王祥余，劉杰，田小敏，宗緒巖（1.四川理工學(xué)院，四川自貢64000；.諾維信（中國(guó)）投資有限公司，北京100085；.日出東方太陽能股份有限公司檢測(cè)中心，江蘇連云港005）

濃香型白酒丟糟酒生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室模型建立

王祥余1,2，劉杰3，田小敏2，宗緒巖1,*
（1.四川理工學(xué)院，四川自貢643000；2.諾維信（中國(guó)）投資有限公司，北京100085；3.日出東方太陽能股份有限公司檢測(cè)中心，江蘇連云港222005）

針對(duì)目前濃香型白酒丟糟酒的生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室模型，采用HPLC和酶法檢測(cè)樣品中的殘淀粉、含酒量等關(guān)鍵指標(biāo)，并通過平均值和標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)價(jià)模型的合理性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明該模型能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)丟糟酒成熟酒醅的含酒量和殘淀粉，為設(shè)計(jì)和優(yōu)化針對(duì)濃香型丟糟酒的特種生物制劑提供快捷有效的預(yù)測(cè)手段。

丟糟；模型；濃香型白酒

丟糟是白酒釀造過程中的必然產(chǎn)物，特別是占白酒工藝絕大部分產(chǎn)能的濃香型白酒，其特定的生產(chǎn)工藝決定了丟糟產(chǎn)量了巨大、成分的復(fù)雜［1］以及處理的難度。根據(jù)2014年度白酒協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)成品酒的產(chǎn)能已突破1000萬t，市場(chǎng)總值超過5000億人民幣，預(yù)計(jì)丟糟的數(shù)量也將高達(dá)1500萬t。關(guān)于如何合理使用這些丟糟生產(chǎn)丟糟酒或提高原料利用率，在上世紀(jì)九十年代中期洋河酒廠的陳宗敬等［2］、劍南春的徐學(xué)明等［3］、習(xí)水大曲的鐘方達(dá)等［4］、宜昌食用酵母（安琪酵母）李志軍等［5］及瀘州曲酒廠的范力［6］等均做了研究，這些研究主要集中在利用糖化酶（固態(tài)）加酵母的模式進(jìn)一步利用丟糟中殘余的淀粉及一些香氣物質(zhì)；二十世紀(jì)末，隨著大規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)的興起，市場(chǎng)對(duì)飼料的巨大需求促進(jìn)了研究者們對(duì)丟糟生產(chǎn)飼料了研究［7］；在食用菌培養(yǎng)方面，由于酒糟的形態(tài)特征及營(yíng)養(yǎng)組成，也得到了很多學(xué)者的關(guān)注［8-9］；而對(duì)于白酒工業(yè)相關(guān)模型的建立則主要集中在白酒公司的產(chǎn)品質(zhì)量控制上［10-11］和市場(chǎng)研究中［12］，沒有關(guān)于建立丟糟酒實(shí)驗(yàn)室模型的報(bào)道。同時(shí)近年來對(duì)丟糟酒生產(chǎn)的研究也主要集中在復(fù)合大曲和強(qiáng)化曲上［13］，對(duì)復(fù)合酶制劑的研究并不多見。

試驗(yàn)旨在根據(jù)濃香型丟糟酒生產(chǎn)工藝建立對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室模型，為尋找適用于濃香型丟糟的酶分子并優(yōu)化復(fù)合酶配方建立實(shí)驗(yàn)室篩選手段。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

丟糟：華東地區(qū)某著名酒廠秋冬丟糟，丟糟前期發(fā)酵工藝為老五甑工藝五糧發(fā)酵，發(fā)酵周期為90 d，使用窖池為泥窖；大曲：華東地區(qū)某著名酒廠提供；酵母：安琪高活性酵母；酶制劑：本土固體糖化酶及諾維信液體糖化酶。

酒石酸鉀鈉（分析純）：Aladdin；五水硫酸銅（分析純）、NaOH（分析純）：MERCK；葡萄糖、麥芽糖、果糖、乙酸、乳酸、甘油、琥珀酸、三糖、四糖、五糖、多糖、淀粉分解糊精、雙乙酰、甲醇、乙醇、NaOH等分析試劑（均為色譜純）：全部購(gòu)自SIGMA。

