白酒糟生產丟糟酒的研究進展

張瑞景，汪江波，蔡鳳嬌，朱正軍，余漢超，徐 健

（湖北工業大學 生物工程與食品學院 工業發酵湖北省協同創新中心 發酵工程教育部重點實驗室，湖北 武漢 430068）

白酒是以高粱、小麥和玉米等糧谷物為主要原料，大曲、小曲或麩曲等為糖化發酵劑，經發酵、蒸餾而制成的蒸餾酒[1]。近年來，隨著白酒中醇類、有機酸類、芳香族化合物、吡嗪類、萜烯類等健康因子的相繼發現[2-3]，白酒的社會認可度進一步提高，產量和銷售總額持續增長。2018年中國白酒的產量達到871萬kL，銷售總額超過8100億元，比2017年增長10.20%[4]。白酒糟是傳統固態法白酒生產中的主要副產物，平均每生產1 t白酒約產生3 t的酒糟[5]，目前我國每年產生的白酒糟總量超過2 500萬t。一方面，新鮮的白酒糟含水量高（60%左右）、氣味大，極易發生霉變且不便于運輸，限制了白酒糟的應用，并且酒糟的任意堆放會造成嚴重的環境問題[6]。另一方面，酒糟中含有大量的粗纖維、淀粉、蛋白質和脂肪等營養物質，直接丟棄會造成資源的浪費。

丟糟酒是以白酒糟（丟糟）作為主要原料，通過添加糖化酶、活性酵母、曲粉等一種或多種糖化發酵劑后重新入池發酵、蒸餾得到的白酒。將酒糟用于丟糟酒的生產，可以充分利用酒糟中的營養物質和香氣成分，提高淀粉的利用率，減少資源浪費，因此也受到了廣泛的關注。本文總結了近年來白酒糟的綜合利用現狀，重點綜述了將酒糟用于丟糟酒的生產，向酒糟中添加酶制劑、活性酵母、大曲等糖化發酵劑以及黃水酯化液，并結合翻窖及串蒸等操作，可提升丟糟酒的質量。此外，實驗室生產模型的建立為設計和優化丟糟酒的生產提供了快捷有效的手段，利用白酒糟生產丟糟酒具有一定的經濟價值。

1 白酒糟的基本成分

以小麥、大麥、玉米和高粱等糧谷物進行了對比，不同香型白酒糟的基本成分見表1。由表1可知，不同香型白酒糟的成分相差較大；即便是相同香型，由于生產工藝和操作條件的不同，其成分也存在一定的差異。濃香型白酒糟中粗蛋白、粗纖維、粗脂肪和粗淀粉的含量分別為2.7%～20.7%、10.86%～24.7%、0.9%～9.73%和4.6%～16.46%[7-11]。醬香型白酒糟中粗蛋白、粗脂肪和粗淀粉含量（分別為7.2%～13.3%、2.5%～4.3%和6.8%～15.6%）與濃香型白酒糟差別不大，而粗纖維含量（7.12%）遠低于濃香型白酒糟[11-12]。清香型白酒糟中粗蛋白、粗脂肪和粗淀粉含量分別為1.5%～2.6%、0.6%～1.3%和2.8%～3.2%[11]，均低于其在濃香型和醬香型白酒糟中的含量。此外，不同香型白酒糟中粗蛋白的含量總體上與小麥、玉米、高粱等糧谷物相差不大，干酒糟中粗蛋白的含量甚至略高于玉米等；粗脂肪與粗纖維在酒糟中的含量比糧谷物中的含量要高，這是由于在白酒發酵過程中對粗脂肪和粗纖維的利用率較低造成的；酒糟由于至少經過一次酒精發酵，大部分淀粉已被利用，酒糟中的粗淀粉含量遠低于糧谷物中淀粉的含量[13-16]。

表1 酒糟與糧食中營養成分含量對比Table 1 Comparison of nutrient components of distillers' grains and cereals

