蔗汁釀酒生產工藝研究進展綜述

王海宇，楊 毅，劉建華，鄧益華，鄧 罡，孫玉霞，蔣 鵬，楊 建

(四川省內江市農業科學院，四川內江641000)

0 引言

甘蔗是廣泛分布于熱帶或亞熱帶的草本植物[1]。具有高產高糖、適應性廣、宿根性好等特征，是我國重要的糖料作物[2]。目前全球范圍內甘蔗種植面積、產量和規模排名前 3的國家[3]是巴西、印度、中國，在我國甘蔗生產主要分布在廣西、云南、廣東，其他甘蔗生產規模較大的省份(直轄市)還有四川、海南、福建、重慶、貴州、臺灣、浙江、湖南等[4]。甘蔗中含有水分和糖分，還含有多種人體必需的氨基酸、蛋白質、維生素、脂肪、鈣、鐵、有機酸等營養成分，能有效促進新陳代謝[5]。甘蔗性寒味甘，具有清熱生津、潤燥止咳、消積下氣、健胃助脾等功能[6-7]。國內外研究相繼發現甘蔗中含有的多酚類物質和植物性甾醇，能起到抗氧化抗衰老[8]、降低膽固醇、防止癌細胞分化、抑制酪氨酸酶[9]等功效。在我國，甘蔗主要被用于壓榨制糖或果蔗鮮食，綜合利用率低，高附加值產品較少[10]。對蔗汁釀酒生產工藝進行深入研究，開發具有獨特風味、品質優異、附加值高的甘蔗酒產品，將有利于提高甘蔗產業的附加值，并減少我國釀酒的糧食消耗，保障國家糧食安全，具有顯著的社會效益和經濟效益[11]。

1 甘蔗汁酒的分類

參照最新的飲料酒分類方法[12]，根據工藝技術及產品特征進行分類，可將甘蔗汁酒分為以下3類：發酵酒、蒸餾酒和配制酒。以甘蔗清汁或以甘蔗清汁和其他果汁/水果為原料，通過酒精發酵釀制的發酵酒，是一種低酒精度的果酒飲料，具有營養價值豐富、外觀清澈透亮、蔗香風味等特點[13]。蒸餾酒是以甘蔗汁為主要原料，通過發酵、蒸餾、陳釀等一系列工藝制成的一種高濃度酒精飲料。在國際上將以甘蔗汁或糖蜜為原料生產的蒸餾酒命名為朗姆酒，其與中國白酒、伏特加、威士忌、白蘭地、金酒并稱為世界6大蒸餾名酒[14]，在歐美國家銷售已有二百余年的時間[15]。以發酵酒、蒸餾酒或食用酒精等為酒基，通過添加可食用的原輔料或食品添加劑，進行調配、混合或再加工制成的配制酒，其風格與原酒基有明顯區別。研究結果表明：相較于蔗莖，蔗梢中含有更加豐富的營養物質[16]。作為甘蔗汁酒的一個品種，甘蔗梢汁酒在我國廣東、廣西、福建等地均有生產。

2 甘蔗汁酒的生產工藝流程

重點介紹蒸餾酒、發酵酒的生產流程，為進一步研究和優化甘蔗汁酒的生產工藝提供參考。

甘蔗汁蒸餾酒和甘蔗汁發酵酒的生產流程分別如下：

3 甘蔗汁酒酵母菌種的篩選

甘蔗汁酒生產成功與否，關鍵在于酵母菌種的篩選，選用優質酵母菌種進行發酵具有較高的出酒率和較好的風味品質。我國研究者在甘蔗汁酒酵母菌種篩選方面開展了不少研究，篩選出不同的專用釀酒酵母，部分研究成果已在生產中應用，經得起擴大發酵粗放條件的考驗。研究人員鄧毛程[17]于自然發酵、具有酒香的甘蔗渣中篩選到一株乙醇產量高、起酵時間快、香氣明顯、耐高酒精濃度的釀酒酵母G05，在最適pH值5.0、發酵溫度28℃、初始含糖量200 g/L的工藝條件下，蔗汁釀酒的乙醇產量為10.8%(體積分數，下同)，總酯產量為1.2 g/L。李秀萍等人[18]通過篩選得到一株適合于釀造甘蔗果酒的酵母菌株 32481，優選酵母具有高產酒率、高耐乙醇和高耐糖等特性，最高耐受乙醇濃度為18%。在最適發酵工藝下，測定糖分利用率為60.38%，甘蔗果酒的酒精度達到13.4%。鄭鳳錦等人[19]對3種商業活性干酵母的生長曲線、凝聚性、產酒精能力等釀酒發酵特性進行比較，研究結果表明：葡萄酒高活性干酵母的發酵性能優于其余兩者，釀制甘蔗果酒的最終酒精度為 12.2%。應靜等人[20]采用1株分離自白酒糟醅的酵母H7Y7以及5種常見商業酵母EC1118、Q23、DV10、KD和安琪活性干酵母作為酵母菌種，試驗結果表明，酵母 EC1118的發酵性能最佳，甘蔗發酵液的乙醇含量為 10.8%，甘蔗汁酒酒香、蔗香明顯。為了降低甘蔗汁酒中的甲醇含量，武曉娜等人[21]通過化學(DES)誘變結合紫外(UV)誘變篩選得到一株低產甲醇甘蔗汁酒酵母菌株3#，結合優化后的發酵工藝，甘蔗汁酒的相對甲醇含量降低了111.1 mg/L。

