大小曲混合发酵苦荞酒工艺研究及风味成分分析

徐国俊，张　玉，蔡　雄，曹敬华，张家庆，孙洪浩，陈茂彬，*

（1.湖北工业大学生物工程学院，工业发酵湖北省协同创新中心，发酵工程教育部重点实验室，

湖北武汉430068；2.荆州市监利粮酒酒业有限公司，湖北荆州433300）

大小曲混合发酵苦荞酒工艺研究及风味成分分析

徐国俊1，张玉1，蔡雄2，曹敬华1，张家庆1，孙洪浩1，陈茂彬1，*

（1.湖北工业大学生物工程学院，工业发酵湖北省协同创新中心，发酵工程教育部重点实验室，

湖北武汉430068；2.荆州市监利粮酒酒业有限公司，湖北荆州433300）

对大小曲混合发酵苦荞酒的酿造工艺进行研究，以出酒率、总酸、总酯为指标，结合感官评价，通过单因素及正交实验确定苦荞酒最佳酿造工艺：小曲用量0.9%、高温曲用量2.5%、黄酒用量2%、发酵时间16d。该条件下出酒率为43%，总酸1.1g/L，总酯3.2g/L。经气相色谱及GC-MS分析，共分离鉴定出80种化合物，其中，乙酸乙酯含量1.4g/L，乳酸乙酯含量1.17g/L。与只用小曲对苦荞进行发酵相比，本实验提高出酒率4%，总酸提高57%，总酯提高113%，荞麦香味突出，口感醇和。

苦荞酒，小曲，高温曲，混合发酵

苦荞属于双子叶植物，其味略苦，具耐旱、耐酸、适应性强及生产周期短等特点［1］，被誉为“五谷之王”，同时，因其营养价值丰富，与燕麦、食用豆类、黑色米、小米、玉米、麦麸和米糠并称为当今8大亟待开发的保健食品［2］。苦荞中富含芦丁，占总黄酮80%左右，芦丁可以抑制血管紧张素转换酶的活性［3］，降低毛细血管的脆性、增加毛细血管的通透性、强化血管、降低血脂和胆固醇［4］，对于包括高血压在内的所有中老年心脑血管疾病的控制和治疗都具有积极的作用。高血脂患者食用苦荞一段时间后，体内胆固醇、甘油三酯两项指标明显下降。苦荞芦丁可以使粥样动脉硬化受阻，还能够加强维生素C在体内作用，从而起到改善酯类代谢作用［5］。有的报道还发现苦荞黄酮具有抗癌活性，是一种很有开发潜力的抗癌化合物［6］。

苦荞是一种重要的药食两用作物，具有很高的营养价值，可用作原料制作成各类产品。

黄建初等研究了以特制糕点粉、苦荞麦粉、棕榈油等为主要原料生产苦荞麦保健威化饼干的生产工艺并解决易碎和口感苦涩问题［7］。刘颜等对苦荞麦发芽糙米无糖蛋糕的生产工艺进行了优化，得出了最佳配方［8］。肖春玲对苦荞方便面生产过程中的三个主要因素：荞粉与面粉比、复合添加剂用量、加水量进行了优化，得出最佳生产方案［9］。周昇昇等以苦荞麦粉和小麦高筋粉为主要原料，研制出的苦荞面包经动物喂养表明，该产品可以作为糖尿病人良好的主食替代品［10］。

白酒一般都用大曲或小曲进行发酵，大曲酒发酵周期长，用曲量大，总酸总酯含量高，酒质好，小曲酒发酵周期短，用曲量少，总酸总酯含量低，酒质较差。本实验在以苦荞麦为原料，大曲和小曲进行糖化发酵，外加黄酒淋醅和荷叶垫池的工艺，生产苦荞酒的基础上，对发酵周期、大曲添加量、小曲添加量和黄酒添加量进行了系统的优化，提高出酒率，提升苦荞酒品质，并对生产起到了重要的指导意义。

