高粱玉米生料酿酒工艺研究*

胡萍 王婷婷

1（许昌职业技术学院园林与食品工程学院，河南许昌 461000）

2（漯河职业技术学院，河南漯河 462002）

生料酿酒源于世界能源危机，于20 世纪50 年代由日本学者率先提出。生料酿酒本质是微生物利用原料中生淀粉生长、繁殖以及代谢的过程，微生物利用自身生物酶将生淀粉转化成葡萄糖，然后在酒曲酶作用下，将葡萄糖转化为酒精。

和传统酿酒工艺对比，生料酿酒不仅可以节省资源，提升出酒率，保证酒质和安全性，还可以降低工人劳动强度，既节能又节粮，降低酿酒成本。然而，由于生料酿酒微生物种类较少，导致产品风味不足、品质不高。简言之，生料酿酒可使淀粉糊化的损失降低，并且能够降低可发酵性物质含量的能耗，保证酒酿质量，因此生料酿酒逐渐被各界学者关注。生料酿酒是一门方兴未艾的酿酒生产技术，具有很高的社会经济效益，在实施西部大开发的战略决策中起到积极作用，同时，生料酿酒工艺将带动微生物领域进一步发展，为我国白酒工业开拓新的领域。

高粱种植面积广泛，价格低廉，高粱生料发酵容易，出酒率高，酒质醇香，是生料酿酒的重要原料。玉米价格较低，营养价值高，酿出的酒酒质浓厚，逐渐成为生料酿酒的主要原料。生料酿酒与熟料酿酒相比，具有节省能源，减少人力、物力等优点，本研究以高粱和玉米为原料探究生料白酒的最佳酿造条件，为今后的生料酿酒工业化生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：高粱、脱胚玉米面，市售；生料酒曲，安琪酵母公司。

试剂：蔗糖（AR），苏州逸祥化工科技有限公司；NaOH（AR），天津市大茂化学试剂厂；酚酞（AR），沈阳科拓化工有限公司。

1.2 主要仪器

FA1104N 电子天平，海民桥精密科学仪器有限公司；RHP-400A 粉碎机，江永康市荣浩工贸有限公司；PHS-25 pH 计，上海理达仪器厂；LB10T/LB62T 糖度计，广州市铭睿电子科技有限公司；酒精计，河北省武强县亿达仪表厂。

1.3 工艺流程

高粱破碎→原料混合→酒曲活化→装瓶→调酸度→恒温发酵→蒸馏→检测

1.4 试验方法

1.4.1 高粱破碎

由于生料酿酒生产中高粱不会被高温蒸煮，高粱颗粒大小会影响出酒率，因此将高粱颗粒粉碎至140目，可大大提高出酒率。

1.4.2 原料比确定

原料比不同直接影响蒸馏后生料白酒的出酒率以及酒品质，因此以蒸馏后生料白酒酒精度和出酒率为测定指标，对原料的混合比例进行优化。

原料总量60 g，高梁和玉米比例分别为1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1，充分混匀后分装250 mL 锥形瓶。酒曲添加量为原料的0.7%，水添加量为原料的3倍。

1.4.3 酒曲添加量确定

生料酒曲是一种多功能的微生物复合酒曲，含有糖化剂、发酵剂和生香剂。

称取60 g 高粱原料，按原料质量的0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%称取生料酒曲于烧杯中，加入10 倍30 ℃温水，用玻璃棒充分搅拌，静置，30 ℃恒温培养30 min，水添加量为原料质量的3倍。

1.4.4 水添加量的确定

将高粱原料和活化后的酒曲（原料质量的0.7%）装入瓶中，按质量比1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5、1∶4.0加入纯净水，玻璃棒搅拌均匀。

1.4.5 调酸度

称取5 g 柠檬酸于100 mL 容量瓶中，加水定容至刻度线，用胶头滴管吸取柠檬酸溶液，逐滴加入发酵液中，边滴边搅拌调节pH值为4。

1.4.6 恒温发酵

将瓶子与发酵栓严格密封，放入30 ℃恒温培养箱中，发酵12 d，每天测定发酵液的酒精度、糖度和pH值。

1.5 指标测定

1.5.1 酒精度测定

采用相对密度法测定酒精度。量取100 mL 酒样，于500 mL 蒸馏烧瓶中加水100 mL 和数粒沸石，安装冷凝管进行蒸馏，用100 mL容量瓶接收馏出液（容量瓶浸入冰水浴中）。收集约100 mL 馏出液后，停止蒸馏，用水稀释至刻度线，摇匀备用。使用密度瓶法测量馏出液相对密度，由酒精的相对密度查出相应的酒精体积分数。

