黃酒釀造原料及生產工藝研究

時間:2022-03-05 10:12:11

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黃酒釀造原料及生產工藝研究

摘要:黃酒的質量取決于釀造原料、酒曲、加工工藝以及釀造環境,不同的釀造原料、酒曲、加工工藝和環境能賦予黃酒不同的品質與風味。本文在檢索文獻、比較分析新舊版黃酒國標的基礎上,介紹了南北地區黃酒釀造原料的差異以及新型功能性黃酒原輔料研發現狀,綜述了浸米、蒸飯與發酵三個工藝關鍵環節的最新研究進展,旨在為黃酒技術的創新,功能性、飲料性、國際性黃酒新產品開發提供借鑒及參考。

關鍵詞:黃酒;釀造原料;生產工藝;標準

黃酒(HuangjiuorChinesericewine)是世界最古老的酒種,已有數千年的釀造歷史,在我國南北地區各省都有生產,所用原料、酒曲和生產工藝也各有差異,具有鮮明的區域特色。其中,南方以紹興黃酒、上海金楓老酒,北方以陜西謝村黃酒、山東即墨老酒最為著名。據研究報道,黃酒中含豐富的氨基酸、維生素、有機酸和硒等微量元素,并有活性多糖、γ⁃氨基丁酸、功能性低聚糖、酚類、小肽等功能因子[1,2]。近年來我國黃酒產業,尤其是北方地區發展較快。據《2017年中國酒業協會黃酒分會工作報告》顯示,2017年納入到國家統計局范疇的規模以上黃酒企業累計完成銷售收入195.85億元,與上年同期相比增長3.13%,累計實現利潤總額20.74億元,與上年同期相比增長13.04%。隨著黃酒產業的快速發展,一系列問題也逐漸浮現亟待解決,如:黃酒相關標準體系不夠完善、產業發展整體工藝技術水平不高,能耗、水耗較大、科技投入不足、質價比不合理、企業生存壓力大等。鑒于上述情況,2018年國家已出臺了黃酒國家新標準,修訂了原標準中黃酒術語、分類指標等相關內容。本文在檢索文獻、比較分析新舊版黃酒國標基礎上,分析了南北地區黃酒釀造原料的差異,綜述了新型功能性黃酒原輔料研發現狀與黃酒釀造關鍵技術研究的最新進展,旨在為黃酒產業技術的升級,功能性、飲料性、國際性黃酒新產品開發提供借鑒和參考。

