混料方法在酱香麸曲制曲中的应用研究

许士池;吴天祥;李然洪;孙放鸣;彭正东

【摘 要】采用混料实验设计方案,将白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲混合发酵,研究所产酒中的总酸、总酯、酒精度及酸酯比的变化.经色谱分析验证,结果表明,当白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲的比例为0.342:0.362:0:0.295时,酒的风味成分和品质比纯种霉菌发酵有较大提升.麸曲白酒与大曲白酒存在较大差距,通过科学设计和实践,有望缩小差距,提升麸曲白酒品质.

【期刊名称】《酿酒科技》

【年(卷),期】2013(000)004

【总页数】4页(P46-49)

【关键词】混料试验设计;麸曲;白酒

【作 者】许士池;吴天祥;李然洪;孙放鸣;彭正东

【作者单位】贵州大学生命科学学院,贵州 贵阳550025;贵州大学生命科学学院,贵州 贵阳550025;贵州大学化学与化工学院,贵州 贵阳550025;贵州贵酒有限责任公司,贵州 贵阳550002;贵州贵酒有限责任公司,贵州 贵阳550002

【正文语种】中 文

【中图分类】TS262.3;TS261.4;TS261.1

麸曲是指以麸皮为主要原料，蒸熟后接入纯种霉菌，在人工控温控湿条件下所培养的散曲。这种曲具有制作周期短、出酒率高等特点，适于中、低档白酒的酿制。但纯种霉菌制成的麸曲，其所产酒与大曲酒相比风味和品质不足。在麸皮中接入酿酒有益微生物，采用混合麸曲酿酒，能使酒的品质得到改善。本课题组通过前期实验，筛选出对酿酒有益的霉菌GQ-d[1]、酵母GJ-Ⅳ和细菌GY04。通过在麸皮上单独接种培养，制得能显著提高酒总酸的GQ-d曲，提高酒总酯的GJ-Ⅳ曲，产蛋白酶高的GY04曲。结合糖化力高的白曲霉曲，通过混料实验，按比例混合成麸曲。然后将酿造的酒进行气相色谱分析，发现混合麸曲对酒的风味、品质有较大的提高。

混料试验的设计方法，自1958年Scheffe提出了单纯性格子与单纯重心设计后，发展到今天，已有多种设计方法。混料设计在工业、农业和科学试验中都得到了广泛的应用[2]，但是将混料试验设计应用到麸曲制曲中进行科学生产研究还鲜有报道。本课题组用混料试验设计来进行麸曲混料制曲，以期在理论和实践上有所改进，找出最佳麸曲混料比例。

1 材料与方法

1.1 材料

菌种来源：GQ-d、GJ-Ⅳ、GY04，从贵阳酒厂大曲酒醅中筛选得到；白曲霉3917，四川微生物菌种保藏中心；酿酒酵母，安琪耐高温酿酒活性干酵母。

制曲及酿酒原料：麸皮、高粱、小麦均购于粮油市场。

1.2 实验方法

1.2.1 麸曲制备

GQ-d曲的制备：麸皮过40目筛，得到粗麸皮和细麸皮。将80%的细麸皮与20%的粗麸皮混合。在每个1000 mL三角瓶中装入含水量55%的混合麸皮200 g，121℃灭菌30 min。晾冷后每瓶接入30 mL GQ-d种子液，于28℃培养72 h，40℃烘干备用。

GJ-Ⅳ曲的制备：麸皮过40目筛，得到粗麸皮和细麸皮。每1000 mL三角瓶中装入含水量55%的细麸皮200 g，121℃灭菌30 min。晾冷后每瓶接入15 mL GJ-Ⅳ种子液，于28℃培养60 h，40℃烘干备用。

GY04曲的制备：麸皮过40目筛，得到粗麸皮和细麸皮。将80%的细麸皮与20%的粗麸皮混合。每1000 mL三角瓶中装入含水量45%的混合麸皮200 g，121℃灭菌30 min。晾冷后每瓶接入20 mL GY04种子液，于37℃培养72 h，50℃烘干备用。

1.2.2 白曲霉曲的制备

按文献[3]进行。

1.2.3 酿酒实验[4]

