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糯米酒生料与熟料液态发酵
广西科技大学
普通本科毕业论文
课题名称糯米酒生料与熟料液态发酵
过程糖代谢和乙醇生成比较
学院生物与化学工程学院
专业生物工程
班级
学号
姓名
指导教师
2018年5月17日
摘要
本研究以糯米为原料，运用甜酒曲进行生料液态发酵、熟料液态发酵以及传统熟料固态发酵三种方式酿造糯米酒，温度控制在30℃，发酵时间为7d，得到不同品质的酒液。
以过程中还原糖含量、葡萄糖含量、乙醇含量、pH的变化、风味物质及感官评价为考察指标，进行比较分析，找出三种发酵方式的不同之处，为家酿糯米酒改进提供一定科学理论依据。
结果表明：
生料液态发酵工艺简便，糖化效果较差、出酒率较高，乙醇浓度为44.00g/L、酸度适宜，pH在3.5~4之间，口感欠佳；熟料液态发酵工艺比较繁杂，糖化效果良好，出酒率略低，乙醇浓度为38.46g/L，pH在3.0~3.5之间，口感良好。
关键词：
糯米酒；生料；熟料；液态发酵
Abstract
Thisstudywithglutinousriceasrawmaterial,usedliqueurkoji,clinkerliquidfermentationandliquidfermentationwithuncookedtraditionalclinkersolid-statefermentationbrewedglutinousricewineinthreeways,thetemperaturecontrolledin30℃,fermentationtimefor7d,gotdifferentqualityofspirit.Toreducingsugarcontentintheprocess,thechangeofglucoseconcentration,ethanolconcentration,pH,flavorsubstancesandsensoryevaluationindexforinvestigation,comparativeanalysis,findoutthedifferentmethodsofthreekindsoffermentation,forhomebrewglutinousricewineimprovementstoprovidesomescientifictheoreticalbasis.Theresultsshowedthatthefermentationprocesswassimple,thesaccharificationeffectwaspoor,theliquoryieldwashigher,theethanolconcentrationwas44.00g/L,theaciditywassuitable,thepHwasbetween3.5and4,andthetastewasnotgood.Theliquidfermentationprocessofclinkerisrelativelycomplicated,withgoodsaccharificationeffect,slightlylowerliquorrate,38.46g/Lofethanolconcentration,andthepHvalueisbetween3.0and3.5,andthetasteisgood.
Keywords:
glutinousricewine;Rawmaterial;Clinker;Liquidfermentation
目录
1.绪论1
1.1本论文研究目的及意义1
1.2糯米酒概述1
1.2.1糯米酒发酵工艺概述1
1.2.2糯米酒中的营养成分及饮用方法2
1.3糯米酒发酵研究现状2
1.3.1液化法发酵研究现状3
1.3.2生料法发酵研究现状3
1.4工业糯米酒发酵方式对家酿的影响4
1.5糯米酒发酵原理4
2.材料与方法6
2.1试验材料6
2.1.1材料和试剂6
2.1.2试验主要仪器设备6
2.1.3溶液及试剂6
2.2试验方法7
2.2.1糯米酒酿造工艺流程7
2.2.2分析方法8
