大小曲混合發酵苦蕎酒工藝研究及風味成分分析

徐國俊，張　玉，蔡　雄，曹敬華，張家慶，孫洪浩，陳茂彬，*

（1.湖北工業大學生物工程學院，工業發酵湖北省協同創新中心，發酵工程教育部重點實驗室，

湖北武漢430068；2.荊州市監利糧酒酒業有限公司，湖北荊州433300）

大小曲混合發酵苦蕎酒工藝研究及風味成分分析

徐國俊1，張玉1，蔡雄2，曹敬華1，張家慶1，孫洪浩1，陳茂彬1，*

（1.湖北工業大學生物工程學院，工業發酵湖北省協同創新中心，發酵工程教育部重點實驗室，

湖北武漢430068；2.荊州市監利糧酒酒業有限公司，湖北荊州433300）

對大小曲混合發酵苦蕎酒的釀造工藝進行研究，以出酒率、總酸、總酯為指標，結合感官評價，通過單因素及正交實驗確定苦蕎酒最佳釀造工藝：小曲用量0.9%、高溫曲用量2.5%、黃酒用量2%、發酵時間16d。該條件下出酒率為43%，總酸1.1g/L，總酯3.2g/L。經氣相色譜及GC-MS分析，共分離鑒定出80種化合物，其中，乙酸乙酯含量1.4g/L，乳酸乙酯含量1.17g/L。與只用小曲對苦蕎進行發酵相比，本實驗提高出酒率4%，總酸提高57%，總酯提高113%，蕎麥香味突出，口感醇和。

苦蕎酒，小曲，高溫曲，混合發酵

苦蕎屬于雙子葉植物，其味略苦，具耐旱、耐酸、適應性強及生產周期短等特點［1］，被譽為“五谷之王”，同時，因其營養價值豐富，與燕麥、食用豆類、黑色米、小米、玉米、麥麩和米糠并稱為當今8大亟待開發的保健食品［2］。苦蕎中富含蘆丁，占總黃酮80%左右，蘆丁可以抑制血管緊張素轉換酶的活性［3］，降低毛細血管的脆性、增加毛細血管的通透性、強化血管、降低血脂和膽固醇［4］，對于包括高血壓在內的所有中老年心腦血管疾病的控制和治療都具有積極的作用。高血脂患者食用苦蕎一段時間后，體內膽固醇、甘油三酯兩項指標明顯下降。苦蕎蘆丁可以使粥樣動脈硬化受阻，還能夠加強維生素C在體內作用，從而起到改善酯類代謝作用［5］。有的報道還發現苦蕎黃酮具有抗癌活性，是一種很有開發潛力的抗癌化合物［6］。

苦蕎是一種重要的藥食兩用作物，具有很高的營養價值，可用作原料制作成各類產品。

黃建初等研究了以特制糕點粉、苦蕎麥粉、棕櫚油等為主要原料生產苦蕎麥保健威化餅干的生產工藝并解決易碎和口感苦澀問題［7］。劉顏等對苦蕎麥發芽糙米無糖蛋糕的生產工藝進行了優化，得出了最佳配方［8］。肖春玲對苦蕎方便面生產過程中的三個主要因素：蕎粉與面粉比、復合添加劑用量、加水量進行了優化，得出最佳生產方案［9］。周昇昇等以苦蕎麥粉和小麥高筋粉為主要原料，研制出的苦蕎面包經動物喂養表明，該產品可以作為糖尿病人良好的主食替代品［10］。

白酒一般都用大曲或小曲進行發酵，大曲酒發酵周期長，用曲量大，總酸總酯含量高，酒質好，小曲酒發酵周期短，用曲量少，總酸總酯含量低，酒質較差。本實驗在以苦蕎麥為原料，大曲和小曲進行糖化發酵，外加黃酒淋醅和荷葉墊池的工藝，生產苦蕎酒的基礎上，對發酵周期、大曲添加量、小曲添加量和黃酒添加量進行了系統的優化，提高出酒率，提升苦蕎酒品質，并對生產起到了重要的指導意義。

1　材料與方法

1.1材料與設備

苦蕎麥貴州威寧地區生產，籽粒飽滿、無蟲蛀、無霉爛、無雜質［11］；黃酒監利糧酒酒廠釀造。

Focus 8890氣相色譜儀德國PAS生產；HH-4水浴鍋常州國華電器有限公司；DVB/CAR/PDMS萃取頭50/30μm美國Supelco公司；GC-MS7890A氣相色譜質譜聯用儀美國安捷倫公司；DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器鞏義市予華儀器有限責任公司。