酒糟中的氨基酸種類及含量見表2。由表2可知，酒糟中氨基酸的種類全面，含量較多，比例合理，能夠滿足動物對各種必需氨基酸的需求，營養價值較高[17]；世紀金徽酒糟中含有8種必需氨基酸，谷氨酸、絲氨酸、亮氨酸的含量在10 g/L以上；茅臺酒糟和洋河酒糟中均含有7種必需氨基酸，谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸的含量均在10 g/L以上，且不同酒糟中同種氨基酸的含量差異較大。此外，酵母、霉菌、細菌等微生物在酒糟蒸餾過程中裂解，釋放出大量微生物細胞生長所必需的營養物質[18]。因此，酒糟可應用于動物飼料的生產、纖維素的提取、淀粉的再次發酵等方面，具有一定的再利用價值。

表2 不同酒糟中氨基酸種類及含量Table 2 Kinds and contents of amino acids in different distillers' grains

2 白酒糟的綜合利用現狀

目前對酒糟再利用的研究多集中在生產動物飼料、有機酸、生物有機肥、燃料乙醇、氫氣以及食用菌的栽培等方面[19-20]。酒糟中含有大量的稻殼且粗脂肪含量高不能作為飼料直接投喂，必須先經過預處理來改善酒糟的適口性[19-20]，這一步驟增加了酒糟利用的成本，降低了其經濟價值。將酒糟用于丁二酸、丁二醇、燃料乙醇、氫氣的生產需要先將酒糟烘干[9，21-24]，烘干需要大量的熱量，不僅增加成本，而且很難大批量同時處理，限制了酒糟的大規模應用。此外，在酒糟生產丁二酸、丁二醇時還需除去稻殼并進行粉碎[19，23]，這又進一步降低了其經濟性。由于酒糟中含有大量的醇類、酸類和醛類等物質，會對食用菌菌絲的生長造成抑制，因此酒糟用于食用菌栽培時需先經過預處理，主要包括烘干處理、水洗處理和日曬處理等[25-27]。烘干處理能耗大，經濟效益低；水洗處理雖然可以有效的去除酒糟中的抑制物質，但對水資源的消耗大，且洗糟液不經處理直接排放會對環境造成嚴重的危害；日曬處理成本較低，但需要較大的場地，很難大批量同時處理[25]。將酒糟用于生物有機肥的生產，能夠完全利用酒糟，處理相對簡單且不產生二次污染，但是該處理方式占地面積大，附加值低[28-29]。

3 白酒糟生產丟糟酒的發展現狀

3.1 糖化發酵劑在丟糟酒中的應用

酒糟中粗脂肪、粗纖維和粗蛋白含量高，淀粉含量低，微生物對于酒糟的直接利用十分困難。因此，相比于正常的白酒生產，丟糟酒生產過程中需要加入的糖化發酵劑用量更大、種類更多。宗緒巖等[30]對比了三種糖化酶（液體糖化酶、固體糖化酶和液體復合糖化酶）在處理芝麻香型白酒丟糟中的應用情況，結果表明，三種酶都能夠促進丟糟中殘淀粉的轉化利用，提高出酒率，其中添加液體復合糖化酶的酒糟殘淀粉含量最低，在大生產和實驗室條件下分別為3.26%和3.62%。