1.5.2 总酸测定

吸取50 mL 酒样于250 mL 三角瓶中，加入2 滴酚酞指示剂，用0.1 mol/LNaOH 标准溶液滴定至微红色。记录消耗的NaOH溶液的体积。计算公式：

式中：X—总酸含量，g/L；

C—NaOH标准溶液浓度，mol/L；

V—消耗NaOH标准溶液的体积，mL；

0.0601—消耗1 mL 1 mol/L NaOH 标准溶液相当于乙酸的质量，g/mmol；

V0—取酒样体积，mL。

1.6 数据分析

使用SPSS 24、Origin 2019、Excel 2016 等软件对数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 原料配比对酒精度的影响

由图1 可以看出，酒精度随高粱和玉米添加比例不同，酒精度差异性显著（P<0.05），高粱和玉米添加比例为1∶1 和2∶1 时差异性不显著（P>0.05）；随着玉米添加量增加，酒精度逐渐增高，当添加比例为1∶3 时，酒精度最高，为9.24%vol，并且与其他试验组差异性显著（P<0.05）；随着高粱添加量增加，混合发酵后酒精度降低，可以初步推断玉米粉中有对微生物发酵不利的成分，能促进酵母等真菌糖酵解过程。因此，选择高粱和玉米添加比例为1∶3。

图1 原料配比对酒精度的影响

2.1.2 酒曲添加量对酒精度的影响

由图2 可知，随着酒曲添加量的增加，酒精度先增高后降低，当酒曲添加量为0.9%时，酒精度达到最大值，为9.37%vol，可能此时微生物利用生料底物糖化发酵充分，乙醇转化率达到最大值；当酒曲添加量超过0.9%时，酒精度开始降低，说明发酵微生物过量，微生物之间竞争底物，自身代谢消耗导致酒精度降低。差异性分析得出：除酒曲添加量0.7%和1.1%试验组外，其他试验组差异性均显著（P<0.05）。因此，选择酒曲添加量为0.9%。

图2 酒曲添加量对酒精度的影响

2.1.3 料液比对酒精度的影响

如图3 可知，随着加水比例的增加，酒精度先升高后降低，当料液比为1∶2.5 时，酒精度达到最大值，为9.00%vol。差异性分析得出：料液比1∶2.0、1∶2.5 和1∶3.0 之间差异性不明显（P>0.05），当加水比例超过原料质量的2.5 倍后，酒精度开始下降。因此，选择料液比为1∶2.5。

图3 料液比对酒精度的影响

2.2 正交试验

正交试验设计是研究多水平多因素的一种设计方法，正交试验的最大优点是可以用较少的处理组合数研究较多的试验因素，因而可以大量节约人力和物力。在单因素试验的基础上，以最佳使用量为基准，上下波动一定范围为选择依据，以酒精度和出酒率为评价指标，对高粱玉米生料酿酒进行正交试验设计，对原料配比、酒曲添加量和料液比3 因素进行优化。正交试验因素与水平设计见表1，正交试验结果见表2。

表1 正交试验因素与水平设计

由表2 可知，原料配比、酒曲添加量和料液比都对白酒酒精度和出酒率有影响，影响次序为C（料液比）>B（酒曲添加量）>A（原料配比）。其中料液比对酒精度和出酒率的影响最显著，酒曲添加量对于酒精度和出酒率的影响明显，而原料配比对于白酒酒精度的影响较明显。通过表2 可以发现A3B3C1的组合条件下酒精度为11.17% vol，因此可以确定当原料（高粱∶玉米）配比1∶3，酒曲添加量1.0%，料液比1∶2 倍时，为最佳混合发酵酿酒条件，发酵蒸馏后生料白酒酒精度为11.17%vol，且出酒率高。

表2 正交试验结果

2.3 总酸测定

测定正交试验组白酒总酸，结果见表3。由表3可知，白酒总酸含量随酒精度的增大而减小。通过酸碱滴定的方法，测出白酒中总酸含量在0.33%～0.59%之间，符合国家标准要求。

表3 白酒总酸测定结果

3 结论与展望

现如今随着酵母工业和酶制剂工业的快速发展，生料酿酒技术在国内已步入快速发展的阶段且发展前景广阔。本试验对2 种生原料酿酒工艺进行创新性研究，目的在于研究生产生料白酒的优良工艺，结果表明，高粱玉米原料比1∶3，酒曲添加量，料液比1∶2，发酵蒸馏出的酒精度和出酒率最高，且最终产品总酸含量符合国家标准要求。本研究为高浓度酒精工业化生产提供了参考，提高了出酒率，并且降低发酵罐的酸降解，延长使用期限，节约酿酒成本。

酸在白酒中起到至关重要的作用，酸和酒中酚类、醌类物质形成白酒中的香气成分。如果白酒中酸过量，其香味成分就会改变，进而导致酒质变差；而总酸含量较少会使酒体单薄，香气不和谐。因此在酿酒过程中对于总酸含量的把控尤为重要，希望后续科研人员对酿酒工艺中酸醇结合的研究引起关注。