低米浆水中生物胺质量浓度，对酿造安全性有积极意义。

2.1.5 浸渍米指标分析 测定浸泡后糯米的碎米率和淀粉质量分数，结果见表4。

表4 浸渍米的指标分析Table 4 Aalysis of soaked rice

从生物酸化浸渍米的淀粉质量分数高于自然浸渍米，可能与自然浸米时间较长且米浆水中菌种更复杂有关。浸渍糯米中淀粉质量分数的提高，能促使酵母形成更多的乙醇，提高出酒率。生物酸化浸渍米的碎米率明显低于自然浸米，碎米的多少会影响蒸饭过程，碎米多，不利于蒸汽的扩散，容易造成夹生饭。碎米率的降低对于黄酒的酿造过程也是有益的。

2.1.6 浸渍米淀粉的DSC分析 大米经过浸泡自然发酵后，淀粉的结构特性会发生变化[13]。图2为原料米、自然浸渍米和生物酸化浸渍米样品的淀粉DSC糊化温度曲线。表5为从图2的DSC曲线计算得出的糊化温度与吸热焓值。

图2 不同处理的米样淀粉DSC糊化曲线Fig.2 DSC curves of different treated starehes

从表5可以看出，经过浸渍后糯米糊化所需要的热焓明显降低，而经过生物酸化浸米后淀粉糊化所需要的焓值又比自然浸渍米降低8%，这表明经过生物酸化浸米后糯米糊化所需要的热量明显减少，有利于节省蒸饭能耗。

表5 浸渍米淀粉DSC糊化特性Table 5 DSC measurements results of soaked rice starch

综上所述，生物酸化浸米不仅能起到缩短浸米时间，改善米浆水的品质，消除浸米环节的不良气味，提高米浆水中乳酸的质量浓度，降低浆水中生物胺质量浓度，还能降低原料米的淀粉损失率和碎米率，降低了米淀粉的糊化焓值。表明生物酸化浸米对于稳定浸米品质、提高食品的安全性有积极的作用。

2.2 生物酸化浸米技术对黄酒酿造过程的影响

分别采用生物酸化米和常规自然浸渍米，按照古越龙山酒厂机械化生产工艺和控制条件进行黄酒大罐酿造，跟踪发酵过程中糖酒酸的变化。

从图3可以看出，总糖曲线在发酵刚开始阶段下降很快，后渐渐趋于平缓，前酵阶段发酵温度较高，酵母等微生物迅速繁殖消耗糖分，4 d后缓慢下降，进入后酵，发酵温度降低，酵母生长缓慢，糖分被消耗殆尽，营养物质逐渐匮乏。生物酸化米在发酵起始时总糖质量浓度比自然浸渍米高，结合表4数据可知，生物酸化浸米淀粉质量分数高因而损失少，且碎米率的降低有利于蒸饭过程的顺利进行，利于糖化过程的进行，可能导致了起始阶段使用生物酸化米的发酵罐总糖质量浓度较高。

图3 黄酒发酵过程中总糖变化曲线Fig.3 Curves of total sugar during fermentation process

从图4可以看出，酒精在发酵开始阶段上升迅速，前酵阶段温度较高，营养充分适合酵母生长，并迅速产生酒精。进入后酵后，一方面温度降低，另一方面营养成分减少造成发酵逐渐减缓，酒精度的增长慢慢趋于平缓。发酵结束后生物酸化米发酵罐酒精度较高，可能与可利用糖分质量浓度较高有关。

图4 黄酒发酵过程中酒精度变化曲线Fig.4 Curves of alcoholic during fermentation process

从图5可以看出，酸度在发酵过程中基本呈平稳上升趋势。生物酸化米在发酵起始时酸度高于自然浸米，但在整个发酵过程中升酸更缓慢平稳。在使用生物酸化浸米技术中，浸米结束时，米浆水的总酸较高，是导致发酵起始时酸度较高的原因。发酵起始较高的酸度有利于抑制其他杂菌的生长。发酵结束时，使用生物酸化浸米的罐酸度正常。

图5 黄酒发酵过程中总酸变化曲线Fig.5 Curves of total acid during fermentation process

2.3 黄酒理化指标分析

对酿造结束的发酵醪液使用板框压滤机压滤，使醪糟和酒液分离，取生清酒检测理化指标，成品酒由国家级评酒委员进行品评打分，结果见表6。

表6 工厂酿酒试验理化指标分析Table6 Analysisofwinebrewingin large-scaled manufacture

从表6理化指标看，在工厂大生产酿造中，采用生物酸化浸米工艺酿造的黄酒和自然浸米酿制的黄酒各项理化指标均符合国家标准，其中生物酸化浸米酿造的黄酒总糖质量浓度低于自然浸米酿造的黄酒，而酒精度则稍高于自然浸米酿造的黄酒，这一结果与酿造过程中的变化一致，可以认为酵母将更多的糖发酵生成了酒精，使发酵较彻底，也就造成了非糖固形物的质量浓度势必有所降低。

3 结语

将生物酸化浸米技术应用到黄酒酿造生产中，研究其对浸米环节及发酵过程和成品的影响。采用接种Lactobacillus plantarum CGMCC7184的生物酸化浸米技术能消除浸米环节的臭味，能使机械化黄酒生产中达到合格酸度的浸渍时间至少缩短1 d，并能提高浆水中乳酸的质量浓度；大幅降低浆水中生物胺质量浓度，有利于生产的安全性；能明显降低碎米率，提高浸渍米的淀粉质量分数，降低淀粉糊化焓值，有利于节省蒸汽用量。使用生物酸化米进行黄酒酿造，发酵过程正常，生清酒理化指标符合标准，且酒精度有所提高，总酸质量浓度略有降低。感观品评表明生物酸化浸米起到赋予酒体风味更协调的作用。

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