范斌強(qiáng) 吳浩人 余有貴 劉安然 熊 翔
(1.邵陽學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院,湖南 邵陽 422000;2.生態(tài)釀酒技術(shù)與應(yīng)用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 邵陽 422000;3.湖南省茶業(yè)集團(tuán)股份有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000;4.湖南湘窖酒業(yè)有限公司,湖南 邵陽 422000)
白酒生產(chǎn)過程中,大曲為白酒發(fā)酵提供霉菌、酵母菌、細(xì)菌以及酶類[1],因此控制大曲質(zhì)量是白酒釀造的關(guān)鍵[2]。大曲是通過富集自然環(huán)境中各種微生物經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)制成[3],而強(qiáng)化大曲是將分離出來具有某種特定功能的微生物添加到大曲的制曲原料中[4],以增強(qiáng)大曲的某種性能,從而提高釀酒原料的出酒率或改善白酒的品質(zhì)。Li等[5]將片球菌、酵母菌等純種微生物接種至酒曲中,豐富了大曲中微生物群落結(jié)構(gòu)。劉宇[6]通過添加純種細(xì)菌和霉菌至醬香大曲中,改善了白酒的風(fēng)味。姜鵬[7]將高產(chǎn)酯的酵母菌添加至大曲中提高了出酒率和白酒中總酸、總酯含量。王曉娜[8]研究了夏秋茶制作大曲的工藝對(duì)大曲品質(zhì)和固態(tài)發(fā)酵茶酒的影響。冠突散囊菌(Eurotium cristatum)又稱金花菌,是茯磚茶在適宜條件下,通過“發(fā)花”工藝生長(zhǎng)的有益菌[9]。冠突散囊菌在發(fā)酵期間會(huì)通過代謝產(chǎn)生對(duì)人體健康有益的產(chǎn)物,使茯磚茶具有降血糖、抗氧化以及調(diào)節(jié)腸胃等功能[10]。目前,冠突散囊菌的研究大多集中在分離鑒定[11]、抑菌活性[12]、工藝優(yōu)化[13]、抗氧化性[14]等方面,關(guān)于冠突散囊菌的黑茶培養(yǎng)物制成強(qiáng)化大曲方面的研究尚未見報(bào)道。研究擬以偏高溫包包曲制作工藝為基礎(chǔ),采用含冠突散囊菌黑茶制備強(qiáng)化大曲,對(duì)培菌管理過程中主要微生物類群、酶活力和常規(guī)理化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行對(duì)比分析,探索黑茶強(qiáng)化大曲與傳統(tǒng)大曲的差異,為黑茶大曲的開發(fā)和提高酒曲的糖化力提供依據(jù)。
1.1.1 材料與試劑
黑毛茶:要求黑褐油潤、緊結(jié)肥壯,湖南省茶業(yè)集團(tuán)股份有限公司;
冠突散囊菌:從傳統(tǒng)黑茶的金花中分離獲得,湖南省茶業(yè)集團(tuán)股份有限公司;
黑茶菌:根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]的研究方法進(jìn)行制備改良,以黑毛茶為原料,殺菌處理后接種冠突散囊菌菌懸液,發(fā)酵條件為接種量9%,料液比1.0∶14.5 (g/mL),發(fā)酵時(shí)間125 h,干燥后獲得黑茶菌培養(yǎng)物,簡(jiǎn)稱黑茶菌,用于包包曲強(qiáng)化,生態(tài)釀酒技術(shù)與應(yīng)用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
小麥:選用顆粒飽滿,無蟲害的小麥,粉碎過20目篩,湖南湘窖有限公司;
葡萄糖、瓊脂、蛋白胨、可溶性淀粉、酒石酸鉀鈉、濃鹽酸、氫氧化鈉、次甲基藍(lán)等:分析純,邵陽市科儀化玻有限公司。
1.1.2 主要儀器和設(shè)備
恒溫培養(yǎng)箱:DH-420型,北京科偉永興儀器有限公司;
恒溫水浴鍋:DK-99-3型,江蘇金壇中大儀器廠;
磁力攪拌器:HJ-1型,常州越新儀器制造有限公司;
自動(dòng)壓力蒸汽滅菌器:GI54DWS型,致微(廈門)儀器有限公司;
《蒲團(tuán)》的創(chuàng)作時(shí)間是明治40年。正是日俄戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束的時(shí)候。那個(gè)時(shí)候,日本的現(xiàn)代化的速度變快了。生駒夏美在論文中如此寫道。“也就是說,即使不能否認(rèn)明治維新要將日本變身為西洋的近代國家而出發(fā)了,但這一想法并非等同于大家的共享,而且,西方的壓力和思想也廣泛流傳下來了嗎?正是因?yàn)樗麄兂霈F(xiàn)了強(qiáng)烈的反對(duì)和反動(dòng),所以也產(chǎn)生了江戶時(shí)代以前日本存在的愿望吧。當(dāng)時(shí)的日本無論是技術(shù)還是外表都是西洋化的,但內(nèi)心的根本就是日本式。日本的封建思想又深深地留在了人們的心中。封建思想的力量很強(qiáng)。當(dāng)時(shí)的日本人崇尚西方文明,但它只停留在行為和服裝等水上。由于日本的傳統(tǒng)文化和西方文明的根本不同,西方文明也無法徹底接受。