1　材料与方法

1.1材料与设备

苦荞麦贵州威宁地区生产，籽粒饱满、无虫蛀、无霉烂、无杂质［11］；黄酒监利粮酒酒厂酿造。

Focus 8890气相色谱仪德国PAS生产；HH-4水浴锅常州国华电器有限公司；DVB/CAR/PDMS萃取头50/30μm美国Supelco公司；GC-MS7890A气相色谱质谱联用仪美国安捷伦公司；DF-101S集热式恒温磁力搅拌器巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2实验方法

1.2.1苦荞酒工艺流程苦荞→浸泡→初蒸→淋洗→复蒸→摊凉→加高温曲→加小曲→糖化→配糟→入窖→泼黄酒→盖荷叶→发酵→出窖→蒸馏。

1.2.2操作方法各步骤如下所示：

浸泡：将750kg苦荞运至泡粮箱，加入的水淹没苦荞约20cm，15℃水浸泡12h，根据水温高低适当减增泡粮时间。

初蒸：将浸泡好的苦荞运至蒸锅，打开蒸汽，一边蒸一边翻拌，蒸至苦荞壳开小口。

淋洗：关闭蒸汽，用水淋洗苦荞，一边洗一边翻拌，除去苦荞表面的灰尘等杂质。

复蒸：重新打开蒸汽，蒸至苦荞壳有一半开口。

加高温曲：将苦荞用小推车运至摊凉床，降温至50℃左右时加入高温曲，拌匀。

加小曲：待温度降至45℃左右时加一半小曲，拌匀，降至40℃左右时加另一半小曲，拌匀，摊凉和上箱在2h内完成，防止杂菌感染，以免影响培菌。

糖化：上箱温度为30℃左右，经20～26h后，温度达到45℃左右即可出箱。

配糟：750kg苦荞麦配900kg酒糟。

泼黄酒：入窖完毕后，在酒醅表面均匀泼黄酒。

盖荷叶：在酒醅表面盖上一层荷叶。

发酵：入窖温度控制在22℃左右，前3d酒醅上层温度升至27℃，然后逐渐降下降，最后出窖温度为23℃左右。

蒸馏：每个窖池分两甑进行蒸馏，每甑蒸馏时间为1h左右，接酒至50°，剩下的做尾酒。

1.2.3发酵工艺优化单因素实验

1.2.3.1发酵时间选择酿造车间一口实验窖池，在小曲用量0.9%，高温曲用量1%，黄酒用量1%的条件下，分别发酵7、10、13、16、19d后，结合感官评价与出酒率、总酸、总酯对原酒质量进行判断。

1.2.3.2小曲用量选择酿造车间一口实验窖池，在高温曲用量1%，黄酒用量1%的条件下，小曲添加量分别为0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%，发酵16d，结合感官评价与出酒率、总酸、总酯对原酒质量进行判断。

1.2.3.3高温曲用量选择酿造车间一口实验窖池，在最佳小曲用量条件下，黄酒用量1%，高温曲添加量分别为0、1%、2%、3%、4%发酵16d，结合感官评价与出酒率、总酸、总酯对原酒质量进行判断。

1.2.3.4黄酒用量选择酿造车间一口实验窖池，在最佳小曲用量和高温曲用量的条件下，黄酒添加量分别为0、1%、2%、3%、4%，发酵16d，结合感官评价与出酒率、总酸、总酯对原酒质量进行判断。

1.2.4发酵工艺优化正交实验在以上单因素实验的基础上设计正交实验对工艺进行优化。以发酵16d为基本参数，选择小曲用量、高温曲用量和黄酒用量进行3因素3水平的正交实验。因素水平设计见表1。

表1　因素水平表Table 1　Factors and levels table

1.2.5指标的测定及感官评价总酸和总酯的测定［12］；出酒率：电子秤称量后计算；感官评价：由酒厂高级评酒师进行品评，评分标准参考文献［13］；综合评分=50%×出酒率得分+20%×总酸总酯得分+30%感官评价得分。

