竹纤维替代糠壳生产清香型大曲酒工艺研究

罗雪, 张一智, 王松涛, 郑蕾, 刘文虎, 黄丹, 沈才洪

(1.四川轻化工大学生物工程学院, 四川自贡643000; 2.成都树德中学, 成都610400; 3.国家固态酿造工程技术研究中心, 四川泸州646000)

引言

糠壳是固态大曲酒酿造的重要辅料，质地坚硬、吸水性差、具有良好的疏松度，通常作为固态白酒酿造过程中的填充剂和疏松剂，为蒸粮、发酵和蒸酒等提供必要的条件。然而，由于糠壳来源受季节影响，且含有果胶质和多缩戊糖，易产生生糠味等异杂味，影响酒体感官评价，因此应控制其实用工艺和用量[1-3]。

竹纤维是竹子中大量含有的一种天然植物纤维，来源广泛，成本低廉，在一定条件下可分解成二氧化碳和水，无污染，具有广阔的应用前景[4]。

竹纤维的组织结构具有一定的硬度和吸水性[5]，可为固态白酒糟醅发酵过程中的微生物繁殖代谢提供一定的空间支撑。不过目前竹子在白酒生产上的运用大多是利用其提取液与白酒进行复配，而关于竹纤维替代糠壳进行白酒固态酿造方面的报道却鲜有所见。如杨凯环[6]以淡竹叶为原料，通过提取配制得到提取液，将其与白酒进行调配得到竹叶酒；郭帅玲等人[7]将江西特香型白酒作为基酒注入毛竹腔，通过浸出毛竹中的功能成分生产鲜竹酒；李昱鼎[8]制备竹子和茶叶提取液，将其加入黄酒中进行发酵得到竹茶酒。

为了减轻因糠壳处理不当给酒体带来的异杂味，同时增加竹子特有的风味成分，本研究拟以竹纤维部分或全部替代糠壳作为辅料进行固态白酒酿造来制备一款具有竹子特有清新口感的白酒。研究在借鉴清香型大曲酒酿造工艺的基础上，分别将竹纤维以0%、25%、50%、75%和100%(占辅料的百分数)的比例代替糠壳，对比糟醅中各项理化指标的变化，测定出酒率及对酒体进行感官品评和色谱分析，判断竹纤维添加量对白酒酿造的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：国窖红1号高粱、中低温大曲、糠壳和鲜竹。

试剂：酚酞(四川西陇化工有限公司)，次甲基蓝(天津市光复精细化工研究所)，盐酸(重庆川东化工有限公司)，氢氧化钠、葡萄糖、四水合酒石酸钾钠(成都市科龙化工试剂厂)，五水合硫酸铜(广东光华科技股份有限公司)，以上均为分析纯；2-辛醇(标准品，上海安谱)。

1.2 仪器与设备

LCD-280数显温度计(武强精创仪器仪表厂)，DHG-9245A电热风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)，ME204电子天平、ML3001T电子天平(梅勒-托利多仪器(上海)有限公司)，50 mL酸碱滴定器(常州普天仪器制造有限公司)，GCMS-QP2010 Ultra气相色谱质谱联用仪(日本岛津)，SPME手动进样手柄(美国Supelco公司)，50/30 μmDVB/CAR/PDMS 萃取头(美国Supelco公司)。

1.3 方法

1.3.1生产工艺要点

借鉴传统清香型大曲酒的生产工艺，以国窖红1号高粱为原料，各实验组分别以不同比例的糠壳和竹纤维为辅料。

辅料预处理：将鲜竹碎为约1 mm2大小、0.2 mm厚的碎末；糠壳使用前清蒸40 min～50 min，去除其糠醛及其他异杂味。

入缸前先用清水将陶缸清洗干净，再用80 ℃以上的热水反复清洗3次，滴尽残水。入缸温度控制在18 ℃～22 ℃，入缸糟醅水分控制在56%～60%。发酵时间为28 d，发酵完后酒醅进行蒸馏取酒。