便攜式pH計(jì):LE438型,梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司;
超凈工作臺(tái):SW-CJ-1FD型,蘇州智凈凈化設(shè)備有限公司。
以湖南湘窖酒業(yè)有限公司的偏高溫包包曲的制曲工藝為基礎(chǔ),以常規(guī)小麥包包曲為對(duì)照組,每塊曲坯重3.2 kg;分別按小麥重量的5%,10%,15%,20%添加黑茶菌,經(jīng)混合潤糧,制備曲坯,每個(gè)添加量制作10塊曲坯、3批次,經(jīng)入室安曲、培菌管理制成新曲,其工藝流程圖如圖1所示[16]。
圖1 黑茶曲工藝路線Figure 1 Technological route of dark tea Jiuqu
1.3.1 培養(yǎng)基配制
(1) 孟加拉紅培養(yǎng)基:蛋白胨5 g、磷酸二氫鉀1.0 g、硫酸鎂0.5 g、葡萄糖10.0 g、氯霉素0.1 g、孟加拉紅0.033 g、瓊脂20.0 g,蒸餾水1 000 mL。
(2) 營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基:蛋白胨10 g、牛肉膏3 g、氯化鈉5 g、瓊脂15~20 g,蒸餾水1 000 mL。
(3) 察氏瓊脂培養(yǎng)基:硝酸鈉3 g、磷酸氫二鉀1 g、硫酸鎂0.5 g、氯化鉀0.5 g、硫酸亞鐵0.01 g、蔗糖30 g、瓊脂15 g,pH (6.2±0.2),蒸餾水1 000 mL。
1.3.2 微生物的培養(yǎng)與計(jì)數(shù) 準(zhǔn)確稱取25 g大曲粉至裝有225 mL無菌稀釋液的三角瓶中,充分振蕩,取1 mL至裝有9 mL無菌稀釋液的試管中,得到10-2稀釋液,依次操作得到10-3,10-4,10-5稀釋液。吸取1 mL稀釋液加至培養(yǎng)皿中,倒入溫度適中的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基養(yǎng)基、察氏瓊脂培養(yǎng)基,搖晃混勻,待凝固后倒置,營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基放入35 ℃培養(yǎng)箱中,其余放入28 ℃培養(yǎng)箱中,培養(yǎng)1~2 d,分別對(duì)細(xì)菌、酵母菌、霉菌和冠突散囊菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。
1.3.3 大曲的理化指標(biāo)與酶活檢測(cè) 參照QB/T 4257—2011《釀酒大曲通用分析方法》。
2.1.1 霉菌和冠突散囊菌 由表1可知,隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,霉菌數(shù)量先升后降,并在培菌第3天達(dá)最大值。隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,大曲溫度逐漸升高,霉菌生長(zhǎng)受到抑制,霉菌數(shù)量開始減少;隨著大曲溫度的降低,霉菌數(shù)量略有回升,并在入庫時(shí)趨于穩(wěn)定。黑茶曲添加組的霉菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間呈顯著變化(P<0.05)。培菌前期,溫度、濕度適宜,霉菌數(shù)量增加,培菌第2天,各黑茶曲添加組之間差異顯著(P<0.05);隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,大曲溫度在培菌第8天達(dá)到頂溫,15%黑茶菌添加組的霉菌數(shù)與對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05);隨著大曲溫度的降低,傳統(tǒng)大曲對(duì)照組的霉菌與黑茶菌添加組之間差異顯著(P<0.05)。在培菌管理結(jié)束的第28天入庫時(shí),15%和20%黑茶菌添加組的霉菌數(shù)與對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且協(xié)同促進(jìn)霉菌的生長(zhǎng);15%和20%黑茶菌添加組的霉菌數(shù)量與5%,10%黑茶菌添加組之間存在顯著性差異(P<0.05),但5%和10%黑茶菌添加組之間的差異不顯著。
表1 大曲中霉菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化?Table 1 Total number of molds in different Aspergillus ×105 CFU/g
考慮到培菌管理前、中期冠突散囊菌在小麥培養(yǎng)基中生長(zhǎng)不明顯,故只在培菌結(jié)束的新曲入庫時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。由表2可知,強(qiáng)化大曲中有冠突散囊菌檢出,說明冠突散囊菌能夠在小麥包包曲中生長(zhǎng)繁殖。
