高粱玉米生料釀酒工藝研究*

胡萍 王婷婷

1（許昌職業技術學院園林與食品工程學院，河南許昌 461000）

2（漯河職業技術學院，河南漯河 462002）

生料釀酒源于世界能源危機，于20 世紀50 年代由日本學者率先提出。生料釀酒本質是微生物利用原料中生淀粉生長、繁殖以及代謝的過程，微生物利用自身生物酶將生淀粉轉化成葡萄糖，然后在酒曲酶作用下，將葡萄糖轉化為酒精。

和傳統釀酒工藝對比，生料釀酒不僅可以節省資源，提升出酒率，保證酒質和安全性，還可以降低工人勞動強度，既節能又節糧，降低釀酒成本。然而，由于生料釀酒微生物種類較少，導致產品風味不足、品質不高。簡言之，生料釀酒可使淀粉糊化的損失降低，并且能夠降低可發酵性物質含量的能耗，保證酒釀質量，因此生料釀酒逐漸被各界學者關注。生料釀酒是一門方興未艾的釀酒生產技術，具有很高的社會經濟效益，在實施西部大開發的戰略決策中起到積極作用，同時，生料釀酒工藝將帶動微生物領域進一步發展，為我國白酒工業開拓新的領域。

高粱種植面積廣泛，價格低廉，高粱生料發酵容易，出酒率高，酒質醇香，是生料釀酒的重要原料。玉米價格較低，營養價值高，釀出的酒酒質濃厚，逐漸成為生料釀酒的主要原料。生料釀酒與熟料釀酒相比，具有節省能源，減少人力、物力等優點，本研究以高粱和玉米為原料探究生料白酒的最佳釀造條件，為今后的生料釀酒工業化生產提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：高粱、脫胚玉米面，市售；生料酒曲，安琪酵母公司。

試劑：蔗糖（AR），蘇州逸祥化工科技有限公司；NaOH（AR），天津市大茂化學試劑廠；酚酞（AR），沈陽科拓化工有限公司。

1.2 主要儀器

FA1104N 電子天平，海民橋精密科學儀器有限公司；RHP-400A 粉碎機，江永康市榮浩工貿有限公司；PHS-25 pH 計，上海理達儀器廠；LB10T/LB62T 糖度計，廣州市銘睿電子科技有限公司；酒精計，河北省武強縣億達儀表廠。

1.3 工藝流程

高粱破碎→原料混合→酒曲活化→裝瓶→調酸度→恒溫發酵→蒸餾→檢測

1.4 試驗方法

1.4.1 高粱破碎

由于生料釀酒生產中高粱不會被高溫蒸煮，高粱顆粒大小會影響出酒率，因此將高粱顆粒粉碎至140目，可大大提高出酒率。

1.4.2 原料比確定

原料比不同直接影響蒸餾后生料白酒的出酒率以及酒品質，因此以蒸餾后生料白酒酒精度和出酒率為測定指標，對原料的混合比例進行優化。

原料總量60 g，高梁和玉米比例分別為1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1，充分混勻后分裝250 mL 錐形瓶。酒曲添加量為原料的0.7%，水添加量為原料的3倍。

1.4.3 酒曲添加量確定

生料酒曲是一種多功能的微生物復合酒曲，含有糖化劑、發酵劑和生香劑。

稱取60 g 高粱原料，按原料質量的0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%稱取生料酒曲于燒杯中，加入10 倍30 ℃溫水，用玻璃棒充分攪拌，靜置，30 ℃恒溫培養30 min，水添加量為原料質量的3倍。

1.4.4 水添加量的確定

將高粱原料和活化后的酒曲（原料質量的0.7%）裝入瓶中，按質量比1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5、1∶4.0加入純凈水，玻璃棒攪拌均勻。

1.4.5 調酸度

稱取5 g 檸檬酸于100 mL 容量瓶中，加水定容至刻度線，用膠頭滴管吸取檸檬酸溶液，逐滴加入發酵液中，邊滴邊攪拌調節pH值為4。

1.4.6 恒溫發酵

將瓶子與發酵栓嚴格密封，放入30 ℃恒溫培養箱中，發酵12 d，每天測定發酵液的酒精度、糖度和pH值。

1.5 指標測定

1.5.1 酒精度測定

采用相對密度法測定酒精度。量取100 mL 酒樣，于500 mL 蒸餾燒瓶中加水100 mL 和數粒沸石，安裝冷凝管進行蒸餾，用100 mL容量瓶接收餾出液（容量瓶浸入冰水浴中）。收集約100 mL 餾出液后，停止蒸餾，用水稀釋至刻度線，搖勻備用。使用密度瓶法測量餾出液相對密度，由酒精的相對密度查出相應的酒精體積分數。

