新型黃酒釀造工藝的研究進展*

徐恩波，焦愛權，李洪巖，吳正宗，徐學明

(江南大學食品學院食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫，214122)

黃酒是我國最古老的酒種，與啤酒、葡萄酒一起并稱為世界三大古酒，它是中國的酒之瑰寶，素有“國酒”之美譽。黃酒的釀造歷史悠久而厚重，約在7 000年前的仰韶文化時期祖先就已開始釀造黃酒，其傳統的釀酒工藝一直傳承至今［1］。然而時至今朝，由于黃酒釀造技術長期以來固步自封，曾經光輝燦爛的傳統黃酒一度面臨工業化程度低、銷量不升反降、市場前景堪憂等危機［2］。面對黃酒業的種種難題，老一輩的釀酒師提出科學技術對黃酒生產的意義重大，改進和完善生產工藝是今后黃酒的發展方向。同時，現代人所崇尚的健康、營養、安全、適口的新飲酒觀也給開拓新型黃酒市場帶來了希望與契機［3］。本文將黃酒釀造新工藝與傳統工藝進行對比，從蒸煮工藝的轉型與創新、發酵工藝的優化以及殺菌技術的革新等三大方面進行歸納分析，以期找到黃酒業發展的新突破口。

1 新型黃酒的發展

傳統黃酒以稻米、黍米等為主要原料，經浸米、蒸煮、加曲、發酵、壓榨、過濾、煎酒、貯存、勾兌而成。雖然傳統釀造工藝的地位漸漸衰退，但其中的技術和經驗完全可以古為今用，推陳出新，傳承發展。新型黃酒就是在傳統黃酒釀造的基礎上，通過工藝創新而制得。黃酒研究領域對新型黃酒的定義尚不明確，一般我們把酒質、風味與傳統黃酒有所區別，符合消費者需求以及新飲酒觀，且營養價值普遍較高的黃酒稱為新型黃酒。近年來新型黃酒在消費市場上已嶄露頭角，開始迸發出無限的魅力與活力。

2 蒸煮工藝的轉型與創新

傳統黃酒釀造中的浸米、蒸煮等工藝能破壞谷物原料的組織結構、加速淀粉糊化和高溫殺菌，但實際生產中則缺點頗多:浸米、蒸煮(3～5 d)時間長，耗能大;浸米廢水對環境污染嚴重;大罐蒸煮米飯易夾生、過熟以及老化(回生)而影響后續發酵;出酒率低，難以擴大生產規模;實際生產占地廣、輸送米飯不便、生產成本高等［6］。因此，研究者開發了膨化法、液化法、生料法等一系列高新技術及其組合工藝來取代傳統浸米、蒸煮工藝，以期實現無蒸煮預處理生產新型黃酒的目的。

2.1 膨化法生產新型黃酒的相關研究

自從美國人沃德申請了第一份有關食品膨化技術的專利，不少研究者將膨化技術應用于谷物食品的加工，之后食品界愈發重視擠壓膨化機理的研究，逐漸將其運用于釀酒工業［4-5］。

膨化法釀酒主要是對谷物原料進行加工處理，谷物經高溫高壓(150℃，1 MPa以上)和物理剪切作用，在模口驟然減壓至常態，其內部水分發生相變而具備能量條件，最后急劇膨脹成型［4］。該法可擴大原料與酶的作用面積，縮短發酵周期;淀粉顆粒、蛋白質、脂肪易解體，利于發酵效率、出酒率和穩定性的提高;高溫高壓的滅菌作用強，降低發酵酸敗率;工序簡單、節能減排［5-6］。

