生料酿酒工艺研究
学生姓名：陈晓敏指导教师：海洪，张会香，王秀丽
摘要：论述了淀粉的糖化机理、生料酿酒的原理、工艺过程、酒曲的配方及生料酿酒在我国的发展情况。生料酿酒较传统的酿酒工艺过程简单、节约能源、便于工业化生产。
关键词：糖化; 生料酿酒; 酒曲; 生淀粉
Technology of liquor-making with uncooked materials Student:CHEN-Xiao-Min Teacher: Hai hong, ZHANG Hui-xiang, W ANG Xiu-li Abstract :Abstract: this paper discusses the mechanism of starch saccharification, the principles of wine brewing with uncooked materials, the technological process, could in wine brewing with uncooked materials formulation and development of our country. Raw mealWine than traditional wine making process is simple, energy saving, convenient for industrial production.
Key words:mash; Raw wine; Could; Raw starch
前言
生料酿酒就是微生物利用生淀粉直接进行生长、繁殖及代谢的过程。在这个过程中，首先微生物利用自身所产的生酶将生淀粉转化成葡萄糖，提供微生物生长、繁殖所需要的能量，同时在酒化酶的作用下，将葡萄糖转化成酒精，排出细胞外的过程。生料酿酒工艺与传统发酵酒精工艺比较，具有节约能源，提高出酒率，操作简便，便于工业化生产等优点，被誉为我国白酒（酒精）工业发展的方向。全球性的能源危机，使生料酿酒项目的研究愈来愈迫切。自20世纪20年代Stamberg等人提出∝淀粉酶能水解4%-10%的小麦生淀粉以来，各国科学家在此方面做了大量的研究工作。本文分别以大米、小麦、玉米为原料，采用正交实验的方法研究生料酿酒工艺，经过实验，我们认为：不同的淀粉质原料酒精发酵的能力不同，在相同的条件下，大米的发酵能力最强，玉米次之，小麦最差。菌种的加量与淀粉质原料的发酵率有关，但并不意味菌种加量愈多，淀粉质原料的出酒率愈高，实验发现菌种加量以1%为宜。料水比例（淀粉浓度）与原料出酒率有关，以14%为宜。这与淀粉浓度在13%-16%时底物与产品对菌种的抑制最小的结论一致。生料浓醪酒精发酵工艺是否合理，有待进一步研究。介质的PH值与淀粉质原料的出酒率亦有一定的关系，PH=4时淀粉质原料的酒精发酵率最高，这就说明生料酿酒的效率与糖化酶的活力有关，我们知道PH=4是糖化酶的最适作用的PHE值。测定每日酒精的产量，提出酒精发酵的动力学模型，为工业化生产酒精提供了理论依据。通过模拟实验我们发现，单一的淀粉酶并不能水解生淀粉，与糖化酶一起使用，其水解力达到单一糖化酶效率的>F<倍，这说明简单地利用淀粉酶、糖化酶及活性干酵母复配生料发酵剂是不可取的，生料酿酒之所以能提高原料的出酒率3-5倍，原因在于群微共酵。本文旨在为推动生料酿酒技术的普及提供理论指导。
1 实验原理
1.1 生料酿酒原理
利用大米中富含的淀粉发酵酿酒，通过各种酶的作用，将淀粉转化为可发酵性糖，然后经过酒母的发酵作用，将可发酵糖转化成酒精，生料酿酒的关键是酒曲，酒曲既要能将生淀粉转化为糖，同时又要将糖转化为酒精。
生料酿酒就是酿酒的原料不需要蒸熟，直接用生料就能把淀粉转化成糖，再转化成乙醇。只要含有淀粉的物质或含糖的物质都能转化成乙醇即食用酒精。除了大米外，其他粮食都需要粉碎。要想用生料酿出的白酒口感好，必须搭配好酿酒的原料。高粱酿酒香，但出酒少。大米出酒多，但不够暴。玉米出酒率仅次于大米。但小酒厂因没有脱胚机械，故酿出的酒就有玉米味。小麦酿出的酒适合大众口味,但受资源限制,大麦酿味道很好,所以搭配好酿酒原料
才是关键,一般根据当地产的粮食和当地人口感适当搭配,
工艺:原料→粉碎→水→糖化酶→活性干酵母→生香酵母→搅拌→封口→发酵→蒸馏→成品
1.2 总酸度测定原理
