大黃米白酒高級(jí)醇產(chǎn)生規(guī)律的研究

吳海靜，鐘繼仁，田曉林，朱文眾*

（1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018；2.承德康熙酒業(yè)有限公司，河北承德068253）

大黃米白酒高級(jí)醇產(chǎn)生規(guī)律的研究

吳海靜1，鐘繼仁2，田曉林1，朱文眾1*

（1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018；2.承德康熙酒業(yè)有限公司，河北承德068253）

以大黃米為原料，高粱為對(duì)照，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，研究釀制白酒過(guò)程中高級(jí)醇的產(chǎn)生規(guī)律。結(jié)果表明，大黃米和高粱發(fā)酵所得白酒中均檢測(cè)到仲丁醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇和異戊醇5種高級(jí)醇，其中大黃米酒中主要高級(jí)醇正丙醇、異丁醇、異戊醇的含量分別比高梁酒中的高6.10 mg/100 mL、5.93 mg/100 mL、6.89 mg/100 mL，且大黃米原料中與高級(jí)醇所對(duì)應(yīng)的蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸的含量分別比高粱中高0.048 g/100 g、0.126 g/100 g、0.267 g/100 g，表明原料中氨基酸含量對(duì)白酒中高級(jí)醇含量有一定的影響。對(duì)大黃米三個(gè)輪次白酒中高級(jí)醇含量的研究結(jié)果表明，隨著發(fā)酵輪次的增加大黃米白酒中高級(jí)醇含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。

大黃米；白酒；發(fā)酵；高級(jí)醇；氨基酸

白酒界對(duì)釀酒所用的原料有“高粱香、玉米甜、大麥沖、大米凈”的說(shuō)法，形象地描述了幾種原料與酒質(zhì)或風(fēng)格的關(guān)系，不同的原料釀出的白酒風(fēng)味是不同的，而同一種原料因其成分的差異，釀出的成品酒的風(fēng)格也有區(qū)別[1-2]。因此，原料的成分及含量與釀酒有密切的關(guān)系。此外，不同的發(fā)酵批次、不同的發(fā)酵工藝，酒的風(fēng)味也存在差異。大黃米是我國(guó)北方的主糧之一，含有豐富的氨基酸、淀粉、維生素及礦物元素[3]，具有抗逆性強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短等優(yōu)勢(shì)，但是制品主要以初級(jí)加工品消費(fèi)為主，附加值較低[4]。選用大黃米為原料釀制白酒，可以拓寬釀酒原料渠道，豐富白酒品種，提升大黃米的應(yīng)用價(jià)值。

高級(jí)醇是白酒重要的香氣成分，主要為異戊醇、正丙醇、異丁醇等碳原子數(shù)在兩個(gè)以上的一元醇[5]。白酒中適量的高級(jí)醇能使酒體豐富，口味協(xié)調(diào)，給人以醇厚的感覺(jué)，但過(guò)量的高級(jí)醇會(huì)產(chǎn)生不愉快的苦味、異雜味，且飲用后頭痛[6-8]。高級(jí)醇的生成途徑主要有兩種，一是酵母對(duì)氨基酸的降解途徑，二是酵母對(duì)糖的合成途徑[9-10]。目前，國(guó)內(nèi)白酒生產(chǎn)主要是通過(guò)控制發(fā)酵工藝條件來(lái)調(diào)控高級(jí)醇的含量，而啤酒和葡萄酒生產(chǎn)則是通過(guò)篩選低產(chǎn)高級(jí)醇的酵母、低溫發(fā)酵等方式來(lái)控制酒中高級(jí)醇的含量，檢測(cè)手段主要為分光光度計(jì)法和氣相色譜法兩種[11-12]。

本研究以高粱作對(duì)照，研究大黃米為原料釀制白酒過(guò)程中高級(jí)醇的產(chǎn)生規(guī)律。模擬生產(chǎn)發(fā)酵條件采用清米查工藝分別進(jìn)行三輪白酒固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)，比較大黃米和高粱原料中氨基酸的含量，及釀造的白酒中高級(jí)醇的含量差異，以期為探明大黃米酒高級(jí)醇產(chǎn)生規(guī)律及控制生產(chǎn)工藝提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大黃米、高粱、稻殼、大曲粉：承德康熙酒業(yè)有限公司。

