應(yīng)用高產(chǎn)酯釀酒酵母丟糟加糧再發(fā)酵生產(chǎn)高檔清香型白酒的研究

龍 霄，呂 鑫，朱文旭，胡曉靜，馬宇坤，郭凱凱，張翠英，肖冬光

（天津市工業(yè)微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津300457）

應(yīng)用高產(chǎn)酯釀酒酵母丟糟加糧再發(fā)酵生產(chǎn)高檔清香型白酒的研究

龍 霄，呂 鑫，朱文旭，胡曉靜，馬宇坤，郭凱凱，張翠英，肖冬光

（天津市工業(yè)微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津300457）

為了充分利用釀酒業(yè)的副產(chǎn)品丟糟，進(jìn)一步提高丟糟生產(chǎn)清香型白酒的質(zhì)量，應(yīng)用高產(chǎn)酯釀酒酵母，通過單因素試驗(yàn)，分別考察配糟比、酵母接種量、發(fā)酵時(shí)間對丟糟加糧再發(fā)酵的影響。結(jié)果表明，最佳的工藝條件為配糟比1∶3，酵母接種量0.5億個(gè)/g，發(fā)酵時(shí)間6 d；在此發(fā)酵條件下，酒精度為8.8%vol，乙酸乙酯產(chǎn)生量可達(dá)506.5 mg/L，乳酸乙酯產(chǎn)生量可達(dá)560.8 mg/L。

微生物； 釀酒酵母； 清香型白酒； 丟糟； 乙酸乙酯； 乳酸乙酯

白酒丟糟是釀酒產(chǎn)業(yè)中的主要副產(chǎn)品，白酒生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品丟糟，如果這些丟糟不及時(shí)加以處理，就會腐敗變質(zhì)，不僅浪費(fèi)了寶貴的資源，還會嚴(yán)重污染周圍環(huán)境[1]。充分有效地對酒糟加以綜合利用，既可以減輕環(huán)境污染，又可以節(jié)約糧食、降低成本。因此，酒糟的綜合利用對我國白酒產(chǎn)業(yè)的資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意義。

丟糟中大部分成分為未發(fā)酵完全的殘余淀粉，還含有以磷為主的多種礦物質(zhì)元素[2]，它們是構(gòu)成微生物細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)白酒丟糟的干物質(zhì)中粗蛋白含量甚高，可以為微生物提供豐富的氮源，還含有18種氨基酸，其中天門冬氨酸和谷氨酸含量較高，尤以谷氨酸最為豐富[3]，它們是形成白酒香氣物質(zhì)的重要來源。白酒丟糟中除富含豐富營養(yǎng)物質(zhì)之外，也有大量的糠殼，如果用丟糟作為釀酒發(fā)酵的原料，丟糟中的谷殼不僅可起到疏松作用，也能使糟醅保持一定的含氧量，從而保證了正常的發(fā)酵并提高蒸餾效率。因此將丟糟用于生產(chǎn)清香型白酒，不但可以充分利用丟糟資源，提高清香型白酒的生產(chǎn)效率和品質(zhì)，還可以建立起循環(huán)經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)模式，創(chuàng)造更大的社會價(jià)值。

在白酒發(fā)酵過程中，釀酒酵母的主要功能是酒精發(fā)酵，其次是產(chǎn)生一定量的高級醇，一般不產(chǎn)酯。本實(shí)驗(yàn)室在探明釀酒酵母乙酸酯代謝機(jī)理的基礎(chǔ)上，選育了1株高產(chǎn)酯釀酒酵母，實(shí)現(xiàn)了釀酒酵母產(chǎn)酒產(chǎn)香同步[4]。本研究在丟糟再發(fā)酵過程中通過應(yīng)用高產(chǎn)酯釀酒酵母作為發(fā)酵微生物生產(chǎn)高檔清香型白酒，以期實(shí)現(xiàn)丟糟的高值化利用。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

原料：丟糟、高粱、稻殼均由某白酒廠提供。

菌種：釀酒酵母 PY1、PY2、SY1、SY2、WY1、WY2和AY15均為實(shí)驗(yàn)室保存，MY15為本實(shí)驗(yàn)室選育[5]。

高粱汁培養(yǎng)基：高粱粉∶水=1∶4，加液化酶50 U/g，85～90℃保溫15 min，加熱煮沸0.5 h，降溫至60℃，加糖化酶500 U/g，糖化4 h，降溫至40℃，加酸性蛋白酶8 U/g，水浴30 min，過濾，調(diào)糖度至12 °Bx，添加硫酸銨6 g/L、磷酸氫二鉀2.4 g/L、硫酸鎂1.2 g/L，115℃高壓蒸汽滅菌20 min。

