黄酒发酵过程中物质变化机理探讨论文.docx
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黄酒发酵过程中物质变化机理探讨论文
学士学位论文
题目
黄酒发酵过程中物质变化机理探讨
姓名
郭俊岭
学号
0601010102
专业
生物教育
指导教师
刘振祥
职称
教授
中国·咸宁
二○○六年六月
黄酒发酵过程中物质变化机理探讨
郭俊岭
（咸宁职业技术学院生物工程系03级生物教育湖北咸宁437100）
摘要：
通过理论与实际相结合的方法来探讨黄酒在发酵过程中的物质变化机理。
关键词：
黄酒；发酵；变化机理
引言
黄酒是以大米、糯米或黍米为原料，加入麦曲、酒母边糖化边发酵而生产
的一种酿造酒。
它是世界三大古酒之一,也是我国民族的特产,享有“国酒”之美誉.黄酒是低耗粮、低酒度、高营养的酿造酒，符合酒类市场低度、营养、保健的消费趋势，具有广阔的发展前景。
现在黄酒工业的科学技术水平也有所提高，黄酒行业的广大职工把传统工艺和现代化技术结合起来，进行了许多有意义的科学研究和总结。
研究者们剖析传统黄酒工业中的特点和发酵过程中物质变化的机理，并进行了完善和提高。
近年来黄酒在酶制剂应用比较广泛的是糖化酶和液化酶，其优点是提高糖化率和液化率，减少用曲量，提高出酒率，节约粮食，降低成本等。
目前，正在研究使用的还有纤维酶、脂肪酶、脱支酶和酸性蛋白酶等。
在黄酒生产中的应用，已有初步成效。
1.制作方法
1．1原料选择：
黄酒酿造所用的主要原料是经过精白处理的糯米和大米，也
有用黍米和玉米的，其次是小麦和水。
酿造黄酒的大米应该米粒洁白丰满、大小整齐、夹杂物少。
千粒重在20~30克，比重在1.40~1.42，米的淀粉含量越高越好。
在生产时，最好使用吸水快、易糊化和糖化的软质米。
酿造用水的质量直接影响到产品的优劣。
一般要求所用的水要清洁卫生，符合饮用水的标准，常用泉水、湖水、深井水和河心水。
1．2米的精白：
大米外层含有脂肪和蛋白质，影响成品质量，应该通过精白
大米的精（碾米加工）把它除去，大米的精白程度可用精米率表示，一般要求精米率在90%，也可以直接以标一粳或标二粳作投料用米。
1．3浸米：
其目的是使淀粉吸水，便于蒸煮糊化传统工艺浸米时间长达18~20
天，主要目的是取得浸米浆水，用来调节发酵醪液的酸度，因为浆水含有大量乳酸。
新工艺生产一般浸米时间为2~3天即可使米吸足水分。
1．4蒸饭：
蒸饭目的是使淀粉糊化。
目前一般使用卧式或立式连续蒸饭机蒸饭，常压蒸煮25分钟左右即可，蒸煮过程中可喷洒85℃左右的热水并进行抄饭。
要求米饭“外硬内软、内无生心、疏松不糊、透而不烂、均匀一致”。
1．5落罐发酵：
蒸熟的米饭通过风冷或水冷落入发酵罐中，再加水、麦曲（原料米量的10%）、酒母（约发酵醪液体积的10%），使总重量控制在300~340公斤（按原料米100公斤为基础），混合均匀，品温控制在24~26℃。
落罐10~12小时，品温升高，进入主发酵阶段，这时必须控制发酵温度在30~31℃，利用夹套冷却或搅拌调节醪液温度并使酵母呼吸和排出二氧化碳。
主发酵一般要3~5天完成。
1．6后发酵：
经过主发酵后，发酵趋缓弱，即可把酒醪移入后发酵罐，控制品温和室温在15~18℃，静止发酵20~30天左右，使酵母进一步发酵，并改善酒的风味。
1．7压榨、澄清、消毒：
后发酵结束，利用板框式压滤机把黄液体和酒糟分离开来，让酒液在低温下澄清2~3天，吸取上层清液再经棉饼过滤机过滤，然后送入换热消毒器，在70~75℃灭菌20分钟左右，杀灭酒溶中的酵母和细菌，并使酒中沉淀物凝固而进一步澄清，也让酒体成分得到固定。
灭菌后趁热罐装，并严密包装，入库陈酿一年。
成品黄酒要求酒度在16%以上，酸度在0.45以下。
为什么要灭菌呢?