4 甘蔗汁酒發酵工藝的研究現狀

對甘蔗汁酒的發酵工藝開展了不少研究，已取得一定的進展，廣東、廣西都有系統研究且有大規模生產。以甘蔗清汁為原料釀制的發酵酒，酒體色澤橘黃、透明清亮、蔗香濃郁，是一種營養豐富、易于吸收、酒精度低的保健型果酒。研究人員李秀萍[22]通過單因素試驗和響應面法對甘蔗果酒發酵過程中的關鍵參數進行優化，得最佳的工藝參數組合為：發酵時間 5.5 d、起始糖度 26.5°Bx、初始 pH值4.95、最適發酵溫度26.5℃。在此工藝參數下，甘蔗果酒的酒精體積分數為14.15%。陳趕林等人[13]采用單因素試驗與響應面法對低醇甘蔗果酒發酵工藝中的3個關鍵因素進行研究，結果表明：在發酵溫度20℃、初始表觀糖度25.0%、酵母菌液接種量0.10%(質量百分比)的工藝條件下，低醇甘蔗果酒的酒精度實測值達15.0%，具有甘蔗清香且滋味柔和。

近年來，為提升發酵酒的風味品質與營養價值，我國研究者對復合發酵酒的研究進一步加深，研制出多款營養豐富、甘甜可口、蔗香濃郁的復合發酵酒。研究人員程雅芳[23]通過單因素試驗以及正交試驗對甘蔗百香果復合果酒的發酵工藝進行優化，確定最佳工藝參數為：主發酵時長為9 d、最適發酵溫度24℃、酵母接種量為0.02%、初始糖濃度為32.5%、甘蔗汁和百香果配比為3∶1 (g∶mL)。經工藝優化后，甘蔗百香果復合果酒的酒精度可達 14.1%，酒體風味典型、清爽怡人。王珊珊[24]等人根據單因素和響應面法的試驗結果，獲得甘蔗菠蘿復合果酒的最佳釀造工藝為：酵母菌接種量100 g/L、發酵溫度26℃、發酵時長7 d、白砂糖添加量225 g/L、菠蘿汁與甘蔗汁配比為2∶1 (V/V)。甘蔗菠蘿復合果酒的酒精度為 10.84%，酒體色澤金黃、甘甜適口。劉興艷[25]等人對甘蔗青梅復合果酒的關鍵發酵工藝進行研究，在發酵溫度28℃、初始pH值3.2、SO2添加量為100 mg/L、酵母菌接種量5%、甘蔗汁與梅漿質量比 1∶1的最適發酵條件下，甘蔗青梅復合果酒的感官評定值達87.25分。