3.结果与分析12
3.1还原糖含量分析12
3.2葡萄糖含量分析13
3.3乙醇含量分析14
3.4pH变化15
3.5发酵效果分析16
3.6风味物质结果分析17
3.7感官评价17
4.结论及展望19
4.1结论19
4.2展望19
参考文献20
致谢22
1.绪论
1.1本论文研究目的及意义
随着我国社会不断进步，发酵产业化步伐加快，越来越多的人对保健食品有所关注，优质的糯米酒成为了人们优选的保健品之一。
这种度数较低、醇香可口的糯米酒已逐渐成为消费者的首选低度饮料酒。
糯米酒通过洗米、浸泡、蒸煮、加曲发酵等多个步骤酿造而成，具有很多营养成分[1]。
多年来，糯米酒工业一直是我国具有民族特色的经济事业，在工艺条件上不断创新发展，产量、质量都有一定的提高，正逐步扩大生产发展，同时对家庭作坊式生产的旧模式也有了很大的触动和启发。
酒精发酵工艺的好坏直接影响成品的质量，为了具体了解家酿工艺存在的不足之处，找出解决办法，并选出更优质的发酵方式，跟随工业的发展脚步，本实验在传统的家酿工艺基础上，增加新的发酵方式，以糯米为原料，通过生料液态发酵、熟料液态发酵和传统熟料固态发酵的三种发酵方式进行平行实验，得出不同品质的糯米酒，通过各项仪器对发酵过程中还原糖含量、葡萄糖含量、乙醇含量等各项变化情况进行分析，以及成品的风味物质含量、总糖利用率、糖酒转化率进行对比，研究其中的差异性，为家酿工艺优化提供一定的理论依据。
1.2糯米酒概述
1.2.1糯米酒发酵工艺概述
中国黄酒分为很多类型，而糯米酒最为典型。
它在中国尤其是南方地区受到广泛的关注[2]。
它的酿造工艺可以划分为两种：
传统工艺酿造和新工艺酿造。
在发酵过程，糯米酒以糯米为原料，糯米与其他类型的水稻不同，是一种短粒的米，在蒸煮过后特别黏。
糯米不含谷蛋白，不含麸质食物[3]。
传统工艺是在蒸熟的糯米中加入酒曲进行糖化发酵，传统酿酒技术需要跟随社会的进步不断发展，但主要品种和酿造工艺存在许多不稳定性的问题[4]，新工艺通过现代生物技术对传统工艺作出改进，选用繁殖能力强、适应性强的酵母，耐酸耐酒、出酒率高的高活性干酵母，普通麦曲与糖化酶、液化酶相结合等方法进行发酵[5-6]，过程中不仅避免了一些杂菌对发酵的影响，而且提高了发酵效率、产率。
根据现代生活人们对酒类消费的现象，糯米酒企业对工艺技术进行了大胆改进和创新，结合现代高科技自动化机械设备、精密检验仪器设备共同作用，得到更加优质的糯米酒。
1.2.2糯米酒中的营养成分及饮用方法
依据相关气相色谱分析研究显示，人体所必需的8种氨基酸在糯米酒中都有存在，而且含量比较高。
糯米中少量杂醇油可增加糯米酒的风味，发酵会产生的异戊醇、苯乙醇等主要成分，其中异戊醇是在发酵过程中通过氨基酸和糖类物质代谢形成的，是糯米酒的重要挥发性成分之一[7]，此外，酒液中的微量元素也对人体健康有一定的好处。
例如含Fe元素的化合物，这些化合物很容易被人体吸收，适量饮用可改善身体贫血；糯米酒中的Ca有利于人体吸收，促进骨骼健康生长；Zn是人体中204种酶的活性成分，是维持人体正常生命活动的关键因子，也是机体多种酶的活性组成成分，酒中以配合物态形式存在的有机Zn，很容易被生物所利用，它在维持人类免疫系统、增强抗体分泌和巨噬细胞吞噬能力等方面具有重要作用[8-9]；Mn对调节中枢神经和内分泌系统有重要作用，同时，它也是抗衰老的关键因子。
适量的有机酸和各种维生素矿物质被人体快速吸收利用，达到均衡营养保健的作用[10-11]。
实践证明，适量饮用糯米酒可起到延年益寿及保健养生的功效。
长期适量饮用糯米酒，有助于提高身体免疫能力、增强体质及提高消化功能，对身体百利而无害。
糯米酒香气醇厚，具有独特的风味，倍受人们称道。
不同的酿造工艺在色、香、味各个方面具有不同的风格。
而且糯米酒价格适宜，是广大群众优选的特色饮品。
糯米酒有多种饮用方式：
最简单的是打开后用勺子舀出直接食用，品味糯米酒醇正细滑的原滋原味；或在糯米酒中加入汽水、果汁制成风味别致作酒酿饮品；或将适量水和鸡蛋（去壳）煮沸，加入适量糯米酒和白糖，再煮几分钟就可得到香甜的甜酒鸡蛋。
糯米酒也可以与汤圆一起煮、与肉类一起煮等等。
1.3糯米酒发酵研究现状
