熱風干燥技術對大曲質量的影響及相關性分析

王洪，羅惠波，2，*，周平，黃丹，鄧波，沈才萍，鄔捷峰

（1.四川理工學院生物工程學院，四川自貢643000；2.釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川自貢643000；3.瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州646000；4.國家固態釀造工程技術研究中心，四川瀘州646000）

大曲是以小麥、大麥和豌豆等為主要原料，經粉碎拌水后壓制成磚塊狀，在開放式生產條件下，自然網羅環境中的微生物進行接種，經培菌、翻曲、存儲等階段后得到集微生物菌群、多種酶類、揮發性風味物質及前體于一體的微生物制品[1]。大曲不僅是生產大曲酒的糖化發酵劑和生香劑，同時也是釀酒原料的部分來源；大曲中形成的豐富的香氣物質及其前體，在白酒生產過程中直接或間接地進入酒體，影響白酒的質量與風格[2]。因此，白酒的質量與大曲的質量有直接的關系，沒有高質量的大曲就沒有高品質的酒，所以釀酒行業內有“曲乃酒之骨”、“有好酒必有好曲”的說法[3-4]。

白酒廠的曲蟲歷來就有，它對大曲具有嚴重的危害性，曲蟲不僅能夠吃掉酒曲造成經濟損失，而且還會對酒曲中的各類微生物造成危害，使酒曲的糖化力和液化力遭到嚴重的損害，降低大曲的質量[5]。所以，治理曲蟲受到業界的廣泛重視。一些研究者[6-9]通過燈光誘捕、CO2悶殺等方法對曲蟲治理進行了研究，取得了不錯的效果，但是這些方法不能大規模的應用于生產實踐，并且不能從根本上防治曲蟲。所以，尋找另一種可行有效的殺蟲方法迫在眉睫。本試驗組通過熱殺死技術對曲蟲治理進行了研究[10-11]，曲蟲殺滅效果明顯。通過熱風干燥排潮降溫期的大曲，使其含水量降到15%左右，不僅能夠達到干燥目的，還可以殺滅曲蟲，相對于曲庫自然干燥來說還能大大縮短大曲干燥時間，節約儲存成本，是一種有效可行的干燥方法，同時也能達到防治曲蟲的目的。本試驗根據熱殺死曲蟲的3個溫度梯度，對排潮降溫期的大曲進行熱風干燥處理，通過測定其理化指標、生化指標、微生物指標、大曲揮發性風味成分指標的變化和大曲發酵特性等，旨在探究熱風干燥技術對大曲質量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

排潮降溫期大曲：發酵培菌第8天，取自瀘州老窖制曲生態園。

葡萄糖、氫氧化鈉、可溶性淀粉、L-酪氨酸、干酪素、乙醇、甲醇、甲苯、三氯甲烷，均為分析純：成都市科龍化工試劑廠；硫酸、鹽酸、醋酸、己酸，均為分析純：重慶川東化工（集團）有限公司化學試劑廠；正己烷，色譜純：德國Darmstadt公司；乙酸丁酯，色譜純：天津光復精細化工研究所；福林酚，生化試劑：上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

84Y-3型風速可控干燥箱：和成儀器儀表（昆山）有限公司；ZHWY-103D型空氣浴搖床：上海智城分析儀器制造有限公司；LS-I201型生化培養箱：飛世爾實驗器材（上海）有限公司；WYT-ⅡA型手持式糖量計折射儀：成都格納絲商貿有限公司；SW-CJ-2D型超凈工作臺：江蘇蘇凈集團有限公司；HD-4型智能水分活度測量儀：無錫市華科儀表有限公司；GZ-1200-X型電腦恒溫層析柜：韶關市廣智科技設備有限公司；HT300A系列自動固相微萃取儀：意大利HTA公司；Agligent 7890A-5975B型氣相色譜-質譜聯用儀、Agligent 6890型氣相色譜儀：美國安捷倫公司；Sherlock 6.0型微生物鑒定系統：美國MIDI公司；BF2000型氮氣吹干儀：北京八方世紀科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 材料預處理

