热风干燥技术对贮存期大曲质量的影响

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(1.四川理工学院生物工程学院,四川自贡 643000;2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室,四川自贡 643000;3.泸州老窖股份有限公司,四川泸州 646000;4.国家固态酿造工程技术研究中心,四川泸州 646000)

热风干燥技术对贮存期大曲质量的影响

王洪1,罗惠波1,2,*,周平1,黄丹1,邓波3,4,沈才萍3,邬捷峰3

(1.四川理工学院生物工程学院,四川自贡 643000;2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室,四川自贡 643000;3.泸州老窖股份有限公司,四川泸州 646000;4.国家固态酿造工程技术研究中心,四川泸州 646000)

通过测定热风干燥大曲在贮存期的理化指标、生化指标、酶系指标、挥发性风味成分指标和微生物指标等的变化,探究热风干燥技术对大曲贮存期质量的影响。研究发现,经热风干燥后大曲的水分和水活度显著降低,在贮存期间对氨态氮的形成有一定抑制作用,在贮存后期对酯类和2,6-二甲基吡嗪含量有促进作用;实验室贮存条件下,热风干燥在大曲贮存后期也能促进其酒化力、液化力、糖化酶活力提高和增加细菌的数量;而热风干燥对大曲在贮存期淀粉的分解、酯化力、发酵力、蛋白酶活力没有影响。

热风干燥大曲,质量,贮存期,挥发性风味成分

中国白酒历史源远流长,酒文化博大精深,是世界六大蒸馏酒之一[1-2]。它主要以高粱、小麦、玉米等粮食为原料,以大曲、小曲、麸曲等为糖化发酵剂,经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、贮存和勾兑而成的蒸馏酒[3]。大曲主要以小麦、大麦和豌豆等为原料,经粉粹拌水后压制成砖块状,在开放式生产条件下自然环境中的微生物,经培菌、翻曲、存储等阶段后得到成品曲[4]。大曲不仅是生产大曲酒的糖化发酵剂和生香剂,同时也是酿酒原料的部分来源,大曲中形成丰富的香气物质及其前体,在白酒生产过程中直接或间接地进入酒体,影响白酒的质量与风格[5-7]。因此,白酒的质量与大曲的质量有直接的联系,没有高质量的大曲就酿不出高品质的酒,所以酿酒行业内有“曲乃酒之骨”、“有好酒必有好曲”的说法[8-9]。然而,曲虫对大曲具有严重的危害性,降低大曲的质量,造成重大的经济损失[10]。通过对排潮降温期大曲进行干燥处理,不仅能够杀灭曲虫,还可以达到干燥目的,缩短大曲贮存时间[11]。周平等[12-13]探究了热风干燥技术对大曲质量的影响,发现经过干燥处理和未经过干燥处理的大曲质量差异不大,通过白酒酿造实验发现干燥处理大曲能在一定程度上提升白酒质量,提高出酒率。大曲通常要经过曲库贮存处理,使得大曲质量稳定后用于白酒生产。宋瑞滨等[14]探究了大曲在贮存期间质量的变化,发现随着贮存时间的增加,大曲质量会不断发生变化,大曲贮存期不超过18个月为宜。但一般认为大曲贮存期为2～6个月最好[15]。

本实验通过测定经热风干燥处理后的大曲在贮存期的理化指标、生化指标、酶系指标、大曲挥发性风味成分指标、微生物指标等的变化,旨在探究热风干燥技术对大曲在贮存期质量的影响。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

排潮降温期大曲 取自泸州老窖制曲生态园;葡萄糖、氢氧化钠、可溶性淀粉、L-酪氨酸、干酪素、乙醇、甲醇、甲苯、三氯甲烷 均为分析纯,成都市科龙化工试剂厂;硫酸、盐酸、醋酸、己酸 均为分析纯,重庆川东化工(集团)有限公司化学试剂厂;正己烷 色谱纯,德国Darmstadt公司;乙酸丁酯 色谱纯,天津光复精细化工研究所;福林酚 生化试剂,上海源叶生物科技有限公司;Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit(BioTek)。

LS-I201型生化培养箱 飞世尔实验器材(上海)有限公司;84Y-3型风速可控干燥箱 和成仪器仪表(昆山)有限公司;ZHWY-103D型空气浴摇床 上海智城分析仪器制造有限公司;WYT-ⅡA型手持式糖量计折射仪 成都格纳丝商贸有限公司;SW-CJ-2D型超净工作台 江苏苏净集团有限公司;HD-4型智能水分活度测量仪 无锡市华科仪表有限公司;GZ-1200-X型电脑恒温层析柜 韶关市广智科技设备有限公司;HT300A系列自动固相微萃取仪 意大利HTA公司;Agligent 7890A-5975B型气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司;实时荧光定量PCR仪 ABI Step One Plus,美国Applied Biosystems公司。