氣相色譜儀及色譜柱：Agilent7890C；LZP-930柱（50 m ×0.32 mm × 1.00 μm）。

1.2 白酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

12°Bx高粱汁培養(yǎng)基100 mL，接入培養(yǎng)好的酵母二級種子2 mL，30℃下密封發(fā)酵5 d，發(fā)酵結(jié)束后蒸餾并對酒樣進(jìn)行分析。

1.3 丟糟加糧再發(fā)酵生產(chǎn)工藝

實(shí)驗(yàn)采取的工藝流程如下：

1.4 分析方法

1.4.1 酒精度、總酸、總酯、淀粉的測定

分別采用酒精計(jì)法[6]、酸堿滴定法、皂化法和斐林法[7]測定酒精度、總酸、總酯和淀粉。

1.4.2 主要風(fēng)味物質(zhì)的測定

發(fā)酵結(jié)束后蒸餾發(fā)酵液得到含有主要風(fēng)味物質(zhì)的待測樣品，采用氣相色譜法測定。

氣相色譜條件：200℃；檢測器：FID檢測器；載氣：高純氮，流速2.5 mL/min；檢測條件：50℃保持8.0 min，5℃/min升溫至150℃保持15.0 min；進(jìn)樣量：1.0 μL；分流比為10∶1。

2 結(jié)果與分析

2.1 高產(chǎn)酯釀酒酵母發(fā)酵性能分析

將實(shí)驗(yàn)室保存的7株釀酒酵母PY1、PY2、SY1、SY2、WY1、WY2和AY15與高產(chǎn)酯釀酒酵母MY15進(jìn)行白酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，檢測高產(chǎn)酯釀酒酵母MY15的產(chǎn)酒和產(chǎn)酯性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 釀酒酵母各菌株發(fā)酵性能

高產(chǎn)酯釀酒酵母發(fā)酵酒精度為6.4%vol，與其他3株釀酒酵母SY1、SY2和AY15產(chǎn)酒精度相當(dāng)；但從產(chǎn)酯性能來看，與7株釀酒酵母菌株相比，MY15菌株乙酸乙酯產(chǎn)生量最高，可達(dá)218.4 mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高產(chǎn)酯釀酒酵母MY15產(chǎn)酯性能高，產(chǎn)酒產(chǎn)香同步，適合作為丟糟加糧再發(fā)酵生產(chǎn)清香型白酒的發(fā)酵菌種。

2.2 丟糟加糧再發(fā)酵最適配糟比的確定

細(xì)粉高粱經(jīng)潤糧后與稻殼一起蒸料、糖化，同時(shí)接入釀酒二級種子液（0.3億個(gè)/g原料）培菌24 h，調(diào)整不同配糟比（1∶2.5、1∶3、1∶3.5、1∶4）進(jìn)行配糟發(fā)酵，發(fā)酵6 d。發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行檢測與分析，結(jié)果見表2。

表2 丟糟加糧再發(fā)酵配糟比的確定

從表2可以看出，當(dāng)配糟比為1∶2.5時(shí)，乙酸乙酯及乳酸乙酯的含量都達(dá)到最高，但此時(shí)的殘余淀粉為12.6%，發(fā)酵不完全；隨著配糟比減小，殘余淀粉含量降低，當(dāng)配糟比為1∶3時(shí)，殘余淀粉較低且總酯含量相對較高，因此確定最適配糟比為1∶3。

2.3 丟糟加糧再發(fā)酵最適酵母接種量的確定

酵母二級種子液使用量分別為0.2億個(gè)/g、0.3億個(gè)/g、0.4億個(gè)/g、0.5億個(gè)/g、0.6億個(gè)/g原料，配糟1∶3，發(fā)酵6 d。發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行檢測與分析，結(jié)果見表3。

表3 丟糟加糧再發(fā)酵酵母接種量的確定

由表3可以看出，不同酵母接種量對發(fā)酵酒精度影響不大，當(dāng)高產(chǎn)酯釀酒酵母用量為0.5億個(gè)/g原料時(shí)，總酯及乙酸酯含量相對較高，因此高產(chǎn)酯釀酒酵母的用量確定為0.5億個(gè)/g原料。