5 甘蔗汁酒蒸餾工藝的研究現狀

蒸餾是蔗汁釀酒生產過程中的重要環節之一。在甘蔗汁酒蒸餾過程中，發酵階段的香氣物質在熱力作用下，經蒸餾容器壁金屬的反復催化，將發生一系列復雜的變化。目前，國外開展的朗姆酒蒸餾研究較少，大多停留于對比不同的蒸餾裝置及發酵底物產品上，我國研究者對甘蔗汁酒蒸餾工藝進行過一定研究。楊華鋒[26]等人通過優化的釜式蒸餾工藝對甘蔗汁發酵液進行處理，再利用溶劑微萃取法提取各個蒸餾段餾分的香氣成分。結果顯示：蒸餾過程中朗姆酒不同蒸餾段的香氣物質呈現一定規律的變化。其中，酯類物質的相對含量在第Ⅳ餾段達到峰值，總體呈現先增加后減少的趨勢，醇類物質的相對含量除第五蒸餾段上升以外，其余蒸餾段均呈遞減趨勢，醛酮類物質的總含量則不斷增加。為了比較以原蔗汁、糖漿和糖蜜為原料生產甘蔗酒的區別，薛家玲[27]等人對3種不同原料底物的發酵液采用二次蒸餾法進行蒸餾，利用二氯甲烷萃取法分別提取風味物質，再結合氣相色譜-質譜分析法(GC-MS)進行分析，最終鑒定出 3種原料蒸餾酒共有的10種風味物質。王東[28]采用一次蒸餾法，并對蒸餾液進行掐頭去尾，以研究不同原料及處理方式對甘蔗汁酒風味的影響。研究結果表明，ROC22號不帶渣發酵甘蔗汁酒的風味物質含量及感官評分顯著優于其他甘蔗汁酒。張遠平等人[29]以甘蔗原汁為原料，采用雙蒸的方法蒸餾出的甘蔗汁酒產品保留了特殊的呈香物質，具有濃郁的蔗香風味，相關研究成果經中試后轉化，將實現規模化、產業化，具有廣闊的市場前景。

6 甘蔗汁酒澄清工藝的研究現狀

甘蔗清汁經發酵后常含有較多的微生物、蛋白質、果膠、多酚類等物質，當這些物質長期共存或微生物進行新陳代謝時，容易引發渾濁沉淀，使酒體品質下降[30]。為了加速甘蔗果酒的澄清進程，增強酒體穩定性，研究人員魯龍[31]對4種澄清處理：皂土澄清、離心澄清、殼聚糖澄清、蛋清液澄清的澄清效果進行比較，發現殼聚糖澄清的效果最好，添加殼聚糖(0.6 g/L)進行澄清處理12 h后，甘蔗果酒的透光率可達 97.8%。楊繼偉[32]根據單一澄清劑處理的試驗結果，探究復合澄清劑處理對甘蔗果酒澄清效果的影響，試驗結果表明，在單一澄清劑處理中殼聚糖(0.16 g/L)的澄清效果較理想，透光率可達89.19%。試驗結果還表明：復合澄清劑處理的效果顯著優于其他單一澄清劑，利用復合澄清劑殼聚糖-PVPP(0.08～0.25 g/L)進行澄清處理，甘蔗果酒的最大透光率達89.77%，且酒體內易引起渾濁的酚類物質含量明顯減少。吳幼茹等人[33]通過測定與分析感官指標、抗氧化物質含量、澄清度等因素，比較硅藻土、殼聚糖和果膠酶3種澄清劑對甘蔗果酒的澄清效果，確定甘蔗果酒的最佳澄清工藝為：選取硅藻土作澄清劑、添加量為0.6 g/100 mL、澄清處理時間為6 h，甘蔗果酒的澄清度可達65.5%。目前微濾、超濾、反滲透等膜分離技術[34]被廣泛應用于食品工業中，也將逐步應用于酒類，該技術操作簡單、分離效率高，對酒體品質影響較小，具有較好的應用前景。

7 甘蔗汁酒風味物質的研究現狀

薛家玲等人[27]利用二氯甲烷萃取法萃取風味物質，并通過GC-MS法進行分析，比較蔗汁、糖漿和廢糖蜜甘蔗蒸餾酒的風味。研究結果表明：月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕櫚酸、辛酸、己酸、乙酸、月桂酸、苯乙醇是3種原料甘蔗蒸餾酒的共有風味成分，這些可能是構成甘蔗蒸餾酒特征風味的主體香味成分。PINO等人[35]通過溶劑萃取與溶劑輔助蒸發分離橡木桶中陳釀朗姆酒的風味物質，結合GC-MS法進行鑒定。研究結果表明：陳釀朗姆酒中氣味活性值較高的成分有丁子香酚、壬內酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、2-甲氧基苯酚、1, 1-二乙氧基乙烷、4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-苯乙醇、香草醛、4-丙基-2-甲氧基苯酚、順式-橡木內酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁基酯、2-苯基乙基乙酸酯、2-甲基丙酸乙酯、丁酸乙酯、大馬士酮和乙醇，這些是陳釀朗姆酒特殊風味的主體成分。楊華峰[36]對6種酵母釀造的朗姆酒，采用頂空固相微萃取技術提取風味物質結合GC-MS法分析，試驗結果表明：經蒸餾后6種朗姆酒共有的醇類物質包括異戊醇、正丁醇、糠醇、2, 3-丁二醇、1-戊醇、苯乙醇、異丁醇、正己醇、丙醇、辛醇、乙二醇、2-庚醇、乙縮醛二乙醇、仲己醇、3-乙基-2-庚醇，6種朗姆酒共有的酯類物質包括乙酸異戊酯、乙酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯。陳松蔚[37]等人采用頂空固相微萃取技術，對甘蔗果酒中的揮發性物質進行提取與分析，鑒定結果表明：甘蔗果酒中主要特征風味的物質來源包括乙醇、香葉醇、大馬士酮、正己酸乙酯、二氯乙酸、十三烷基酯、二甲基硫醚，這些物質賦予其濃郁的酒香和果香味。

