甜酒酿发酵机理的初步研究_任飞(1)

Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅｓ
糖化酶等酶类是具有生物活性的蛋白质，蛋白质的 基本组成单位是氨基酸，由于甜酒曲中的菌种是根霉菌， 根霉菌能大量产生糖化酶、蛋白酶等酶类，蛋白酶能水解 糯米中的蛋白质为氨基酸，供给根霉菌利用从而产生糖 化酶、蛋白酶等酶类［８］。发酵到第６ｈ糖化酶活力为３．４ｍｇ 葡萄糖（／ ｇ甜酒酿·ｈ）。从第１２ｈ开始，糖化酶活力急剧增 加；到第２４ｈ达到６０ｍｇ葡萄糖（／ ｇ甜酒酿·ｈ），是发酵开始 时甜酒酿糖化酶活力的３０倍。研究表明：甜酒酿制作过程中 起糖化作用的糖化酶类主要是根霉菌在甜酒酿发酵过程 中产生的。
法未发现细菌、酵母菌。甜酒酿中根霉菌的数量随发酵时 间的数量变化规律如图２所示。
由图２可以看出：开始发酵时，甜酒酿中的根霉菌数量 为１×１０２ｃｆｕ／ｇ，每克糯米的干重约为０．０２３ｇ（即每４３粒糯米约 为１ｇ重），１ｋｇ糯米经浸泡、蒸煮和加曲后，重量为１．６５ｋｇ￣ １．８５ｋｇ。粗略估计开始发酵时每粒糯米上平均约有３．８个根 霉菌孢子。甜酒酿发酵的前１２ｈ 是根霉菌的数量增加缓 慢，从第１２ｈ开始，根霉菌数量迅速增加，到第２４ｈ数量达到 最大。第２４ｈ之后由于氧气的耗尽，以及还原糖含量的急剧 增加霉菌的菌丝和孢子开始自溶，数量逐渐减少，到发酵 结束时根霉菌的数量为８×１０２ｃｆｕ／ｇ。
中图分类号：TS262.1
文献标识码：A
文章编号：0254-5071（2012）08-0140-03
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ
ＲＥＮ Ｆｅｉ， ＨＡＮ Ｚｈｅｎｑｉｏｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１０１０， Ｃｈｉｎａ）
浸泡：糯米清洗后，加入糯米重量２倍的自来水，浸泡 １２ｈ￣１８ｈ，浸泡的目的是使糯米吸收水分便于蒸煮时糯米 淀粉糊化和蛋白质变性，以及甜酒酿的发酵。
蒸煮：在蒸锅中常压蒸煮２０ｍｉｎ，目的是使糯米淀粉 糊化、蛋白质变性，挥发掉原料的怪杂味，同时对原料起 到一定的灭菌作用，有利于甜酒酿的发酵。
摊晾：蒸煮后，温度较高，需冷却至３０℃￣３５℃，然后加 曲，温度过高，不利于甜酒曲中的微生物的生长繁殖。
本文研究甜酒酿发酵过程中糖化酶活力、还原糖含 量 、总 酸 和 乙 醇 含 量 的 变 化 规 律 ，对 甜 酒 曲 的 作 用 和 甜 酒酿的发酵机理进行初步研究，为甜酒酿的工艺控制提 供理论依据。 1 材料与方法 １．１ 材料
糯米：市售；糖化发酵剂：安琪甜酒曲。 １．２ 试剂
乙酸钠、氯化钠、乙酸、次甲基蓝、亚铁氰化钾、葡萄 糖、盐酸、酒石酸钾钠、硫酸铜、氢氧化钠、无水乙醇、重铬 酸钾、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、浓硫酸、可溶性淀粉、牛肉 膏、蛋白胨。除可溶性淀粉、牛肉膏、蛋白胨之外，其余均为
拌曲：拌曲前２０ｍｉｎ 用适量冷至３０℃左右的煮沸过的 开水将甜酒曲浸泡，目的是使根霉菌孢子活化，拌曲时将 浸泡后的甜酒曲均匀撒入摊凉的米饭中，拌匀。加曲量为 糯米用量的０．４％。
发酵：控制发酵温度在３０℃，这一温度有利于根霉菌 的生长繁殖、产酶和发酵，发酵时间４８ｈ。 １．５ 方法
甜酒酿糖化酶活力的测定：按固体曲糖化酶活力的测
图3 甜酒酿发酵过程中糖化力、还原糖含量随时间的变化 Fig. 3 Change of saccharifying power and reducing sugar with
fermentation time
2· Serial No．245
China Brewing
表1 测定乙醇含量标准曲线的试剂添加量 Table 1 Usage of reagent in determination ethanol content
试管编号
０
１
２
３
４
５
０．１％ｖｏｌ乙醇标准溶 液添加量／ｍＬ
０
１
２
３
４
５
水／ｍＬ
５
４
３
２
１
０
可溶性淀粉为葡萄糖的毫克数。 本试验所用安琪甜酒曲为根霉曲，通过平板稀释分离
收稿日期：２０１２－０５－０７ 作者简介：任 飞（１９７２－），男，讲师，硕士，研究方向为食品微生物与发酵工程。
经验交流
中国酿造
2012 年 第 31 卷 第 8 期
总第 245 期
·141·
定方法［７］。称取５．０ｇ左右的甜酒酿，代替固体曲糖化酶活力 的测定方法中的固体曲，先作糖化酶浸出液，再用５ｍＬ糖 化液水解可溶性淀粉，得到糖化液，然后用菲林试剂法测 糖化液中的还原糖含量，计算出甜酒酿的糖化酶活力。
分析纯。除浸泡糯米用自来水外，其余实验用水为纯净水。 １．３ 仪器
分析天平，奥林巴斯光学显微镜，超净台，恒温水浴 锅，恒温培养箱，酸式滴定管，雷磁ＰＨＳ－３Ｃ ｐＨ计，生化培 养箱，电热恒温鼓风干燥箱，蒸锅，万用电炉等。 １．４ 生产工艺流程及操作要点
糯米→清洗→浸泡→蒸煮→摊晾→拌曲→发酵→甜酒酿