1黃酒釀造原料與品質研究

黃酒釀造原料的選擇是極其豐富的,不同釀造原料使所釀酒體感官指標、風味物質的組成和含量均有所不同,從而影響酒體的整體質量。近年來,從黃酒產業發展趨勢來看,黃酒釀造原料的選擇逐漸趨于多元性、保健性以及地域性。1.1不同地區黃酒釀造所用原料差異。黃酒是一種擁有濃厚地域文化色彩性的產品,根據其釀造原料和生產地域的不同,傳統黃酒可大致分為南方黃酒及北方黃酒。南方黃酒的釀制原料主要以糯米為主,北方黃酒的釀制原料除糯米外還有北方特產的五谷雜糧,如黍米、粟米、小麥、玉米、高粱等[3]。雖然南北方黃酒釀制原料的選擇有一定差異,但總體來說,這些谷物在理化性質上都具有淀粉含量高,蛋白質、脂肪含量低的特點。目前,南方黃酒品質與原料特性之間的關系已有文獻報道,但北方黃酒的相關研究卻相對較少。汪健國等[4]通過對江南一帶糯米、粳米和秈米的理化性質進行比較,并系統分析了這三種米對黃酒釀造工藝環節相關參數以及酒體的品質的影響,提出最適用于黃酒釀造用米的品種為糯米,而且應選擇心白率高、淀粉含量高、蛋白質及脂肪含量低,容易被酶分解的米。程秀秀[5]對浙江地區60種不同品系糯稻的營養成分及理化指標進行分析,總結了糯米營養成分與紹興黃酒組成成分之間的相關性關系,發現糯米支鏈淀粉與黃酒出酒率正相關,而脂肪、蛋白質、礦質元素與黃酒的出酒率為負相關;糯米蛋白質和黃酒氨基酸總量相關性顯著;糯米礦質元素與夏釀黃酒礦質元素相關性顯著。郭壯等[6]采用電子舌技術和多變量統計學方法相結合的手段評價分析了以全國不同地區采集的秈糯米、粳糯米和粳稻米為原料所釀米酒的品質,發現以粳稻米為原料釀造的米酒其酸味和澀味要顯著偏高,而且以糯米為原料釀造的米酒其滋味品質要優于以粳稻米為原料釀造的米酒。尚小利[7]以山東地區黍米和小米為釀造原料,釀制了小米黃酒和黍米黃酒,并對這兩種黃酒與某市售紹興黃酒功能成分及風味性物質進行比較,發現黍米黃酒與小米黃酒的香氣成分和氨基酸含量均高于紹興黃酒,就酚類物質含量來說,黍米黃酒的酚類物質含量最高,其次為紹興黃酒、小米黃酒。王志偉等[8]研究分析了山西省農科院高粱研究所提供的3種高粱品種的淀粉特性及其對黃酒釀造過程中風味物質種類及含量的影響,證明了淀粉對黃酒風味物質的種類和含量有積極影響作用,為黃酒釀酒原料的選擇提供了理論依據。以黃酒酒體醇厚的風味特性來說,目前糯米仍是黃酒釀制原料的最佳選擇,其次為粳米。而黍米、薏米、玉米和小米等所釀的酒體雖營養性與功能性更強,但與糯米黃酒相比,其口感還略微輕薄有待改良。原料米是影響黃酒品質的核心指標。因此,分析不同米之間的差別,對提升黃酒品質、促進黃酒原料多元化發展有積極的作用。1.2黃酒釀造原輔料及其生理功效。黃酒具有抗氧化、抗衰老、降血壓等生理功效。黃酒中的生理活性物質主要來源于釀造原料、微生物在釀造過程中的代謝活動以及發酵過程中各種物質之間的相互作用[9]。就其釀造原料來說,則與釀造谷物、酒曲的選擇以及其他具有功能性成分輔料的添加有關。據文獻報道,以糯米釀制的黃酒氨基酸與礦物質含量豐富,且其礦物質含量與糯米中礦物質含量成正比[5]。以黍米為原料釀得的黍米黃酒•多酚含量則顯著高于紹興黃酒[7]。福建紅曲黃酒中紅曲的添加則賦予了酒體莫納可林K、紅曲色素[9]。此外,也有研究者將具有不同功能特性的藥食同源性物質作為黃酒釀造新輔料使黃酒具有一定的生理功效,表1中總結了部分新型功能性黃酒原輔料及其主要活性物質研發現狀。新型黃酒原輔料的開發為傳統黃酒賦予了更為豐富的口感和風味,營養價值與保健功能與傳統黃酒相比較也更為全面。但就目前新型保健型黃酒產品的開發現狀來看,原輔料中的生物活性因子在黃酒中有不同程度的損失。因此,提高功能因子在保健型黃酒中的穩定性值得探索與關注。此外,對于新型保健型黃酒來說,其有效成份功能因子的構效和量效的關系還尚不明確,也需進一步探索。1.3國標對黃酒釀造原料的有關規定。根據GB/T13662⁃2008黃酒規定,黃酒是以稻米、黍米等為主要原材料,經加曲、酵母等糖化發酵劑釀制而成的發酵酒[19]。2018年9月17日的最新版國標對黃酒的術語進行了修訂,在黃酒原有釀造原料稻米、黍米的基礎上新添了小米、玉米和小麥[20]。此次國標的修訂體現了近年來黃酒在釀造原料選擇上多元性的發展趨勢。此外,新版國標中對原輔料及部分理化指標的測定也做了相關修訂,進一步完善了黃酒產業的相關標準體系。