1.5.2 總酸測定

吸取50 mL 酒樣于250 mL 三角瓶中，加入2 滴酚酞指示劑，用0.1 mol/LNaOH 標準溶液滴定至微紅色。記錄消耗的NaOH溶液的體積。計算公式：

式中：X—總酸含量，g/L；

C—NaOH標準溶液濃度，mol/L；

V—消耗NaOH標準溶液的體積，mL；

0.0601—消耗1 mL 1 mol/L NaOH 標準溶液相當于乙酸的質量，g/mmol；

V0—取酒樣體積，mL。

1.6 數據分析

使用SPSS 24、Origin 2019、Excel 2016 等軟件對數據進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 原料配比對酒精度的影響

由圖1 可以看出，酒精度隨高粱和玉米添加比例不同，酒精度差異性顯著（P<0.05），高粱和玉米添加比例為1∶1 和2∶1 時差異性不顯著（P>0.05）；隨著玉米添加量增加，酒精度逐漸增高，當添加比例為1∶3 時，酒精度最高，為9.24%vol，并且與其他試驗組差異性顯著（P<0.05）；隨著高粱添加量增加，混合發酵后酒精度降低，可以初步推斷玉米粉中有對微生物發酵不利的成分，能促進酵母等真菌糖酵解過程。因此，選擇高粱和玉米添加比例為1∶3。

圖1 原料配比對酒精度的影響

2.1.2 酒曲添加量對酒精度的影響

由圖2 可知，隨著酒曲添加量的增加，酒精度先增高后降低，當酒曲添加量為0.9%時，酒精度達到最大值，為9.37%vol，可能此時微生物利用生料底物糖化發酵充分，乙醇轉化率達到最大值；當酒曲添加量超過0.9%時，酒精度開始降低，說明發酵微生物過量，微生物之間競爭底物，自身代謝消耗導致酒精度降低。差異性分析得出：除酒曲添加量0.7%和1.1%試驗組外，其他試驗組差異性均顯著（P<0.05）。因此，選擇酒曲添加量為0.9%。

圖2 酒曲添加量對酒精度的影響

2.1.3 料液比對酒精度的影響

如圖3 可知，隨著加水比例的增加，酒精度先升高后降低，當料液比為1∶2.5 時，酒精度達到最大值，為9.00%vol。差異性分析得出：料液比1∶2.0、1∶2.5 和1∶3.0 之間差異性不明顯（P>0.05），當加水比例超過原料質量的2.5 倍后，酒精度開始下降。因此，選擇料液比為1∶2.5。

圖3 料液比對酒精度的影響

2.2 正交試驗

正交試驗設計是研究多水平多因素的一種設計方法，正交試驗的最大優點是可以用較少的處理組合數研究較多的試驗因素，因而可以大量節約人力和物力。在單因素試驗的基礎上，以最佳使用量為基準，上下波動一定范圍為選擇依據，以酒精度和出酒率為評價指標，對高粱玉米生料釀酒進行正交試驗設計，對原料配比、酒曲添加量和料液比3 因素進行優化。正交試驗因素與水平設計見表1，正交試驗結果見表2。

表1 正交試驗因素與水平設計

由表2 可知，原料配比、酒曲添加量和料液比都對白酒酒精度和出酒率有影響，影響次序為C（料液比）>B（酒曲添加量）>A（原料配比）。其中料液比對酒精度和出酒率的影響最顯著，酒曲添加量對于酒精度和出酒率的影響明顯，而原料配比對于白酒酒精度的影響較明顯。通過表2 可以發現A3B3C1的組合條件下酒精度為11.17% vol，因此可以確定當原料（高粱∶玉米）配比1∶3，酒曲添加量1.0%，料液比1∶2 倍時，為最佳混合發酵釀酒條件，發酵蒸餾后生料白酒酒精度為11.17%vol，且出酒率高。

表2 正交試驗結果

2.3 總酸測定

測定正交試驗組白酒總酸，結果見表3。由表3可知，白酒總酸含量隨酒精度的增大而減小。通過酸堿滴定的方法，測出白酒中總酸含量在0.33%～0.59%之間，符合國家標準要求。

表3 白酒總酸測定結果

3 結論與展望

現如今隨著酵母工業和酶制劑工業的快速發展，生料釀酒技術在國內已步入快速發展的階段且發展前景廣闊。本試驗對2 種生原料釀酒工藝進行創新性研究，目的在于研究生產生料白酒的優良工藝，結果表明，高粱玉米原料比1∶3，酒曲添加量，料液比1∶2，發酵蒸餾出的酒精度和出酒率最高，且最終產品總酸含量符合國家標準要求。本研究為高濃度酒精工業化生產提供了參考，提高了出酒率，并且降低發酵罐的酸降解，延長使用期限，節約釀酒成本。

酸在白酒中起到至關重要的作用，酸和酒中酚類、醌類物質形成白酒中的香氣成分。如果白酒中酸過量，其香味成分就會改變，進而導致酒質變差；而總酸含量較少會使酒體單薄，香氣不和諧。因此在釀酒過程中對于總酸含量的把控尤為重要，希望后續科研人員對釀酒工藝中酸醇結合的研究引起關注。