1.2.6气相色谱分析对最佳工艺酿造生产出的苦荞酒进行气相色谱测定。升温程序为40℃保留8m in，以6℃/min升温至70℃，再以10℃升温至220℃，保留2min。分流比为1∶30，载气为高纯氮气，气化室温度250℃，检测器为FID，温度为280℃。

1.2.7风味物质萃取及GC-MS分析用装有50/ 30μm DVB/CAR/PDMS萃取头对稀释至10°的白酒中风味物质进行萃取，然后于250℃下解吸5m in用于GC-MS分析。色谱条件为初温40℃，以5℃/m in升到120℃，保持2m in，再以8℃/m in升到250℃保持1m in，进样口温度为250℃，不分流；质谱条件，电离方式EI，扫描质量50～350amu，离子源温度230℃，传输线280℃，四级杆150℃。

2　结果与分析

2.1单因素实验

2.1.1发酵时间选择从表2可以看出，随着发酵时间的延长，出酒率变化不大。总酸随发酵时间延长逐渐增加，主要为乙酸和乳酸，在发酵第16d后总酸增加不明显，这是因为酸度超过需要的量时就会抑制产酸菌的正常生长［14］。白酒中的酸来自很多分方面，酵母在产酒精时会产生多种有机酸，根霉等霉菌也产乳酸等有机酸，但大多数有机酸是由细菌生成的，通常在发酵前期和中期生酸量较少，发酵后期生酸较多。总酯含量随发酵时间延长逐渐增加，在发酵16d后增加变缓。随着发酵时间的延长，口感逐渐变好，没有辛辣刺鼻的味道，入口较柔和，口感较丰满。白酒中的酯是由醇和酸的酯化作用而生成的，其途径有两种，一是通过有机化学反应生成酯，此种反应所需时间很长，二是由微生物的生化反应生成酯，这是白酒生产中产酯的主要途径，随着时间的延长，总酯是越来越多的，但是酯类物质的生成要消耗酒精，因此随发酵期的延长，酒精则减少，产量因此而降低，延长发酵周期也会增加成本，综合考虑，应选择总发酵时间16d为宜。一般大曲酒发酵需要30～90d，湖北省内小曲酒发酵时间一般为7d，本实验发酵只用了16d，大大减少了发酵周期，提高效率。

表2　不同发酵时间对苦荞酒酒质的影响Table 2　Effectof different fermentation time on wine

2.1.2小曲用量的选择由表3可以看出，小曲用量逐渐变大时出酒率逐渐增加，在小曲用量达到0.9%时，原酒出酒率达到最高，然后逐渐降低。小曲中主要成分是根霉，苦荞经过蒸煮后淀粉糊化，然后加入小曲进行糖化，根霉菌吸收了糊化了的淀粉为养料生长繁殖，在繁殖过程中，又将淀粉转化为还原糖，酵母在此期间同时繁殖，小曲添加量过少，糖化时不能有效地将淀粉转化为还原糖，使得出酒率降低，小曲量添加过多，使得糖化速度加快，导致糖化发酵不平衡，也会使出酒率降低。总酸在小曲用量达1.0%时最大，其后减少。总酯在小曲用量达0.9%后逐渐趋于平稳。在小曲用量为0.7%时，蒸出的酒入口有点冲辣，其他小曲用量下，入口较柔和，口感相对较好。综合考虑，小曲用量为0.9%。