1.2實驗方法

1.2.1苦蕎酒工藝流程苦蕎→浸泡→初蒸→淋洗→復蒸→攤涼→加高溫曲→加小曲→糖化→配糟→入窖→潑黃酒→蓋荷葉→發酵→出窖→蒸餾。

1.2.2操作方法各步驟如下所示：

浸泡：將750kg苦蕎運至泡糧箱，加入的水淹沒苦蕎約20cm，15℃水浸泡12h，根據水溫高低適當減增泡糧時間。

初蒸：將浸泡好的苦蕎運至蒸鍋，打開蒸汽，一邊蒸一邊翻拌，蒸至苦蕎殼開小口。

淋洗：關閉蒸汽，用水淋洗苦蕎，一邊洗一邊翻拌，除去苦蕎表面的灰塵等雜質。

復蒸：重新打開蒸汽，蒸至苦蕎殼有一半開口。

加高溫曲：將苦蕎用小推車運至攤涼床，降溫至50℃左右時加入高溫曲，拌勻。

加小曲：待溫度降至45℃左右時加一半小曲，拌勻，降至40℃左右時加另一半小曲，拌勻，攤涼和上箱在2h內完成，防止雜菌感染，以免影響培菌。

糖化：上箱溫度為30℃左右，經20～26h后，溫度達到45℃左右即可出箱。

配糟：750kg苦蕎麥配900kg酒糟。

潑黃酒：入窖完畢后，在酒醅表面均勻潑黃酒。

蓋荷葉：在酒醅表面蓋上一層荷葉。

發酵：入窖溫度控制在22℃左右，前3d酒醅上層溫度升至27℃，然后逐漸降下降，最后出窖溫度為23℃左右。

蒸餾：每個窖池分兩甑進行蒸餾，每甑蒸餾時間為1h左右，接酒至50°，剩下的做尾酒。

1.2.3發酵工藝優化單因素實驗

1.2.3.1發酵時間選擇釀造車間一口實驗窖池，在小曲用量0.9%，高溫曲用量1%，黃酒用量1%的條件下，分別發酵7、10、13、16、19d后，結合感官評價與出酒率、總酸、總酯對原酒質量進行判斷。

1.2.3.2小曲用量選擇釀造車間一口實驗窖池，在高溫曲用量1%，黃酒用量1%的條件下，小曲添加量分別為0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%，發酵16d，結合感官評價與出酒率、總酸、總酯對原酒質量進行判斷。

1.2.3.3高溫曲用量選擇釀造車間一口實驗窖池，在最佳小曲用量條件下，黃酒用量1%，高溫曲添加量分別為0、1%、2%、3%、4%發酵16d，結合感官評價與出酒率、總酸、總酯對原酒質量進行判斷。

1.2.3.4黃酒用量選擇釀造車間一口實驗窖池，在最佳小曲用量和高溫曲用量的條件下，黃酒添加量分別為0、1%、2%、3%、4%，發酵16d，結合感官評價與出酒率、總酸、總酯對原酒質量進行判斷。

1.2.4發酵工藝優化正交實驗在以上單因素實驗的基礎上設計正交實驗對工藝進行優化。以發酵16d為基本參數，選擇小曲用量、高溫曲用量和黃酒用量進行3因素3水平的正交實驗。因素水平設計見表1。

表1　因素水平表Table 1　Factors and levels table

1.2.5指標的測定及感官評價總酸和總酯的測定［12］；出酒率：電子秤稱量后計算；感官評價：由酒廠高級評酒師進行品評，評分標準參考文獻［13］；綜合評分=50%×出酒率得分+20%×總酸總酯得分+30%感官評價得分。

1.2.6氣相色譜分析對最佳工藝釀造生產出的苦蕎酒進行氣相色譜測定。升溫程序為40℃保留8m in，以6℃/min升溫至70℃，再以10℃升溫至220℃，保留2min。分流比為1∶30，載氣為高純氮氣，氣化室溫度250℃，檢測器為FID，溫度為280℃。