異丁醇、正丁醇、異戊醇、正丙醇（色譜純）：天津市科密歐化學(xué)科技有限公司；仲丁醇（色譜純）：山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司；乙酸正丁酯（色譜純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent6820氣相色譜儀（配置氫火焰離子檢測(cè)器）：美國(guó)安捷倫科技有限公司；DHG-9145A電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LRH-150B生化培養(yǎng)箱：廣東省醫(yī)療器械廠；98-1-B型電子調(diào)溫電熱套：天津市泰斯特儀器有限公司；Biochrom氨基酸分析儀：英國(guó)百康公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 氨基酸含量的檢測(cè)

取50 g粉碎后的大黃米和高粱，采用酸水解方法進(jìn)行前處理，然后按照國(guó)標(biāo)GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測(cè)定》[13]方法用氨基酸分析儀進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.2 白酒固態(tài)發(fā)酵工藝流程

由于大黃米容易淋水，而且比較黏，所以水和稻殼與高粱控制的有所不同，大黃米的初始工藝參數(shù)控制為大黃米180 g，水176 mL（占總量50%），大曲36 g（20%），稻殼27g（15%）；高粱初始工藝參數(shù)控制為高粱180 g，水206 mL（占總量50%），大曲36 g（20%），稻殼27 g（10%）。模擬工廠生產(chǎn)條件，在兩批500 mL燒杯中分別加入大黃米和高粱、稻殼、大曲、水，蓋上保鮮膜密閉，進(jìn)行大米查酒發(fā)酵，初始溫度為19℃，最高溫度為30℃，結(jié)束溫度為25℃，發(fā)酵時(shí)間為21d，發(fā)酵結(jié)束后通過(guò)蒸餾即可獲得大米查酒。在大米查酒醅中加入36 g大曲粉，其他發(fā)酵條件與大米查酒相同，發(fā)酵21 d結(jié)束后通過(guò)蒸餾即可獲得二米查酒和三米查酒。大黃米和高粱兩種原料每批發(fā)酵均做3次平行試驗(yàn)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.3.3 高級(jí)醇含量的測(cè)定

（1）高級(jí)醇的提取及樣品預(yù)處理

取50 μL內(nèi)標(biāo)溶液（8.825 mg/100 mL乙酸正丁酯溶液，溶劑為體積分?jǐn)?shù)50%乙醇溶液），用大黃米和高粱分別蒸餾得到的三個(gè)批次的白酒定容至5mL。采用氣相色譜法檢測(cè)高級(jí)醇含量。

1.3.4 氣相色譜條件

氣相色譜條件：19091-236 INNOWAX毛細(xì)管柱（0.25 mm×60 m×0.5 μm），載氣（N2）流速為120 mL/min，干燥空氣流速為400 mL/min，氫氣流速為20 mL/min。程序升溫：初始溫度50℃，維持5 min，以6℃/min升溫至200℃，維持5 min，進(jìn)樣口溫度為250℃，進(jìn)樣量1 μL。

1.3.5 定性定量分析

定性分析：根據(jù)高級(jí)醇標(biāo)準(zhǔn)品色譜峰的保留時(shí)間，對(duì)樣品各組分色譜峰進(jìn)行定性分析。定量分析：采用乙酸正丁酯內(nèi)標(biāo)法對(duì)樣品中高級(jí)醇各組分進(jìn)行定量檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸含量測(cè)定結(jié)果

在氨基酸的降解代謝途徑中，酒醅中的蛋白質(zhì)經(jīng)水解生成氨基酸，氨基酸脫氨脫羧成醛，醛還原為醇。特定的氨基酸生成特定的高級(jí)醇，如蘇氨酸生成正丙醇，纈氨酸生成異丁醇，亮氨酸生成異戊醇，異亮氨酸生成活性戊醇等[8-9，11，14]。因此，檢測(cè)釀酒原料中氨基酸的含量可以預(yù)測(cè)白酒中形成的高級(jí)醇種類(lèi)和數(shù)量。采用氨基酸分析儀對(duì)大黃米和高粱原料中各氨基酸含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 大黃米和高粱氨基酸含量Table 1 Contents of amino acids in glutinous millet and sorghum