2黃酒釀造技術優化與創新研究

目前我國黃酒產業大中型企業偏少,新的小、微型企業多,主要是以傳統手工釀造為主,依靠長期累積的傳統經驗來指導生產。生產過程管理粗放、企業效益偏低,所釀得的黃酒質量也不穩定,缺乏科學規范生產技術和質量控制支撐已成為制約我國黃酒產業發展的主要問題。為了順應食品安全監管和產業發展需要,近年來許多研究者對黃酒傳統工藝相關參數進行了優化研究,在技術創新方面做了許多有益探索。2.1傳統釀造工藝路線。雖然南北方各地黃酒風味各有差異,但基本遵循傳統工藝組織生產,即:原料預處理→浸米→蒸飯→晾飯→發酵→壓榨→煎酒→陳化→過濾→殺菌→成品。2.2關鍵生產工藝。黃酒釀造時各環節的工藝參數對產品的質量起到至關重要的作用。近年來,研究者對黃酒釀造技術關鍵環節進行了優化與創新研究。2.2.1浸米工藝。浸米工藝是黃酒傳統釀造工藝的初始步驟,也是決定黃酒能否能正常發酵及發酵能否順利完成的關鍵技術環節[21,22]。目前,研究者們對浸米工藝的研究主要針對浸米時間對黃酒品質的影響、浸米水中微生物群落結構分析、大米品種與浸米水特性關系以及浸米水回用幾個方面。浸米工藝中,浸漬時間過長,會使原料米中營養物質流失,也會降低單位原料米的黃酒產率[23];而浸漬時間過短則無法使米漿水達到一定酸度以保證后續發酵的正常進行,而且不同大米品種所需的浸漬時間也各不相同。對此,姬中偉等[24]以浸米漿水中總酸含量、乳酸含量及乳酸菌數為指標,探討了10種不同產地的大米其浸米時間與黃酒酒質的關系,對不同產地的大米而言,當浸米時間控制在8~12d內,總酸含量為15mg/mL時后期釀酒效果最佳。在實際大規模生產中,可以以米漿水酸度水平為指標來指導黃酒的發酵。采用氣質聯用技術結合電子鼻,以黃酒中風味物質為指標驗證探索了浸米時間與黃酒品質的關系,研究發現浸米時間控制在11d內所得漿水對黃酒發酵比較有利,進一步證實了姬中偉的研究結果[25]。米漿水中含有豐富的氨基酸及其他有機物質,因此米漿水回用工藝不僅可改善黃酒品質,也可以保護環境、節約能源、降低生產成本、為企業減少部分壓力。在米漿水回用的研究基礎上,探索了米漿水在實際生產中的應用情況。發現較低的浸米溫度可加大浸米水的回用次數而且用清水沖米可減少米漿水回用次數過多而產生的負面影響[26]。浸米水中微生物及其代謝產物對黃酒品質也有不可忽視的作用。采用Illumina高通量測序技術分析了黃酒浸米水中的細菌群落結構,發現浸米水中的主導微生物為乳酸菌桿菌,占所有微生物總數的60.8%,在乳酸細菌中為90.06%,為確保及改進浸米工藝乃至整個工藝提供了理論基礎[27]。2.2.2蒸飯工藝。蒸飯工藝與浸米工藝均屬于釀酒原料的處理工序,在該生產過程中,其污染量的排放及能源消耗均占比較大。為了實現我國黃酒產業的機械化發展,研究者以替代傳統浸米-蒸飯工序為目的對一些新工藝進行了探索,主要有膨化法、過熱蒸汽法焙炒大米技術、高溫淀粉酶液化法以及生料法。采用膨化法對原料進行預處理后進行釀酒實驗,結果證明膨化法提高了原料糖化率、利用率以及糊化度,在一定程度上縮短了黃酒的生產周期,但與傳統技術釀制的酒體相比,該酒口味略微清淡[28]。Xu等[29]比較了擠壓膨化法與傳統法處理原料所制得的黃酒在風味及口感上并無很大差別且前者的糖化效果提升了約40%。采用過熱蒸汽法焙炒大米替代傳統工藝,分析了焙炒時大米理化性質的變化、完善了最佳焙炒工藝參數,并以批次操作系統模擬優化了工業化規模生產參數,為黃酒釀造原料處理方式提供了新思路,但該研究目前還缺少中試實驗參數且部分技術研究還較為粗糙,仍需進一步的探索研究[30]。盛風云[31]使用高溫淀粉酶進行液化法釀造黃酒,通過HPLC分析驗證確定了最佳的液化條件,以后酵階段中黃酒主要指標的變化探索了麥曲和糖化酶之間的協同關系,進一步完善了液化法的工藝參數;還通過放大實驗及工廠模擬實驗驗證了該方法的可行性,最終制得的黃酒口感清爽,與傳統型黃酒口感有別。該方法基本實現了廢水零排放,滿足了工業生產節能減排的需求。此外,液化法及生料法也可用于黃酒釀造原料的處理,但目前針對這些新型工藝的研究還存在一些共性問題亟需解決。如采用新工藝釀制的酒體與傳統工藝相比口味略微清淡,不夠醇厚;大部分試驗仍處于實驗室小試或中試階段,實驗參數有待進一步完善。2.2.3發酵工藝。我國黃酒釀造產業目前主要依靠長期累積的傳統經驗以手工釀造為主,缺乏具體的生產參數。而且隨著黃酒釀造原料保健性、地域性以及多元化的發展趨勢,傳統的黃酒發酵工藝也亟需進行改進。為此近年來研究者們采用單因素試驗、正交試驗以及響應面試驗的方法,以酒精度、總酸、總糖以及其他相關理化指標為評判依據,對黃酒發酵工藝的工藝參數進行了優化研究。以小米為原料,以單因素試驗及Box⁃Behnken響應面法優化了小米黃酒的釀造工藝,最終證明在酒曲添加量0.9%、糖化時間63h、糖化溫度31℃、酵母添加量0.39%、發酵溫度32℃、發酵時間5d時釀成的酒體品質最優[32];黃敏欣等[33]以廣東客家黃酒為研究對象,以響應面法優化了紅曲添加量、主酵溫度和主酵時間3個發酵工藝參數對酒體中γ⁃氨基丁酸含量的影響,確定了最佳發酵工藝條件為紅曲添加量6.5%,主酵溫度32℃,主酵時間6d。孫敏等[34]采用響應面法,以酒精度為響應值優化了桑葚糯米黃酒的發酵工藝,研究發現當酒曲用量為0.60g/100g、發酵溫度25.0℃、發酵時間10d、桑葚汁用量為17.0g/100g時,所得酒體質量最佳。研究者還在傳統發酵工藝基礎上進行改進,探索了新的發酵工藝。Li等[35]采用經酶促擠壓液化法處理后的碎米及整米進行發酵比較,最終發現處理后的碎米的發酵效率要高于整米,且最佳的酶促擠壓液化條件為:料筒溫度為98℃、含水率為42%、淀粉酶濃度為1‰。張敏[36]通過單因素試驗及正交試驗確定了多酶法黃酒的最佳工藝條件為:麥曲添加量10%、前酵溫度30℃、麥曲粉碎度20~40目,分析了多酶法發酵工藝、傳統工藝和全酶制劑法工藝釀造的黃酒之間在理化指標、呈味物質含量和主要風味物質的相對含量方面差異性。劉夢[37]采用耐熱馬克斯克魯維酵母HY32與釀酒酵母混合發酵替代傳統單一釀酒酵母發酵技術,結果表明混合酵母發酵酒樣中酒精度與純種單一釀酒酵母接近,且酒體中總酸、總酯含量上升,高級醇含量下降,口感更為柔和、協調,有效改善單一酵母釀造黃酒口味淡薄、風格單一的缺點。