表2 培菌第28天大曲中冠突散囊菌總數(shù)Table 2 Total number of Corona aspergillus in different Daqu ×105 CFU/g
2.1.2 酵母菌 由表3可知,隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,酵母菌先升后降再緩慢上升。主要原因在于培菌前期溫度適宜,大曲中酵母菌大量繁殖;而當(dāng)發(fā)酵溫度上升至50 ℃時(shí),超過酵母菌最佳生長(zhǎng)繁殖溫度,酵母菌生長(zhǎng)處于抑制狀態(tài);發(fā)酵培菌后期隨著溫度的降落,酵母菌略有增加,但基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。黑茶菌添加組的酵母菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。培菌第3天,5%黑茶菌添加組的酵母菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間無顯著性差異,但其他黑茶菌添加組與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間呈顯著性差異(P<0.05)。進(jìn)入高溫發(fā)酵階段,酵母菌數(shù)量降低,培菌第12天,黑茶菌添加組與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間存在顯著性差異(P<0.05)。隨著大曲溫度的降低,傳統(tǒng)大曲對(duì)照組的酵母菌數(shù)量與其他黑茶添加組之間差異顯著(P<0.05)。在培菌管理結(jié)束的第28天入庫時(shí),黑茶菌添加組的酵母菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且抑制酵母菌的生長(zhǎng);但各黑茶菌添加組之間的酵母菌數(shù)量差異不顯著。酒曲中黑茶菌、霉菌和酵母菌的生長(zhǎng)繁殖均需要耗氧,可能是黑茶菌、霉菌的生長(zhǎng)繁殖能力強(qiáng),對(duì)酵母菌具有競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用,從而在大曲中強(qiáng)化黑茶菌會(huì)相對(duì)減少酵母菌的數(shù)量。
表3 大曲中酵母菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化?Table 3 Total number of yeast in different Daqu ×105 CFU/g
2.1.3 細(xì)菌 由表4可知,培菌前期養(yǎng)分比較充足,細(xì)菌數(shù)量在入房前3 d增加,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),大曲溫度升高,不耐高溫的微生物數(shù)量減少,細(xì)菌在第4天時(shí)處于最大值,此時(shí)溫度恰好適合耐高溫的細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖;進(jìn)入高溫發(fā)酵培菌階段后,細(xì)菌開始減少。隨著大曲溫度的下降,細(xì)菌數(shù)量有所回升。黑茶菌添加組的細(xì)菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。大曲培養(yǎng)第2,3天,5%黑茶菌添加組的細(xì)菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間無顯著差異,但其他黑茶菌添加組的細(xì)菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。在培菌管理結(jié)束的第28天入庫時(shí),黑茶菌添加組的細(xì)菌數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且抑制細(xì)菌的生長(zhǎng);且5%的黑茶菌添加組的細(xì)菌數(shù)量與其他各添加量之間差異顯著(P<0.05)。
表4 大曲中細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化?Table 4 Total number of bacteria in different Daqu ×105 CFU/g
2.2.1 大曲溫度 由圖2可知,大曲溫度隨發(fā)酵時(shí)間的增加先增加后緩慢下降,第5天時(shí)達(dá)到頂溫58 ℃,共持續(xù)7 d;第12天大曲溫度緩慢降低,第16天時(shí)大曲溫度降至室溫(26 ℃),符合中高溫大曲“前緩中挺后緩落”的變化趨勢(shì)。第28天入庫,大曲溫度為20 ℃。