由表1可知，大黃米和高粱中共檢測(cè)到16種氨基酸。大黃米中氨基酸總量（8.968 g/100 g）比高粱（6.532 g/100 g）高2.436g/100g，其中大黃米中含量較高的氨基酸為谷氨酸（2.207g/100g）、丙氨酸（1.053g/100g）和亮氨酸（1.294g/100 g）。除甘氨酸、賴氨酸、半胱氨酸的含量外，大黃米中其他氨基酸含量均高于高粱。可生成正丙醇、異丁醇和異戊醇的蘇氨酸、纈氨酸和亮氨酸，在大黃米中的含量分別為0.270 g/100 g、0.491 g/100 g和1.294 g/100 g，比高粱中分別高0.048g/100g、0.126g/100g和0.267g/100g。有研究表明，向發(fā)酵液中添加銨態(tài)氮有利于酵母合成α-酮酸，進(jìn)一步合成高級(jí)醇[15]；添加亮氨酸對(duì)高級(jí)醇中異戊醇的生成量影響最為明顯，添加纈氨酸對(duì)高級(jí)醇中異丁醇的生成量影響最為明顯[6]；可見(jiàn)高級(jí)醇的生成量隨銨態(tài)氮或氨基酸含量的增加而增加。

2.2 高級(jí)醇定性分析結(jié)果

對(duì)高級(jí)醇標(biāo)準(zhǔn)品、大黃米和高粱大米查酒中高級(jí)醇進(jìn)行氣相色譜檢測(cè)，氣相色譜圖檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 高級(jí)醇標(biāo)準(zhǔn)品(A)、大黃米白酒(B)及高粱白酒(C)氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of higher alcohols standards(A),glutinous milletBaijiu(B)and sorghumBaijiu(C)

由圖1A可知，高級(jí)醇標(biāo)準(zhǔn)品色譜峰出峰時(shí)間分別為仲丁醇17.243min、正丙醇17.778min、異丁醇19.229min、正丁醇20.952min和異戊醇23.231min。各色譜峰峰型對(duì)稱(chēng)，分離效果良好。由圖1B和圖1C可知，大黃米白酒和高粱白酒中均檢出正丙醇、異丁醇、異戊醇、仲丁醇和正丁醇5種高級(jí)醇。

2.3 高級(jí)醇定量檢測(cè)結(jié)果

將大黃米和高粱各經(jīng)三輪發(fā)酵、蒸餾后，測(cè)得的大黃米大米查酒、二米查酒和三米查酒的酒精度分別為29.7%vol、33.3%vol和11.0%vol，高粱大米查酒、二米查酒和三米查酒的酒精度分別為28.6%vol、27.1%vol和8.4%vol。所得酒樣分別加入內(nèi)標(biāo)物，采用氣相色譜法進(jìn)行高級(jí)醇檢測(cè)，結(jié)果均折算為60度酒[16]。兩種白酒中高級(jí)醇含量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 大黃米白酒和高粱白酒中高級(jí)醇含量檢測(cè)結(jié)果Table 2 Detection results of higher alcohols contents in glutinous milletBaijiuand sorghumBaijiu

由表2可知，大黃米白酒和高粱白酒中含量較高的高級(jí)醇為正丙醇、異丁醇和與異戊醇，其中大黃米白酒這三種高級(jí)醇含量分別為42.18 mg/100 mL、25.69 mg/100 mL和47.30mg/100mL，高粱白酒中含量分別為36.08mg/100mL、19.76mg/100mL和40.41mg/100mL。大黃米中蘇氨酸、纈氨酸和亮氨酸的含量相應(yīng)生成的正丙醇、異丁醇和異戊醇三種高級(jí)醇分別比高粱酒高6.10 mg/100 mL、5.93 mg/100 mL和6.89 mg/100 mL。表明原料中氨基酸含量對(duì)白酒中高級(jí)醇的含量有一定影響。

隨著發(fā)酵輪次的增加，大黃米白酒中高級(jí)醇總含量分別為116.89mg/100mL、123.03mg/100mL和125.88mg/100mL，呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。大黃米發(fā)酵時(shí)，大酒、二酒和三酒的酒精度先升高后降低。這可能是由于大黃米中氨基酸含量較高，在第一輪發(fā)酵中，微生物只利用了部分蛋白質(zhì)，產(chǎn)生了高級(jí)醇，在第二輪發(fā)酵中，第一輪微生物沒(méi)有利用完的氨基酸和第二輪分解蛋白形成的氨基酸，同樣在微生物的代謝下，產(chǎn)生了副產(chǎn)物高級(jí)醇，而且第二輪產(chǎn)生的高級(jí)醇含量較高，第一輪酒精度和第二輪的酒精度分別為29.7%vol和33.3%vol，相差不大，折算為60度酒后，第二輪產(chǎn)生的高級(jí)醇比第一輪高。在第三輪發(fā)酵中，微生物的代謝仍然不變，但第三輪酒精度為11%vol，因此相同的高級(jí)醇在低酒精度折算為60度酒時(shí)，高級(jí)醇含量相比第二輪更高。