3展望

綜上所述,黃酒釀造原料及加工工藝的研究已取得了一些研究成果。在釀造原料研究方面,人們已初步了解了南方地區原料米特性與黃酒品質的關系,同時開展了多種藥食同源性物質在黃酒釀造原輔料應用上的研究。在黃酒釀造工藝研究方面,優化了黃酒傳統工藝相關參數,彌補了我國黃酒經驗式小作坊生產的不足。此外,在黃酒釀造技術創新方面也做了許多有益探索,如采用膨化法技術、過熱蒸汽法焙炒大米技術替代傳統浸米-蒸飯工藝等。黃酒的發酵工藝參數也隨著原料多元化發展得到了進一步完善。我國黃酒研究還有許多問題值得關注,如:北方地區黃酒釀造原料與酒體質量的相關性研究還未見報道;新型功能型黃酒功能因子的活性、穩定性以及有效成份功能因子構效和量效關系的研究不夠系統全面。黃酒傳統工藝技術創新研究大部分仍停留在實驗室小試、中試階段,工業生產中還有待進一步應用。

作者:韓惠敏 李新生 耿敬章 肖玉祥 吳東平 李 敏 王志男 單位:1.陜西理工大學 2.陜西省資源生物重點實驗室 3.中國謝村北派黃酒研究院 4.陜西省秦洋長生酒業有限公司