8 甘蔗汁酒陳釀技術的研究現狀

通過發酵、蒸餾制成的甘蔗汁新酒，其辛辣味較重，需經過一定時間的陳釀，以去除酒體中的不良風味及不穩定物質。目前國內外相關生產企業一般采用傳統陳釀技術，利用橡木桶、陶壇等容器進行陳釀。通過保持酒體與容器之間的充分接觸，使酒體結構變得更加穩定，且容器本身的揮發性風味也將融入酒體之中，使甘蔗汁酒具有甜潤、細膩的口感，芬芳馥郁的甘蔗香氣[38-39]。產朗姆酒最著名的加勒比地區，對朗姆酒陳釀的關鍵技術(橡木桶預處理、酒精度、儲藏溫濕度等)有不同的要求，陳釀時間一般控制在4～5年[40]。近年來，隨著微波、超聲波、紅外等快速陳釀技術被廣泛應用于酒類催陳[41]。傳統陳釀技術耗時較長、占地面積較大、容易酒精揮發等缺點更加明顯。目前，已有一些研究者對快速陳釀相關技術進行過一定探索，鄒毅[42]等人研究通過微波對橡木桶的單向外表進行處理，結果表明：微波處理有利于改善橡木桶內壁微孔堵塞，增強橡木桶的滲透性，進而促進橡木中的醛類、酚類物質揮發，增加朗姆酒中酚類物質的含量，以達到快速陳釀朗姆酒、提高朗姆酒陳釀質量和延長橡木桶使用壽命的目的。研究適合于甘蔗汁酒的快速陳釀技術，通過提供能量加速酒中相關物質的分解、合成，有利于甘蔗汁酒快速陳釀、節約貯藏空間和改善酒體品質，對實現甘蔗汁酒的規模化、產業化發展具有明顯的促進作用。

9 現階段的不足之處

9.1 研究方向較為單一

目前，有關甘蔗汁酒的研究大多集中于發酵工藝條件的優化，是當下甘蔗汁酒加工行業科研人員們的研究重點，投入了較多的人力與物力，這也暴露出甘蔗汁酒研究方向較為單一的問題。有關甘蔗汁酒澄清、甘蔗汁酒陳釀、甘蔗果酒褐變等方面的研究成果較少，有待進一步加強。

9.2 工藝設備相對落后

在我國，先進的生產技術和配套設備尚未被大多數甘蔗汁酒企業采用，導致產品氧化性較強、香氣改變、易產生渾濁沉淀。大多數生產設備沒有統一規格，性能參差不齊，技術應用還不是很普遍，生產工藝較粗糙，專業人才短缺，甘蔗汁酒生產線整體水平有待提高。所以應加快對關鍵生產技術和工藝設備的研究與應用，培養專業人才，盡快實現工藝設備科學化、標準化和機械化，促使甘蔗汁酒生產達到國際領先水平。

10 結語與展望

因不與地爭糧，延長水果加工壽命，以水果為原料釀酒成為國家大力鼓勵的發展方向，提出了以水果蒸餾酒逐步取代一部分糧食白酒的目標與要求。相信伴隨甘蔗汁酒快速革新生產技術與設備以及國家標準的逐步建立與完善，以甘蔗汁為原料生產更加健康、更有品質的甘蔗汁酒，將滿足不同消費者的需求，成為今后國內酒類市場的發展趨勢。在未來，會有更多的新技術、設備在甘蔗汁酒生產加工中推廣應用，甘蔗汁酒生產將逐步規范化、科學化、機械化。越來越多實力企業的加入和不斷增強的品牌意識將引領我國甘蔗汁酒業進入發展的新時期。