將排潮降溫期的大曲放入干燥箱中，設置風速為1.2 m/s，溫度分別為 45、50、55 ℃條件下，分別干燥 96、69、48 h使大曲含水量為15%左右，以未處理大曲作為對照。

1.3.2 測定方法

水分、水活度、淀粉、還原糖、酸度、酒度等的測定方法參考文獻[12]；糖化力、液化力、發酵力、蛋白酶活力、酯化力等的測定參考文獻[13]；大曲中微生物磷脂脂肪酸（PLFA）的提取參考文獻[14]；揮發性風味成分的測定參考文獻[15]。

1.3.3 大曲發酵特性試驗

稱取100 g大米，加入溫水浸泡1 h后進行蒸米，蒸熟后加100 mL無菌水進行攤晾，當溫度達到30℃時再加入20 g大曲粉并拌勻，裝入250 mL三角瓶中于30℃下恒溫密閉發酵15 d，最后進行發酵醪理化與風味指標的測定，其中風味物質采用半定量內標法進行定量分析。

1.4 數據處理

試驗所得數據采用origin作圖，SPSS進行方差分析和相關性分析，多重比較采用Duncan's新復極差法進行比較，檢驗試驗結果的可信度以及各處理間差異顯著性，確定差異顯著水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同干燥溫度對大曲理化指標的影響

大曲的理化指標是衡量大曲質量好壞的重要部分，與大曲酒的出酒率、酒質等有密切的聯系。不同干燥溫度下大曲理化指標的變化情況如圖1所示。

圖1 不同干燥溫度對大曲理化指標的影響Fig.1 Effect of different drying temperature on physicochemical indexes of Daqu

由圖1可知，經過不同干燥溫度的處理，大曲的水分和水活度均呈現顯著性地下降（P<0.05），大曲水分從干燥前的21%左右均下降到了15%左右，而水分活度也從0.9 aw左右下降到0.8 aw左右。這說明大曲經過熱風干燥后加速了內部水分的蒸發，達到了我們干燥大曲的目的，更加有利于大曲的儲存。從大曲淀粉的變化情況來看，不同干燥溫度下大曲的淀粉變化差異不顯著（P＞0.05），可能是因為淀粉為大曲發酵代謝的最終狀態指標，大曲經過熱風干燥后對淀粉的變化影響不大。大曲中的酸來源于生酸菌的代謝，經過不同干燥溫度處理后的大曲酸度呈現微量上升的趨勢，可能是因為高溫刺激了大曲中耐熱芽孢桿菌的生長、繁殖和代謝產酸。

2.2 不同干燥溫度對大曲生化指標的影響

大曲生化指標作為大曲發酵過程中的動態因子，它們的大小是評判大曲質量好壞的一個重要指標，不同干燥溫度下大曲生化指標的變化情況如圖2所示。

圖2 不同干燥溫度對大曲生化指標的影響Fig.2 Effect of different drying temperature on biochemical indexes of Daqu

由圖2可知，與對照組相比，不同干燥溫度下大曲的糖化力、液化力和發酵力存在一定的波動，這是因為經過不同溫度的處理，對這些酶的活力產生了影響，但通過統計學分析發現，大曲經過不同溫度的處理，這3種酶的活力均無顯著性變化（P＞0.05）。不同溫度下干燥，大曲的蛋白酶活力和氨態氮均呈現一定的上升趨勢，這可能是因為在大曲干燥過程中促進了產蛋白酶的相關微生物的生長和代謝，使蛋白酶代謝增加，且降解蛋白質能力加強，所以氨態氮的含量也出現增加。45℃干燥下大曲的蛋白酶活力和氨態氮顯著高于對照曲（P＜0.05），其含量相比于對照曲分別增加了21.70%、14.52%；45℃下更適合產蛋白酶微生物的生長和代謝，所以蛋白酶和氨態氮增加得較多。在不同溫度下干燥，大曲酯化力也出現了升高的趨勢，55℃下干燥的酯化酶活力大小顯著地高于對照曲（P＜0.05），這可能是因為熱風干燥促進了大曲中代謝酯化酶的微生物的生長和代謝。

