黃漿水生料法發酵黃酒工藝優化

張 清，劉麗莎，田 旭，彭義交*，郭 宏

（北京食品科學研究院，北京 100162）

黃漿水生料法發酵黃酒工藝優化

張 清，劉麗莎，田 旭，彭義交*，郭 宏

（北京食品科學研究院，北京 100162）

以黃漿水為原料，采用生料法發酵黃酒。以酒精度、總酸及氨基酸態氮及感官評價為考察指標，通過單因素分析及正交試驗確定黃酒最佳發酵工藝參數。結果表明，黃酒最佳發酵工藝為料水比為1∶2.5（g∶mL），黃漿水添加量為80%，生料酒曲添加量為0.5%，發酵溫度為30℃，發酵時間10 d。此技術與傳統工藝相比，既節能減排，降低人工成本，且使黃漿水得到充分利用，減少環境污染，為黃漿水的資源化利用提供了新的途徑。

黃漿水；生料發酵；黃酒；工藝優化

黃漿水是傳統豆制品點腦成型過程中壓榨出來的廢水，約為大豆質量的5.5～7.0倍[1]，含有大分子蛋白、小分子寡糖、多種微量元素及大豆異黃酮、皂苷等功能性成分，若直接排放，為微生物的生長繁殖創造了有利條件，嚴重污染環境。黃漿水中含有大量的碳源、氮源和生長因子，適合多種微生物生長需要的營養環境，因此利用黃漿水作為深層發酵基質生產其他活性物質得到廣泛研究[2]。

目前，針對黃漿水的綜合利用的研究主要有以下三個方面：一是采用膜分離、冷凍濃縮、泡沫分級等手段提取制備黃漿水中的蛋白質、低聚糖、異黃酮等有效成分[3-7]；二是將黃漿水作為乳酸菌、微藻的發酵基質制備維生素、曲酸、乳酸、γ-氨基丁酸，或用于生物制氫[7-15]，三是利用黃漿水釀造食醋[16]、配制醬油[17]等，但采用黃漿水進行黃酒發酵的文獻鮮見報道。

生料釀酒不僅能提高原料利用率，出酒率高，節約生產用糧，操作簡便，便于管理，人工成本低，市場前景廣闊，具有較高經濟效益和社會效益[18]。由于黃漿水中含有大量的碳源、氮源和生長因子，適合多種微生物生長需要的營養環境，因此，本研究利用黃漿水為發酵基質，采用單因素試驗和正交試驗確定生料法黃酒釀造工藝，以期為豆制品加工過程中的廢棄物綜合利用提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

長粒大米：市售；生料酒曲：廣西博白縣英橋綜合加工廠；黃漿水：北京二商希杰食品有限責任公司；36%～38%甲醛、氫氧化鈉（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

SPX-150B-Z生化培養箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；Jan-78磁力加熱攪拌器：江蘇省金壇榮華儀器有限公司；SY73502ATC酒精計：上海虹益儀器儀表有限公司；PHS-25型酸度計：上海精密科學儀器有限公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋：天津市華北實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黃漿水生料發酵黃酒工藝流程及操作要點

大米→加生料酒曲和水→前發酵→后發酵→壓榨→澄清→滅菌→陳釀→成品黃酒

操作要點：

大米：挑選色澤正常、顆粒飽滿、無雜質、無霉變、無蟲蛀的大米。

加生料酒曲、水：生料酒曲中富含各種能將生料淀粉變成糖的酶系以及活性干酵母大米與生料酒曲作用時，可將淀粉，纖維素等物質，生成酒精等代謝產物。水是物料和酶的溶劑，生化酶促反應都必須在水中進行，該試驗黃漿水的量占整個加水比例的80%。

前發酵：大米未經蒸煮，原料易沉于容器底部，需每4 h攪拌1次，36 h后每12 h攪拌1次，72 h時停止攪拌，以便于發酵前期好氧菌的生長。將三角瓶用封口膜密封，于恒溫箱內30℃條件下培養10 d。

后發酵：后發酵溫度為15℃左右，發酵時間一個月左右。當醪液無氣泡產生，糟液分離變清呈淡黃色，液面無浮糟，酒糟用力捏后有疏松感，酒香突出時，發酵結束。

壓榨澄清：先用4層紗布粗濾，然后進行抽濾，酒液透亮為止。

滅菌：70℃、30 min水浴滅菌。殺滅微生物和破壞殘存酶的活力，確保黃酒酒體穩定。

陳釀：新酒成分的分子排列紊亂，酒精分子活度較大，很不穩定，一般在室溫下，陳釀半年以上。

1.3.2 單因素優化試驗

料水比的確定：大米500 g，生料酒曲添加量0.4%，按照料水比分別為1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0、1∶3.5（g∶mL），其中黃漿水的比例為60%，30℃恒溫箱里發酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態氮、酒精度，考察不同的料液比對黃酒發酵的影響。

