羅雪, 張一智, 王松濤, 鄭蕾, 劉文虎, 黃丹, 沈才洪

(1.四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院, 四川自貢643000; 2.成都樹(shù)德中學(xué), 成都610400; 3.國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心, 四川瀘州646000)

引言

糠殼是固態(tài)大曲酒釀造的重要輔料，質(zhì)地堅(jiān)硬、吸水性差、具有良好的疏松度，通常作為固態(tài)白酒釀造過(guò)程中的填充劑和疏松劑，為蒸糧、發(fā)酵和蒸酒等提供必要的條件。然而，由于糠殼來(lái)源受季節(jié)影響，且含有果膠質(zhì)和多縮戊糖，易產(chǎn)生生糠味等異雜味，影響酒體感官評(píng)價(jià)，因此應(yīng)控制其實(shí)用工藝和用量[1-3]。

竹纖維是竹子中大量含有的一種天然植物纖維，來(lái)源廣泛，成本低廉，在一定條件下可分解成二氧化碳和水，無(wú)污染，具有廣闊的應(yīng)用前景[4]。

竹纖維的組織結(jié)構(gòu)具有一定的硬度和吸水性[5]，可為固態(tài)白酒糟醅發(fā)酵過(guò)程中的微生物繁殖代謝提供一定的空間支撐。不過(guò)目前竹子在白酒生產(chǎn)上的運(yùn)用大多是利用其提取液與白酒進(jìn)行復(fù)配，而關(guān)于竹纖維替代糠殼進(jìn)行白酒固態(tài)釀造方面的報(bào)道卻鮮有所見(jiàn)。如楊凱環(huán)[6]以淡竹葉為原料，通過(guò)提取配制得到提取液，將其與白酒進(jìn)行調(diào)配得到竹葉酒；郭帥玲等人[7]將江西特香型白酒作為基酒注入毛竹腔，通過(guò)浸出毛竹中的功能成分生產(chǎn)鮮竹酒；李昱鼎[8]制備竹子和茶葉提取液，將其加入黃酒中進(jìn)行發(fā)酵得到竹茶酒。

為了減輕因糠殼處理不當(dāng)給酒體帶來(lái)的異雜味，同時(shí)增加竹子特有的風(fēng)味成分，本研究擬以竹纖維部分或全部替代糠殼作為輔料進(jìn)行固態(tài)白酒釀造來(lái)制備一款具有竹子特有清新口感的白酒。研究在借鑒清香型大曲酒釀造工藝的基礎(chǔ)上，分別將竹纖維以0%、25%、50%、75%和100%(占輔料的百分?jǐn)?shù))的比例代替糠殼，對(duì)比糟醅中各項(xiàng)理化指標(biāo)的變化，測(cè)定出酒率及對(duì)酒體進(jìn)行感官品評(píng)和色譜分析，判斷竹纖維添加量對(duì)白酒釀造的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：國(guó)窖紅1號(hào)高粱、中低溫大曲、糠殼和鮮竹。

試劑：酚酞(四川西隴化工有限公司)，次甲基藍(lán)(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)，鹽酸(重慶川東化工有限公司)，氫氧化鈉、葡萄糖、四水合酒石酸鉀鈉(成都市科龍化工試劑廠)，五水合硫酸銅(廣東光華科技股份有限公司)，以上均為分析純；2-辛醇(標(biāo)準(zhǔn)品，上海安譜)。

1.2 儀器與設(shè)備

LCD-280數(shù)顯溫度計(jì)(武強(qiáng)精創(chuàng)儀器儀表廠)，DHG-9245A電熱風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)，ME204電子天平、ML3001T電子天平(梅勒-托利多儀器(上海)有限公司)，50 mL酸堿滴定器(常州普天儀器制造有限公司)，GCMS-QP2010 Ultra氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津)，SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄(美國(guó)Supelco公司)，50/30 μmDVB/CAR/PDMS 萃取頭(美國(guó)Supelco公司)。

1.3 方法

1.3.1生產(chǎn)工藝要點(diǎn)

借鑒傳統(tǒng)清香型大曲酒的生產(chǎn)工藝，以國(guó)窖紅1號(hào)高粱為原料，各實(shí)驗(yàn)組分別以不同比例的糠殼和竹纖維為輔料。

輔料預(yù)處理：將鮮竹碎為約1 mm2大小、0.2 mm厚的碎末；糠殼使用前清蒸40 min～50 min，去除其糠醛及其他異雜味。

入缸前先用清水將陶缸清洗干凈，再用80 ℃以上的熱水反復(fù)清洗3次，滴盡殘水。入缸溫度控制在18 ℃～22 ℃，入缸糟醅水分控制在56%～60%。發(fā)酵時(shí)間為28 d，發(fā)酵完后酒醅進(jìn)行蒸餾取酒。