2.3 不同干燥溫度對大曲微生物群落的影響

通過PLFA技術，結合不同微生物種群具有特定的磷脂脂肪酸標記物，得出不同干燥溫度下大曲微生物群落的變化情況如表1所示。

表1 不同干燥溫度下大曲微生物群落變化情況Table 1 The change of Daqu microbial community under the different heat treatments

由表1可知，大曲微生物群落構成中真菌含量＞革蘭氏陰性菌＞革蘭氏陽性菌；大曲在45℃和50℃干燥過程中，大曲中革蘭氏陽性菌含量均呈現一定的增加趨勢，且45℃干燥下，革蘭氏陽性菌含量顯著高于對照大曲（P＜0.05），但在55℃干燥下，革蘭氏陽性菌含量顯著低于對照大曲（P＜0.05），這說明在大曲熱風干燥過程中，溫度的大小對革蘭氏陽性菌的生長存在顯著影響，適宜的高溫有利于革蘭氏陽性菌的生長，而溫度過高則會殺死革蘭氏陽性菌。對于大曲中的革蘭氏陰性菌和真菌含量，在不同溫度的熱風干燥過程中，其數量均呈現一定程度的增長，50℃下干燥，革蘭氏陰性菌增長幅度最大，達到了88.56%，而45℃下干燥，真菌增長幅度最大，達到了119%，這可能與微生物生長的最適溫度和干燥時間的長短有很大的關系。對于不同微生物種群間的比值，不同溫度的熱風干燥過程對革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌的比值無顯著性的影響（P＞0.05），而45℃和55℃下干燥對細菌和真菌的比值有顯著性的影響（P＜0.05）。

2.4 不同干燥溫度對大曲揮發性風味成分的影響

大曲作為白酒釀造過程中的生香劑，其揮發性風味成分對大曲酒的風格質量的形成起著重要作用，不同干燥溫度對大曲揮發性風味成分的影響如表2所示。

表2 不同干燥溫度下大曲揮發性風味成分變化情況Table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

續表2 不同干燥溫度下大曲揮發性風味成分變化情況Continue table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

續表2 不同干燥溫度下大曲揮發性風味成分變化情況Continue table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

由表2可知，從對照曲和45、50、55℃下干燥的大曲中檢測出的主要揮發性化合物分別為58種、61種、59種、50種，主要為醇類、酯類、芳香類、吡嗪類、烷烯類、酸類、醛酮類和雜環類8個大類的化合物，其中酯類化合物和芳香類化合物的含量最多。不同溫度干燥下大曲的醇類化合物比對照曲有一定增加，其中2，3-丁二醇的含量增加最多，45、50、55℃下干燥大曲中2，3-丁二醇分別增加了 7.30、18.75、5.15 倍，可能是因為干燥過程是大曲的后期生香過程，適宜的溫度刺激了醇類化合物的形成。酯類化合物作為大曲中含量最多的化合物，45、50、55℃下干燥大曲酯類化合物總量分別增加了25.12%、38.07%、12.75%，其中長鏈酯類化合物如月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯等增加較多。經過不同溫度干燥的大曲，芳香類化合物變化不大，45℃下干燥大曲的吡嗪類化合物含量增加較多，比對組曲增加了4.09倍，這可能是由于45℃下能促進美拉德反應的進行，產生的吡嗪類物質增多。經過不同溫度干燥的大曲烷烯類化合物損失較大，這可能是因為溫度會加快烷烯類化合物的降解。對于大曲酸類、醛酮類和雜環類化合物經過不同溫度干燥后出現了一些波動，但變化幅度不大。