1.2实验方法

1.2.1 实验材料处理 对降温期大曲(培菌第8 d)进行热风干燥处理(于干燥箱中,控制温度50 ℃、风速1.2 m/s干燥72 h,使水分降到15%左右),将干燥后的大曲分成两批,一批在实验室进行贮存(将大曲放入实验室保温盒中,上面盖上稻草,相对湿度为70%,室温贮存),另一批返回曲库贮存(温度和湿度接近外部环境)。将热风干燥前的大曲(降温期大曲)批次标记为RG0,将RG0经过人工热风干燥后的大曲批次标记为FK0,将RG0在曲库进行自然干燥(72 h)的批次标记为ZR0(水分21%);将FK0直接在实验室贮存1个月、2个月的大曲批次分别标记为RG1、RG2,将FK0返回曲库贮存1个月、2个月的大曲批次分别标记为FK1、FK2;将ZR0贮存1个月、2个月的大曲批次分别标记为ZR1、ZR2。每个批次的大曲随机选取3块进行粉碎,过20目筛后混合,用于理化指标、生化指标、风味成分指标、微生物指标的测定。

1.2.2 指标测定方法 水分、水活度、淀粉、酸度的测定方法参考文献[16-17];糖化力、液化力、发酵力、蛋白酶活力、酯化力、氨态氮、酒化力的测定方法参考文献[18]。

1.2.3 挥发性风味成分的测定 准确称取5.0 g大曲样品和100 μL质量浓度为40 mg/100 mL的乙酸丁酯内标于顶空瓶中,将顶空瓶放入全自动固相微萃取仪中,56 ℃平衡10 min后再萃取30 min,按照参考文献[19]设定的分析条件进行GC-MS分析,采用半定量法测定风味物质的浓度。

气相色谱条件:DB-WAX 60.0 m×0.25 mm×0.25 μm毛细管色谱柱;进样口温度230 ℃;不分流;程序升温:40 ℃保持1 min,5 ℃/min升到180 ℃保持1 min,再以8 ℃/min升到230 ℃保持7 min;载气:99.999%氦气,载气流速:1 mL/min。质谱条件:电离电压70 eV,离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,电离方式EI,质量扫描范围20～500 amu,溶剂延迟3 min。

1.2.4 荧光定量实时PCR PCR反应体系(20 μL):2×SYBR real-time PCR premixture 10 μL,10 μmol/L的PCR特异引物F 0.4 μL,10 μmol/L的PCR特异引物R 0.4 μL,DNA 1 μL,ddH2O 8.2 μL。PCR反应条件:95 ℃ 5 min;95 ℃ 15 s,60 ℃ 30 s,40个循环。引物序列:16s_F ACTGGGCGTAAAGAGCGT,16s_R CGCATTTCACCGCTACAC,18s_F ACTCAACACGGG AAAACTC,18s_R CGGAATGAACCAGACAAATC。

1.3数据处理

实验所得数据采用Origin作图,SPSS进行方差分析,多重比较采用Duncan’s新复极差法进行比较,检验实验结果的可信度以及各处理间差异显著性,确定差异显著水平为α=0.05。

2 结果与分析

2.1大曲理化指标的变化

图1 大曲理化指标的变化

大曲的理化指标是衡量大曲质量好坏的重要部分,不同贮存时间下大曲理化指标的变化情况如图1所示。由图1可知,FK0的水分含量显著低于ZR0(p<0.05),说明大曲经过热风干燥后水分下降的速度要比自然干燥快;RG1的水分含量要显著高于FK1和ZR1,说明经过热风干燥的大曲于实验室贮存水分含量较高,这是由于在实验室贮存时样品量比曲库小,贮存温度比曲库低,空气流速小,造成水分蒸发困难所致;FK2与ZR2的水分含量无显著性差异,最终为12%左右,满足出库大曲水分要求[15]。大曲的水活度和水分含量的变化情况基本一致,说明热风干燥在除去水分的同时,也降低了大曲的水活度,而水活度与微生物生长息息相关[20],FK2和ZR2保持较低的水活度,使得微生物数量趋于稳定。