高粱粉碎至4～6瓣，小麦粉碎至2～3瓣。高粱、小麦、粗麸皮分别占总粮的80%、15%、5%，混合。用温度不低于90℃的水润粮1 h，后于121℃，30 min蒸煮糊化，达到“疏而不透，内无生心”。每个1000 mL三角瓶加入445 g酒醅，分别添加麸曲和酒母，混匀。第1天采用18℃培养，尽量达到“低温入窖”的要求，24 h后转入37℃发酵9 d。采用固态蒸馏法收集酒。每瓶收集100 mL酒样，15 d后测定酒的总酸总酯。

1.2.4 酒总酸、总酯的测定

参照GB/T 10345—2007测定。

1.2.5 气相分析条件

Agilent 7820A气相分析仪,安捷伦科技有限公司；AT.LZP-930白酒专用色谱柱，中科院兰州化学物理研究所。

进样口250℃，检测器230℃，流速1.2 mL/min，分流比 35∶1，升温程序为：35℃保留 5 min，以 5℃/min升至100℃保留5 min，再以 6℃/min升至 150℃，后以10℃/min升至220℃保留5 min。

1.2.6 发酵试验设计

应用试验设计软件Design-Expert 8.0.6.1中混料（mixture）设计中的Simplex

Centroid方法，将白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲按照软件设计的比例混合，见表1。每瓶酒醅445 g，加曲量为20%，即 g曲。为了保证糖化发酵，白曲霉曲最低为8.9 g，最高为 g；其他3种曲最低为0 g，最高位80.1 g。

2 结果与分析

2.1 酒样指标检测

传统麸曲白酒主要使用曲霉菌糖化发酵，本课题组选用了产酸高的GQ-d霉菌，产酯高的GJ-Ⅳ酵母菌，和产蛋白酶高的GY04细菌混合发酵。但是不同菌混合在一起，会有相互影响或拮抗。为了保证酒的糖化，设计了麸曲中白曲霉曲的最低比例为10%，即8.9 g。发酵9 d后，采用固态蒸馏方式收集100 mL酒样，15 d测定酒样中的总酸、总酯、酒精度及酸酯比的变化见表1。

白酒中的主要成分为酒精，麸曲白酒一般在7 d时已经发酵完成，酒精度达到最大。但麸曲白酒的呈香呈味远远达不到大曲白酒的要求，所以，麸曲白酒口感不佳。总酸、总酯在白酒中含量微少，主要起到调节口感的作用。无论是浓香型白酒，还是酱香型白酒或其他香型的白酒，均对总酸、总酯有特定要求[5]。总体上，白酒中总酸、总酯的含量都是越多越好，所以对总酸、总酯及酒精度的考察指标设计为越多越好。而总酸、总酯的量不能失调，不然亦会影响口感，课题组选择了酸酯比在0.3～0.5之间。试验变量和响应值的目标范围见表2。

表1 试验设计方案及试验结果不同配料Run 白曲霉曲(g) GQ-d曲(g) GJ-Ⅳ曲(g)

GY-04曲(g)总酸(g/L)总酯(g/L)酒精度(%vol) 酸酯比1 35.6 0 26.7 26.7 0.1106 0.38 27.8 0.28442 35.6 26.7 26.7 0 0.1304 0.3666 29 0.35573 48.95 0 0 40.05 0.1048 0.4249 28.8 0.246 48.95 0 40.05 0 0.0967 0.4141 27 0.23355 8.9 40.05 40.05 0 0.1339 0.3962 25.6 0.33796 8.9 0 80.1 0 0.1106 0.4159 31 0.26597 0 0 0 0.0908 0.4788 30 0.168 8.9 26.7 26.7 26.7 0.156 0.2901 24.7 0.537 28.925 20.025 20.025 20.025 0.11 0.4213 29.8 0.276210 48.95 40.05 0 0 0.1456 0.4429 26.1 0.328711 35.6 26.7 0 26.7 0.1269 0.5957 32.2 0.21312 8.9 0 0 80.1 0.1479 0.4932 30.4 0.299913 8.9 40.05 0 40.05 0.1351 0.4249 29.8 0.317914 8.9 0 40.05 40.05 0.1176 0.53 34.4 0.219215 8.9 80.1 0 0 0.1514 0.5131 29.4 0.2951

