李 茂，安明哲，趙 東，鄭 佳，喬宗偉，趙佳偉，陸 培，張偉建，晏俊玲

(宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644000)

苦蕎麥，雙子葉植物，是一種藥食同源作物，營養(yǎng)價值豐富，已有研究發(fā)現(xiàn)苦蕎中淀粉尤其是支鏈淀粉含量較高[1]，還含有抗氧化、降血糖、降血脂作用的苦蕎黃酮，兼具營養(yǎng)和保健功能[2-3]?？嗍w獨特的組成使其愈發(fā)受到研究者的青睞，目前已被廣泛用作健康功能食品的原材料：譚萍等[4]利用苦蕎活性肽制得具有抗氧化活性的苦蕎茶；孫亞利等[5]利用苦蕎麥、雪蓮果發(fā)酵得到營養(yǎng)豐富，能提高身體免疫力的酸奶制品；左蕾蕾等[6]將苦蕎進行粉碎，與低筋粉、植物油和蔗糖混合制得口感細(xì)膩的苦蕎餅干。

近年來，隨著消費者生活水平的提高，健康白酒的理念逐漸深入人心[7]?？嗍w所含的營養(yǎng)物質(zhì)、功能成分使其成為健康白酒的原料之一。隨著苦蕎白酒產(chǎn)品相繼涌入市場，人們對苦蕎酒的開發(fā)研究也逐漸深入[8]。徐漢卿等[9]利用苦蕎與糯米進行混合發(fā)酵，制得兼具口感和保健功能的苦蕎米酒。酒曲作為釀酒微生物的主要來源，對發(fā)酵效果具有顯著性影響，徐國俊等[10]對苦蕎酒的發(fā)酵酒曲進行優(yōu)化，研究發(fā)現(xiàn)大小曲混合發(fā)酵相較于單獨小曲發(fā)酵，出酒率、總酸總酯的含量均有提高。

隨著國家科技創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展政策的落實，白酒行業(yè)在智能科技方面有了一定的改善，為實現(xiàn)白酒釀造由傳統(tǒng)手工向智能化、機械化、自動化的轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。此前，半固態(tài)小曲白酒的機械化改造主要體現(xiàn)在機器設(shè)備上，如泡糧設(shè)備、糧醅攪拌設(shè)備、拌曲攤晾設(shè)備以及發(fā)酵控制設(shè)備。目前，已成功建立了智能控制系統(tǒng)，將其集成于中央控制室，實現(xiàn)了生產(chǎn)的可視化、可控化管理，確保生產(chǎn)的正常運行，避免不必要的損失。江蘇洋河酒廠已成功利用智能集成控制以及制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)了對釀酒過程中功能微生物的監(jiān)控[11]。

本研究以苦蕎為原料，對不同安琪酒曲進行篩選比較，旨在提高苦蕎酒風(fēng)味層次，以期獲得一款獨具風(fēng)味的苦蕎酒；通過智能釀造，實現(xiàn)苦蕎小曲酒的工業(yè)化生產(chǎn)，為發(fā)酵型苦蕎酒的產(chǎn)業(yè)化提供重要依據(jù)，為實現(xiàn)苦蕎的高值化利用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：苦蕎（四川涼山），安琪酵母4 種酒曲：白酒曲（BJQ）、釀酒曲（NJQ）、金香霸（JXB）、小曲（XQ）。

試劑及耗材：硫酸銅（分析純），鹽酸（分析純），氫氧化鈉（分析純），葡萄糖（分析純），C7—C30 的正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品（GC，美國Sigma-Aldrich公司）。

儀器設(shè)備：恒溫培養(yǎng)箱；Agilent 6890 氣相色譜，安捷倫中國；Milli-Q 超純水，密理博中國有限公司；便攜式酒度計DMA 35，安東帕中國；20 L 不銹鋼桶；中試研發(fā)系統(tǒng)，上海保興生物設(shè)備工程有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗室小試釀造工藝條件

稱量：稱取1.5 kg苦蕎置于蒸鍋中。

蒸煮：將已稱量好的苦蕎蒸煮糊化，糊化時間為1.5 h。

糖化發(fā)酵：將糊化完全的苦蕎置于20 L不銹鋼桶中，分別添加8 種組合的酒曲，各酒曲添加量如表1 所示，置于30 ℃培養(yǎng)箱中糖化24 h，取出，加入3 L去離子水，室溫下發(fā)酵7 d。

表1 不同組合酒曲種類及添加量

蒸餾：將發(fā)酵完成的樣品至于酒甑中，測定蒸餾酒液的酒精度和體積。

淀粉含量測定方法：根據(jù)國標(biāo)GB 5009.9—2016中酸水解法進行測定。

酒精度測定方法：利用便攜式酒精度計進行測定。

1.2.2 氣相色譜(GC)