1.2儀器與設(shè)備

ME3002天平及萬分之一天平：Mettler；Waters 1515高效液相色譜（配備Waters 2414 Refractive Index Detector，Waters 2707 Autosampler和 Bio-Rad生產(chǎn)AminexRHPX-87H Column 300×7.8mm色譜柱）；純水機(jī)：Milli-Q；樣品制備：SPEXRSample Prep 1600；水浴鍋：Heto；烘箱：BINDER；搖床：InnovaR44；其余玻璃器皿均購(gòu)自德國(guó)DURAN。

1.3方法

1.3.1實(shí)驗(yàn)室丟糟酒發(fā)酵

使用1 L規(guī)模的發(fā)酵瓶，每個(gè)發(fā)酵瓶中加入配置好的入窖丟糟酒醅約610 g（丟糟酒醅具體配置為600 g新鮮丟糟，10.4 g大曲，0.1 g安琪高活性酵母，酶制劑使用劑量為糖化酶酶活力17 cu/g丟糟酒醅），固體酶和液體酶試驗(yàn)各做做5個(gè)平行樣，共計(jì)10組發(fā)酵試驗(yàn)，用保鮮膜封口置于地下室避光發(fā)酵20 d。

1.3.2酒廠丟糟酒發(fā)酵

糖化酶在使用前需要稀釋，稀釋水溫度不超過60℃，應(yīng)該盡量減少酶制劑稀釋的時(shí)間，做到隨配隨用；在正常生產(chǎn)酒糟完成蒸酒、冷卻、加曲后酒醅溫度降低至60℃以下時(shí)加入每甑所需的酶制劑，混勻即可，后續(xù)操作同丟糟酒生產(chǎn)。

1.3.3樣品處理

實(shí)驗(yàn)室的樣品：為保證實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)室中需將發(fā)酵瓶中的發(fā)酵物全部轉(zhuǎn)移到密封袋中，仔細(xì)混勻后方可取樣；取得的樣品主要用途有測(cè)定殘淀粉和成熟酒醅成分測(cè)定。關(guān)于實(shí)驗(yàn)室入窖酒醅的殘淀粉測(cè)定也需遵循混勻后取樣的原則。

工廠的樣品：為保證工廠數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在工廠中需對(duì)每一甑的樣品進(jìn)行取樣，取樣點(diǎn)分為中央和四周5個(gè)點(diǎn)，共計(jì)每個(gè)窖池需取樣30個(gè)，混勻后取1kg作為樣品帶回實(shí)驗(yàn)室分析。

1.3.4殘淀粉檢測(cè)

殘淀粉的檢測(cè)方法為酶法，方法與Megazyme一致，利用諾維信復(fù)合淀粉酶和糖化酶代替Megazyme所用酶制劑以取得更穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。

1.3.5成熟酒醅成分檢測(cè)

成熟酒醅的成分檢測(cè)使用Waters 1515高效液相色譜，柱溫為65℃，流動(dòng)相為0.5%H2SO4，流速0.6mL/min，時(shí)間為30 min。

2　結(jié)果與分析

2.1入窖酒醅和成熟酒醅殘淀粉分析

采用酶法測(cè)定入窖、出窖酒醅樣品中的淀粉含量，結(jié)果如圖1所示。

圖1　入窖酒醅和成熟酒醅殘淀粉Fig.1　Residual starch of Pit-entry and Pit-out waste lees

由圖1可以看出，相同的酶處理方式在實(shí)驗(yàn)室和工廠所得的成熟酒醅殘淀粉含量差距不明顯（當(dāng)P= 0.05），表明在預(yù)測(cè)殘淀粉方面該模型是可信的。