1.2.7風味物質萃取及GC-MS分析用裝有50/ 30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭對稀釋至10°的白酒中風味物質進行萃取，然后于250℃下解吸5m in用于GC-MS分析。色譜條件為初溫40℃，以5℃/m in升到120℃，保持2m in，再以8℃/m in升到250℃保持1m in，進樣口溫度為250℃，不分流；質譜條件，電離方式EI，掃描質量50～350amu，離子源溫度230℃，傳輸線280℃，四級桿150℃。

2　結果與分析

2.1單因素實驗

2.1.1發酵時間選擇從表2可以看出，隨著發酵時間的延長，出酒率變化不大。總酸隨發酵時間延長逐漸增加，主要為乙酸和乳酸，在發酵第16d后總酸增加不明顯，這是因為酸度超過需要的量時就會抑制產酸菌的正常生長［14］。白酒中的酸來自很多分方面，酵母在產酒精時會產生多種有機酸，根霉等霉菌也產乳酸等有機酸，但大多數有機酸是由細菌生成的，通常在發酵前期和中期生酸量較少，發酵后期生酸較多。總酯含量隨發酵時間延長逐漸增加，在發酵16d后增加變緩。隨著發酵時間的延長，口感逐漸變好，沒有辛辣刺鼻的味道，入口較柔和，口感較豐滿。白酒中的酯是由醇和酸的酯化作用而生成的，其途徑有兩種，一是通過有機化學反應生成酯，此種反應所需時間很長，二是由微生物的生化反應生成酯，這是白酒生產中產酯的主要途徑，隨著時間的延長，總酯是越來越多的，但是酯類物質的生成要消耗酒精，因此隨發酵期的延長，酒精則減少，產量因此而降低，延長發酵周期也會增加成本，綜合考慮，應選擇總發酵時間16d為宜。一般大曲酒發酵需要30～90d，湖北省內小曲酒發酵時間一般為7d，本實驗發酵只用了16d，大大減少了發酵周期，提高效率。

表2　不同發酵時間對苦蕎酒酒質的影響Table 2　Effectof different fermentation time on wine

2.1.2小曲用量的選擇由表3可以看出，小曲用量逐漸變大時出酒率逐漸增加，在小曲用量達到0.9%時，原酒出酒率達到最高，然后逐漸降低。小曲中主要成分是根霉，苦蕎經過蒸煮后淀粉糊化，然后加入小曲進行糖化，根霉菌吸收了糊化了的淀粉為養料生長繁殖，在繁殖過程中，又將淀粉轉化為還原糖，酵母在此期間同時繁殖，小曲添加量過少，糖化時不能有效地將淀粉轉化為還原糖，使得出酒率降低，小曲量添加過多，使得糖化速度加快，導致糖化發酵不平衡，也會使出酒率降低。總酸在小曲用量達1.0%時最大，其后減少。總酯在小曲用量達0.9%后逐漸趨于平穩。在小曲用量為0.7%時，蒸出的酒入口有點沖辣，其他小曲用量下，入口較柔和，口感相對較好。綜合考慮，小曲用量為0.9%。

表3　不同小曲用量對苦蕎酒酒質的影響Table 3　Effectof different xiaoqu addition on wine

表4　不同高溫曲用量對苦蕎酒酒質的影響Table 4　Effectof different gaowenqu addition on wine

2.1.3高溫曲用量的選擇由表4可以看出，高溫曲的增加對出酒率沒有明顯變化，雖然高溫曲中殘余淀粉較高，能起到投糧的作用，但是添加量較少，出酒率仍是由小曲添加量所決定的。隨高溫曲用量逐漸增加，總酸逐漸增加，并在高溫曲用量達2%后無明顯變化。總酯在高溫曲用量達3%后增加不明顯。小曲的糖化能力很強，大曲和小曲混用使得酸和酯的生成比大曲酒要快。高溫曲中積累的氨基酸類芳香物質對酒體香味的呈現起著重大作用，氨基酸在參與窖內發酵作用時，生成一些微量的花香類物質，使酒體棉柔細膩。不加高溫曲時，蒸出的酒辛辣、刺鼻、有明顯新酒味。隨著高溫曲用量的逐漸增加，酒入口越來越醇厚，蕎麥的香味也越來越突出，在高溫曲用量達3%時，口感趨于穩定。綜合考慮，高溫曲用量3%為宜。3%的高溫曲用量遠低于一般大曲酒20%～25%的大曲用量，所增加的成本不高。