以乙酸戊酯作為內(nèi)標(biāo)，準(zhǔn)確吸取10.0 μL 內(nèi)標(biāo)于1.0 mL 樣品中，混合后進樣。GC-FID 條件：色譜柱為DB-WAX，進樣量1 μL，載氣氦氣，流速1 mL/min，分流比30∶1，進樣口溫度為240 ℃，檢測器溫度為300 ℃，升溫程序：初溫35 ℃，保持7 min，以9 ℃/min 升至100 ℃，保持2 min，再以6 ℃/min升至240 ℃，保持2 min。

1.2.3 頂空固相微萃取法(HP-SPME)

飽和食鹽水將樣品稀釋10 倍，以4-辛醇作內(nèi)標(biāo)（終濃度0.8 mg/L），混合后進樣。GC 條件：色譜柱Agilent 122-3232 DB-FFAP，進樣口溫度為230 ℃，進樣量1 μL，載氣為氦氣，流速1 mL/min，不分流，升溫程序：初溫40 ℃，保持3 min，以4 ℃/min 升至230 ℃，保持10 min；MS 條件：電子電離源，電子能量70 eV，傳輸線溫度230 ℃，掃描范圍：30～350 u。

1.2.4 感官評定

感官評價由專業(yè)白酒品評人員進行評定，以國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10781.2—2006 作為參考，評分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示，滿分為100分[12]。

表2 苦蕎酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎酒酒曲的篩選

2.1.1 不同酒醅中淀粉含量及殘?zhí)菧y定

酒醅中淀粉含量一定程度上反映了苦蕎淀粉的利用率[13]?？嗍w原料中淀粉含量為60.24%。對不同酒醅中苦蕎淀粉含量進行測定，結(jié)果如表3 所示，淀粉含量具有明顯差異。NJQ 酒醅中淀粉含量最高，為5.62 %，XQ+NJQ 最低，為3.33 %，表明該組合中苦蕎淀粉的利用最徹底。不同酒曲酒醅中殘?zhí)呛恳猜杂胁町悾S持在較低的水平，一定程度上反映了微生物的發(fā)酵完全程度，NJQ+JXB組合酒醅最低，為0.2%。

表3 不同糟醅中淀粉及殘?zhí)堑暮?/p>

2.1.2 不同酒曲對苦蕎酒酒精度和出酒率的影響

原料的出酒量以及原酒的酒精度也是評價發(fā)酵效率的重要經(jīng)濟指標(biāo)。8 種酒曲組合的酒精度略有差異，但均高于55 %vol，有相關(guān)研究報道中苦蕎酒的酒精度為51.3 %vol[12]。XQ+BJQ 中酒精度最高，可達58.5 %vol，出酒量為480 mL。8 種酒曲中酒精度最低的是BJQ，為55.3 %vol，出酒量為400 mL。8 種組合中出酒量高低依次為：NJQ+JXB＞XQ+BJQ、XQ+NJQ、XQ+NJQ+JXB＞NJQ＞BJQ+JXB＞BJQ＞XQ+BJQ+JXB。苦蕎酒感官評分由高到低分別為：XQ+BJQ＞XQ+BJQ+JXB＞XQ+NJQ+JXB＞NJQ+JXB＞NJQ＞BJQ＞XQ+NJQ＞XQ+BJQ，后續(xù)選取感官評分較高的4組酒曲進行苦蕎酒的智能釀造研究。

表4 不同酒曲的酒精度和出酒量

2.1.3 不同酒曲對苦蕎酒揮發(fā)性成分的影響

苦蕎酒中主要風(fēng)味物質(zhì)是乙酸乙酯。NJQ+JXB 中乙酸乙酯相對含量最高，達4286.4 mg/L。8種酒曲組合中乙酸乙酯含量由高到低分別為：NJQ+JXB＞XQ+BJQ +JXB＞XQ+NJQ+JXB＞BJQ+JXB＞XQ+NJQ＞BJQ＞XQ+BJQ＞NJQ。盡管NJQ+JXB 中乙酸乙酯含量最高，但主體香中乙酸乙酯氣味較為突出，破壞了整體香氣的協(xié)調(diào)，BJQ+JXB 中乙酸乙酯含量適中，復(fù)合香氣協(xié)調(diào)，具有小曲清香型白酒典型特征，感官評分為93 分。值得注意的是，風(fēng)味物質(zhì)中乙縮醛的含量也維持在較高的水平，研究報道，乙縮醛具有一定協(xié)調(diào)香氣香味的功能。但是，異戊醇、異丁醇等高級醇含量偏高，對酒質(zhì)具有較大影響，可能與發(fā)酵的酒曲種類以及發(fā)酵溫度等因素有關(guān)。