表3　不同小曲用量对苦荞酒酒质的影响Table 3　Effectof different xiaoqu addition on wine

表4　不同高温曲用量对苦荞酒酒质的影响Table 4　Effectof different gaowenqu addition on wine

2.1.3高温曲用量的选择由表4可以看出，高温曲的增加对出酒率没有明显变化，虽然高温曲中残余淀粉较高，能起到投粮的作用，但是添加量较少，出酒率仍是由小曲添加量所决定的。随高温曲用量逐渐增加，总酸逐渐增加，并在高温曲用量达2%后无明显变化。总酯在高温曲用量达3%后增加不明显。小曲的糖化能力很强，大曲和小曲混用使得酸和酯的生成比大曲酒要快。高温曲中积累的氨基酸类芳香物质对酒体香味的呈现起着重大作用，氨基酸在参与窖内发酵作用时，生成一些微量的花香类物质，使酒体棉柔细腻。不加高温曲时，蒸出的酒辛辣、刺鼻、有明显新酒味。随着高温曲用量的逐渐增加，酒入口越来越醇厚，荞麦的香味也越来越突出，在高温曲用量达3%时，口感趋于稳定。综合考虑，高温曲用量3%为宜。3%的高温曲用量远低于一般大曲酒20%～25%的大曲用量，所增加的成本不高。

表5　不同黄酒用量对苦荞酒酒质的影响Table 5　Effectof different yellow rice wine addition on wine

2.1.4黄酒添加量的选择由表5可以看出，随黄酒用量的逐渐增加对出酒率的影响不大，当黄酒用量超过2%时，出酒率急剧下降，这是因为黄酒含水分大，添加量过大，会导致一些不利于发酵的霉菌大量繁殖，造成顶部的一层酒醅发霉，从而导致白酒出酒率降低。总酸随着黄酒用量增加而增多，但黄酒用量超过3%后总酸开始降低，降低的幅度较小。总酯随黄酒用量增加而增多，但总酯在黄酒用量超过2%后逐渐减少，减少的幅度较小。随黄酒用量逐渐增加，酒的口感逐渐增加，并在黄酒用量达2%时口感最佳，当黄酒用量超过2%时口感稍有点不协调，但变化不明显。酱香型白酒生产过程中将首次蒸得的生沙酒都泼回酒醅中，本工艺是将黄酒泼到酒醅中，有着异曲同工之妙，都能够增加酒精，同时也增加了酸、醇、醛、芳香化合物等成分，并且有助于控制窖内升温幅度，使窖内温度前缓、中挺、后缓落，在窖池内生物酶活跃、窖内温度、酸度适宜的有利条件下促进了酯化反应，使酒质在窖内陈香老熟，赋予成品酒更多的营养成分，使成品酒口味更加醇和。综合考虑，黄酒用量2%为宜。

2.2正交实验

按1.2.4中的方法设计进行正交实验，对各实验的结果进行综合评定，评定内容包括出酒率、总酸、总酯和感官评定，正交实验结果分析见表6。

表6　正交实验结果与分析Table 6　Results and analysis of orthogonal

通过极差分析可知，影响苦荞酒酿造工艺主次因素为高温曲用量＞黄酒用量＞小曲用量。其最优的方案为A2B1C2，即小曲用量为0.9%，高温曲用量为2.5%，黄酒用量为2%。在该条件下重复进行三次实验，出酒率为43%，总酸为1.1g/L，总酯为3.2g/L，综合评定为95分，为酿造的最佳条件。大小曲混合发酵苦荞酒结合了大曲和小曲的优点，小曲酒属于清香型白酒，优级清香型白酒标准为总酸≥0.4g/L，总酯≥1.0g/L［15］，大部分名优白酒都属于浓香型白酒，优级浓香型白酒标准为总酸≥0.4g/L，总酯≥2.0g/L［16］，而本实验中的总酸达到1.1g/L，总酯达到了3.2g/L，远远高于普通小曲酒的含量，达到了优级浓香型白酒的标准。

表7　正交实验结果方差分析Table 7　Variance analysis of orthogonal experiment results

由表7可知，因素B和因素C对苦荞酒生产有显著影响，因素A为次要因素，与极差分析结果一致。

2.3风味物质分析

2.3.1最佳酿造条件下苦荞酒气相色谱分析乙酸乙酯含量为140mg/100m L，乳酸乙酯117mg/100m L，比例较为协调，丁酸乙酯含量为101mg/100m L，较大于普通小曲酒中丁酸乙酯的含量，原因是发酵过程中泼了黄酒，黄酒中的丁酸乙酯含量较高。