1.3.2发酵实验设计

按照竹纤维代替糠壳的不同配比(0%、25%、50%、75%和100%)分5组进行酿酒实验。

1.3.3酒醅理化指标分析

对5组发酵酒醅进行取样分析。水分检测：干燥法；乙醇含量检测：酒精计法；酸度检测：酚酞中和滴定法；淀粉检测：盐酸水解法；还原糖检测：菲林滴定法；在线读取发酵酒醅温度。

1.3.4白酒香气成分检测：顶空-固相微萃取-气相色谱/质谱联用仪法(HS-SPME-GC/MS)

(1)顶空-固相微萃取(HS-SPME)

吸取8 mL 稀释至10%vol的基酒至20 mL顶空固相微萃取瓶中，加3.5 g氯化钠和10 μL 2-辛醇内标，混匀，放入转子，将萃取头插入至萃取瓶上部的空气部分(注意不能触及液面)，在50 ℃下平衡15 min，吸附45 min，将萃取头插入仪器进样口，250 ℃解吸5 min，启动仪器进行样品分析[9]。

(2)气相色谱/质谱(GC/MS)

GC条件：DB-Wax毛细管色谱柱，柱长30 m，内径0.32 mm，液膜厚度0.25 μm；载气：氦气；流速：1.0 mL/min，不分流；柱温：气化室温度保持250 ℃，色谱柱起始温度为40 ℃，维持3 min，再以5 ℃/min的速率升至60 ℃，不维持，最后以10 ℃/min的速率升至250 ℃，维持10 min，共计36 min。

MS条件：选择电子轰击电离离子源(EI)，接口温度为250 ℃，离子源温度为200 ℃，质量范围控制在33 u～450 u。

(3)定性定量方法[10]

定性：NIST14 标准谱库定性。

定量：以2-辛醇为内标，将内标峰面积与挥发性风味物质峰面积相比可得到各挥发性物质的含量。

2 结果与分析

2.1 发酵过程中糟醅温度的变化

白酒酿造中，温度对发酵过程有着重要影响，温度的升降变化是发酵容器中微生物繁殖代谢释放能量与发酵容器散热之差的直观表现，温度的上升速度及变化幅度反映了窖池中微生物繁殖代谢的程度[11]。

不同竹纤维添加量下白酒发酵温度变化曲线如图1 所示。

图1 不同竹纤维添加量下白酒发酵温度变化曲线

从图1 可知，白酒发酵温度变化的总体趋势是前缓、中挺、后缓落，符合清香型白酒酿造的温度变化规律；入缸时温度缓慢增长，在第8 d左右达到顶温，升温幅度10 ℃左右，顶温维持4 d左右后，温度开始缓慢下降直至与环境温度相接近；竹纤维添加量为100%时的发酵顶温低于其他实验组，且达到顶温的时间也较其他组推迟2 d左右，这可能是因为竹纤维的蓬松度要低于糠壳，降低了缸内氧气含量，导致糖化不彻底，酵母繁殖受阻，发酵升温缓慢。上述结果表明与100%的添加量相比，当竹纤维添加量在25%～75%时更能为微生物提供一个较好的发酵环境。

2.2 出入缸糟醅水分的变化

白酒酿造过程中，水是生化反应所必不可少的，它不仅保证了糟醅中微生物的生长代谢，也为代谢产物如醇、醛、酸、酯等提供了有效的溶剂[12]。水还有助于降低发酵糟醅酸度和调整发酵温度。此外，水分含量也影响着糟醅蒸馏过程中乙醇和香味物质的提取。因此，水分是白酒固态发酵的一个重要控制指标[13]。