2.2 苦蕎酒的智能化釀造

2.2.1 智能釀造系統(tǒng)

為適應(yīng)當(dāng)代白酒文化的發(fā)展趨勢，同時滿足苦蕎酒年產(chǎn)10 噸的需求，五糧液技術(shù)研究中心設(shè)計并建成了一套集轉(zhuǎn)運、生產(chǎn)、儲存、灌裝為一體的自動化智能研發(fā)生產(chǎn)線，實現(xiàn)了從原料到成品酒整個流程的全覆蓋智能控制，相對于傳統(tǒng)釀酒工藝，降低了對人工的依賴性，提高了生產(chǎn)效率。該生產(chǎn)線主要由以下設(shè)備組成：500 L 恒溫水浴鍋、500 L 蒸煮鍋、通風(fēng)攤晾設(shè)備、500 L 糖化罐、100 L 發(fā)酵罐、500 L 發(fā)酵罐、300 L 離心過濾機、300 L 蒸餾罐、260 L 酒壇，同時配備6 個發(fā)酵罐，以滿足苦蕎酒的連續(xù)生產(chǎn)。智能集成控制系統(tǒng)主要包括泡糧系統(tǒng)、智能集成蒸煮冷卻系統(tǒng)、恒溫糖化控制系統(tǒng)、發(fā)酵實時監(jiān)控系統(tǒng)、離心控制系統(tǒng)、真空蒸餾實時監(jiān)控系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)主要分為物料轉(zhuǎn)運聯(lián)接系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、熱水清洗系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)，實現(xiàn)苦蕎酒全自動智能生產(chǎn)?，F(xiàn)將生產(chǎn)階段涉及的部分介紹如下：

表5 不同酒曲組合中揮發(fā)性組分的測定結(jié)果 (mg/L)

智能蒸煮冷卻系統(tǒng)（圖1 a）主要由蒸煮系統(tǒng)以及冷卻拌曲系統(tǒng)組成。蒸煮系統(tǒng)主要利用二次蒸汽對苦蕎籽粒進行加熱，保證達到合格的開口率及糊化程度以滿足糖化的需求。智能集成控制系統(tǒng)主要通過蒸汽的壓力以及流量控制二次蒸汽的加熱強度，保證苦蕎籽粒的均勻受熱，并對蒸煮時間進行預(yù)警管理，通過精準(zhǔn)設(shè)定保證蒸糧效果的一致性。冷卻系統(tǒng)主要通過冷卻風(fēng)溫、通風(fēng)頻率、冷卻終溫等參數(shù)的設(shè)定，保證入罐溫度，防止溫度影響糖化發(fā)酵效率。利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了自動蒸煮、出料冷卻拌曲和入罐糖化的聯(lián)動。

圖1 智能集成控制系統(tǒng)示意圖

糖化控制系統(tǒng)（圖1 b）主要由溫度控制系統(tǒng)以及攪拌系統(tǒng)組成。糖化作為白酒發(fā)酵的重要環(huán)節(jié)，其溫度對于糖化效果具有顯著性影響，該系統(tǒng)以水和蒸汽作為媒介實現(xiàn)了糖化階段溫度的自動控制。通過攪拌提高糖化菌群與空氣的接觸，吸收足夠的氧氣，提高糖化效率，進而提高酒醅的糖化效果。通過控制攪拌速率控制氧氣濃度，防止糖化階段菌體生長過快產(chǎn)生代謝副產(chǎn)物。

發(fā)酵實時監(jiān)控系統(tǒng)（圖1 c）主要由發(fā)酵罐以及各類傳感器組成，實現(xiàn)了核心參數(shù)的智能采集和控制，保證微生物處于最優(yōu)的發(fā)酵條件。通過實時監(jiān)控生成數(shù)據(jù)報表，為后續(xù)工藝條件優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。真空蒸餾實時監(jiān)控系統(tǒng)（圖1 d）通過階段性控溫控制出酒速率，實現(xiàn)分段摘酒。

