探究單菌和雙菌復合對米酒制作的影響*

寇 勇 熊連翔 陳顯君

（1 四川省綿陽中學 四川綿陽 621000 2 四川省綿陽市教育科學研究所 四川綿陽 621000）

學生在學習高中生物學人教版選修1“果酒與果醋的制作”后，嘗試制作米酒（俗稱“醪糟”），發現生活中用作米酒發酵的常用菌種是根霉菌而非酵母菌，這引起學生的疑惑。為培養學生研究學習的能力，培養其適應終身發展和社會發展所需要的價值觀念、必備品格和關鍵能力，故組織探究小組對本課題進行了探索。

1 實驗準備

1）用具：鋁鍋、電爐、燒杯、三角瓶、棉塞、無菌恒溫箱、電子天平。

2）材料：安琪酵母（配料：釀酒酵母粉、碳酸鈣）、甜味型安琪甜酒曲（配料：米粉、根霉菌）、糯米。

3）檢測方法：目測比較法、感官檢測法（嗅味、品嘗）。

4）質量評價（表1）。

表1 米酒感官質量評價［1］

2 實驗思路與過程監測

1）實驗思路：糯米浸泡12 h→蒸煮→晾至室溫→均勻拌菌種→裝壇密封（30℃）→定時觀察與檢測2 次→記錄。

2）過程監測（表2），至少3 名小組成員組成評定小組，參照表1對米酒制作過程進行評價，記錄平均值；等級為第5 天各指標值之和。

表2 單菌與雙菌復合制作米酒感官質量評價記錄表

3 實驗結果

單菌釀酒酵母制作初期啟動遲緩，產米酒僅有酒香幾乎無酒味。與單菌根霉相比，雙菌復合制作初期啟動快，反應劇烈，產米酒醇香濃厚，甜味略淡，酒體淡黃透明度略低；單菌根霉產米酒醇香濃郁程度不及前者，但味道偏甜，酒體淡黃透明度高。

4 分析與討論

4.1 米酒的制作原料、釀造原理及其成分 糯米是制作米酒的主要原料，糯米貯存支鏈淀粉占物質總貯量的73%～77%，含微量麥芽糖、蔗糖及葡萄糖等，直鏈淀粉含量幾乎為零。研究表明，糯米的支鏈淀粉含量越高，米酒的醇香越濃，米酒的感官品質越好；脂肪含量與之相反，而其他成分與米酒的感官品質無明顯相關性［2］。

米酒制作的實質是利用微生物產生的不同酶系，將糯米淀粉轉化成酒精。制作過程中，淀粉酶系先將糯米淀粉糖化成可發酵性糖類——葡萄糖，酒化酶系（包括己糖酶、磷酸化酶、磷酸激酶、脫羧酶、輔脫氫酶等用于酒精發酵的多種酶的總稱）再將葡萄糖經糖酵解轉化成丙酮酸和還原型輔酶Ⅰ（NADH），在無氧條件下，丙酮酸分解成乙醛和CO2，乙醛被NADH 還原成酒精。米酒中除含有未轉化的糖化產物外，還含酒精、有機酸、多種氨基酸、維生素和蛋白質等營養物質，這些物質在發酵過程中發生一系列的化學反應、變性或析出，導致酒體呈現不同層次的淡黃色和透明度。

4.2 根霉菌用于米酒制作的酶系及其主要作用根霉菌是嚴格的好氧菌，在有氧條件下28℃～30℃蒸煮的糯米淀粉中活化繁殖，既高產淀粉酶系又產酒化酶系。淀粉酶系主要包括糖化酶（又稱β-淀粉酶）和液化型淀粉酶（又稱α-淀粉酶）。其中，糖化酶是一種能力強、活性高、底物專一性較低的外切葡萄糖苷酶，使支鏈淀粉幾乎近理論值地水解成葡萄糖，而液化型淀粉酶是一種內切葡萄糖苷酶，作用于支鏈淀粉時產生葡萄糖、麥芽糖和一系列極限糊精。在2 種酶的協同作用下，糯米淀粉被糖化為葡萄糖。由于根霉菌在糖化的同時也伴隨產酒化酶系，因此始終保持著糖化與酒精發酵的連鎖作用，即使氧氣耗盡根霉菌死亡，菌體釋放的酶仍不斷地將葡萄糖用于酒精發酵。隨著發酵的深入，酒精濃度升高，酶喪失活性，米酒制作完成。由于根霉菌死亡，酶更易受環境影響而迅速失活，這使得更多葡萄糖被保留而產酒精偏少。因此單菌根霉制作的米酒味道更甜，但不及雙菌復合產米酒醇香濃厚，這也是“甜味型酒曲”的命名原因。因為酒體中死亡的菌體、失活的酶等含量少，聚合、變性或析出的顆粒含量低，所以酒體透明度高。