2.2 建立模型

根据表1的试验结果，利用软件对响应值进行二次多项式回归拟合，分别建立4个指标（总酸、总酯、酒精度、酸酯比）的回归模型，A、B、C、D分别代表白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲、GY04曲。各回归模型方程如下：

Y总酸=0.085A+0.15B+0.11C+0.14D+0.091AB+0.012BC-0.060BD-

0.035CD+0.63BCD

R2=0.9111 P=0.0114＜0.05

Y总酯=0.46A+0.52B+0.40C+0.50D-0.24AB-0.32AD-0.30BC-

0.33BD+0.25CD+5.34ABD-3.88BCD

R2=0.9111 P=0.0931

Y酒精度=30.01A+29.41B+31.01C+30.41D-14.84AB-14.44AC-6.04AD-

18.84BC-0.84BD+14.36CD+122.29ABC+134.ABD-45.11ACD-125.81BCD

R2=0.9880 P=0.3020

Y酸酯比=0.23A+0.35B+0.27C+0.28D-2.61ABD+5.75BCD

R2=0.7860 P=0.0075＜0.01

结果表明，二次模型总酸达到了0.05的显著水平，酸酯比达到了0.01的非常显著的水平，而总酯和酒精度没有显著性。固态发酵条件较难控制，各菌株之间的相互影响作用不确定，但是本模型较好的拟合了4种不同麸曲的配比与指标。

2.3 混料比例对总酸、总酯、酒精度及酸酯比的影响

混料设计可以根据各组分的三元等值线图直观地观察各组分间的变化对指标的影响[6]。配方中有4种成分，固定一个成分，可以比较其他3种成分的交互作用对指标的影响。酱香酒醅中都含有一定的蛋白质，产蛋白酶的细菌能有效分解蛋白质，使氨基酸与单糖等发生羰氨反应、酮糖基胺反应等美拉德褐变的非酶促褐变反应，是酱香型白酒香味的主要来源[7]。试验分析过程中，将细菌曲的用量作为固定成分，考察其他3种曲的比例

变化对白酒成分变化的影响。

GY04细菌曲在固定水平时，白曲霉曲、GQ-d曲和GJ-Ⅳ曲对总酸的影响见图1，可以看出，GQ-d曲提升酒总酸的能力大于GJ-Ⅳ曲和白曲霉曲。酒醅发酵过程中，适当的增加酸度能抑制细菌等杂菌的快速繁殖，从而为霉菌和酵母等有益菌的生长提供良好条件。酸的提高，使得酒醅中酸醇发生酯化反应，能提高酒醅中酯的含量，赋予白酒酯香。白曲霉曲、GQ-d曲和GJ-Ⅳ曲对总酯的影响见图2。白曲霉曲和GQ-d曲提升总酯的能力要大于GJ-Ⅳ曲。GJ-Ⅳ是一株酵母菌，在筛选过程中发现酵母对总酯的提升还是很明显的，但是在多种菌混合发酵过程中，GJ-Ⅳ酵母提升总酯的能力反而不如霉菌。这可能是多菌株混合发酵，对GJ-Ⅳ的产酯能力产生了拮抗作用所造成的。白曲霉曲、GQ-d曲和GJ-Ⅳ曲对酒精度的影响见图3。白曲霉曲、GQ-d曲和GJ-Ⅳ曲对酒精度提升的效果都不明显，只有GJ-Ⅳ曲具有小幅提升酒精的能力。微生物通过厌氧呼吸产生酒精，酒精度升高又会影响微生物的生长。酒醅发酵过程中，添加了酒母（安琪耐高温酿酒活性干酵母活化而来），发酵过程表明，酒精主要由安琪酵母产生，与麸曲配比相关性不大。白曲霉曲、GQ-d曲和GJ-Ⅳ曲对酸酯比的影响见图4。GQ-d曲和GJ-Ⅳ曲提升酸酯比的能力要大于白曲霉曲，较高的酸酯比可以使酒的口感舒适。