食品中的有机弱酸用标准碱液进行滴定时，被中和生成盐类：
RCOOH+NaOH→CH3COONa+H2O
以酚酞作为指示剂，滴定至溶液显淡红色，30s不褪色为终点。根据所消耗的标准碱液的浓度和体积。计算出样品中酸的含量。
1.3 总酯测定原理
先用NaOH中和酒样中的酸性物质，然后加入过量且定量的NaOH标准溶液使之与酒样中的酯类起皂化反应：
CH3C00C2H5+Na0H→CH3COONa+C2H5OH
剩余的碱再用硫酸标准溶液滴定至终点，根据皂化反应所消耗碱量计算酯类总量。
1.4 甲醇测定原理
甲醇在磷酸酸性条件下，被高锰酸钾氧化为甲醛。过量的高锰酸钾及在反应中产生的二氧化锰被草酸—硫酸溶液除去。然后，加入无色的品红—亚硫酸试剂，使之与氧化生成的甲醛作用生成蓝紫色醌形色素。根据颜色深浅与标准曲线比较定量。
2 实验部分
2.1 材料、试剂与仪器
2.1.2 实验原料
1．糖化酶北京奥博星生物技术有限公司。
2．活性酵母广州丹宝利公司
3．生香酵母湖北安琪酵母股份有限公司产。
4．大米要求颗粒饱满，无霉变，无杂质，大米淀粉含量≥69%
5．细菌培养基、酵母培养基
2.1.3 主要试剂
1%柠檬酸；0.01 mol/L NaOH 溶液；1%酚酞；0.05% mol/L 硫酸溶液；甲醇标准溶液；甲醇标准使用液。
细菌培养基（牛肉膏：蛋白胨：氯化钠：琼脂=1.5：5 : 2.5 : 9）
酵母培养基（酵母浸液：蛋白胨：葡萄糖：琼脂=1 : 2 : 2 : 2）
高锰酸钾—磷酸溶液：称取3克KMnO4，加入15毫升H3PO4(85%)与70毫升水的混合物中，溶解后加水至100毫升，贮于棕色瓶内，为防止氧化能力降低，保存时间不宜过长.
草酸—硫酸溶液：称取5克H2C2O4或7克H2C2O4·2H2O，溶于H2SO4(1:1)中至100毫升
品红—亚硫酸溶液：称取0.1克碱性品红研细后，分批加入共60毫升80℃的水，边加入水边研磨使其溶解，用滴管吸取上层溶液过滤于100毫升容量瓶中，冷却后加人10毫升10%Na2SO3溶液，1毫升浓HCI，再加水至刻度，充分混匀，放置过夜，如溶液有颜色，可加少量活性炭搅拌后过滤，贮于棕色瓶中，置暗处保存，溶液呈红色时，应弃去重新配制。
2.1.4 主要仪器
旋转蒸发器RE--52AA（上海亚荣生化仪器厂）、SPX--25B型生化培养箱（上海跃进医疗器械厂）、数显恒温水浴锅、紫外分光光度计、恒温培养箱、手持糖度计、酒精计、电子天平、三角瓶、粉碎机、酸碱滴定管、冷凝管等。
2.2 实验方法
2.2.1 大米生料酿酒工艺
大米生料酿酒基本工艺路线如下所示：
原料→粉碎→水→生料酒曲→糖化酶→活性干酵母→生香酵母→搅拌→封口→发
酵→蒸馏→成品
取粉碎后的大米（40目以上）100g，两份，再取500mL三角烧瓶两个，各加300mL 水，然后将称好的大米加入其中，充分搅拌，用1％的柠檬酸调pH值4.0-5.0，温度控制在26～30℃。按粮、酶比例加入0.3%的糖化酶，同时加入0.2%的活性干酵母和0.1％生香酵母，搅拌均匀，做到不成团，不起疙瘩即可，封闭进行发酵，发酵温度30℃，发酵期控制为8天。
发酵前期每天搅拌一次，使发酵瓶底部的原料与糖化、发酵剂充分接触，均匀彻底发酵，使所有淀粉能充分利用。发酵中期，搅拌醪液时一定要注意封闭隔氧。搅棒要清洗干净，以免发酵醪液染菌，升酸较快、较大，影响出酒率。发酵后期，不宜频繁搅拌，以减少酒精分的挥发损失。
发酵完毕，采用旋转蒸发仪，将酒蒸出，酒精度在40～50°之间；掐去酒头（前4～5mL），取酒，去尾（30°以下的酒）。
2.2.2 大米生料酿酒过程监控
发酵前期，进行一次染菌情况检查；发酵中期，每天一次酒精度、总酸度及糖度的检测；发酵后期，每两个小时检测一次酒精度、总酸度及糖度。
发酵液的成熟检查：眼看液面料糟是否都沉入瓶底，醪液由浑浊变清，发酵终止醪液呈淡茶色，整个发酵醪液呈静止状态，无气泡现象；闻有舒畅的香味和冲鼻的香味逸出；口尝微酸不甜。成熟度理化检测指标见表2-1。
表2-1 理化检测指标
检测项目酒精度(%) 还原糖总酸
指标9～12 <0.35 <0.50
成品检验：感官无色透明，无沉淀，无悬浮物；香气具有本产品固有的香气；口味味醇和，净爽，无邪杂味；总酯、总酸和甲醇含量测定。
2.2.3 检测方法
2.2.