根據不同的膨化處理方式，膨化技術可分為擠壓膨化和氣流膨化，前者通過機械螺桿提供推動力，后者以過熱蒸汽提供能量。在黃酒釀造方面，擠壓膨化比氣流膨化更具適用性和普遍性。相比于氣流膨化釀造黃酒，擠壓膨化的糖化液出品率比前者高約1/4;且擠壓膨化對黍米、玉米的出酒率也比傳統蒸煮法更高。楊銘鐸［4］對谷物膨化機理進行研究，表明擠壓膨化對水溶性成分的增加比氣流膨化顯著。之后魏華［7］等優化了大米的擠壓膨化條件，發現此法比傳統工藝的糊化度高，出酒率提高近40%(最高可達76%)，其α-糊化淀粉加工需能低，易于快速酶解，極有利于黃酒發酵。徐巖［8］等通過研究擠壓膨化糯米釀造出口味清淡的新型黃酒。趙學偉［9］將國外的機理研究進行歸納，揭示了物料在擠壓膨化過程中的變化規律，對擠壓膨化法釀造黃酒的理論研究具有重大指導作用。

擠壓膨化法釀酒的可行性已得到充分研究，但其工業化應用的規模一直不大，究其原因有二:一是擠壓膨化原料可能發生美拉德反應，導致成品酒的總氨基氮含量下降［8］;二是該黃酒的風味過于清淡而未得到消費市場的足夠認可。故今后膨化法釀酒應大力轉向成品黃酒的營養價值與風味研究。

2.2 液化法生產新型黃酒的相關研究

液化法是一種新型的黃酒原料預處理技術，需將谷物粉碎后與水、淀粉酶一起加入液化裝置中，再升溫(80～100℃)液化，之后冷卻至發酵溫度［10］。該法釀酒具有原料適用范圍廣、節能減排、清潔生產等優點，且液化得到的酒醪不僅流動性好、便于輸送，其淀粉糊化度也較高，使得后續發酵更為完全，能有效地提高出酒率。此外，液化法釀造的黃酒風味偏近清爽，營養成分豐富。

國內關于液化法釀造黃酒技術產業化的研究已有一定成果。2002年，趙光鰲［11］等探討了米粉液化法發酵黃酒中的淀粉酶加量、作用時間和發酵工藝等條件對黃酒品質的影響，發現此法的原料利用率高，能有效縮短發酵時間，得到的黃酒口味淡爽且麥曲味、苦澀味較輕。同年，趙寶成［12］等就將此法運用于工業化大規模生產，其成品酒的風味受到了市場的好評。之后徐巖［10］等系統而深入地研究了液化法釀造黃酒的完整工藝，闡明其液化程度控制方法以及麥曲同酶之間的協同作用，為液化法釀酒的開發和應用奠定了堅實的理論基礎。

然而實際應用液化法釀酒仍需降低能耗、減少酶量和縮短液化時間，解決這些問題可借鑒國外的基礎研究。George［13］在2006年提出，從分子解離和聚集層面來改進谷物淀粉的生物降解是減少葡萄糖向其他化學物質轉變時能量消耗的關鍵。2012年，Sujit［14］等在玉米淀粉中加入了陽離子聚丙烯酰胺(Cationic polyacrylamides，c-PAMs)，發現 c-PAMs與淀粉顆粒結合后可以增強α-淀粉酶對底物的作用，使淀粉水解的酶量和糊化起始溫度分別降至62%和8℃。之后Sandeep和Sujit［15］研究發現聚二烯丙基-二甲基氯化銨(Poly(diallyldimethylammonium chloride)，p-DADMAC)的電荷比c-PAMs高，對酶量和糊化起始溫度的降低效果更強。

2.3 生料法生產新型黃酒的相關研究

生料法釀酒的發展歷史曲折，早在1950年就有生料釀酒的研究報道，20世紀70年代初許多研究者更是在“全球能源危機”的大背景下爭相研究生料釀酒，但結局多以“此法不可行”定論，從而導致此法發展遲緩。直到近十年前，生料法才開始被運用于黃酒釀造工業，漸漸在市場經濟中占據一席之地［8，16］。生料法釀酒分為固態法和液態法兩種［17］。黃酒釀造大多采用液態生料法，即在原料米中加水、加曲，不經浸米、蒸煮而將生淀粉直接進行糖化、酒化、酸化三邊發酵，具有投資成本低、生產清潔衛生、簡單易行、節能減排、出酒率高以及經濟效益顯著等諸多優點。