表5　不同黃酒用量對苦蕎酒酒質的影響Table 5　Effectof different yellow rice wine addition on wine

2.1.4黃酒添加量的選擇由表5可以看出，隨黃酒用量的逐漸增加對出酒率的影響不大，當黃酒用量超過2%時，出酒率急劇下降，這是因為黃酒含水分大，添加量過大，會導致一些不利于發酵的霉菌大量繁殖，造成頂部的一層酒醅發霉，從而導致白酒出酒率降低。總酸隨著黃酒用量增加而增多，但黃酒用量超過3%后總酸開始降低，降低的幅度較小。總酯隨黃酒用量增加而增多，但總酯在黃酒用量超過2%后逐漸減少，減少的幅度較小。隨黃酒用量逐漸增加，酒的口感逐漸增加，并在黃酒用量達2%時口感最佳，當黃酒用量超過2%時口感稍有點不協調，但變化不明顯。醬香型白酒生產過程中將首次蒸得的生沙酒都潑回酒醅中，本工藝是將黃酒潑到酒醅中，有著異曲同工之妙，都能夠增加酒精，同時也增加了酸、醇、醛、芳香化合物等成分，并且有助于控制窖內升溫幅度，使窖內溫度前緩、中挺、后緩落，在窖池內生物酶活躍、窖內溫度、酸度適宜的有利條件下促進了酯化反應，使酒質在窖內陳香老熟，賦予成品酒更多的營養成分，使成品酒口味更加醇和。綜合考慮，黃酒用量2%為宜。

2.2正交實驗

按1.2.4中的方法設計進行正交實驗，對各實驗的結果進行綜合評定，評定內容包括出酒率、總酸、總酯和感官評定，正交實驗結果分析見表6。

表6　正交實驗結果與分析Table 6　Results and analysis of orthogonal

通過極差分析可知，影響苦蕎酒釀造工藝主次因素為高溫曲用量＞黃酒用量＞小曲用量。其最優的方案為A2B1C2，即小曲用量為0.9%，高溫曲用量為2.5%，黃酒用量為2%。在該條件下重復進行三次實驗，出酒率為43%，總酸為1.1g/L，總酯為3.2g/L，綜合評定為95分，為釀造的最佳條件。大小曲混合發酵苦蕎酒結合了大曲和小曲的優點，小曲酒屬于清香型白酒，優級清香型白酒標準為總酸≥0.4g/L，總酯≥1.0g/L［15］，大部分名優白酒都屬于濃香型白酒，優級濃香型白酒標準為總酸≥0.4g/L，總酯≥2.0g/L［16］，而本實驗中的總酸達到1.1g/L，總酯達到了3.2g/L，遠遠高于普通小曲酒的含量，達到了優級濃香型白酒的標準。

表7　正交實驗結果方差分析Table 7　Variance analysis of orthogonal experiment results

由表7可知，因素B和因素C對苦蕎酒生產有顯著影響，因素A為次要因素，與極差分析結果一致。

2.3風味物質分析

2.3.1最佳釀造條件下苦蕎酒氣相色譜分析乙酸乙酯含量為140mg/100m L，乳酸乙酯117mg/100m L，比例較為協調，丁酸乙酯含量為101mg/100m L，較大于普通小曲酒中丁酸乙酯的含量，原因是發酵過程中潑了黃酒，黃酒中的丁酸乙酯含量較高。

圖1　苦蕎酒氣相色譜圖Fig.1　Gas chromatography of buckwheatwine

2.3.2苦蕎酒GC-MS分析利用GC-MS共分離出了80種化合物，其中酯類（37種）：甲酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、丁酸丁酯、己酸乙酯、乙酸己酯、己酸丙酯、庚酸乙酯、己酸異丁酯、異戊酸異戊酯、乳酸乙酯、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸異戊酯、己酸戊酯、辛酸丙酯、壬酸乙酯、己酸己酯、癸酸乙酯、丁內酯、苯甲酸乙酯、己酸庚酯、丁二酸二乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、月桂酸乙酯、苯丙酸乙酯、十四烷酸乙酯、十五烷酸乙酯、己酸苯乙酯、棕櫚酸乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯、十八烷酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯，占總風味物質的51.763%。