4.3 釀酒酵母用于米酒制作的酶系及其主要作用 釀酒酵母本身只產麥芽糖酶、蔗糖酶和酒化酶系等，因缺乏淀粉酶系不能將淀粉糖化利用。又因釀酒酵母是兼性厭氧型，在米酒制作時，菌體預先將糯米原料中的微量麥芽糖、蔗糖轉化成葡萄糖，用于自身活化繁殖。只有在缺氧時，才將剩余的葡萄糖轉化成少量酒精。這就是單菌釀酒酵母制作“聞之有酒香幾乎無酒味”的原因。

4.4 雙菌復合制作米酒過程及原理 雙菌復合制作米酒的過程，是根據根霉菌與釀酒酵母生產的酶系差異，巧妙地利用了二者所產酶的協同關系。初期氧氣充足，根霉菌高產淀粉酶系將糯米淀粉快速糖化成葡萄糖，供自身和釀酒酵母活化和大量繁殖。很快氧氣消耗殆盡，根霉菌因缺氧而死亡，釀酒酵母不僅利用葡萄糖進行酒精發酵產生酒精，而且利用葡萄糖繼續生長和繁殖。隨著發酵的深入，酒精濃度逐漸增大，釀酒酵母也將死亡，酶失去活性，米酒制作結束。又由于根霉產酒化酶系也始終參與酒精發酵［3］，所以，葡萄糖保留少而產酒精量多，米酒甜味較淡而醇香濃厚。由于酒體中死亡的菌體、失活的酶及生成的酵母泥等更多，聚合、變性或析出成肉眼可見的顆粒含量高，故酒體透明度略低。

可見，在雙菌復合制作米酒的過程中，根霉菌的主要作用是早期有氧時對原料進行快速糖化，釀酒酵母則負責后期無氧時的酒精發酵。研究表明，麥芽糖和葡萄糖是酵母細胞代謝的主要可發酵糖類，糯米淀粉糖化成麥芽糖和葡萄糖等的含量多少及酵母利用這些物質的能力決定糖酵解的啟動快慢。又由于麥芽糖代謝系（包括麥芽糖透性酶和麥芽糖酶）是典型的誘導酶系，受麥芽糖阻遏作用，麥芽糖的旺盛發酵是隨著葡萄糖耗盡后，在麥芽糖的誘導下，經過不同程度的遲滯期后才開始進行的［4］。因此，雙菌復合發酵初期啟動快、反應劇烈。

5 實驗結論

在以糯米淀粉為原料的米酒制作中，單菌釀酒酵母因不產淀粉酶系而不能單獨用于米酒制作，單菌根霉或雙菌復合均可制作米酒，其中單菌根霉產米酒品質最佳。這2 種制作米酒的方法均利用了根霉菌既高產淀粉酶系又產酒化酶系的特點，單菌根霉既產酒精又保留更多葡萄糖，因此，米酒酒味濃郁味道更甜。在雙菌復合制作時，由于釀酒酵母的參與而使更多的葡萄糖轉化成酒精，故產米酒甜味較淡而醇香濃厚。這與張蘭波等［5］的研究結果一致。通過實驗探究及資料查閱，學生解開疑惑。

6 應用

日常生活中釀酒酵母又稱面包酵母，常用于制作面包，因為面粉本身所含淀粉酶系能將面粉中的淀粉糖化供酵母利用產生酒精和CO2，CO2在生面團中形成氣泡將面團發起來，酒精在烘烤過程中揮發。人們用谷物原料釀酒，一類是以谷物發芽的方式產酶將原料本身糖化，再用酵母菌將糖分轉化成酒精，另一類是用發霉的谷物制成酒曲，酒曲含大量的微生物及分泌的酶系，不同酶系將谷物原料糖化并轉化成酒精。當今曲酒工業生產，大多用糖化力強的純種根霉菌和優良酵母搭配，家庭制作米酒則使用根霉菌。