图1　苦荞酒气相色谱图Fig.1　Gas chromatography of buckwheatwine

2.3.2苦荞酒GC-MS分析利用GC-MS共分离出了80种化合物，其中酯类（37种）：甲酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、丁酸丁酯、己酸乙酯、乙酸己酯、己酸丙酯、庚酸乙酯、己酸异丁酯、异戊酸异戊酯、乳酸乙酯、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸异戊酯、己酸戊酯、辛酸丙酯、壬酸乙酯、己酸己酯、癸酸乙酯、丁内酯、苯甲酸乙酯、己酸庚酯、丁二酸二乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四烷酸乙酯、十五烷酸乙酯、己酸苯乙酯、棕榈酸乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、十八烷酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯，占总风味物质的51.763%。

表8　苦荞酒气相色谱检测结果Table 8　Results of buckwheatwine by gas chromatography

图2　苦荞酒GC-MS总离子色谱图Fig.2　GC-MS total ion chromatogram of buckwheatwine

醇类（18种）：甲醇、仲丁醇、正丙醇、异丁醇、2-戊醇、正丁醇、2-甲基-1-丁醇、异戊醇、正戊醇、2-庚醇、正己醇、2-辛醇、1-庚醇、1，2-丙二醇、1-壬醇、糠醇、β-苯乙醇、4-羟基苯乙醇，占总风味物质的20.357%。

酸类（11种）：乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、油酸、棕榈酸，占总风味物质的18.231%。

醛酮类（7种）：乙醛、异丁醛、丙酮、异戊醛、糠醛、苯甲醛、苯乙醛，占总风味物质的5.458%。

缩醛类（2种）：乙缩醛、1，1-二乙氧基-2-甲基丁烷，占总风味物质的3.124%。

呋喃化合物（2种）：乙酰基呋喃、3-甲基-2（5H）-呋喃酮，占总风味物质的1.025%。

酚类化合物（3种）：4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚、对甲基苯酚，占总风味物质的0.042%。

3　结论与讨论

本实验是冬季在监利粮酒酒业有限公司酿造车间实施的，大小曲混合发酵苦荞酒的最佳酿造条件为：小曲用量0.9%、高温曲用量2.5%、黄酒用量2%、发酵时间为16d。与单独使用小曲对苦荞进行发酵相比，本实验提高出酒率4%，总酸达到了1.1g/L，高于先前的0.7g/L，总酯达到了3.2g/L，远高于先前的1.5g/L，所酿造出的苦荞酒不暴辣、不冲鼻、入口棉柔醇厚、荞麦香味突出、口感醇和丰满。

本实验增加了荷叶盖酒醅的工艺，荷叶的清凉能防止酒醅温度过高，使发酵缓慢进行，还能使生产出的酒带有独特的荷叶清香。这种混曲发酵、黄酒淋醅和盖荷叶的方法为白酒的生产提供一个参考。

由于时间的限制，本实验还有很多不完善的地方，如可以以不同地区的苦荞作为实验对象，从浸泡时间、温度、初蒸复蒸程度、摊凉温度、糖化时间、配糟量、蒸馏时间和酒头、酒尾截取等方面进行工艺优化，使得结果更完善。本研究仅仅对工艺进行了优化，还可以对发酵中酒醅所含微生物的种类、数量及生长规律进行研究，对风味物质生成规律等进行研究，用于进一步指导生产。

［1］刘萍，张东送，吴雅静.我国苦荞的开发利用及存在的问题与对策［J］.食品科学，2004，25（11）：361-363.

［2］王静波，赵江林，彭镰心，等.苦荞发酵食品研究进展［J］.成都大学学报：自然科学版，2013，32（1）：9-11.