1.3.2發(fā)酵實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照竹纖維代替糠殼的不同配比(0%、25%、50%、75%和100%)分5組進(jìn)行釀酒實(shí)驗(yàn)。

1.3.3酒醅理化指標(biāo)分析

對(duì)5組發(fā)酵酒醅進(jìn)行取樣分析。水分檢測(cè)：干燥法；乙醇含量檢測(cè)：酒精計(jì)法；酸度檢測(cè)：酚酞中和滴定法；淀粉檢測(cè)：鹽酸水解法；還原糖檢測(cè)：菲林滴定法；在線讀取發(fā)酵酒醅溫度。

1.3.4白酒香氣成分檢測(cè)：頂空-固相微萃取-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀法(HS-SPME-GC/MS)

(1)頂空-固相微萃取(HS-SPME)

吸取8 mL 稀釋至10%vol的基酒至20 mL頂空固相微萃取瓶中，加3.5 g氯化鈉和10 μL 2-辛醇內(nèi)標(biāo)，混勻，放入轉(zhuǎn)子，將萃取頭插入至萃取瓶上部的空氣部分(注意不能觸及液面)，在50 ℃下平衡15 min，吸附45 min，將萃取頭插入儀器進(jìn)樣口，250 ℃解吸5 min，啟動(dòng)儀器進(jìn)行樣品分析[9]。

(2)氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS)

GC條件：DB-Wax毛細(xì)管色譜柱，柱長(zhǎng)30 m，內(nèi)徑0.32 mm，液膜厚度0.25 μm；載氣：氦氣；流速：1.0 mL/min，不分流；柱溫：氣化室溫度保持250 ℃，色譜柱起始溫度為40 ℃，維持3 min，再以5 ℃/min的速率升至60 ℃，不維持，最后以10 ℃/min的速率升至250 ℃，維持10 min，共計(jì)36 min。

MS條件：選擇電子轟擊電離離子源(EI)，接口溫度為250 ℃，離子源溫度為200 ℃，質(zhì)量范圍控制在33 u～450 u。

(3)定性定量方法[10]

定性：NIST14 標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)定性。

定量：以2-辛醇為內(nèi)標(biāo)，將內(nèi)標(biāo)峰面積與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)峰面積相比可得到各揮發(fā)性物質(zhì)的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過(guò)程中糟醅溫度的變化

白酒釀造中，溫度對(duì)發(fā)酵過(guò)程有著重要影響，溫度的升降變化是發(fā)酵容器中微生物繁殖代謝釋放能量與發(fā)酵容器散熱之差的直觀表現(xiàn)，溫度的上升速度及變化幅度反映了窖池中微生物繁殖代謝的程度[11]。

不同竹纖維添加量下白酒發(fā)酵溫度變化曲線如圖1 所示。

圖1 不同竹纖維添加量下白酒發(fā)酵溫度變化曲線

從圖1 可知，白酒發(fā)酵溫度變化的總體趨勢(shì)是前緩、中挺、后緩落，符合清香型白酒釀造的溫度變化規(guī)律；入缸時(shí)溫度緩慢增長(zhǎng)，在第8 d左右達(dá)到頂溫，升溫幅度10 ℃左右，頂溫維持4 d左右后，溫度開(kāi)始緩慢下降直至與環(huán)境溫度相接近；竹纖維添加量為100%時(shí)的發(fā)酵頂溫低于其他實(shí)驗(yàn)組，且達(dá)到頂溫的時(shí)間也較其他組推遲2 d左右，這可能是因?yàn)橹窭w維的蓬松度要低于糠殼，降低了缸內(nèi)氧氣含量，導(dǎo)致糖化不徹底，酵母繁殖受阻，發(fā)酵升溫緩慢。上述結(jié)果表明與100%的添加量相比，當(dāng)竹纖維添加量在25%～75%時(shí)更能為微生物提供一個(gè)較好的發(fā)酵環(huán)境。

2.2 出入缸糟醅水分的變化

白酒釀造過(guò)程中，水是生化反應(yīng)所必不可少的，它不僅保證了糟醅中微生物的生長(zhǎng)代謝，也為代謝產(chǎn)物如醇、醛、酸、酯等提供了有效的溶劑[12]。水還有助于降低發(fā)酵糟醅酸度和調(diào)整發(fā)酵溫度。此外，水分含量也影響著糟醅蒸餾過(guò)程中乙醇和香味物質(zhì)的提取。因此，水分是白酒固態(tài)發(fā)酵的一個(gè)重要控制指標(biāo)[13]。