生料法從本世紀初期開始逐漸被應用于實際生產，呈現出迅猛發展的勢頭。岳春［18］等論述了液態生料法釀造玉米黃酒的全過程，證明此法可行并給出了糖化發酵的條件。采用高低溫間隔陳釀，提高了原料利用率并極大地縮短了釀酒時間。侯振建［19］等研究了生料法釀造糯米黃酒的工藝及其條件，發現在原料中接入3%的麥曲、6%的生料曲后于26℃左右發酵，可得到低糖低酒度的新型黃酒。史路路［20］等通過在糯米中添加葛根來釀造生料黃酒，確定了新型營養生料酒的釀造條件。

然而，近年來國內外對于生料法釀造黃酒的工藝研究較少，選曲加酶及其加曲量、酶解程度、液料比、發酵溫度和時間等工藝參數缺乏。如果能通過改進工藝來解決諸如酒體穩定性差、發酵周期偏長、成品酒易酸敗等生料釀酒問題，則此法生產新型黃酒的產業化道路前景看好。

2.4 焙炒法生產新型黃酒的相關研究

中國黃酒與日本清酒的釀造工藝相仿，故清酒的先進生產技術對我國黃酒有一定的借鑒意義。焙炒法是一種新型原料米處理技術，由日本保酒造公司所創立。該法利用短時高溫操作對原料米進行流態化處理，不僅能夠達到原有蒸煮工序中淀粉α化的程度，還可以減少米粒表面的脂肪酸和蛋白質，從而生產出清淡爽口的新型清酒［8，21］。

焙炒技術被廣泛地應用于日本清酒的生產，而國內用此法生產黃酒的研究報道罕見。究其原因，一方面高溫(200℃以上)對原料米處理后，其淀粉的糊化度過高，影響糖化發酵及后發酵，從而影響成品酒的風味，致使銷售困難;另一方面由于擠壓膨化法、液化法、生料法等新興工藝對焙炒技術的沖擊較大，故企業在對黃酒生產的成本、節能、清潔生產等方面綜合考慮后，發現焙炒法的應用價值相對較小。

2.5 其他原料處理新工藝的開發與研究

隨著現代生物技術和機械動力學的高速發展以及高新技術之間的相互交叉，黃酒的釀造工藝受到了深遠的影響。金征宇［22］等將擠壓膨化和液化釀酒有機結合，進而創立了擠壓液化法釀造新型黃酒。此法對原料進行加酶擠壓液化處理，其釀制黃酒的發酵速度、發酵效率和氨基酸含量比傳統黃酒均要高得多。此外，該法釀造的新型黃酒口味獨特、清雅爽口、營養豐富，在如今以中青年人群為主導的消費市場中具有重大的發展潛力。

3 發酵工藝的優化

傳統黃酒的發酵一般是在熟米中加入酵母進行糖化發酵，待2～3 d形成糖化醪后，再加曲沖缸進行后發酵。這種發酵方式不僅對添加酵母和菌種的要求高，對溫度極為敏感(夏季高溫發酵易酸敗)，而且發酵周期過長(20～30 d)，不利于擴大生產規模。故以此為背景，許多研究者開始改進傳統黃酒的固定發酵模式，探索新的發酵工藝，發明出菌種優選、固定化復合酵母連續發酵、無曲全酶發酵等技術。

3.1 麥曲微生物的研究與菌種的優選

在傳統的黃酒釀造過程中，制曲是極為重要的一環，是發酵、產酒的關鍵，麥曲質量的優劣往往直接影響到黃酒的品質與出酒率，向來有“酒之骨”之稱。麥曲中的各種酶、酵母和其他微生物的共同作用將可發酵性糖、蛋白質、脂肪等物質轉化為酒精、氨基酸、醇類、醛類以及酸類等風味和營養成分。故關于麥曲微生物與菌種的探究是揭示發酵變化過程的重點，事實上該工藝已經經歷從個別微生物到種群階段的研究過程。