圖2 大曲溫度的變化趨勢(shì)Figure 2 Trend of temperature variation of different Daqu
2.2.2 水分 由圖3可知,隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,大曲的水分含量迅速降低。大曲剛?cè)敕砍伞按ā弊謹(jǐn)[放,有助于水分揮發(fā)。培菌前期,大曲溫度較低,水分減少較緩。隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,大曲進(jìn)入高溫發(fā)酵階段,水分開始迅速降低。第28天入庫,各黑茶菌添加組的大曲水分維持在15%左右,說明大曲水分變化與大曲溫度密切相關(guān)。
圖3 大曲水分動(dòng)態(tài)變化圖Figure 3 Dynamicchanges of water in different Daqu
2.2.3 酸度 由圖4可知,培菌第1~4天,產(chǎn)酸微生物迅速繁殖,酸度增加;培菌第5~11天,進(jìn)入高溫發(fā)酵階段,不耐高溫的微生物開始死亡,酸度降低,此階段大曲溫度維持在58 ℃左右;培菌第12~16天,大曲溫度逐漸降低,微生物開始生長(zhǎng)繁殖,酸度增加。第28天入庫時(shí),大曲溫度趨于室溫,微生物死亡與代謝速率基本維持穩(wěn)定,酸度也基本維持穩(wěn)定。
圖4 大曲酸度動(dòng)態(tài)變化圖Figure 4 Dynamicchanges of acidity of different Daqu
2.2.4 淀粉含量 由圖5可知,淀粉含量在整個(gè)發(fā)酵過程中呈下降趨勢(shì)。培菌前期,合適的溫度導(dǎo)致微生物數(shù)量快速增加,并且由于淀粉是多糖,為大曲中微生物生長(zhǎng)提供所需的能量,因此微生物對(duì)原料中淀粉分解和消耗增加;進(jìn)入高溫發(fā)酵期后,大量微生物死亡導(dǎo)致對(duì)淀粉的利用率降低,淀粉含量趨于平緩;第28天入庫時(shí),大曲溫度趨于室溫,且水分含量降低,微生物生長(zhǎng)趨于平衡,微生物對(duì)淀粉的消耗比較穩(wěn)定。
圖5 大曲淀粉含量動(dòng)態(tài)變化圖Figure 5 Dynamic changes of starch content in different Daqu
2.3.1 發(fā)酵力 由圖6可知,發(fā)酵力在整個(gè)發(fā)酵過程中先升高后降低。培菌前期,發(fā)酵力開始增加;培菌第5~12天進(jìn)入高溫發(fā)酵期,微生物的生長(zhǎng)繁殖速度降低,發(fā)酵力隨溫度的升高開始降低;進(jìn)入高溫發(fā)酵后期,溫度降低,微生物數(shù)量緩慢回升,發(fā)酵力基本維持穩(wěn)定。
由圖6還可知,黑茶菌添加組的發(fā)酵力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。培菌第2天,10%和20%的黑茶菌添加組的發(fā)酵力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05);但培菌第3,4,8,12天,有部分黑茶菌添加組的發(fā)酵力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05);培菌第16天,茶曲試驗(yàn)組發(fā)酵力與對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05);在培菌管理結(jié)束的第28天入庫時(shí),5%和10%的黑茶菌添加組的發(fā)酵力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間無差異顯著(P>0.05),15%和20%的黑茶菌添加組的發(fā)酵力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05),且能顯著提高大曲的發(fā)酵力。大曲中功能霉菌以曲霉和根霉為主,其中黑曲霉和根霉含有較強(qiáng)的酒化酶,有產(chǎn)乙醇能力[17],試驗(yàn)以15%和20%含冠突散囊菌的黑茶菌制備強(qiáng)化大曲,雖然競(jìng)爭(zhēng)性抑制了發(fā)酵力強(qiáng)的酵母菌的生長(zhǎng)繁殖,但可能是霉菌數(shù)量顯著增多而具有較強(qiáng)的發(fā)酵力,因此試驗(yàn)組的發(fā)酵力有明顯提升。
圖6 大曲發(fā)酵力動(dòng)態(tài)變化Figure 6 Dynamic changes of fermentation power of different Daqu
2.3.2 液化酶活力 由圖7可知,大曲的液化力在入庫發(fā)酵時(shí)為0,培菌前期微生物開始生長(zhǎng)繁殖,液化力增加;液化力在高溫發(fā)酵期開始降低;培菌第12~16天,溫度逐漸趨于室溫,液化力升高,是由于此時(shí)微生物開始繁殖。