2.4 丟糟加糧再發(fā)酵最適發(fā)酵周期的確定

酵母二級種子液（0.5億個(gè)/g原料）培菌24 h，然后進(jìn)行配糟1∶3發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間分別為4 d、5 d、6 d、7 d，發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行檢測和分析，結(jié)果見表4。

表4 丟糟加糧再發(fā)酵時(shí)間的確定

從表4可以看出，發(fā)酵第6天時(shí)，殘余淀粉剩余較少，為6.5%，酒精度為8.8%vol，且第6天、第7天殘余淀粉與酒精度相差不大；從總酯含量看，第6天時(shí)總酯較高，乙酸乙酯產(chǎn)生量可達(dá)506.5 mg/L，乳酸乙酯產(chǎn)生量可達(dá)560.8 mg/L，因此確定發(fā)酵時(shí)間為6 d。

3 結(jié)論

以細(xì)粉高粱和新鮮丟糟為主要原料，采用先培菌糖化后配糟發(fā)酵的方式發(fā)酵生產(chǎn)清香型丟糟酒。選擇高產(chǎn)酯釀酒酵母為主要發(fā)酵菌種，通過考察發(fā)酵時(shí)間、酵母接種量和配糟比對發(fā)酵結(jié)果的影響，確定最優(yōu)的發(fā)酵條件為：配糟比為1∶3，酵母接種量為0.5億個(gè)/g原料，發(fā)酵時(shí)間為6 d。

[1]李進(jìn),梁麗靜,薛正楷.中國傳統(tǒng)白酒釀造丟糟資源循環(huán)利用研究進(jìn)展[J].釀酒科技,2015(4)：88-90.

[2]王超,張宿義,李德林,等.固態(tài)法白酒丟糟的資源化綜合利用[J].釀酒科技,2015(12)：103-107.

[3]張德榮,張蜀艷,唐自慧.丟糟綜合優(yōu)化利用研究[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,28(5)：1-6.

[4]馬紅霞,李維,李晶晶,等.高產(chǎn)乙酸酯釀酒酵母在清香型白酒中的應(yīng)用研究[J].釀酒科技,2015(5)：8-10.

[5]LI W,WANG J H,ZHANG C Y,et al.Regulation ofSaccharomyces cerevisiaegenetic engineering on the production of acetate esters and higher alcohols during Chinese Baijiu fermentation[J].Journal of Industrial Microbiology&Biotechnology,2017,44(6)：949-960.

[6]謝琳.比重計(jì)法測定黃酒中酒精度的不確定度評定[J].計(jì)量與測試技術(shù),2006,33(5)：35-36.

[7]王福榮.釀酒分析與檢測[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

Production of High-Grade Qingxiang Baijiu with Spent Grains by Adding New Grains and S.cerevisiae with High-Yield of Esters

LONG Xiao,Lü Xin,ZHU Wenxu,HU Xiaojing,MAYukun,GUO Kaikai,ZHANG Cuiying and XIAO Dongguang
(Tianjin Key Lab of Industrial Microbiology,College of Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

In order to make full use of spent grains,by-product in liquor-making,S.cerevisiaewith high-yield of esters was applied,and the effects of the ratio of spent grains to new grains,yeast inoculating quantity,and fermenting cycle on the fermentation of spent grains were explored by single factor test.The optimum technical conditions were determined as follows:the ratio of new grains to spent grains was 1∶3,yeast inoculating quantity was 5×107/g,and fermenting cycle was 6 days.Under the above conditions,alcohol content of the produced liquor was 8.8%vol,the yield of ethyl acetate was up to 506.5 mg/L,and the yield of ethyl lactate could reach up to 560.8 mg/L.

microbe;S.cerevisiae;Qingxiang Baijiu;spent grains;ethyl acetate;ethyl lactate

TS262.3；TS261.4

A

1001-9286（2017）10-0028-03

10.13746/j.njkj.2017157

國家自然科學(xué)基金(31471724)，天津市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(14JCZDJC32900)。

2017-06-02

龍霄（1996-），男，河南開封人，本科生。

張翠英，教授，E-mail：cyzhangcy@tust.edu.cn。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2017-08-17；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170817.1401.004.html。