在圖1中，入窖淀粉的標(biāo)準(zhǔn)差較大（σ=0.60）表明來自各個(gè)窖池的丟糟的殘淀粉含量有著較大的波動(dòng)；經(jīng)過處理后所得的成熟酒醅中淀粉含量較低且標(biāo)準(zhǔn)差較小表明經(jīng)過目前市場(chǎng)上酶制劑的處理入窖丟糟中的殘淀粉已經(jīng)分解利用達(dá)到了一個(gè)極限，殘余的部分淀粉的分解是目前酶制劑所難以處理分解的抗性淀粉、老化淀粉、淀粉與蛋白脂肪等的復(fù)合物或者是被纖維素、半纖維素等包裹或連結(jié)的淀粉；另外，液態(tài)酶制劑和固態(tài)酶制劑在實(shí)驗(yàn)室和酒廠中的表現(xiàn)（在實(shí)驗(yàn)室中可以做到固態(tài)酶制劑和液態(tài)酶制劑都能均勻分布于物料中，但在酒廠難做到均勻分布，淀粉測(cè)定的結(jié)果是固態(tài)酶制劑在實(shí)驗(yàn)室中分解效果優(yōu)于液態(tài)，在工廠中表現(xiàn)則相反）也證明液態(tài)酶制劑均勻分布于物料中的能力能促進(jìn)殘余淀粉的分解利用。

2.2成熟酒醅含酒量分析

采用HPLC法測(cè)定出窖后酒醅樣品中的酒精含量，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，在實(shí)驗(yàn)室和酒廠狀態(tài)下，不同類型酶制劑處理下的丟糟所能產(chǎn)生的酒的數(shù)量不存在明顯差距（當(dāng)P=0.05），但不同試驗(yàn)環(huán)境下相同類型酶的處理卻出現(xiàn)了一定的差異，盡管這一差異較前者要大，但在P=0.05條件下仍然不是明顯差異，上述結(jié)果表明在預(yù)測(cè)出窖酒醅含酒量方面該模型同樣是可信的。

圖2 成熟酒醅含酒量Fig.2　Alcohol yield in Pit-out waste lees

通過圖2的結(jié)果分析可知，在酒廠狀態(tài)下丟糟的出酒量較實(shí)驗(yàn)室有一定的提高，表明酒廠環(huán)境下存在的豐富微生物菌群（包括大量接種酵母和環(huán)境中的酵母）比實(shí)驗(yàn)室條件下主要以酵母菌為主的發(fā)酵所產(chǎn)出的酒更多，究其原因應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)室條件下酵母接種量不足造成的，因此在未來的發(fā)酵中應(yīng)該適當(dāng)增加酵母的接種量。經(jīng)專業(yè)人士品評(píng)也證實(shí)了酒廠環(huán)境發(fā)酵生產(chǎn)的酒質(zhì)量、口感，優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室條件發(fā)酵得到的酒液（數(shù)據(jù)未列出）。

結(jié)合2.1中對(duì)出窖殘淀粉的分析可論證另一個(gè)猜測(cè)，即目前酒廠使用的固體酶制劑大多為早期糖化酶菌種發(fā)酵，副酶活力相對(duì)較菌種更現(xiàn)代化的液體糖化酶菌種所生產(chǎn)的產(chǎn)品要多，而這些副酶活力中含有一些能促進(jìn)殘淀粉分解的酶活力，這同大曲里的多種酶共存能促進(jìn)酒醅中淀粉分解，原酒風(fēng)味更加豐富的現(xiàn)實(shí)相一致。

2.3成熟酒醅成分分析

采用HPLC法測(cè)定出窖后酒醅樣品中的組分及其含量，結(jié)果分析結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，在相同的環(huán)境下，即實(shí)驗(yàn)室或者酒廠環(huán)境下，固態(tài)酶和液態(tài)酶在葡萄糖、果糖、甘油及三糖以下物質(zhì)方面表現(xiàn)一致，不存在明顯差距。