字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖7 大曲液化力動(dòng)態(tài)變化Figure 7 Dynamic changes of Daqu liquefaction force
由圖7還可知,黑茶菌添加組的液化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。培菌第2天,黑茶菌添加組的液化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間無顯著差異;但培菌第3,4,8,12,16天,有部分黑茶菌添加組的液化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05),且15%和20%的黑茶菌添加組的液化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。在培菌管理結(jié)束的第28天入庫時(shí),黑茶菌添加組的液化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且能顯著提高大曲的液化力;各黑茶菌添加組之間的液化力無顯著差異。
2.3.3 糖化酶活力 由圖8可知,大曲剛進(jìn)入培菌期時(shí),由于原料中帶有一定量的糖化酶,因此大曲具有很高的糖化力,隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,環(huán)境溫度升高,微生物大量死亡,尤其是霉菌的大量死亡,微生物代謝產(chǎn)生的酶量減少,糖化力較大幅度降低;培菌第12~16天,糖化力有所回升;第28天入庫時(shí),糖化力均維持在穩(wěn)定狀態(tài)。
由圖8還可知,黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)。培菌第2天,只有10%黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05);培菌第3天,黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且能顯著提高糖化力;培菌第4天,15%和20%的黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且能顯著降低糖化力;培菌第8天,5%,15%和20%的黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且能顯著降低糖化力;培菌第12天,只有15%黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05)且能顯著提高糖化力;培菌第16天,黑茶菌添加組的糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05),其中20%的黑茶菌添加組能顯著提高糖化力,但其他黑茶菌添加組能顯著降低糖化力。第28天入庫時(shí),除10%的黑茶菌添加組外,其他3個(gè)黑茶菌添加組的糖化力與對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05),且15%和20%的黑茶菌添加組能顯著提高大曲的糖化力,但5%的黑茶菌添加組能顯著降低大曲的糖化力;且各黑茶菌添加組之間的糖化力均有顯著性差異(P<0.05)。
字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖8 大曲糖化力動(dòng)態(tài)變化Figure 8 Dynamic changes of Daqu saccharification power
在培菌管理的28 d內(nèi),與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組相比,各黑茶菌添加組會(huì)引起微生物類群數(shù)量(霉菌、酵母、細(xì)菌和冠突散囊菌)、常規(guī)理化指標(biāo)(培菌溫度、酒曲水分、酸度和淀粉含量)和酶活力(發(fā)酵力、液化力和糖化力)均有不同程度的變化,且各黑茶菌添加組之間也呈不同程度的變化。在傳統(tǒng)偏高溫包包曲中,采用含冠突散囊菌的黑茶菌培養(yǎng)物進(jìn)行強(qiáng)化,在培菌管理結(jié)束的第28天入庫時(shí),15%和20%的黑茶菌添加組的霉菌、細(xì)菌和酵母數(shù)量與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間差異顯著(P<0.05),說明黑茶菌的添加能顯著促進(jìn)大曲中霉菌的生長(zhǎng)繁殖、抑制大曲中細(xì)菌和酵母菌的生長(zhǎng)繁殖;同時(shí),15%和20%的黑茶菌添加組的液化力和糖化力與傳統(tǒng)大曲對(duì)照組之間呈顯著性差異(P<0.05),說明黑茶菌的添加能顯著提高大曲的液化力和糖化力。利用現(xiàn)代分子生物技術(shù),后續(xù)可進(jìn)一步對(duì)黑茶菌強(qiáng)化大曲微生物區(qū)系的作用機(jī)理進(jìn)行分析。