图1 白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲的交互作用对总酸的影响

图2 白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲的交互作用对总酯的影响

2.4 最佳混料设计方案

混料设计实验得到的最佳混料比例见表3。

2.5 气相色谱验证试验

将混料设计4种最佳配比的酒样进行色谱分析，见表4。方案1的酒样中丙酸、乙酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯的含量均多于其他酒样，风味成分明显多于其他酒样；方案2的酒样中正丙醇、异丁醇、异戊醇等高级醇含量较其他酒样少，但酒样中酸基本没有检测出来；方案3由于只是采用2种麸曲发酵，酒样中的风味物质比较少，但是丁酸有检出；方案4采用白曲霉曲和细菌曲混合发酵，酒样中的异戊醇含量明显高于其他酒样，但是基本没有检出酸。综合色谱图分析，方案1的酒样风格和质量优于其他3种酒样，与混料设计试验得到的结果相同，但4种酒样中的高级醇等成分较高，后续实验有待加强改进。

表2 试验变量和响应值的目标范围名称 目标 最低值 最高值白曲霉曲(g) 8.9～ 8.9 GQ-d曲(g) 0～80.1 0 80.1 GJ-Ⅳ曲(g) 0～80.1 0 80.1 GY04曲(g) 0～80.1 0 80.1总酸(g/L) 最大值 0.0908 0.156总酯(g/L) 最大值 0.2901 0.5957酒精度(%vol) 最大值 24.7 34.4酸酯比 0.3～0.6 0.16 0.5378

表3 混料试验得到的最佳混料方案不同配料编号 白曲霉曲(g) GQ-d曲(g) GJ-Ⅳ曲(g) GY04曲(g)总酸(g/mL)总酯(g/mL)酒醅酒精度(%vol) 可行性1 30.438 32.218 0 26.255 0.13302 0.58799 32.4473 0.7962 8.9 0 15.931 .08 0.13051 0.51905 32.8156 0.7253 8.9 80.1 0 0 0.15268 0.51693 29.4122 0.6994 8.9 0 0 80.1 0.14259 0.49973 30.4122 0.685

表4 4种最佳方案的酒样基本成分分析方案1 方案2 方案3 方案4检测项目 峰面积 峰面积(%) 峰面积 峰面积(%) 峰面积 峰面积(%) 峰面积 峰面积(%)甲酸乙酯 49.6 0.022 294.2 0.151 337 0.152 347.1 0.134乙醛 337.2 0.147 44.3 0.023 21.2 0.10 95.3 0.037甲醇 49.6 0.022 .2 0.028 72.9 0.033 84.6 0.033乙醇 227921 99.195 192811 99.247 2208 99.384 256356 99.262正丙醇 155.5 0.068 105.4 0.0 115 0.052 — —乙酸乙酯 215.8 0.094 140.9 0.073 113.9 0.051 343.5 0.133异丁醇 3.3 0.169 314.3 0.162 301.4 0.136 383.9 0.149乙缩醛 6.2 0.003 4.5 0.002 9.8 0.004 14.8 0.006正丁醇 23.2 0.010 22.6 0.012 12.8 0.006 24.3 0.009异丁酸乙酯 10.4 0.005 — — — — 1.6 0.001异戊醇 340.2 0.148 431.4 0.222 258.4 0.116 567.1 0.220丁酸乙酯 151.4 0.066 4.6 0.002 118.4 0.053 — —丙酸 4.4 0.002 — — — — — —丁酸 4.9 0.002 — — 9.3 0.004 — —

图3 白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲的交互作用对酒精度的影响

图4 白曲霉曲、GQ-d曲、GJ-Ⅳ曲和GY04曲的交互作用对酸酯比的影响

3 讨论

3.1 自从1935年原黄海化学研究社提出用纯种曲霉制造麸曲生产白酒以来，麸曲白酒酿造技术经过多次改革，酒质已经得到很大提高。通过科学的设计和试验，结合传统技术生产实践，既保留了传统的风味又达到了生产实践的高效、科学、安全的要求。传统与科学的结合，麸曲白酒的质量肯定会越来越好。

3.2 纯种微生物单独发酵和多种微生物混合发酵，通过分析比较，可以找到白酒酿造过程中各微生物相互关系和作用。在大曲生产过程中，微生物更迭迅速，往往不能很好的找出发酵过程中的优势微生物。通过麸曲的纯种发酵，加深了对各微生物的特性和相互影响的了解，有望对大曲酿造微生物更好的了解。

参考文献：

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