2.2.2 苦蕎酒生產(chǎn)工藝流程

苦蕎酒的釀造主要分為泡糧、蒸煮糊化、攤晾拌曲、糖化、發(fā)酵、離心、蒸餾、勾兌包裝等工序，其工藝流程圖如圖2所示。

圖2 苦蕎酒工藝流程圖

攤晾拌曲：糊化完全的苦蕎溫度降至28 ℃±1 ℃時拌入曲粉。

糖化：35 ℃糖化罐中糖化24 h，糖化完全后加入200 L水，通過管道輸送至已滅菌發(fā)酵罐中。

發(fā)酵：糖化完全苦蕎于500 L 發(fā)酵罐20 ℃發(fā)酵7 d，發(fā)酵完全后通過管道輸送至離心機中。

離心收集：5000 r/min 離心機中離心30 min，濾液通過管道輸送至真空蒸餾器中。

蒸餾：蒸汽加熱，智能控溫，量質(zhì)摘酒，收集酒液。

勾兌包裝：將原酒進行勾兌包裝。

2.2.4 智能釀造苦蕎酒綜合分析

2.2.4.1 苦蕎酒理化特性分析及其感官品評

利用智能集成控制系統(tǒng)進行苦蕎酒的釀造，糟醅中的殘?zhí)呛偷矸酆咳绫? 所示，與實驗室小試進行比較，淀粉和殘?zhí)呛烤兴档?，酒曲的出酒率相比于實驗室條件下有了顯著提高，4 種酒曲組合（BJQ+JXB、XQ+BJQ+JXB、XQ+NJQ+JXB、NJQ+JXB）的出酒率分別提高了12.0 %、10.1 %、11.7%、10.4%，這可能是在智能集成釀造系統(tǒng)中實現(xiàn)了物料不落地，降低了蒸煮到糖化過程中物料的損失；該系統(tǒng)保證了無菌的釀造環(huán)境，使得原料極大程度地轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，進而提高了苦蕎酒的出酒率。苦蕎酒的感官評價如表7 所示，BJQ+JXB 苦蕎酒評分最高，伴有苦蕎米特有的糧香，色澤清亮透明，復(fù)合香氣協(xié)調(diào)，口感醇甜柔和，具有典型小曲清香型白酒的特征，感官評分可達94分。

表6 苦蕎酒酒醅的理化性質(zhì)及出酒率

表7 苦蕎酒的感官評價

2.2.3 苦蕎酒生產(chǎn)工藝條件

泡糧：100 kg苦蕎于70 ℃水中浸泡3 h。

蒸煮糊化：浸泡完全的苦蕎置于蒸糧器中蒸煮90 min。

2.2.4.2 苦蕎酒風(fēng)味成分分析

利用GC-MS 對4 種苦蕎酒中風(fēng)味成分的性質(zhì)及相對含量進行檢測分析，如表8 所示。BJQ+JXB中檢測到的風(fēng)味物質(zhì)有30 種，包括酯類20 種，醇類7 種，酸類2 種，醛類1 種，其中主體香乙酸乙酯的相對含量與實驗室對比略有提高。BJQ+JXB 中對白酒香氣具有協(xié)調(diào)作用的乙縮醛的相對含量也有所提高。盡管風(fēng)味物質(zhì)中酸類物質(zhì)的種類較少，但是酸類化合物對白酒的口感具有較大貢獻[14]，可使酒體口感細(xì)膩、綿柔。20種酯類物質(zhì)中多為乙酯類物質(zhì)，是酵母及絲狀真菌的主要代謝產(chǎn)物。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)，乙酯類化合物是中國白酒中愉悅果香、花香的主要貢獻者[15-16]。值得注意的是，該苦蕎酒酒中除乙酸乙酯相對含量較高外，乙二酸二丁酯、葵酸乙酯和棕櫚酸乙酯的相對含量均維持在較高的水平，構(gòu)成了苦蕎酒獨特的風(fēng)味。

表8 不同酒曲組合中揮發(fā)性組分的測定結(jié)果 (mg/L)

3 結(jié)論

通過比較分析8 種酒曲組合的感官評價，選取其中4 種酒曲組合進行苦蕎酒的智能釀造，智能集成釀造系統(tǒng)使得苦蕎酒的出酒率明顯提高，BJQ+JXB 所釀苦蕎酒具有以乙酸乙酯為主體的協(xié)調(diào)復(fù)合香氣，顏色清亮透明，口感醇甜柔和，相比于其他酒曲具有明顯優(yōu)勢。該智能釀造系統(tǒng)成功打造了集設(shè)備控制、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制、成本控制四位一體的智能管理體系，在此階段，通過對原有機械化設(shè)備硬件以及軟件的升級，保證各設(shè)備間的銜接，實現(xiàn)物料不落地，達到生產(chǎn)過程中可視化、可控化管理的需求，確保生產(chǎn)的正常運行。在智能釀造領(lǐng)域、微生物工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、成品酒勾兌包裝領(lǐng)域進行智能化探索和建設(shè)，在保證苦蕎酒質(zhì)量和特色的同時，實現(xiàn)了苦蕎酒釀造從機械化到智能化的轉(zhuǎn)型。