不同竹纖維添加量下出入缸糟醅水分變化如圖2 所示。

圖2 不同竹纖維添加量下糟醅出入缸水分變化

從圖2 可知，各實(shí)驗(yàn)組入缸糟醅的水分都在58%左右，發(fā)酵結(jié)束時(shí)，竹纖維添加量為0%、25%、50%、75%和100%時(shí)的出缸糟醅水分含量分別為72.78%、66.56%、66.49%、70.65%、71.50%，說(shuō)明各實(shí)驗(yàn)組的水分含量都有所增大，但其增幅有所差異。其原因是一方面，淀粉被微生物發(fā)酵生成酒精時(shí)產(chǎn)生大量水分，導(dǎo)致出缸糟醅水分增長(zhǎng)。另一方面，竹纖維添加量不同造成了酒醅微生物群落結(jié)構(gòu)的變化，使得微生物代謝產(chǎn)生的水分不同。出缸水分含量并不是越多越好，應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，從研究結(jié)果可知竹纖維添加量25%～50%時(shí)出缸水分含量較適宜。

2.3 出入缸糟醅酸度的變化

發(fā)酵過(guò)程中適宜的酸度利于糊化和糖化，促進(jìn)淀粉水解成葡萄糖，使酒的產(chǎn)量和質(zhì)量得到提高。適當(dāng)?shù)乃岫冗€可抑制雜菌生長(zhǎng)，保證發(fā)酵微生態(tài)環(huán)境的清潔。此外，酒醅中有機(jī)酸可作為營(yíng)養(yǎng)供微生物生長(zhǎng)所需并促進(jìn)香味物質(zhì)生成[14]，因此酸度是白酒發(fā)酵的一個(gè)重要檢測(cè)指標(biāo)。

不同竹纖維添加量下糟醅出入缸酸度變化如圖3 所示。

圖3 不同竹纖維添加量下糟醅出入缸酸度變化

從圖3 可知，各實(shí)驗(yàn)組的酒醅入缸酸度都在0.16 mmol/10 g左右，符合清香型白酒初始發(fā)酵酸度低的條件；發(fā)酵結(jié)束時(shí)，竹纖維添加量為0%、25%、50%、75%和100%時(shí)，出缸酒醅酸度分別為1.15 mmol/10 g、1.22 mmol/10 g、1.23 mmol/10 g、1.13 mmol/10 g和1.16 mmol/10 g，其中竹纖維添加量為50%的酒醅出缸糟酸度是最高的，說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)組的酒醅輪次內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)酸較其余實(shí)驗(yàn)組好。

2.4 出入缸糟醅淀粉的變化

淀粉既是發(fā)酵底物也是酒醅中微生物主要的能量來(lái)源[15]，固態(tài)白酒發(fā)酵過(guò)程中，出入缸淀粉的變化反應(yīng)了酒醅中釀酒微生物的代謝情況及白酒酒醅發(fā)酵程度。

不同竹纖維添加量下出入缸糟醅淀粉含量變化如圖4 所示。

圖4 不同竹纖維添加量下出入缸糟醅淀粉含量變化

從圖4 可知，竹纖維添加量為0%、25%、50%、75%和100%時(shí)，入缸酒醅淀粉含量分別為28.73%、30.32%、28.97%、28.02%和29.14%，出缸酒醅淀粉含量分別為20.5%、18.62%、14.46%、17.91%和18.87%，各實(shí)驗(yàn)組淀粉消耗量分別為8.23%、11.7%、14.51%、13.56%和10.27%，說(shuō)明各組間淀粉利用率差異較大，竹纖維添加量為50%時(shí)的淀粉消耗量高于其他實(shí)驗(yàn)組。淀粉消耗量越大表明微生物生長(zhǎng)代謝對(duì)原料的利用進(jìn)行得更徹底，產(chǎn)生的酒精也更多。

2.5 出入缸糟醅還原糖的變化

不同竹纖維添加量下出入缸還原糖含量變化如圖5 所示。

圖5 不同竹纖維添加量下出入缸還原糖含量變化

從圖5 可知，各實(shí)驗(yàn)組在發(fā)酵前的糟醅還原糖含量相近，都在5%～6%；發(fā)酵結(jié)束后，竹纖維添加量在0%、25%、50%、75%和100%時(shí)，出缸酒醅還原糖含量分別為2.25%、2.29%、1.91%、2.76%和3.23%，竹纖維添加量50%時(shí)的出缸酒醅還原糖含量最低，說(shuō)明此時(shí)的酒醅發(fā)酵情況較好。

2.6 不同竹纖維添加量白酒出酒率與品評(píng)結(jié)果

本研究采用單輪次發(fā)酵，因此蒸餾出酒率低于傳統(tǒng)清香型大曲酒雙輪次(大茬、二茬)發(fā)酵總出酒率。不同竹纖維添加量下的出酒率及感官品評(píng)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同竹纖維添加量下的出酒率及品評(píng)結(jié)果

