米酒酿造用大米和酒曲的筛选

2020-11-25王婷婷董腾达黄莎莎

陕西科技大学学报 2020年6期

杨辉，赵敏，王婷婷，苏文，董腾达，黄莎莎

(陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西西安 710021)

0 引言

米酒，又称甜酒酿、醪糟等，是我国的一种传统的低度发酵酒，风味独特.米酒的风味主要来源于酒曲微生物分解大米产生的多种低聚糖、有机酸等滋味物质和醇类、醛类、酯类等香味物质[1].大米和酒曲作为米酒酿造的主要原料，是酿造香醇米酒的关键.

米酒酿造用米，应选择淀粉含量高且支链淀粉含量高的大米.首先，淀粉含量越高，蛋白质、脂肪含量越低，米酒杂味越少.其次，淀粉由直链淀粉和支链淀粉构成，直链淀粉是D-葡萄糖以α-1,4糖苷键连接而成的线性链状分子[2]，分子间结合力较强，水分子无法轻易地通过排列有序的大分子链渗入颗粒内部，而支链淀粉的分子间作用力小于直链淀粉，水分子更容易进入其中形成黏度较大的胶体[3].故支链淀粉含量高的大米故更容易糊化，糊化后的淀粉内部结构逐渐被解体，更容易被糖化酶利用，发酵速度更快，出酒率更高[4-6].

另外，酒曲作为酿酒发酵的动力源泉，含有霉菌、酵母菌、乳酸菌等多种微生物，提供了α-淀粉酶、β-淀粉酶、淀粉-1,4-葡萄糖苷酶、淀粉-1,6-葡萄糖苷酶、蛋白酶、酒化酶、酯化酶等多种酶，共同作用将大米中的淀粉糖化发酵成风味独特的米酒[7].酒曲活力越高，糖化发酵越快，酿酒品质更好.

目前，大米类型多，支链淀粉含量各异，而酒曲产地多，类目繁杂，产品风格各异，多用于小规模酿造，而适于较大规模生产的大米和酒曲的研究鲜为报道，本研究依据淀粉糖化机理和酒曲发酵原理，以淀粉含量和直链淀粉含量作为大米品质考量标准，以液化、糖化、发酵酒度、发酵酸度的能力、残糖量和可溶性固形物含量等作为酒曲品质的考量标准，对大米和酒曲品种进行筛选，为较大规模的米酒酿造和进一步提高米酒的品质提供技术支撑.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

纯净水,西安本地市售；糯米,涞水县金谷粮油食品有限公司；粳米，陕西华润五丰营销有限公司；籼米，湖北楚农家粮油产业股份有限公司；广西酒曲，广西平乐县唐风酒饼小作坊；汉中方曲、汉中圆曲，汉中市售；安琪风味曲、安琪甜味曲，安琪酵母股份有限公司.

1.1.2 试剂

马铃薯直链淀粉、马铃薯支链淀粉，分析纯，上海源叶生物科技有限公司；石油醚、无水乙醇、盐酸、甲基红指示剂、乙酸铅、硫酸钠、硫酸铜、氢氧化钠、甲醇、可溶性淀粉、次甲基蓝指示剂、碘化钾、碘单质、酚酞指示剂，分析纯，天津天力化学试剂有限公司；葡萄糖、酒石酸钾钠，分析纯，天津科密欧化学试剂有限公司.

1.2 主要仪器

SP-756P紫外可见光分光光度计，上海光谱仪器有限公司；DSX-280B型手提式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；MJ-160B霉菌培养箱，上海佳胜实验设备有限公司；附温比重瓶，上海信谊仪器厂；电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；手持糖度计，成都光学仪器厂；FW100粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；通风柜，上海轶达实业有限公司；超净工作台，苏州净化设备工作厂.

1.3 实验方法

1.3.1 大米淀粉及直链淀粉含量的测定

(1)大米淀粉含量的测定

试样经除去脂肪及可溶性糖后，淀粉用淀粉酶水解成小分子糖，再用盐酸水解成单糖，最后按还原糖测定，并折算成淀粉含量，参考GB 5009.9-2016《食品中淀粉的测定》中的酸水解法[8].

(2)大米直链淀粉含量的测定

将试样脱脂后分散在氢氧化钠溶液中，向一定量的试样分散液中加入碘试剂，用分光光度计于720 nm处测定显色复合物的吸光度.考虑到支链淀粉对试样中碘-直链淀粉复合物的影响，利用马铃薯直链淀粉和支链淀粉的混合标样制作校正曲线，从校正曲线中读出样品的直链淀粉含量[9].

1.3.2 酒曲糖化能力的测定

按照淀粉在一定条件下(淀粉浓度、温度、时间、酶量等)，受糖化酶的作用，生成葡萄糖量来计算糖化力的大小.