表8　苦蕎酒氣相色譜檢測結果Table 8　Results of buckwheatwine by gas chromatography

圖2　苦蕎酒GC-MS總離子色譜圖Fig.2　GC-MS total ion chromatogram of buckwheatwine

醇類（18種）：甲醇、仲丁醇、正丙醇、異丁醇、2-戊醇、正丁醇、2-甲基-1-丁醇、異戊醇、正戊醇、2-庚醇、正己醇、2-辛醇、1-庚醇、1，2-丙二醇、1-壬醇、糠醇、β-苯乙醇、4-羥基苯乙醇，占總風味物質的20.357%。

酸類（11種）：乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、油酸、棕櫚酸，占總風味物質的18.231%。

醛酮類（7種）：乙醛、異丁醛、丙酮、異戊醛、糠醛、苯甲醛、苯乙醛，占總風味物質的5.458%。

縮醛類（2種）：乙縮醛、1，1-二乙氧基-2-甲基丁烷，占總風味物質的3.124%。

呋喃化合物（2種）：乙酰基呋喃、3-甲基-2（5H）-呋喃酮，占總風味物質的1.025%。

酚類化合物（3種）：4-甲基愈創木酚、4-乙基愈創木酚、對甲基苯酚，占總風味物質的0.042%。

3　結論與討論

本實驗是冬季在監利糧酒酒業有限公司釀造車間實施的，大小曲混合發酵苦蕎酒的最佳釀造條件為：小曲用量0.9%、高溫曲用量2.5%、黃酒用量2%、發酵時間為16d。與單獨使用小曲對苦蕎進行發酵相比，本實驗提高出酒率4%，總酸達到了1.1g/L，高于先前的0.7g/L，總酯達到了3.2g/L，遠高于先前的1.5g/L，所釀造出的苦蕎酒不暴辣、不沖鼻、入口棉柔醇厚、蕎麥香味突出、口感醇和豐滿。

本實驗增加了荷葉蓋酒醅的工藝，荷葉的清涼能防止酒醅溫度過高，使發酵緩慢進行，還能使生產出的酒帶有獨特的荷葉清香。這種混曲發酵、黃酒淋醅和蓋荷葉的方法為白酒的生產提供一個參考。

由于時間的限制，本實驗還有很多不完善的地方，如可以以不同地區的苦蕎作為實驗對象，從浸泡時間、溫度、初蒸復蒸程度、攤涼溫度、糖化時間、配糟量、蒸餾時間和酒頭、酒尾截取等方面進行工藝優化，使得結果更完善。本研究僅僅對工藝進行了優化，還可以對發酵中酒醅所含微生物的種類、數量及生長規律進行研究，對風味物質生成規律等進行研究，用于進一步指導生產。

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［16］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 10781.2-2006濃香型白酒［S］.2006.

Mixed tartary buckwheatw ine fermentation process by daqu and xiaoqu and analysis of flavoring com ponent

XU Guo-jun1，ZHANG Yu1，CAIXiong2，CAO Jing-hua1，ZHANG Jia-qing1，SUN Hong-hao1，CHEN M ao-bin1，*
（1.Key Lab of Fermentation Engineering（Ministry of Education），College of Bioengineering，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，China；2.Jian Li Liang Jiu Spirit Industry Co.，LTD.of Jingzhou，Jingzhou 433300，China）

Tartary buckwheat was fermented by Xiaoqu and Daqu.Through sensory evaluation，indexes evaluation（yield，total acid and total ester）and sing le factor test and orthogonal test，the best b rew ing cond itions were determ ined as follows：the add ition amountwas xiaoqu 0.9%，gaowenqu 2.5%，yellow rice w ine 2%and the fermenting time was 16d.Under the above conditions，buckwheat w ine liquor yield was 43%，the total acid was 1.1g/L and the total ester was 3.2g/L.The tartary buckwheat w ine was analysised by GC and GC-MS.A total of 80 compounds were isolated and identified.The ethyl acetate was 1.4g/L，the ethyl lactate was 1.17g/L.Compared w ith fermented buckwheat only by xiaoqu，the yield inc reased 4%，the total acid increased 57%and the totalester increased 113%.The buckwheatw ine was p rom inent in buckwheat frag rance and the taste was mellow.

tartary buckwheatw ine；xiaoqu；gaowenqu；m ixed fermentation

TS261.4

A

1002-0306（2015）06-0225-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.042

2014-07-15

徐國俊（1989-），男，碩士研究生，研究方向：白酒釀造。

陳茂彬（1965-），男，博士，教授，研究方向：釀酒微生物。

湖北省科技支撐計劃（2013BBA010）；國家自然科學基金（31071594）。