2.5 不同干燥溫度對大曲發酵醪理化與風味指標的影響

大曲是白酒釀造過程中的糖化發酵劑，是一種多酶多菌的微生態制品，而大曲的理化指標、生化指標和微生物指標往往與釀酒生產的實際效果并不完全相對應，為進一步探索大曲的質量，對大曲的發酵特性進行了測定，不同干燥溫度下大曲發酵醪理化指標和風味指標如圖3和圖4所示。

圖3 不同干燥溫度對大曲發酵醪理化指標的影響Fig.3 Effect of different drying Daqu on physicochemical indexes of fermented rice

圖4 不同干燥溫度對大曲發酵醪風味指標的影響Fig.4 Effect of different drying Daqu on flavor indexes of fermented rice

由圖3可知，通過不同溫度干燥后的大曲進行發酵，大曲發酵醪中水分及酸度存在一定的差異，但50℃和55℃下干燥大曲的發酵醪水分和酸度和對照曲差異不顯著（P＞0.05），而45℃下干燥大曲的發酵醪水分和酸度和對照曲差異顯著（P＜0.05），說明45℃下干燥促進了大曲中產酸微生物的生長和代謝。發酵醪還原糖、淀粉和酒精含量是衡量大曲發酵狀況的重要指標，不同溫度下干燥大曲的發酵醪淀粉差異不顯著（P＞0.05），55℃下干燥大曲的發酵醪還原糖顯著性高于對照和其它干燥下發酵醪還原糖（P＜0.05），可以反映出55℃下干燥會在一定程度上阻礙大曲中相關功能微生物的代謝，使其利用發酵性糖的能力減弱，從而也造成了55℃下干燥大曲發酵醪的酒精含量偏低，而45℃和50℃下干燥大曲的發酵醪酒精含量與對照曲差異不顯著（P＞0.05）。

由圖4可知，經過不同溫度下干燥大曲的發酵醪中醇類、酯類及芳香類化合物存在微量的差異，但差異不顯著（P＞0.05），說明不同溫度下干燥大曲對發酵過程中產醇類、酯類及芳香類化合物的微生物的生長代謝影響不大。不同溫度下干燥大曲的發酵醪酸類化合物和其他類化合物均有所降低，說明不同溫度干燥對大曲發酵醪酸類化合物的形成有一定抑制作用。

2.6 大曲理化指標與微生物的相關性

不同干燥溫度下大曲的微生物量與理化指標的相關性分析如表3所示。

由表3可知，水分、水活度、酸度、淀粉均與微生物量的相關性不顯著（P＞0.05）。微生物量與糖化力、液化力、發酵力呈負相關，但大都相關性不顯著（P＞0.05），其中真菌與糖化力的相關系數為－0.995（P＜0.01），即極顯著性負相關，可能的原因是雖然真菌的量有一定的增加，但通過熱處理后曲溫升高，使一些主要產糖化酶的霉菌繁殖代謝受到抑制而逐漸死亡，糖化力下降較快所致。G－菌與發酵力的相關系數為－0.956（P＜0.05），即顯著性負相關，這是由于經熱處理后大曲中產酸的G－菌增加，使大曲環境酸度增高，抑制了發酵力強的菌株的生長代謝。微生物與蛋白酶活力和氨態氮呈正相關，其中G＋菌與氨態氮的相關系數為0.988（P＜0.05），即顯著性正相關，這是由于熱處理后使得大曲中具有較強蛋白質水解能力的耐熱芽孢桿菌增加，加速了蛋白質分解為氨基酸所致。

表3 理化指標與微生物的相關性分析Table 3 The correlation analysis between physicochemical indexes and microbial quantity

2.7 大曲微生物與揮發性風味成分的相關性

不同干燥溫度下大曲的微生物量與揮發性風味成分的相關性分析如表4所示。

由表4可知，微生物量與醇類、酯類、吡嗪類、醛酮類、雜環類化合物呈正相關，其中真菌與酯類的相關系數為0.968（P＜0.05），即顯著性正相關，這是由于一些酯化力較強的耐熱真菌的增加，使得酯化酶代謝及積累加強，最終使酯類化合物也增加。G＋菌與醛酮類的相關系數為0.976（P＜0.05），即顯著性正相關，而微生物與烷烯類呈負相關，但相關性不顯著（P＞0.05）。芳香類化合物和細菌呈負相關，而和真菌呈正相關，這是由于經熱處理后大曲中產香真菌促進了芳香類化合物合成所致。