2002年，汪建國［23］等對特種黃酒(企業針對市場需要而研發的一種低度新型黃酒)的開發情況進行了初步匯總，綜述了限制發酵、特種酵母發酵等工藝，為優選菌種的深入研究開拓了思路。陸建［24］等以紹興黃酒為對象，初步研究其麥曲中的微生物，發現傘枝犁頭霉、米根霉、微小毛霉、米曲霉、煙曲霉等真菌占所有分離真菌的89%，并建立了3個麥曲RISA圖譜的克隆文庫以分析制曲過程中數量占優真菌的變化過程。基于麥曲中優勢真菌的產酶情況，Aspergillus oryzae AO-01(所產α-淀粉酶、糖化酶及蛋白酶活力最高)可作為黃酒純種釀造的菌株。之后其研究范圍縮小到紹興黃酒麥曲中真菌的組成、特性以及制曲過程中的變化，使之前的研究成果得到進一步確認。在產酶優勢菌種優選的基礎上，張中華［25］通過聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳(PCRDGGE)技術對黃酒制曲中微生物群落結構進行了全面的剖析，為研究優勢菌群發酵提供了理論支撐。

近年來產酶優勢菌株的篩選、鑒定與擴大培養是黃酒發酵研究領域的熱點，雖然優選菌種及其群落的實驗室發酵研究尚未能滿足大罐發酵的工業化規模，但其高產酶量的應用潛能表明通過優選菌種來開發新型黃酒仍是一塊有待開墾的寶地。

3.2 添加固定化復合酵母的連續發酵工藝

傳統黃酒的發酵周期過長限制了釀酒廠的大規模快速生產，致使黃酒生產疲軟，不利于提高黃酒的市場競爭力。針對縮短發酵時間的難題，亟待開發一種高效生產黃酒的發酵工藝。固定化復合酵母連續發酵工藝是一種新型的黃酒發酵技術，該法通過將多種酵母混合后高密度增值培養、提高釀酒過程生物轉化速率來達到快速釀酒的目的。由于固定化復合酵母細胞的穩定性好、壽命長，故該法可實現連續化生產［26］。

2004年，王治業［27］等首次利用固定化復合酵母來生產黃酒，并確定其最佳工藝條件為:釀酒酵母∶產酯酵母為3∶2，載體填充率8%。在起始pH 4.0、發酵溫度20℃的條件下，該工藝將發酵時間縮短至96 h，其總氨基氮和總酯含量遠高于傳統發酵工藝。此外，固定化復合酵母具有較高的抗菌能力，能實現10批次以上的黃酒發酵生產。鑒于此，魏甲乾［28］等又利用固定化技術對傳統黃酒酒母的生產進行改造，確定了完整的特種黃酒發酵工藝，其產品與普通黃酒相比在口感和風味上具有酸甜適度、醇香濃郁、略帶苦味，適宜熱飲等特點。

固定化復合酵母連續發酵工藝為大缸發酵的固態發酵法，藥水用量、大曲質量、酒母以及浸米和蒸煮程度等都對黃酒發酵有一定影響，在操作上較難把握。然而此法能夠有效地解決黃酒發酵的各種問題，故具有極大的工業化應用潛質。

3.3 基于酶制劑開發無曲釀酒工藝

近年來有研究者想從以酶代曲的方向入手，開發無曲釀造黃酒的新技術。如全酶法生產黃酒，該法借鑒了液化法中α-淀粉酶的應用，采用多種酶制劑(液化酶、糖化酶、蛋白酶等)對原料米生淀粉進行液化、水解、糖化發酵及后發酵，得到了酒質清亮透明、色澤微黃均勻、味道清爽適口的新型黃酒［29］。胡詠梅［30］等將多種酶制劑代替酒曲進行液化發酵，創立了液化無曲黃酒發酵工藝。該技術的工藝條件與可行性得到了探索與驗證，為實現液化法釀造黃酒的全程機械化、改善傳統黃酒口味過鮮踏出了探索性的步伐。雖然無曲制酒的理論可行性較大，但現有的研究結果仍不夠理想。一方面酶制劑代替酒曲的成本偏大，另一方面實驗室規模尚達不到工業化生產的標準。然而，完善無曲釀造新型黃酒工藝的目標是有望實現的，其中廉價、高效酶制劑的大力研究正是打開“無曲釀酒”這扇大門的敲門磚。