高粱白酒隨著發(fā)酵批次的增加，高級(jí)醇總含量分別為117.12 mg/100 mL、104.98 mg/100 mL和59.54 mg/100 mL，呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。經(jīng)檢測(cè)高粱中的氨基酸含量較少，第一次發(fā)酵時(shí)，微生物很快就將其中的蛋白質(zhì)分解為氨基酸，利用氨基酸產(chǎn)生了高級(jí)醇，第二次發(fā)酵則利用第一次剩余的氨基酸，產(chǎn)生少量的高級(jí)醇，第三次發(fā)酵則利用第二次剩余的氨基酸，產(chǎn)生了更少的高級(jí)醇，雖然酒精度不同，但由于高粱酒中高級(jí)醇含量較少，最后折算后的高級(jí)醇含量逐漸變少。

3 結(jié)論

在以大黃米為原料進(jìn)行3次固態(tài)發(fā)酵，對(duì)大黃米酒釀制過(guò)程中高級(jí)醇產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明，大黃米酒和高粱酒中共檢測(cè)到仲丁醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇和異戊醇5種高級(jí)醇，其中含量較高的3種高級(jí)醇分別為正丙醇（42.18 mg/100 mL）、異丁醇（25.69 mg/100 mL）和異戊醇（47.30 mg/100 mL），分別比高粱白酒中高6.10 mg/100 mL、5.93 mg/100 mL、6.89 mg/100 mL。大黃米原料中與生成正丙醇、異丁醇、異戊醇相關(guān)的蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸分別比高粱中高0.048 g/100 g、0.126 g/100 g、0.267 g/100 g，可見(jiàn)原料中氨基酸的含量對(duì)高級(jí)醇含量的高低有一定影響。隨著發(fā)酵輪次的增加，大黃米酒中高級(jí)醇總含量呈升高趨勢(shì)。

因此，在多輪續(xù)發(fā)酵大黃米白酒時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制工藝條件，加強(qiáng)對(duì)高級(jí)醇的監(jiān)控和檢測(cè)。

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Regularity of higher alcohols production during fermentation of glutinous milletBaijiu

WU Haijing1,ZHONG Jiren2,TIAN Xiaolin1,ZHU Wenzhong1*
(1.College of Bioscience and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China; 2.Chengde Kang Xi Liquor Industry Co.,Ltd.,Chengde 068253,China)

Using glutinous millet as raw material,sorghum as a control,the regularity of higher alcohols production during brewingBaijiu(Chinese liquor)with solid-state fermentation was researched.The results showed that the five kinds of higher alcohols(including 2-butanol,n-propanol, isobutanol,n-butanol and isoamylol)were detected in glutinous milletBaijiuand sorghumBaijiu.The contents of main high alcohols(n-propanol, isobutanol and isoamylol)in broomcorn milletBaijiuwere 6.10 mg/100 ml,5.93 mg/100 ml and 6.89 mg/100 ml,respectively,which were higher than those in sorghumBaijiu.And the contents of threonine,valine and leucine corresponding with the higher alcohols in the glutinous millet raw materials were 0.048 g/100 g,0.126 g/100 g and 0.267 g/100 g,respectively,which were higher than those in the sorghum,which indicated that the amino acid contents in the raw materials has a certain influence on the higher alcohols contents inBaijiu.Researches results of higher alcohols contents in glutinous milletBaijiuwith three rounds showed that higher alcohols contents in glutinous milletBaijiugradually increased with the increase of fermentation rounds.

glutinous millet;Baijiu;fermentation;higher alcohols;amino acid

TS261

0254-5071（2016）11-0099-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.020

2016-08-01

吳海靜（1991-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榘拙乒虘B(tài)發(fā)酵技術(shù)。

*通訊作者：朱文眾（1958-），男，教授，本科，研究方向?yàn)榘拙乒虘B(tài)發(fā)酵技術(shù)。