3.1总酸度的测定
NaOH的标定：精确称取0.6克的基准物邻苯二甲酸氢钾，于250mL锥形瓶中，加50mL 蒸馏水溶解，加酚酞2滴作指示剂，用配置的NaOH标准溶液滴定至显淡红色，30秒不退色，同时做空白实验，利用公式计算出氢氧化钠标准溶液浓度：
C—氢氧化钠标准溶液浓度；M—基准物邻苯二甲酸氢钾的质量；V1--滴定时所消耗的氢氧化钠标准溶液体积；V2—空白试验所消耗氢氧化钠标准溶液体积。
总酸度的测定：对于酒类物质，混匀样品直接取样．准确吸取已制备的滤液15mL 于250mL 锥形瓶中滴加2滴酚酞作指示剂，用0.1mol ／L 氢氧化钠标准溶液滴定至溶液显淡红色，30秒不褪色，记录消耗0.1mol ／L 氢氧化钠标准溶液的量，利用下公式计算总酸度。
%1001
0????=V V M K V C X 其中：X －总酸度％；C －氢氧化钠标准溶液浓度，mol/L ；V －消耗氢氧化钠标准溶液体积，mL ；M －样品的体积，mL ；V0－样品稀释液总体积；V1－滴定时吸取样品液的体积；K=0.06。
2.2.
3.2总酯的测定
取酒样12.5mL(V3)，注入250m1具塞锥形瓶中，加2-3滴酚酞作指示剂，用0.1mol/L 氢氧化钠标准溶液滴定至溶液微红，30秒不褪色．
准确加入0.1mol/L 氢氧化钠标准溶液12.5mL 摇匀，加塞在水浴上回流30分钟，用0.05mol/L 硫酸标准溶液(用标定后的0.1mol/L 的NaOH 标定)滴定至溶液红色刚褪。按下式计算总酯含量：总酯(g/L 以乙酸乙酯计)=3
421088.0)25.12(1000V V C C ???-?? 式中：C1—氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L ；C2—硫酸标准溶液的浓度，mol/L ；V3—酒样的体积，mL ；V4—滴定消耗硫酸标准溶液的体积，mL 。
2.2.
3.3甲醇的测定
（1）甲醇标准曲线的制备
吸取0.0，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00mL 甲醇标准使用液(相当于0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0mg 甲醇)分别置于25mL 具塞比色管中，并加入0.5m1 60％不含甲醇的乙醇溶液。各加水至5mL ，再依次各加2mL 高锰酸钾—磷酸溶液，混匀，放置10min ，各加2mL 草酸—硫酸溶液，混匀使之褪色，再各加5mL 品红—亚硫酸溶液，混匀，于20℃以上静置0.5h ，用2cm 比色皿，以零管调节零点，于波长590nm 处测吸光度，绘制标准曲线。
（2）样品甲醇含量的测定
根据样品中乙醇浓度适当取样(乙醇浓度30%取1.0mL ，40％取0.8mL ，50％取0.6mL ，60％取0.5mL)，置于25mL 具塞比色管中。加水至5mL 按标准曲线再依次加2mL 高锰酸钾－磷酸····方法，测波长590nm 处吸光度值。按下式计算样品甲醇浓度：
甲醇(g ／100mL)=1000
5?V C 式中：C —测定样品中甲醇的含量，mg ；V 5—样品体积，mL
3 结果与讨论
3.1 发酵期间各指标检测
3.1.1 糖度
发酵期间的糖度检测结果如表3-1所示：
表3-1-1 糖度检测数据表
测底日期总糖度
2016/6/3 6
2016/6/4 6
2016/6/5 7
2016/6/6 5 5 5 5
5
3.1.2酸度
发酵期间发酵液的酸度检测结果如图3-2所示：
表3-1-2 酸度检测数据表
测底日期
酸度测定
NaOH用量酸度值
2016/6/3 6.2ml 0.203% 2016/6/4 6.0ml 0.197% 2016/6/5 5.9ml 0.194%
2016/6/6 6.5ml 0.213% 6.5ml 0.213% 6.9ml 0.226%
6.0ml 0.197%
7.7ml 0.246%
3.1.3酒精度
发酵期间的酒精度测定数据如表3-1-3所示：
表3-1-3 发酵期间酒精读测试数据表
测底日期酒精度
2016/6/3 9
2016/6/4 8
2016/6/5 7
2016/6/6 5 5 5 5 5
发酵期间的酒精度与发酵时间吾明显线性关系，说明测试过程存在些许问题。
3.2 成品酒各指标检测
成品就的指标检测包括多方面：总酸度的检测、总酯的检测、甲醇含量的检测、酒精度的检测等，本次实验也就从上述的四个方面来进行对成品就的指标检测，看看实验做出来的成品就能够达到一个怎样的标准，其检测结果如下：
3.2.1 酒精度
成品酒的酒精测试结果如表3-2-1所示：
表3-2-1 成品酒酒精度检测数据表
测试样品酒精度
成品酒16．5
3.2.2 总酸度
成品酒的总酸度测试数据如表3-2-2所示：