RG1、FK1、ZR1的酸度无显著性差异(p>0.05),FK2的酸度最高,且显著大于RG2,说明大曲经热风干燥后在曲库贮存更加有利于酸类的形成,这是因为通过高温干燥后会再次淘汰部分不耐热的细菌,使一些产酸的嗜热芽孢杆菌逐渐在贮存期形成优势,使酸度升高[21]。从大曲淀粉的变化情况来看,FK1和ZR1淀粉含量要显著小于RG1(p<0.05),且FK1与ZR1无显著性差异(p>0.05),说明热风干燥没有对大曲后期贮存淀粉的分解产生不利影响;而RG2、FK2和ZR2淀粉含量无显著性差异(p>0.05),说明此时大曲微生物生长代谢基本稳定。

2.2大曲生化指标的变化

图2 大曲生化指标的变化

图3 大曲酶系指标的变化

大曲生化指标是影响白酒产量、质量和风格的直接因素,不同贮存时间下大曲生化指标的变化情况如图2所示。由图2可知,对于大曲酯化力,总体来说随着贮存时间的增加酯化力有降低的趋势,而RG1、FK1和ZR1之间,RG2、FK2和ZR2之间差异不显著(p>0.05),说明热风干燥并没有给大曲在贮存期酯化力的变化带来影响。氨态氮是大曲生香力的体现,总体来说随着贮存时间的增加氨态氮含量呈先增后减的趋势,FK1的氨态氮含量显著低于ZR1(p<0.05),且FK2也显著低于ZR2(p<0.05),说明热风干燥对大曲贮存期间氨态氮的形成有一定抑制作用,这是由于热风干燥促进了美拉德反应,降低了氨态氮的含量[22]。对于酒化力,总体来说随着贮存时间的增加呈缓慢降低的趋势,RG1、FK1和ZR1之间的差异不显著(p>0.05),而 FK2和ZR2的酒化力显著小于 RG2(p<0.05),这是因为实验室贮存条件下大曲水活度相对较高,环境温度较适宜,适合一些酿酒酵母的生长[7]。

2.3大曲酶系指标的变化

所有微生物的生命活动都离不开酶,大曲中培养微生物的主要目的之一就是利用微生物来产生多种酶类,不同贮存时间下大曲酶系指标的变化情况如图3所示。

由图3可知,对于糖化力,RG1和FK1要显著大于ZR1(p<0.05),说明热风干燥后的大曲不管是在实验室贮存一个月还是返回曲库贮存一个月,其糖化力都比曲库自然干燥贮存要高;RG2糖化力显著高于ZR2(p<0.05),说明经热风干燥后大曲在实验室贮存2个月后对糖化酶活力的形成依然存在一定的优势,因为实验室贮存大曲水分较高利于霉菌的生长,能代谢糖化酶[23]。对于大曲的液化力,RG1显著高于 FK1和ZR1(p<0.05),RG2高于 FK2和ZR2,而FK1和ZR1,FK2和ZR2之间的差异不显著(p>0.05),说明经热风干燥后的大曲在实验室贮存更加有利于液化酶的产生,这也是由于实验室条件下有利于一些霉菌的生长[23]。

对于大曲发酵力,总体来说随着贮存时间的增加发酵力呈降低的趋势,RG1、FK1和ZR1之间,RG2、FK2和ZR2之间的差异均不显著(p>0.05),说明热风干燥并没有给大曲在贮存期发酵力的变化带来影响。对于大曲蛋白酶活力,总体来说随着贮存时间的增加蛋白酶活力呈稳定的趋势,RG1、FK1和ZR1之间,RG2、FK2和ZR2之间的差异均不显著(p>0.05),说明热风干燥也并没给大曲在贮存期蛋白酶活力的变化带来影响。

2.4大曲挥发性风味成分的变化

大曲特征香气成分主要由2,6-二甲基吡嗪、1-辛烯-3-醇、苯乙醛、4-乙基愈创木酚等组成[24]。不同贮存时间下大曲挥发性风味成分指标的变化情况如表1所示。

由表1可知,主要检出7个大类化合物,分别为醇类、酯类、芳香类、吡嗪类、烷烯类、醛酮类和杂环类,从含量上看,酯类化合物含量最高,其次是芳香类化合物。从RG0、FK0、ZR0中检测出挥发性风味成分种类分别为43、41、42种,从RG1、FK1、ZR1中检测出挥发性风味成分种类分别为37、36、35种,从RG2、FK2、ZR2中检测出挥发性风味成分种类分别为31、34、29种。