從表1可知，竹纖維添加量為25%～75%時(shí)的出酒都高于對(duì)照組(竹纖維添加量為0%)，其中50%時(shí)的出酒率最高、為31.6%，竹纖維添加量為100%時(shí)的出酒率只有27.7%，低于對(duì)照組，說(shuō)明一定量的竹纖維與糠殼復(fù)配后可提高清香型大曲酒的出酒率，但單純的竹纖維卻不利于出酒率的提升。從出酒率這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，竹纖維添加量為50%是最合適的。

從表1還可知，竹纖維添加量在25%～75%時(shí)的感官評(píng)價(jià)相對(duì)較好。感觀評(píng)價(jià)結(jié)果說(shuō)明竹纖維能夠給酒體帶來(lái)竹子的清香感，其添加比例越高，這種清新感就越明顯，但酒體的醇厚度也相對(duì)減低，其原因可能是糠殼作為輔料在發(fā)酵中除了調(diào)節(jié)水分、淀粉含量和酸度并維持酒糟的疏松度外，由于其含有多種活性官能團(tuán)，如羥基、羰基、羧基、甲基及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團(tuán)，以及大量微孔界面，因此在發(fā)酵和蒸餾過(guò)程中為大量的白酒微量成分的形成提供適中的物理和化學(xué)條件[2]，所以糠殼被取代的比例不宜太高。從白酒感官評(píng)價(jià)這個(gè)角度出發(fā)，竹纖維添加量在25%～75%較適宜。

2.7 竹酒香氣成分測(cè)定

采用HS-SPME-GC/MS方法，分析竹酒香氣成分組成。竹纖維不同添加量下的白酒香氣成分見(jiàn)表2。

表2 竹纖維不同添加量下的白酒香氣成分 單位：g/L

從表2可知，竹酒中的主要風(fēng)味成分為酯類物質(zhì)，這是構(gòu)成白酒香味的主要成分，對(duì)形成各種酒的典型性起著關(guān)鍵作用[16]；傳統(tǒng)清香型大曲酒(即竹纖維添加量為0%)酒樣中檢測(cè)出14種酯類、3種醇類、1中醛類、2種烷烴類和2種酚類；竹纖維添加量為50%時(shí)，酒樣中檢測(cè)出21中酯類、5種醇類、5種醛類、1種酚類、1種芳香類、1種酸類，其中己酸乙酯的含量達(dá)到3.3029 g/L，是所有實(shí)驗(yàn)組中最高的，該酯是我國(guó)白酒的顯著特征；此外以下幾種成分是傳統(tǒng)清香型大曲酒中未具有的：丁酸乙酯、戊酸乙酯、反式-2-辛烯酸乙酯、己酸己酯、水楊酸甲酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、2,2,4-三甲基戊二醇異丁酯、十五酸乙酯、反油酸乙酯、異丁醇、beta-桉葉醇、正己醛、癸醛、2-壬烯醛、2-十一烯醛、反式-2,4-癸二烯醛、萘和亞油酸，同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)這幾種物質(zhì)并不是在所有添加了竹纖維的酒樣中都存在；竹纖維添加量為100%時(shí)，酒樣風(fēng)味成分最少，只有19種，結(jié)合感官評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)，其口感也最單薄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明竹纖維添加量能夠影響酒體的風(fēng)味成分，當(dāng)添加量為50%時(shí)，酒樣風(fēng)味成分最豐富。

3 結(jié)果與展望

本研究在借鑒傳統(tǒng)清香型大曲酒生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，改變輔料成分，用竹纖維部分或全部替代糠殼，研究竹纖維添加量對(duì)酒質(zhì)的影響，以制備一款具有竹子獨(dú)特清新香氣的清香型大曲酒。

在綜合考慮發(fā)酵過(guò)程中理化指標(biāo)(糟醅溫度、水分、酸度、淀粉和還原糖含量)的變化、出酒率、酒體感官評(píng)價(jià)及香氣成分組成的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)竹纖維的最佳添加量為50%，此時(shí)出酒率最高、為31.5%，酒體清香純正，醇甜柔和，具有明顯的竹子風(fēng)味，香氣成分最豐富，共具有34種(包含21種酯類、5種醇類、5種醛類)，比傳統(tǒng)清香型大曲酒新增了14種香氣成分，其己酸乙酯含量達(dá)到3.3029 g/L。

目前白酒行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型階段，大眾的口味已從追求烈酒轉(zhuǎn)向口感較柔順的白酒，開(kāi)發(fā)口感柔和、清新淡雅、風(fēng)格獨(dú)特和風(fēng)味層次多變的白酒成為現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一。本研究以竹子纖維替代白酒釀造中的部分輔料，不僅賦予了酒體竹子的清香感，也賦予了酒體新的風(fēng)味成分，促進(jìn)了白酒的營(yíng)養(yǎng)保健功能，為竹纖維替代糠殼釀造清香型大曲酒提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。