［3］Young-Soon Choi.In vitro screening of dietary factors in buck-wheat influencing the regulation of blood pressure，glucose and choles-terol level Journal of the Korean［J］.Society of Food Sciand Nuri，2000，29（2）：280-287.

［4］Christel Quettier-Deleua，Bernard Gressier，Jacques Vasseur. Phenolic compounds and antioxidant activities of buckwheat hulls and flour［J］.Journalof Ethnopharmacology，2003（2）：35-42.

［5］Leonardo Ramos Lima，Tania T De Oliveira，Maria gorti De Almedia Olveria.Determinationof the activity of pancreatic lipase in the precence ofmorin，naringenin，naringin and rutin［J］. Cienc Agrotecnol，1999，23（3）：626-631.

［6］Chang Deok，Kima Won-Kyung，Leec Kyong.Anti-allergic actionof buckwheat grainextract［J］.International Immuno Pharmacology，2003（3）：129-136.

［7］黄建初，李崇高.苦荞麦保健威化饼干工艺技术的研究［J］.食品科学，2004，25（11）：180-183.

［8］刘颜，沈德艳，郭娟，等.苦荞发芽糙米无糖蛋糕的配方优化［J］.安徽科技学院学报，2012，26（2）：40-43.

［9］肖春玲.苦荞方便面生产工艺的研究［J］.食品科学，2004，25（10）：184-186.

［10］周昇昇，李磊，赵玉生，等.苦荞麦面包的加工研究及其降血糖功能的初探［J］.中国粮油学报，2006，21（6）：62-65.

［11］王善文，王晓园，蔡雄.混合曲法生产苦荞酒的技术要领［J］.酿酒科技，2007（1）：73-75.

［12］沈怡方.白酒生产技术全书［M］.北京：中国轻工业出版社，2013：656-659.

［13］沈怡方.白酒生产技术全书［M］.北京：中国轻工业出版社，2013：792-793.

［14］马荣山，张广新.白酒酿造及新型白酒工艺学［M］.沈阳：沈阳出版社，2005：131.

［15］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 10781.2-2006清香型白酒［S］.2006.

［16］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 10781.2-2006浓香型白酒［S］.2006.

Mixed tartary buckwheatw ine fermentation process by daqu and xiaoqu and analysis of flavoring com ponent

XU Guo-jun1，ZHANG Yu1，CAIXiong2，CAO Jing-hua1，ZHANG Jia-qing1，SUN Hong-hao1，CHEN M ao-bin1，*
（1.Key Lab of Fermentation Engineering（Ministry of Education），College of Bioengineering，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，China；2.Jian Li Liang Jiu Spirit Industry Co.，LTD.of Jingzhou，Jingzhou 433300，China）

Tartary buckwheat was fermented by Xiaoqu and Daqu.Through sensory evaluation，indexes evaluation（yield，total acid and total ester）and sing le factor test and orthogonal test，the best b rew ing cond itions were determ ined as follows：the add ition amountwas xiaoqu 0.9%，gaowenqu 2.5%，yellow rice w ine 2%and the fermenting time was 16d.Under the above conditions，buckwheat w ine liquor yield was 43%，the total acid was 1.1g/L and the total ester was 3.2g/L.The tartary buckwheat w ine was analysised by GC and GC-MS.A total of 80 compounds were isolated and identified.The ethyl acetate was 1.4g/L，the ethyl lactate was 1.17g/L.Compared w ith fermented buckwheat only by xiaoqu，the yield inc reased 4%，the total acid increased 57%and the totalester increased 113%.The buckwheatw ine was p rom inent in buckwheat frag rance and the taste was mellow.

tartary buckwheatw ine；xiaoqu；gaowenqu；m ixed fermentation

TS261.4

A

1002-0306（2015）06-0225-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.042

2014-07-15

徐国俊（1989-），男，硕士研究生，研究方向：白酒酿造。

陈茂彬（1965-），男，博士，教授，研究方向：酿酒微生物。

湖北省科技支撑计划（2013BBA010）；国家自然科学基金（31071594）。