不同竹纤维添加量下出入缸糟醅水分变化如图2 所示。

图2 不同竹纤维添加量下糟醅出入缸水分变化

从图2 可知，各实验组入缸糟醅的水分都在58%左右，发酵结束时，竹纤维添加量为0%、25%、50%、75%和100%时的出缸糟醅水分含量分别为72.78%、66.56%、66.49%、70.65%、71.50%，说明各实验组的水分含量都有所增大，但其增幅有所差异。其原因是一方面，淀粉被微生物发酵生成酒精时产生大量水分，导致出缸糟醅水分增长。另一方面，竹纤维添加量不同造成了酒醅微生物群落结构的变化，使得微生物代谢产生的水分不同。出缸水分含量并不是越多越好，应控制在一定的范围内，从研究结果可知竹纤维添加量25%～50%时出缸水分含量较适宜。

2.3 出入缸糟醅酸度的变化

发酵过程中适宜的酸度利于糊化和糖化，促进淀粉水解成葡萄糖，使酒的产量和质量得到提高。适当的酸度还可抑制杂菌生长，保证发酵微生态环境的清洁。此外，酒醅中有机酸可作为营养供微生物生长所需并促进香味物质生成[14]，因此酸度是白酒发酵的一个重要检测指标。

不同竹纤维添加量下糟醅出入缸酸度变化如图3 所示。

图3 不同竹纤维添加量下糟醅出入缸酸度变化

从图3 可知，各实验组的酒醅入缸酸度都在0.16 mmol/10 g左右，符合清香型白酒初始发酵酸度低的条件；发酵结束时，竹纤维添加量为0%、25%、50%、75%和100%时，出缸酒醅酸度分别为1.15 mmol/10 g、1.22 mmol/10 g、1.23 mmol/10 g、1.13 mmol/10 g和1.16 mmol/10 g，其中竹纤维添加量为50%的酒醅出缸糟酸度是最高的，说明此实验组的酒醅轮次内发酵产酸较其余实验组好。

2.4 出入缸糟醅淀粉的变化

淀粉既是发酵底物也是酒醅中微生物主要的能量来源[15]，固态白酒发酵过程中，出入缸淀粉的变化反应了酒醅中酿酒微生物的代谢情况及白酒酒醅发酵程度。

不同竹纤维添加量下出入缸糟醅淀粉含量变化如图4 所示。

图4 不同竹纤维添加量下出入缸糟醅淀粉含量变化

从图4 可知，竹纤维添加量为0%、25%、50%、75%和100%时，入缸酒醅淀粉含量分别为28.73%、30.32%、28.97%、28.02%和29.14%，出缸酒醅淀粉含量分别为20.5%、18.62%、14.46%、17.91%和18.87%，各实验组淀粉消耗量分别为8.23%、11.7%、14.51%、13.56%和10.27%，说明各组间淀粉利用率差异较大，竹纤维添加量为50%时的淀粉消耗量高于其他实验组。淀粉消耗量越大表明微生物生长代谢对原料的利用进行得更彻底，产生的酒精也更多。

2.5 出入缸糟醅还原糖的变化

不同竹纤维添加量下出入缸还原糖含量变化如图5 所示。

图5 不同竹纤维添加量下出入缸还原糖含量变化

从图5 可知，各实验组在发酵前的糟醅还原糖含量相近，都在5%～6%；发酵结束后，竹纤维添加量在0%、25%、50%、75%和100%时，出缸酒醅还原糖含量分别为2.25%、2.29%、1.91%、2.76%和3.23%，竹纤维添加量50%时的出缸酒醅还原糖含量最低，说明此时的酒醅发酵情况较好。

2.6 不同竹纤维添加量白酒出酒率与品评结果

本研究采用单轮次发酵，因此蒸馏出酒率低于传统清香型大曲酒双轮次(大茬、二茬)发酵总出酒率。不同竹纤维添加量下的出酒率及感官品评结果见表1。

表1 不同竹纤维添加量下的出酒率及品评结果

从表1可知，竹纤维添加量为25%～75%时的出酒都高于对照组(竹纤维添加量为0%)，其中50%时的出酒率最高、为31.6%，竹纤维添加量为100%时的出酒率只有27.7%，低于对照组，说明一定量的竹纤维与糠壳复配后可提高清香型大曲酒的出酒率，但单纯的竹纤维却不利于出酒率的提升。从出酒率这个角度来说，竹纤维添加量为50%是最合适的。