1.3.3 酒曲液化能力的测定

淀粉1,4-糊精酶能将淀粉水解产生大量糊精及少量麦芽糖和葡萄糖，使淀粉浓度下降，粘度降低.由于碘液对不同分子量的糊精呈现不同颜色，因此淀粉在水解过程中对碘液的呈色反应依次为蓝色→紫色→红色→无色，常以蓝色消失所需时间作为反应终点.

吸取一定量的酒曲活化液于30 ℃保温淀粉溶液中，立刻计时，并定时取出一滴于预先充满稀碘液的白瓷板空穴内，观察其颜色变化，当蓝色逐渐变为红棕色时即为反应终点，记录所需时间.液化力以每克绝干曲在30℃作用1 h能液化淀粉的克数表示[10].

1.3.4 酒曲发酵酒度的测定

酒精度的检测采用密度瓶法，米酒经过蒸馏以后，用密度瓶来测定馏出液的酒精度[11].

1.3.5 酒曲发酵酸度的测定

用酸碱中和法对总酸含量进行测定，以酚酞作为指示剂，用碱标准溶液滴定，根据碱的用量计算总酸含量[11].

1.3.6 发酵酒还原糖含量的测定

利用费林溶液与还原糖共沸生成氧化亚铜的沉淀反应，以次甲基蓝为指示液，以样品滴定煮沸的费林溶液，到达终点时，稍微过量的还原糖将蓝色的次甲基蓝还原为无色，以示终点.根据样品消耗量求还原糖的含量[12].

1.3.7 发酵酒可溶性固形物含量的测定

可溶固形物的测定方法按照折光计法进行测定[12].

2 结果与讨论

2.1 不同品种大米的淀粉及直链淀粉含量分析

采用酸水解法对不同品种大米的淀粉含量进行测量[13]，结果见表1所示.由表可知，大米淀粉含量的测定结果平行性良好，糯米样品、粳米样品、籼米样品的淀粉含量均在75%左右，品种之间的差异不明显，为筛选米酒优质大米，采用标准曲线法对3种大米的直链淀粉含量进行测定[14,15].直链淀粉含量的标准曲线见图1所示，不同品种的大米的直链淀粉含量测定结果见表2所示.

结果表明糯米、粳米、籼米样品中的直链淀粉含量存在明显差异，其中，糯米样品中的直链淀粉含量最低，为2.17±0.29%，支链淀粉含量最高，且支链淀粉与直链淀粉含量之比达到45.08；粳米样品中的直链淀粉含量为17.80±0.15%，支链淀粉与直链淀粉含量之比为4.62；籼米样品中的直链淀粉含量最高，为29.64±0.13%，支链淀粉与直链淀粉含量之比为2.37.有研究表明，支链淀粉与直链淀粉含量之比越大，米酒的感官品质越好；支链淀粉与直链淀粉的含量之比达10.44以上时，可用作米酒酿造[16].综上，糯米的酿酒品质最好，最适宜于米酒酿造，将作为接下来酒曲筛选研究的原料.

表1 不同品种大米的淀粉分析结果

表2 三种大米的直链淀粉含量测定结果

图1 直链淀粉含量标准曲线

2.2 不同酒曲的糖化能力比较

酒曲的糖化力是指酒曲中糖化酶(β-淀粉酶、淀粉-1,4葡萄糖苷酶、淀粉-1,6葡萄糖苷酶、麦芽糖酶)将淀粉转化为葡萄糖的能力，是评价酒曲质量的重要指标[17].β-淀粉酶能将直链淀粉全部分解，并将短链糊精分解成麦芽糖和少量葡萄糖；淀粉-1,4葡萄糖苷酶能从淀粉链的非还原性末端将α-1,4糖苷键一个一个切下，得到葡萄糖分子[18]；淀粉-1,6葡萄糖苷酶是专一作用于支链淀粉分支点的α-1,6糖苷键，最终产物是葡萄糖；麦芽糖酶是将双链的麦芽糖分解成葡萄糖[19].通常用一定条件下，淀粉糖化酶作用淀粉生成的葡萄糖量来判断糖化力的的强弱，糖化力强的酒曲活力高，质量好.对5种酒曲的糖化力进行测定，结果如图2所示.

对广西酒曲、汉中方曲、汉中圆曲、安琪风味曲、安琪甜味曲分别编号为1、2、3、4、5.由图2可以看出，广西酒曲的糖化力最强，为162.67 mg/(g·h)，汉中圆曲、汉中方曲的糖化能力较强，依次为105.67 mg/(g·h)、85.33 mg/(g·h)，另外两种酒曲的糖化能力较弱，分别为69.67 mg/(g·h)和11.33 mg/(g·h).