醇类化合物和烷烯类化合物总量随着贮存时间的增加总体呈先降低后趋于平稳的趋势。酯类化合物是大曲中含量最高的化合物,大部分酯类化合物呈现水果香、花香,它能增加白酒的酒香味[25],FK2酯类含量大于ZR2和RG2,说明经过2个月曲库贮存,热风干燥对酯类的合成有一定促进作用。芳香类、醛酮类、杂环类化合物总量随贮存时间的增加呈降低的趋势。

对于特征香气成分,RG1和FK1的2,6-二甲基吡嗪的含量要高于ZR1,RG2和FK2的含量也要高于ZR2,说明热风干燥对大曲在贮存期间的2,6-二甲基吡嗪含量有一定促进作用。对于1-辛烯-3-醇的含量,RG2含量最高为2.93 μg/g。而苯乙醛的含量随着贮存时间的增加几乎趋于为零,说明贮存对大曲苯乙醛影响较大。

2.5大曲微生物的变化

大曲微生物结构和数量在贮存期间会发生变化,最终会趋于稳定。不同贮存时间下大曲微生物量变化情况如表2所示。由表2可知,总体来说,随着大曲贮存时间的增加,细菌和真菌的拷贝数呈先增后趋于平稳的趋势。对于细菌拷贝数,其中RG1

续表

注:-表示未检测出。

表2 大曲微生物量的变化

3 结论

通过对比分析了经热风干燥处理后的大曲在贮存期间的理化指标、生化指标、酶系指标、大曲挥发性风味成分指标和微生物指标,研究后发现,经热风干燥后大曲的水分和水活度显著降低,达到了干燥的目的并能缩短贮存时间,在贮存期间对氨态氮的形成有一定抑制作用,这是由于美拉德反应所致,在贮存后期对酯类和2,6-二甲基吡嗪含量有促进作用;实验室贮存条件下,热风干燥在大曲贮存后期也能促进酒化力、液化力、糖化酶活力和增加细菌的数量,说明此条件为微生物提供了一个利于生长代谢的环境;而热风干燥对大曲在贮存期淀粉的分解、酯化力、发酵力、蛋白酶活力没有影响。总体来说,热风干燥对大曲在贮存期的一些质量指标有一定促进作用。

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EffectofhotairdryingtechnologyonthequalityofDaquduringthestorageperiod

WANGHong1,LUOHui-bo1,2,*,ZHOUPing1,HUANGDan1,DENGBo3,4,SHENCai-ping3,WUJie-feng3

(1.College of Bioengineering,Sichuan University of Science & Engineering,Zigong 643000,China;2.Key Laboratory of Liquor Making Bio-Technology & Application of of Sichuan Province,Zigong 643000,China;3.Luzhou Laojiao Co.,Ltd.,Luzhou 646000,China;4.National Engineering Research Center of Solid-state Brewing,Luzhou 646000,China)

In order to explore the hot air drying technology influence on the quality of Daqu during the storage period,through detecting the changes of physicochemical indexes,biochemical indexes,the indexes of enzymes,volatile flavor components and microorganism of hot air drying Daqu during the storage period. The results showed that hot air drying could decrease water content and water activity value of Daqu significantly,and had a certain inhibitory effect on the formation of ammonia nitrogen during the storage period. However,in the late storage period,it had promoting effect on esters content and 2,6-dimethylpyrazine content. At the laboratory storage conditions,hot air drying could promote liquor-producing power,liquefying power,glucose activity and increased bacterial biomass in the late storage period. However hot air drying had no effect on Daqu starch decomposition,esterification force,fermentation force and protease activity during the storage period.

hot air drying Daqu;quality;storage period;volatile flavor components

2017-04-28

王洪(1991-),男,硕士研究生,研究方向：酿酒生物技术及应用,E-mail：whsuse@163.com。

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罗惠波(1969-),男,硕士，教授,研究方向：酿酒生物技术及应用,E-mail：sgxlhb@suse.edu.cn。

固态酿造关键技术研究四川省院士(专家)工作站项目(GY2014-03)；酿酒生物技术及应用四川省重点实验室开放基金项目(NJ2014-01)；四川理工学院研究生创新基金项目(y2015010)；国家固态酿造工程技术研究中心项目(2015K-245)；四川省科技成果转化项目(2016CC0032)；四川省省属高校科研创新团队建设规划项目(16TD0026)；基于白酒产业转型升级的关键技术研究与集成项目(2016SZ0074)；泸州老窖股份有限公司固态酿造中心项目(HX2015156)。

TS262.3

A

1002-0306(2017)22-0130-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.22.026