發酵溫度：大米500 g，按照料水比1∶2.0（g∶mL），其中黃漿水的比例為60%，生料酒曲添加量0.4%，分別在24℃、27℃、30℃、33℃、36℃發酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態氮、酒精度，考察不同的發酵溫度對黃酒發酵的影響。

黃漿水添加量：大米500 g，料水比1∶2.0（g∶mL），生料酒曲添加量0.4%，黃漿水添加量分別為整個加水量的20%、40%、60%、80%、100%，30℃發酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態氮、酒精度，考察不同的黃漿水添加量對黃酒發酵的影響。

生料酒曲添加量：大米500 g，料水比1∶2.0（g∶mL）、其中黃漿水的添加量為加水量的60%，生料酒曲添加量分別為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%，30℃發酵10 d，檢測酒液中的總酸、氨基酸態氮、酒精度，考察不同的生料酒曲添加量對黃酒發酵的影響。

1.3.3 正交試驗優化

在單因素試驗的基礎上，以料水比（A）、黃漿水添加量（B）、酒曲添加量（C）和發酵溫度（D）進行正交試驗L9（34），以酒精度、氨基酸態氮和總酸為評價指標確定最佳發酵工藝參數。試驗因素與水平見表1。

表1 發酵工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.4 試驗指標測定方法[19]

按國家標準GB/T 13662—2008《黃酒》進行理化指標測定。酒精度：蒸餾法；酸度：電位滴定法；pH值：酸度計法；氨基酸態氮：電位滴定法。

1.3.5 感官評分方法

請10名經感官分析培訓的人員（5男5女）對發酵樣品進行打分，滿分100分，最終取10位評價員的平均分值，黃酒的感官評分標準見表2。

表2 黃酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of Chinese rice wine

2 結果與分析

2.1 發酵工藝單因素優化試驗

2.1.1 料水比對黃酒品質的影響

圖1 不同料水比對黃酒發酵的影響Fig.1 Effects of different solid-liquid ratio on Chinese rice wine fermentation

由圖1可知，當料水比為1∶1.5（g∶mL）時，加水量較少，料液比較稠，物料流動性差，糖化酶和發酵劑不能與物料充分接觸反應，原料不能徹底糖化和發酵，導致酸度過大，澀味重，發酵酸敗。 當料液比為1∶2.5（g∶mL）時，氨基酸態氮和酒精度達最高值，總酸達到最低值4.522 5 g/L。隨著加水量繼續增大，酒精度和氨基酸態氮降低，由于料液被稀釋，使料液的總糖濃度相對降低，酒精度降低為13.5%vol，氨基酸態氮為0.478 4 g/L，總酸升高為5.065 2 g/L。綜上所述，料水比1∶2.5（g∶mL）較為適宜。

2.1.2 發酵溫度對黃酒品質的影響

溫度是影響微生物和酶活性的重要因素，其對黃酒發酵的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著發酵溫度在22～38℃范圍內升高，氨基酸態氮含量隨發酵溫度的增加呈上升趨勢，酒精度呈先升高后下降的趨勢，30℃時酒精度達最高，總酸達最低為5.065 2 g/L。發酵溫度繼續升高，微生物酶活代謝加快，產熱迅速，高溫抑制酵母生長代謝，造成后期發酵能力下降，糖分殘留，酒精度降低[20]為13.8%vol。綜合考慮確定發酵溫度30℃為宜。

圖2 不同發酵溫度對黃酒發酵的影響Fig.2 Effects of different fermentation temperatures on Chinese rice wine fermentation

2.1.3 黃漿水添加量對黃酒品質的影響

圖3 不同黃漿水添加量對黃酒發酵的影響Fig.3 Effects of different soy whey wastewater addition on Chinese rice wine fermentation

由圖3可知，黃漿水添加量為80%時，黃酒的理化指標達到最佳值，即酒精度最高為21%vol，總酸含量最低為4.522 5 g/L，氨基酸態氮為0.562 g/L。在原料中添加一定量的黃漿水不但可以為微生物提供碳源、氮源等營養物質，同時增加母液的酸度，改進微生物的生長環境，有利于提高出酒率[21-22]。故確定黃漿水的添加量為80%為宜。