因为经过发酵的酒醅，其中的一些微生物还保持着生命力，包括有益和有害的菌类，还残存一部分有一定活力的酶，因此，必须进行灭菌。
灭菌是采用加热的办法，将微生物杀死，将酶破坏，使酒中各种成分基本固定下来，以防止在贮存期间黄酒变质。
加热的另一个目的是促进酒的老熟，并使部分可溶性蛋白凝固，经贮存而沉淀下来，使酒的色泽更为清亮透明。
2．黄酒发酵过程中物质变化机理是一个复杂的生物化学变化过程，受发酵醪组成、pH值、温度、氧气、杂菌污染等物理和生物因素的影响。
发酵过程pH的变化为：
醪液加入发酵罐后酵母细胞生长与繁殖，pH下降；随后酵母代谢产酒精，pH值呈先上升后平稳之势；发酵末期pH值上升。
同时发酵过程pH值还会影响酶的活性、酵母菌生长与繁殖和发酵醪中某些营养物质的分解或酵母中间代谢产物的解离，因此就会让黄酒产生苦味。
2．1黄酒中苦味物质主要分类
2．1．1由氨基酸分解脱氨产生的杂酵油
通过氨基酸分解脱氨产生的杂醇油如正丁醇、正丙醇、异丁醇、异戊醇基本上都是苦的，其中除了正丁醇苦较小以外，正丙醇苦较重，异丁醇极苦，异戊醇微带甜苦[2]。
2．1．2由酪氨酸产生的酪醇
发酵过程中由酪氨酸生成的酪醇，其香气虽然很柔和，但苦味却重而长[1]。
2．1．3 酒中含量丰富的氨基酸
检测表明：
黄酒特别是绍兴酒中含有大量的氨基酸，且其含量之高，种类之全居各发酵酒之首（见表1）。
各种氨基酸都有自已的味道，并给黄酒带来了独特的风味，这些氨基酸中苦味氨基酸占全部氨基酸种类的44%，而且这些苦味物质的阀值比较低，详见表2。
可以这么说，黄酒中的苦味有很大一部分来自于氨基酸－肽等物质。
表1 绍兴酒中的氨基酸
样品名称
检测项目
1#绍兴酒/mg/100ml
2#绍兴酒/mg/100ml
游离氨基酸含量
331.19
356.20
天门冬氨酸
20.37
24.23
苏氨酸
20.91
22.01
丝氨酸
19.37
20.99
谷氨酸
21.87
24.49
甘氨酸
20.61
22.63
丙氨酸
30.11
34.11
缬氨酸
19.12
21.04
蛋氨酸
/
0.51
异亮氨酸
12.80
13.24
亮氨酸
31.87
33.19
酪氨酸
23.34
24.51
苯丙氨酸
22.95
23.96
组氨酸
27.39
28.50
赖氨酸
15.93
16.88
氨
1.03
1.05
精氨酸
43.50
44.88
胱氨酸
/
/
脯氨酸
/
/
数据来源:
浙江省轻工业研究所（1999）
表2 各种苦味氨基酸的阀值[5]
氨基酸
刺激阈/mg/l
辨别阈/%
味特征
咸
酸
甜
苦
鲜
0L-异亮氨酸
90
15
⊙
0L-赖氨酸HCC
50
20
⊙
⊙
0L-苯丙氨酸
150
20
⊙
0L-苏氨酸
260
7
⊙
⊙
0L-色氨酸
90
10
⊙
L-缬氨酸
150
30
⊙
⊙
0L-亮氨酸
380
10
⊙
L-精氨酸
10
20
⊙
L-羟基脯氨酸
50
35
⊙
⊙
L-脯氨酸
300
50
⊙
⊙
L-瓜氨酸
500
20
⊙
⊙
L-鸟氨酸
30
20
⊙
⊙
L-组氨酸
20
50
⊙
L-天冬氨酸
100
30
⊙
⊙
2．1．4 酒中含量丰富的二肽和多肽
除氨基酸之外，黄酒中还含有丰富的肽、二肽和多肽，即我们常说的小分子蛋白质，有人曾用专门的检测仪器对绍兴酒中的总氮和小、中、大分子蛋白质进行过系统测定，结果表明，酒中各类蛋白质含量相当丰富，这是因为酿造黄酒用的大米和小麦中均含有7-15%的蛋白质，这些蛋白质经曲麦中的酸性蛋白酶、羧肽酶作用后分解成为小分子的肽、二肽、多肽，这些肽中有相当部分也是有苦味的，特别是其中有疏水性的氨基酸或碱性氨基酸的二肽，差不多都呈现苦味[2]，详见表3。
表3 二肽的味[5]
甜味氨基酸 苦味氨基酸
酸味氨基酸
Gln
Ala
Ser
Thr
ProVal
Lea
Leu
Ile
Tyr
Phe
Lys
Ayg
Asp
Glu
甜
味
氨
基
酸
Gln
1
11
11
111
111
111
1111
1111
22
22
Ala
1
11
11
111
111
111
1111
1111
22
22
Ser
1
11
11
111
111
111
1111
1111
22
22
Thr
1
11
11
1111
1111
22
22
Pro
1
11
11
1111
1111
22
22
苦
味
氨
基
酸
Val
1
1
1
1
1 11
11
11
11
11
11
1111
1111
22
22
Lea
11
11
11
11
111111
1111
1111
1
1
1
1111