張建華等[31]在濃香型大曲酒丟糟中加入耐高溫酒精活性干酵母（thermostabilty-alcoholactivitydryyeast，TH-AADY）和糖化酶可使淀粉的利用率提高3%～4%，出酒率為3.78%，酒中乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯的含量分別達到1 197.2 mg/L、650.2 mg/L、421.6 mg/L和77.2 mg/L。王傳榮等[32]在濃香型大曲酒丟糟中添加0.01%的纖維素酶（40 000 U/g）、200 U/g淀粉的糖化酶和0.015%的TH-AADY，能夠將淀粉利用率提高3.7%，出酒率為3.65%，所得丟糟酒中總酸含量為0.68 g/L、總酯含量為2.33 g/L，乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯的含量分別為1 497.2 mg/L、650.2 mg/L、621.6 mg/L和77.2 mg/L，同時配合生香酵母還可進一步提高酒的質量。宋安東等[33]的研究也表明，在丟糟中加入0.02%的糖化酶、0.1%的綠色木霉T1纖維素酶和0.05%的TH-AADY經過8 d發酵，可使粗淀粉的含量從6.3%降低到5.8%，丟糟的出酒率達到3.5%。賈盼等[34]對比了在濃香型白酒糟中添加0.2%的安琪釀酒曲與同時添加0.1%的糖化酶和0.05%的AADY的發酵情況，結果表明，同時添加糖化酶和AADY可使殘淀粉含量從13.6%降低至10.3%，出酒率為3.25%；而添加安琪釀酒曲可使殘淀粉含量降低至9.6%，出酒率達到3.95%。同時，對比了在醬香型白酒糟中添加0.15%的安琪釀酒曲與同時添加0.2%的糖化酶和0.05%的AADY的發酵情況，結果發現同時添加糖化酶和AADY可使淀粉含量從13.3%降低至9%，出酒率為4.25%，而添加安琪釀酒曲可使淀粉含量降低至8.2%，出酒率達到5.08%，故安琪釀酒曲對提高丟糟的淀粉利用率和出酒率的效果比糖化酶和AADY的作用效果更好。楊建梅等[35]在綿柔型白酒丟糟中加入1.5%的功能性纖維素酶簾子曲、250 U/g淀粉的糖化酶和0.15%的TH-AADY，殘淀粉含量從11.3%降低至5.8%，出酒率為3.89%，所得丟糟酒中總酸和總酯含量分別為1.03 g/L和2.36 g/L，乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯的含量分別為985.7 mg/L、1 157.8 mg/L、478.4 mg/L和97.2 mg/L；酒體清爽，香氣較明顯，后味短而淡，表明加入一定量的功能性纖維素酶簾子曲不僅能夠提高丟糟出酒率，還可以提升丟糟酒的感官質量。趙東等[36]研究發現，在丟糟中加入0.6%的強化發酵菌株（主要是耐酸酵母、假絲酵母和降酸細菌）、60 U/g的糖化酶、0.6%的大曲粉和0.5%的復合酶，經過35 d的發酵得到的丟糟酒產量最多且酒質最好，乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯的含量分別為1 480 mg/L、1 152 mg/L、1 505 mg/L和132 mg/L。

3.2 黃水酯化液、翻窖及串蒸工藝在丟糟酒中的應用

張建華等[37]將糖化酶、TH-AADY以及黃水酯化液添加到丟糟中進行發酵，丟糟中的殘淀粉含量降低了約3%，出酒率達到3.54%，添加黃水酯化液得到的丟糟酒中四大酯的含量（乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯含量分別為1 558.2 mg/L、1 257.3 mg/L、728.6 mg/L、113.6 mg/L）比未添加黃水酯化液時的丟糟酒中四大酯含量（乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯含量分別為1 368.5 mg/L、641.6 mg/L、411.6 mg/L、76.2 mg/L）更高，特別是己酸乙酯含量增加顯著，表明該方法能得到品質較好的丟糟酒。劉家興[38]在雙輪底丟糟中加入中溫曲、高溫曲、糖化酶、活性干酵母和生香酵母后入池發酵，發酵結束后加入黃漿水酯化液和酒精進行串蒸，最佳串蒸方案得到的丟糟酒中乳酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯含量分別為1 775 mg/L、1 260 mg/L、71 mg/L，該酒樣經品評與理化分析符合GB 10781.1—2006《濃香型白酒》一級標準。蘇曉麗等[39]向發酵結束的丟糟中添加生物酯化液（黃水、尾水和底鍋水等釀酒副產物經紅曲霉發酵產酯制得）進行串蒸，得到的丟糟酒無色透明，香氣濃郁，諸味協調，口感醇厚豐滿且回味悠長。張彬等[40]在芝麻香型丟糟中添加3%～5%的高粱粉、10%的高溫大曲粉后入池發酵，發酵結束后用65%vol的優質酒精進行串蒸，所得丟糟酒中乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯含量分別為532.5 mg/L、98.2 mg/L、235.9 mg/L、19.6 mg/L，該丟糟酒帶焦香和糊香、稍澀、后味干凈，具有芝麻香酒的風格特點。