表4 微生物與揮發性風味成分的相關性分析Table 4 The correlation analysis between microbial quantity and volatile flavor compounds

3 結論

對排潮降溫期的大曲進行熱風干燥處理，不同溫度下干燥可以顯著性降低大曲的水分和水活度，達到了干燥的目的，對淀粉的變化影響不大，對酸度的形成有一定促進作用；對于大曲生化指標，不同干燥溫度對大曲糖化力、液化力和發酵力無顯著性影響，對大曲蛋白酶活力、氨態氮和酯化力有一定影響；對于大曲微生物群落，不同干燥溫度對大曲中革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌含量的增加均有促進作用，但不同溫度干燥對大曲中革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌的比值無顯著性影響，45℃和55℃下干燥對細菌和真菌的比值有顯著性的影響，其它干燥條件對細菌和真菌比值無顯著性影響；對于大曲揮發性風味成分，不同溫度下干燥對大曲的醇類、酯類和吡嗪類化合物的形成有促進作用，而對烷烯類化合物有降解作用，對醛酮類和雜環類化合物影響不大；對于大曲發酵醪，不同溫度干燥大曲對發酵醪水分、酸度和淀粉影響不顯著，55℃下干燥大曲發酵醪還原糖顯著高于其它處理組。由此可知，通過熱風干燥處理對大曲的質量有一定促進作用。

[1] 趙金松,張立強,鄭佳,等.濃香大曲特征與工藝的相關性[J].食品與發酵工業,2013(12):50-55

[2] 呂云懷,王莉,汪地強,等.不同香型白酒大曲風味物質與其產品風格特征關系的分析[J].釀酒科技,2012(7):72-75

[3] 敖宗華,陜小虎,沈才洪,等.我國濃香型大曲產業發展概況[J].釀酒科技,2011(1):78-81

[4] 吳樹平,王誠武,劉長貴.濃香型白酒雙層平臺制曲工藝研究[J].釀酒科技,2012(6):65-67

[5] 周平,羅惠波,黃丹,等.酒曲害蟲的種類、危害及其防治研究進展[J].釀酒科技,2015(9):102-106

[6] 張百發,李付麗,盧紅梅,等.頻振式殺蟲燈對醬香型大曲曲蟲的誘殺效果[J].釀酒科技,2014(3):56-58

[7] 姚翠萍,陳曄,張光倫.曲蟲控制措施及效果分析[J].釀酒科技,2014(12):65-67

[8] 黃德,胡治,劉安然,等.中高溫大曲曲蟲綜合治理[J].釀酒科技,2014(3):59-60

[9] 李付麗,張百發,盧紅梅,等.氣調治理醬香型大曲曲蟲[J].釀酒,2014(4):59-63

[10]周平,羅惠波,黃丹,等.中溫熱處理對酒曲害蟲殺滅效果的研究[J].中國釀造,2015(12):64-68

[11]周平,羅惠波,黃丹,等.中溫熱處理殺蟲技術對大曲質量影響[J].食品研究與開發,2016(24):16-20

[12]邢鋼,敖宗華,王松濤,等.不同溫度大曲制曲過程理化指標變化分析研究[J].釀酒科技,2014(6):20-23

[13]炊偉強,敖宗華,張春林,等.瀘州老窖大曲感官特征與微生物、理化指標和生化性能的關聯研究[J].食品與生物技術學報,2011(5):761-766

[14]趙金松,鄭佳,沈才洪,等.基于磷脂脂肪酸分析技術的大曲微生物群落結構多樣性研究[J].食品工業科技,2017(1):160-164

[15]周平,羅惠波,黃丹,等.不同熱處理大曲對白酒釀造的影響研究[J].食品科技,2016(8):39-44