2.1.4 生料酒曲添加量對黃酒品質的影響

曲料比決定糖化發酵開始時各種微生物的濃度及酶的活力[23]。由圖4可知，當生料酒曲添加量為0.5%時，氨基酸態氮達到最高點，之后趨于穩定，總酸基本保持水平，酒精度隨生料酒曲添加量增加緩慢上升由原來的19.7%vol上升到20.7%vol，生料酒曲添加量只會影響發酵初始階段的抑菌能力。當生料酒曲添加量為0.3%時，黃酒的醇厚感欠佳；生料酒曲添加量為0.5%和0.6%時，黃酒整體的柔和細膩感不錯，黃酒味道突出，但是當生料酒曲的添加量＞0.5%時，黃酒口感無明顯的提升，同時成本增加。綜合考慮，選擇添加0.5%生料酒曲較為為宜。

圖4 不同生料酒曲的添加量對黃酒發酵的影響Fig.4 Effects of different uncooked materialJiuquaddition on Chinese rice wine fermentation

2.2 發酵工藝優化正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上，確定了單因素料水比（A）、黃漿水添加量（B）、生料酒曲添加量（C）、發酵溫度（D）4個因素3水平設計正交試驗L9（34）。黃漿水生料發酵工藝正交試驗因素與水平見表3，方差分析見表4。

表3 發酵工藝優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

由表3可知，影響黃漿水生料釀造黃酒工藝的主要因素是發酵溫度，其次分別是料水比、接種量、黃漿水添加量，最佳發酵工藝組合A2B2C2D2，即料水比為1∶2.5（g∶mL），黃漿水添加量為80%，生料酒曲添加量為0.5%，發酵溫度為30℃，經過驗證試驗并檢測此條件下發酵得到的生料黃酒感官評分為95分。

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表4可知，發酵溫度對黃漿水生料法發酵黃酒感官評分影響極顯著（P＜0.01），料水比對黃漿水生料法發酵黃酒感官評分影響顯著（P＜0.05），黃漿水及生料酒曲添加量對結果影響不顯著（P＞0.05）。

2.3 成品黃酒質量品質

2.3.1 感官指標

色澤：淡黃色，清澈透亮。香氣：具有黃酒特有的香氣，醇香濃郁。口味：清爽醇厚、無異味。風格：具有黃酒的典型風格。

2.3.2 理化指標

酒精度13～21%vol，總酸（以乳酸計）≤0.45 g/L，氨基酸態氮≥0.3 g/L。

3 結論

本研究通過單因素試驗及正交優化確定黃漿水生料釀造黃酒最佳工藝參數：料水比為1∶2.5（g∶mL），黃漿水添加量為80%，生料酒曲添加量為0.5%，發酵溫度為30℃。此最佳發酵條件下，生產的黃酒口感醇厚，感官評分為95分。

目前試驗通過小瓶液體發酵驗證了黃漿水用于黃酒發酵的可行性，后續將繼續深入研究黃漿水生料發酵對實際生產釀造效果及出酒率的影響。與傳統蒸煮釀造工藝相比，黃酒生料發酵工藝不僅簡化了生產工序，降低勞動強度和能耗[24]，且對于黃漿水綜合利用開發了新的途徑，為豆制品加工企業解決治污難題提供了新的方向。

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Optimization of Chinese rice wine fermentation technology by uncooked materials method of soy whey wastewater

ZHANG Qing,LIU Lisha,TIAN Xu,PENG Yijiao*,GUO Hong
（Beijing Academy of Food Sciences,Beijing 100162,China）

Using soy whey wastewater as raw material,Chinese rice wine was brewed by uncooked materials method.Using alcohol content,total acid,amino acid nitrogen content and sensory evaluation as investigation indexes,the optimum fermentation parameters were determined by single factor analysis and orthogonal experiments.Results showed that the optimal fermentation process was solid-liquid ratio 1∶2.5 （g∶ml）,soy whey wastewater 80%,uncooked materialJiuquaddition 0.5%,fermentation temperature 30℃and time 10 d.Compared with traditional process,the technique was energy saving and emission reduction,it could lower labor costs,make full use of soy whey wastewater and reduce environmental pollution,which provided a new approach for the resource utilization of soy whey wastewater.

soy whey wastewater;uncooked materials fermentation;Chinese rice wine;technology optimization

TS262

0254-5071（2017）12-0023-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.12.006

2017-08-03

國家高技術研究發展計劃“863”計劃（2013AA102105-1）

張 清（1986-），女，工程師，碩士，研究方向為食品發酵。

*通訊作者：彭義交（1977-），男，教授級高級工程師，本科，研究方向為食品加工及綜合利用。