图2 不同酒曲糖化力的比较

2.3 不同酒曲的液化能力比较

酒曲的液化力是指在霉菌释放的α-淀粉酶的作用下，使淀粉液化的能力.α-淀粉酶对直链淀粉中α-1,4糖苷键任意切割，使淀粉从长链变为短链，生成大量的糊精及少量麦芽糖和葡萄糖.由图3可以看出，广西酒曲的液化力最高，为1.07 g/(g·h)，安琪甜味曲的液化力次之，为0.64 g/(g·h)，其次分别为汉中方曲，液化力为0.53 g/(g·h)，汉中圆曲，液化力为0.42 g/(g·h)，安琪风味曲，液化力为0.10 g/(g·h).

图3 不同酒曲液化力的比较

2.4 酒曲对米酒酒精度的影响

糖变酒反应主要是依靠酵母菌细胞中酒化酶系统的作用，经过葡萄糖磷酸激酶、氧化还原酶、脱羧酶、脱氢酶及相关辅酶联合作用，葡萄糖转化成乙醇[20].米酒酿造是边糖化边发酵的过程，在霉菌作用下，将淀粉转化为葡萄糖与酿酒酵母将葡萄糖转化为酒精的过程几乎是同步进行的.如果霉菌转化葡萄糖的能力不能满足酵母菌的需求，产酒量就很少.故酒曲的产酒精能力不仅与酿酒酵母的繁殖和发酵能力有关，也与霉菌的糖化力、液化力相关，酒曲活性越高，产酒量越大.

由图4可知，5种酒曲随着时间的延长，酒精度均呈现上升趋势，其中汉中方曲和汉中圆曲起酵较快，从第5天开始发酵酒度趋于平缓甚至略有下降，第7天时发酵酒度分别为17.11% vol、14.91% vol.广西酒曲虽然起酵较慢，但发酵至第7天酒度仍在上升，发酵酒度最高，为17.62% vol.安琪风味曲和安琪甜味曲的发酵酒度分别为3.49% vol和12.71% vol.

图4 酒曲对米酒酒精度的影响

2.5 酒曲对米酒酸度的影响

米酒酿造离不开乳酸菌的参与，乳酸菌发酵主要是同型发酵和异型发酵，除了产生乳酸外，还产生少量的乙酸、琥珀酸、富马酸、丙酮酸等有机酸及其他微量的醇和醛[21].以乳酸为前体物质可生成米酒的多种香味物质，提高米酒风味的复杂性.故米酒发酵酸度的测定常以乳酸含量计算，乳酸含量高的酒曲品质好.

由图5可知，随着发酵时间的延长，5种酒曲的发酵酸度均呈现上升至平稳的趋势.其中广西酒曲的发酵酸度最高，发酵至第7天时达到16.79 g/L，而汉中方曲、汉中圆曲、安琪风味曲、安琪甜味曲的发酵酸度分别为10.78 g/L、12.56 g/L、3.68 g/L、9.44 g/L.

图5 酒曲对米酒酸度的影响

2.6 酒曲对米酒还原糖含量的影响

在相同发酵条件下，米酒中的还原糖含量可综合判断酒曲的液化、糖化和酒精发酵能力大小，上述研究表明广西酒曲糖化、液化、酒化、产酸能最强，对于原料的利用率高，因此可以推断其酿造的米酒中还原糖含量最低.不同酒曲对发酵酒还原糖含量的影响如图6所示.

结果表明，除安琪风味曲外，另外4种酒曲发酵米酒的还原糖含量均呈现下降趋势且趋于平稳.发酵至第7天时，广西酒曲、汉中方曲、汉中圆曲、安琪甜味曲的还原糖含量分别为3.69 g/L、6.46 g/L、6.44 g/L、68.2 g/L，其中还原糖最低的是广西酒曲，而安琪风味曲的糖化力、液化力和发酵酒度能力都比较弱，酒曲活性差，还原糖含量较高，与上述分析一致.

图6 酒曲对米酒还原糖含量的影响

2.7 酒曲对米酒可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物含量的测定体现了米酒中溶于水的化合物的含量，主要包括糖、酸、维生素、矿物质等，体现了酒的口感复杂性和酒体特征.

图7给出了不同酒曲发酵过程中可溶性固形物的变化.结果表明，随着发酵过程的进行，糖类等物质被酒曲中的微生物大量消耗，转化为乙醇、二氧化碳等非可溶性的固形物，可溶性固形物含量呈现逐步下降趋势.其中广西酒曲的可溶性固形物含量下降趋势最明显，下降幅度最大，是因为广西酒曲的糖化力、液化力、产酒能力都较强，先将淀粉分解成了大量的糖类物质又快速消耗掉生成了乙醇，酒曲活力旺盛.而汉中方曲、汉中圆曲、安琪甜味曲的可溶性固形物含量下降速度较慢，下降幅度较小，安琪风味曲的可溶性固形物含量变化不明显，酒曲活力较弱.