3.3 丟糟酒中主要理化指標分析

丟糟酒中的主要理化指標成分見表3。由表3可知，大部分丟糟酒中乙酸乙酯、己酸乙酯和丁酸乙酯的含量較低，乳酸乙酯的含量雖然相對較高，但與五糧液、瀘州特曲、瀘州二曲等名優酒相比，其絕對含量仍然偏低。丟糟酒中己酸乙酯的含量不到濃香型名優酒含量的50%，但是其含量比一般曲酒中己酸乙酯的含量稍高。乙酸乙酯在丟糟酒中含量比名優酒及一般酒中的含量都低。丁酸乙酯在丟糟酒中的含量約占名優酒中含量的1/3，與一般酒中含量相差不大。總酸的含量能夠達到濃香型白酒與清香型白酒優級的標準。總酯的含量也符合清香型、濃香型、醬香型白酒的優級標準，但是其含量均只有名優酒總酯含量的50%左右。與濃香型名優酒相比，丟糟酒中己酸乙酯、乙酸乙酯與總酯的比值偏小，丁酸乙酯與總酯的比值與表3中三種優質酒的比值接近。與一般酒相比，丟糟酒中乳酸乙酯、己酸乙酯的含量偏高，乙酸乙酯的含量偏低，丁酸乙酯的含量相差不大。相比之下，丟糟酒中4種酯類的比例不協調。因此，在以后的研究中要提高丟糟酒中己酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯的含量，并不斷優化4種酯類的比例。

表3 丟糟酒與部分白酒中主要理化指標的比較Table 3 Comparison of main physicochemical indexes of distillers' grains Baijiu and some Baijiu

3.4 丟糟酒實驗室發酵模型的建立

實際生產中丟糟酒發酵周期較長，丟糟及糖化發酵劑的用量較大，需投入大量的人力物力，研究成本較高，因此有必要建立便捷、高效的丟糟酒生產實驗室模型。宗緒巖等[45]通過向芝麻香型白酒丟糟中添加安琪高活性酵母和糖化酶，進行芝麻香型丟糟酒實驗室發酵模型的建立并在工廠進行驗證，結果表明該模型能夠很好的預測不同處理條件下成熟酒醅的殘淀粉含量、酒精含量、乳酸和醋酸含量等指標。王祥余等[46]設計了針對濃香型丟糟酒生產過程的實驗室模型，通過檢測殘淀粉、酒精含量等關鍵指標表明該模型能夠準確預測丟糟酒成熟酒醅的酒精含量和殘淀粉。這些模型的建立為設計和優化丟糟酒的生產提供了快捷有效的手段。

4 展望

將白酒糟用于丟糟酒的生產，能夠在企業原有設備的基礎上進行，不需要再額外增加設備，具有可操作性。丟糟中的淀粉和香味成分得到充分利用，提高了淀粉的利用率和出酒率，所得丟糟酒可直接用于白酒的調配，節約生產成本。但是，丟糟酒中四種主要酯類的比例相對不協調，含量偏低，在后續的研究中可在發酵時添加半纖維素酶、漆酶、酯化酶等酶制劑以及功能性強化大曲，進一步提高丟糟酒的品質。此外，丟糟酒生產結束后仍然會產生廢糟，造成資源的浪費，可將這部分廢糟用于堆肥生產生物有機肥，將獲得的生物有機肥進行還田種植釀酒原料，從而充分利用酒糟中的營養成分，真正實現白酒行業的綠色生產和無廢制造。