表1 成熟酒醅成分分析Table 1　The component of Pit-out waste lees

在乳酸方面，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和酒廠條件下使用液體酶所生產(chǎn)的產(chǎn)品中乳酸的含量均比使用固體糖化酶的要多；對(duì)酶制劑的性質(zhì)測(cè)試表明相同酶活力條件下固體酶分解酒糟殘淀粉產(chǎn)生葡萄糖的速度遠(yuǎn)低于液體酶（產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)橐后w酶更容易均勻分布在物料中）；上述數(shù)據(jù)和結(jié)論表明發(fā)酵早期較快的糖化速度會(huì)提高丟糟酒醅中乳酸菌的活動(dòng)能力，從而使發(fā)酵成熟酒醅中含有更多的乳酸；實(shí)驗(yàn)室條件下液態(tài)酶與固態(tài)酶所生產(chǎn)成熟酒醅中乳酸數(shù)量差距較在工廠條件下小也從側(cè)面表明在試驗(yàn)條件下由于混合均勻度較高，從而抵消了液體酶較固體酶容易均勻分布的優(yōu)勢(shì)。

綜合2.1中酒醅殘淀粉和2.2中成熟酒醅含酒量的標(biāo)準(zhǔn)差可知，在實(shí)驗(yàn)室條件下所得各組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差均較酒廠條件下小，表明在試驗(yàn)條件下該模型運(yùn)行較為穩(wěn)定。

3　結(jié)論

利用實(shí)驗(yàn)室條件模擬濃香型丟糟酒的生產(chǎn)過程是可行的，可以利用這一模型預(yù)測(cè)不同處理?xiàng)l件下丟糟酒成熟酒醅的殘淀粉含量、含酒量、四糖以上物質(zhì)、三糖以下物質(zhì)等關(guān)鍵指標(biāo)，為優(yōu)化丟糟酒的生產(chǎn)條件，特別是研究針對(duì)濃香型丟糟酒的特種復(fù)合生物制劑提供快捷有效的預(yù)測(cè)手段。但是該模型由于在微生物環(huán)境方面的欠缺，不能合理模擬包括酸類物質(zhì)在內(nèi)的氣味物質(zhì)的生成，因而在酒的風(fēng)味方面，仍然需要工廠放大試驗(yàn)來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的微生物制劑。

另外，試驗(yàn)從側(cè)面證實(shí)了固態(tài)酶制劑中的副酶活力對(duì)促進(jìn)出酒的貢獻(xiàn)，對(duì)于進(jìn)一步探索和設(shè)計(jì)針對(duì)特定酒糟的特種復(fù)合生物制劑有著理論指導(dǎo)意義，也為尋找這些特殊的酶指明了方向。

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The Establishment of Experimental Model Based on Waste Lees Liquor of Luzhou-flavor Liquor

WANG Xiang-yu1，2，LIU Jie3，TIAN Xiao-min2，ZONG Xu-yan1，*
（1.Sichuan University of Science&Engineering，Zigong 643000，Sichuan，China；2.Novozymes（China）Investment Co.Ltd.，Beijing 100085，China；3.Testing Center of Sunrise SolarEast Co.，Ltd.，Lianyungang 222005，Jiangsu，China）

In order to establish experimental model based on the process of waste lees liquor of Luzhou-flavor liquor，the samples of Pit-entry and Pit-out waste lees were analyzed by HPLC Enzymes Method tor the residual starch and component in them.Then Average and STDEV（Standard Deviation）were used to test the reasonability and stability of experimental model.The results showed that the experimental model can exactly forecast the residual starch and alcohol yield in Pit-out waste lees and it will be an effective forecast tool during design and Optimization complex biological agent focus on waste lees liquor of Luzhou-flavor liquor.

waste lees；model；Luzhou-flavor liquor

2016-04-28

固態(tài)釀造關(guān)鍵技術(shù)研究四川省院士（專家）工作站開放基金項(xiàng)目（GY2014-01）；釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（NJ2014-07）；瀘州老窖科研獎(jiǎng)學(xué)金項(xiàng)目（13ljzk6）

王祥余（1985—），男（漢），工程師，碩士，研究方向：酶學(xué)工程及應(yīng)用、微生物發(fā)酵。

宗緒巖（1976—），男，副教授，博士，主要從事食品生物化學(xué)、酶學(xué)應(yīng)用及發(fā)酵過程控制的研究。