从表1还可知，竹纤维添加量在25%～75%时的感官评价相对较好。感观评价结果说明竹纤维能够给酒体带来竹子的清香感，其添加比例越高，这种清新感就越明显，但酒体的醇厚度也相对减低，其原因可能是糠壳作为辅料在发酵中除了调节水分、淀粉含量和酸度并维持酒糟的疏松度外，由于其含有多种活性官能团，如羟基、羰基、羧基、甲基及侧链结构和芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，以及大量微孔界面，因此在发酵和蒸馏过程中为大量的白酒微量成分的形成提供适中的物理和化学条件[2]，所以糠壳被取代的比例不宜太高。从白酒感官评价这个角度出发，竹纤维添加量在25%～75%较适宜。

2.7 竹酒香气成分测定

采用HS-SPME-GC/MS方法，分析竹酒香气成分组成。竹纤维不同添加量下的白酒香气成分见表2。

表2 竹纤维不同添加量下的白酒香气成分 单位：g/L

从表2可知，竹酒中的主要风味成分为酯类物质，这是构成白酒香味的主要成分，对形成各种酒的典型性起着关键作用[16]；传统清香型大曲酒(即竹纤维添加量为0%)酒样中检测出14种酯类、3种醇类、1中醛类、2种烷烃类和2种酚类；竹纤维添加量为50%时，酒样中检测出21中酯类、5种醇类、5种醛类、1种酚类、1种芳香类、1种酸类，其中己酸乙酯的含量达到3.3029 g/L，是所有实验组中最高的，该酯是我国白酒的显著特征；此外以下几种成分是传统清香型大曲酒中未具有的：丁酸乙酯、戊酸乙酯、反式-2-辛烯酸乙酯、己酸己酯、水杨酸甲酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯、十五酸乙酯、反油酸乙酯、异丁醇、beta-桉叶醇、正己醛、癸醛、2-壬烯醛、2-十一烯醛、反式-2,4-癸二烯醛、萘和亚油酸，同时，研究还发现这几种物质并不是在所有添加了竹纤维的酒样中都存在；竹纤维添加量为100%时，酒样风味成分最少，只有19种，结合感官评价来说，其口感也最单薄。实验结果说明竹纤维添加量能够影响酒体的风味成分，当添加量为50%时，酒样风味成分最丰富。

3 结果与展望

本研究在借鉴传统清香型大曲酒生产工艺的基础上，改变辅料成分，用竹纤维部分或全部替代糠壳，研究竹纤维添加量对酒质的影响，以制备一款具有竹子独特清新香气的清香型大曲酒。

在综合考虑发酵过程中理化指标(糟醅温度、水分、酸度、淀粉和还原糖含量)的变化、出酒率、酒体感官评价及香气成分组成的基础上，发现竹纤维的最佳添加量为50%，此时出酒率最高、为31.5%，酒体清香纯正，醇甜柔和，具有明显的竹子风味，香气成分最丰富，共具有34种(包含21种酯类、5种醇类、5种醛类)，比传统清香型大曲酒新增了14种香气成分，其己酸乙酯含量达到3.3029 g/L。

目前白酒行业正处于转型阶段，大众的口味已从追求烈酒转向口感较柔顺的白酒，开发口感柔和、清新淡雅、风格独特和风味层次多变的白酒成为现阶段行业发展的趋势之一。本研究以竹子纤维替代白酒酿造中的部分辅料，不仅赋予了酒体竹子的清香感，也赋予了酒体新的风味成分，促进了白酒的营养保健功能，为竹纤维替代糠壳酿造清香型大曲酒提供了基础数据支撑。