4 黃酒殺菌技術的革新

自800多年前的唐宋時期起，由“燒酒”、“煮酒”演變而來的傳統煎酒工藝一直是殺滅黃酒中細菌和真菌等微生物、防止酒體酸敗變質的家庭及小作坊式殺菌手段。然而在工業除菌方面，煎酒工藝卻仍面臨耗能過大、效率低下、酒質較差等難題，極大地限制了黃酒市場的開拓與發展［31］。超濾法作為一種黃酒去酶除菌新工藝興起于20世紀80年代末期，該法以機械篩分原理為基礎，利用膜內外兩側的壓力差來去除釀酒后期酒中的酶、細菌和渾濁物。相對于煎酒工藝，該法不僅能達到去酶除菌、防止酒體酸敗和增加酒體穩定性的效果，還可節省能耗，故從本世紀初期起被廣泛地應用于黃酒生產，其成品酒俗稱“純生黃酒”［32］。

早在1996年，日本清酒和臺灣黃酒的工業化生產就已經采用超濾技術并取得了良好的效果。國內，呂金山［33］等研究了超濾對黃酒風味及其穩定性的影響，發現超濾技術在顯著提高黃酒澄清度的同時對酒精度、還原糖、總酸及氨基酸等風味物質的影響極微。朱一松［34］等對純生黃酒超濾去酶的效果進行了模擬試驗，表明不同分子質量超濾膜(10 000 Da和30 000 Da)去酶率均達到了90%以上，賦予黃酒一種淡爽的新風味。林峰［35］等探究了單寧、多糖、蛋白質、多酚等物質和金屬元素所引起的非生物性渾濁的形成機理，提出過濾處理法和澄清助劑處理法等若干解決辦法。趙光鰲［36］課題組通過光散射實驗研究超濾前后黃酒液的平均粒度變化，表明超濾能有效地減少酒體中引起非生物性渾濁的物質的含量，且超濾膜孔徑越小則減少率越高，越有利于提高純生黃酒的穩定性。近年來，胡普信［32］針對純生黃酒市場的開發，探究了液化清液發酵及無菌過濾釀酒后，改變傳統的“雙邊發酵”為先糖化后發酵，完善了黃酒的節能減排與全程自動化生產。

超濾法釀酒的核心與關鍵是超濾膜的選擇問題，膜自身的孔徑大小與材質都會影響黃酒的感官、理化指標及超濾性能。郭澤鑌［37］等對PS(聚砜)膜、PVC(聚氯乙烯)膜、CA(醋酸纖維素)膜、和 PES(聚醚砜)膜的濾酒效果進行試驗對比，表明PES膜的超濾效果最佳，且確定了50 000 Da分子截流量的最佳超濾條件為超濾壓力0.30 MPa、溫度35℃、時間13 min，其雜菌清除率高達95.4%。國內研究發現陶瓷微濾膜具有選擇性、滲透性和熱化學穩定性等傳統濾酒工藝所不具備的優點，這在生產純生黃酒的應用方面具有重大潛力［38］。Mohammad［39］等理論探討了實際應用陶瓷膜濾酒的阻塞及滲透量減小的問題，并建立了膜污染阻塞層特征的數學模型，為解決陶瓷膜濾酒中膜的長期污染等問題作出了巨大的貢獻。

5 總結與展望

當代各種高新技術的發展打破了傳統黃酒釀造工藝一成不變的格局，使大量新的工藝元素融入浸米蒸煮、糖化發酵、后發酵以及煎酒滅菌等工序中，也使研究者具備了改善操作繁瑣、耗能耗時、效率低下的釀酒現狀的條件，向創新黃酒釀造工藝的方向進發。

總之，在現代科學技術的推動下，黃酒業面臨著改革創新的時代浪潮，這對黃酒市場既是挑戰也是機遇。眾多黃酒科研人員以及企業工作者應肩負起振興黃酒業的重擔，順應廣大消費群眾在飲酒觀念上的轉變，清楚地認識到新型黃酒不僅兼具健康、營養、安全、適口的優點，而且其節能省時、方便高效、清潔衛生的生產方式也極有利于工業化大規模生產的應用。鑒于此，應對新型黃酒釀造工藝給予充分的重視和肯定，并在技術層面上做到與國際接軌，走新工藝推動新型黃酒發展的道路。

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