1111
22
22
Leu
11
11
11
11
111111
1111
1111
1
1
1
1111
1111
22
22
Ile
111
111
111
111
111 11
1
1
1111
1111
2
2
Tyr
111
111
111
111
111 11
1
1
1111
1111
2
2
Phe
111
111
111
111
111 11
1
1
1111
2
2
Lys
111
111
111
111
111111
111
111
111
111
111
111
111
2
2
Ayg
111
111
111
111
111111
111
111
111
111
111
111
111
2
2
酸
味
氨基酸
Asp
22
22
22
22
22 22
22
22
2
2
2
222
222
Glu
22
22
22
22
22 22
22
22
12
12
12
222
222
1、苦味 2、酸味
2．2关于二肽多呈苦味，其机理如下[5]：
2．2．1 亮氨酸和苯丙氨酸等疏水性氨基酸的C－端呈苦味特强。
2．2．2 肽的苦味与氨基酸的排列无关，是由肽中疏水性氨基酸引起的。
肽的氨基或羰基，无论保护哪一个都比原来的肽基味增加，由天冬氨酸那样疏水性氨基酸合成B天冬氨酸肽酯时，有时呈苦味，有时呈无味。
2．2．3 从蛋白酶加水分解酪蛋白的产物中所取得，由亮氨酸和色氨酸组成的二酮吡唪感应体是苦的。
3．黄酒中常用酶制剂及其用法
3．1糖化酶
糖化酶应用于黄酒生产，加酶时间是关键，是主要因素，若糖化酶加的过早，酵母增值较慢，数量较少，易造成糖化快而发酵慢。
由于糖的积累过多，品温上升，使杂菌大量繁殖，导致发酵失败；若糖化酶加得过晚，则发酵醪液的糖度过高，易引起酸败。
其次是反应温度、加酶量和pH值。
考察各因素水平，加酶的较优生产条件为：
用酶量为0.02%，加酶时间为投料后48小时。
反应温度为32℃，酶作用最适pH值为4.6[1]。
3．2液化酶
耐高温的ɑ—淀粉酶是一种内切酶，能在分子内部任意切断ɑ—1，4糖苷键，形成寡糖和糊精以及部分麦芽糖和葡萄糖。
在该酶的作用下，淀粉分子迅速分解，粘度下降。
当底物浓度减少，产物浓度增加时，酶可能会部分失活，最后导致反应速度逐渐降低。
因此淀粉酶的加量会直接影响淀粉的液化速度和液化效果。
从生产实际考虑，液化酶的加量以50U/g较为合适[2]。
3．2酸性蛋白酶
酸性蛋白酶能够提高酒曲的糖化发酵能力，在Q303纯种麸曲中，其试饭糖分提高5%，发酵率提高6.5%，添加量为14U/g原料较为适宜。
由于米饭种添加了酸性蛋白酶，在根霉培养期间已同步分解饭中蛋白质为氨基酸，为根霉和酵母的生长提供了氮源，促进了根霉和酵母更健壮的生长，因而提高了酒曲的糖化发酵能力，亦提高了出酒率。
由于黄酒生产中酿缸（淋饭酒母）的培养温度一般为8—32℃（落缸），以后靠微生物生长逐步升温达38℃ 左右。
pH值落缸时为6—6.5，随着微生物的培养，pH值直线下跌至3—4，因此这样的环境条件较适合酸性蛋白酶发挥作用[3]。
3．3阿米诺酶
广东省近年来研制的阿米诺酶实际上是一种多酶复合体系，它包含了糖化、发酵的酶系，代谢产物丰富，酿制出的酒具有传统工艺的特点，却存在着中、后期发酵力弱的情况，从而不利于酒质[4]。
还有其它酶系正在研制还不能广泛的应用于黄酒生产中。
4．淀粉糖化的物质变化机理
淀粉糖化（先变成麦芽糖，再变成葡萄糖）然后加入自己培养的酵母发酵，糖就变为酒和二氧化碳，但并不是所有糖都转化，有部分的糖残留在溶液中，所以酒有甜味。
在酵母的作用下，由糖转化为酒是一个复杂的过程，现在的科学家对这一过程已有了清楚的了解，它是有许多反应共同作用的结果，不过各专一反应是由特殊作用的酶进行。
目前，从酵母复合酶中，已分离出１２种酶，而酶是一种专一而又活性极高的有机催化剂。
催化剂的作用：
是在反应过程中能生成中间产物，中间产物再转化为其他的产物与催化剂本身。
在这过程中，降低反应所需的活化能。
刘老师给我们打了一个比方，就是一辆车要翻过一座大山很不容易。
催化剂的效果就像在山腰打一个隧道，过去就容易多了。
我们这才恍然大悟，仅仅一个发酵过程就有这么多的学问。
总结︰近年来，酶制剂在黄酒中应用得到了较大的发展，采用黄酒活性干酵母、
糖化酶和麦曲酿造黄酒，称之为新工艺黄酒。
随着其它多种酶制剂的使用，可望进一步提高黄酒质量，改进黄酒风味，提高黄酒产率，创造更大的经济效益和社会效益。
参考文献:
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