从图３还可以看出，开始发酵时，甜酒酿的还原糖含 量很低，仅为１．４ｍｇ／ｇ，从０￣１２ｈ还原糖增加缓慢，这一方面 是由于根霉菌的生长需要消耗还原糖；另一方面是由于根 霉菌前期主要是菌体的生长，后期（从第１２ｈ到第２４ｈ）才产 生大量的糖化酶类；发酵到第４８ｈ，甜酒酿的还原糖含量高 达２３９ｍｇ葡萄糖（／ ｇ甜酒酿），即甜酒酿的还原糖的含量为 ２３．９％，较高的还原糖含量有利于延长甜酒酿的保藏时间。 ２．２ 甜酒酿发酵过程中酸度、ｐＨ值的变化
生产甜酒曲所用微生物为根霉，根霉能产生淀粉酶、 蛋白酶等酶类［１－２］。甜酒酿是以糯米为原料，甜酒曲为糖化 发酵剂，发酵所需的水分包含于蒸煮后的糯米中，进行固 态发酵酿制而成的。甜酒酿富含维生素和有机酸，还有多 种易被人体吸收的糖类物质及多种人体所必需的氨基酸， 营养丰富，酸甜可口。它具有健胃和健脾等功效，是一种 滋补品，以其低酒度、高营养和独特的风味深受广大消费 者亲睐，是我国人民喜爱的传统发酵食品［３－６］。甜酒酿的生 产不需添加其他化学物质，除淘米水外，甜酒酿的生产过 程无“三废”产生，发酵过程只需控制温度，生产工艺比较 简单是甜酒酿广为流行的一个原因。
甜酒曲的用量（甜酒曲／糯米）为：０．４％，测定甜酒曲的 糖化酶活力为３３０ｍｇ葡萄糖（／ ｇ甜酒酿·ｈ）。如果甜酒酿 糖 化 酶 活 力 全 部 来 源 于 甜 酒 曲 的 话 ，理 论 上 计 算 ：添 加 甜酒曲后，甜酒酿发酵开始时对应的糖化酶活力应低于 ０．８ｍｇ葡萄糖（／ ｇ甜酒酿·ｈ），从图３可以看出，发酵开始 时，糖化酶活力为２．９ｍｇ葡萄糖（／ ｇ甜酒酿·ｈ），表明经过常 压 蒸 煮 后 ，糯 米 中 还 残 存 少 量 的 糖 化 酶（其 酶 活 力 高 于 ２．１ｍｇ葡萄糖（／ ｇ甜酒酿·ｈ））。
根霉菌是霉菌中一种具有多酶系特征的霉菌，它除了 能分泌淀粉酶外，还能分泌酸性蛋白酶、酒化酶等酶类， 可使甜酒酿在整个发酵过程中始终进行边糖化边发酵， 即所谓的“双边发酵”［９］。根霉在发酵产乙醇的同时，还产 生乳酸、延胡索酸等有机酸，发酵过程中甜酒酿的酸度即 主要来源于此［１０］。甜酒酿发酵过程中，前１２ｈ 酸度随时间 增加缓慢，从第１２ｈ开始酸度增加较快，发酵到第４８ｈ酸度 （以乙酸计）达到０．２２９ｇ（／ １００ｇ甜酒酿）。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｇｌｕｔｉｎｏｕｓ ｒｉｃｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ． Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ Ａｎｇｅｌ ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ ｓｔａｒｔｅｒｓ ｗａｓ ０．４％ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｇｌｕｔｉｎｏｕｓ ｒｉｃｅ， ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｗｅｒｅ ３０℃ ａｎｄ ４８ ｈ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓａｃｃｈａｒｉｆｙｉｎｇ ｅｎｚｙｍｅ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ． Ｓａｃｃｈａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ． Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ａｃｉｄｓ （ｃｏｕｎｔｅｄ ｂｙ ａｃｅｔａｔｅ）， ｅｔｈａｎｏｌ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓｕｇａｒ ａｎｄ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ０．２２９ｇ， ０．７％ｖｏｌ， ２３．９％ ａｎｄ ３．７５， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓｕｇａｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｐＨ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ； ｒｉｃｅ ｗｉｎｅ ｓｔａｒｔｅｒｓ； ｓａｃｃｈａｒｉｆｙｉｎｇ ｅｎｚｙｍｅ； ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓｕｇａｒ； ｔｏｔａｌ ａｃｉｄｓ
２．３ 甜酒酿发酵过程中乙醇含量的变化 安琪甜酒曲中所含的根霉菌可以产生酒化酶，能将可
发酵性糖转化为乙醇，乙醇能给甜酒酿带来醇香味，少量 的乙醇容易被人体吸收利用，有疏经活血之功效。从图５可 以看出，发酵前１２ｈ，甜酒酿中检测不到乙醇，之后乙醇含 量呈逐渐上升趋势，到发酵结束时，甜酒酿中的乙醇含量达 ０．７％ｖｏｌ，比田亚红 、刘昭明等 ［６，１０］报 道的甜酒酿中的 乙 醇 含量低，这是因为本研究所使用的甜酒曲不含酵母菌只含 有根霉菌，根霉菌产乙醇能力较低，所以酒味比较淡薄，可 以在甜酒曲中添加适量酵母菌，以提高酒精发酵能力。