在早期，家庭对糯米酒的酿造多数以传统工艺为主，存在各个方面的缺陷，比如原料利用率低，发酵时间长、出酒率低、酒体风味不佳等，很难满足现代人们生活的消费需求，虽然传统酿造工艺在慢慢衰退，但其中的酿造方法和经验对现代酒业生产仍具有很大的意义，推陈出新，新型糯米酒就是在传统糯米酒酿造的基础上，不断进行工艺创新而得到。
直至近年来，科学技术的不断进步，大量的先进设备为生产糯米酒提供了更为便利的条件，研究者开发了液化法、生料法等一系列高新技术及其组合工艺来取代传统浸米、蒸煮工艺，以期实现无蒸煮预处理生产新型糯米酒的目的[12]。
克服了传统工艺上的一些不足之处，且在节能减排，绿色安全方面也有显著的提高。
1.3.1液化法发酵研究现状
关于液化法酿造糯米酒技术，国内的研究已有一定成果。
2009年，盛凤云[13]从液化程度的控制、麦曲和酶之间协同作两个方面进行深入研究。
通过对麦曲和酶协同作用的剖析，了解到可以及时补充适量的糖化酶可以改善麦曲的糖化力不足的缺点。
接着通过不同的高温淀粉酶用量、原料粉碎程度、液化时间三个方面来进行控制液化程度酿酒试验，结果表明：
淀粉酶的用量是影响液化程度和酿酒结果的最主要因素，并探究出最有利于液化所需的淀粉酶量。
最后经过工厂模拟放大试验，为工厂液化法酿造糯米酒提供一定的技术参考。
2014年，刘浩[14]用炒制后粉碎的裸燕麦为原料，进行单因素试验与正交试验对液化法酿造燕麦黄酒的工艺条件进行优化。
研究结果可为燕麦黄酒工业化生产提供理论依据。
之后又在2015年[15]，通过液化法酿造得到燕麦黄酒，并对酒液中的香气成分进行分析以及营养成分分析，与糯米酒进行比较，结果充分显示了燕麦黄酒的优势。
通过多年来不同研究学者对液化法酿造工艺的研究，可见液化法酿造对工厂生产的重要作用，运用该方法可减少能量的消耗，缩短时间，方便快捷，是现代许多酿酒行业优选的液化方式。
1.3.2生料法发酵研究现状
除液化法外，科学工作者也在不断探索运用生料法生产新型糯米酒进行研究，选择生料发酵的原因是：
经过加热蒸煮，微生物的生长环境发生改变，缺少一些在生料中存在且有利于微生物利用分解的物质，如乏酸性羧基蛋白酶，或产生了一些抑制微生物生长的酶，对发酵过程和结果产生部分影响；糯米中的成分很大程度上影响糯米酒的独特风味，糯米蒸熟后，部分成分发生改变，对风味的形成具有不利影响。
早期由日本提出运用生料发酵进行研究，但被认为是不可行的。
直至后来，生物技术不断进步，酶制剂在生产上的推广和使用，生料法酿造工艺有了凸显优势，在糯米酒生产工业上占重要地位。
生料法发酵工艺分两种，一种是固态生料法：
将没有经过浸泡、蒸煮过生糯米加入一定比例的水，掺入酒曲后，把它压实形成固定形状，再选择合适的温度、湿度环境进行发酵，经过微生物利用转化而得到白酒。
另一种为液态生料法：
该方法比固态生料法少一步，原料不用进行压实，保持原来松散的形态，直接进行糖化发酵。
固态生料法出酒率较高，酒质较好。
液态生料法酿酒操作简便，清洁卫生，是目前生料酿酒的主流。
不需配糟，整个发酵过程是在液态中进行。
相比于传统的熟料发酵，该方法减少了高能耗的蒸煮工序，节约时间，方便易行。
通过不断地试验研究，生料法在实际生产上不断受到推广使用，为广大酿酒企业地发展起到了强烈的推动作用。
张清[16]等采用生料法发酵黄酒，以黄浆水为原料，通过单因素分析及正交试验，以酒精度、总酸及氨基酸态氮及感官评价为考察指标，确定黄酒最佳发酵工艺参数。
结果得到了最佳的黄酒发酵工艺。
相对于传统技术而言，这种技术既简便快捷，提高效率，节约成本，且使黄浆水得到充分利用，减少环境污染，为黄浆水的资源化利用提供了新的途径。
黄晓康等[17]将大米直接投入水中，加入淀粉水解酶、糯米酒曲、干酵母，生料发酵酿制糯米酒。
研究各种因素变量对生料发酵结果的影响。
从中得到较为合适的发酵工艺，该生料发酵生产糯米酒工艺相对于以往发酵工艺，它具有很多优点，简化生产工序，降低能耗，大大减少污水排放,产品的氨基酸态氮、无糖固形物指标有较大提高，口感清爽，陈化后香气纯正、优雅。
生料发酵虽起源于国外，但在中国已经许多酒液生产行业大规模利用。
据不完全统计，全国各地运用生料酿酒的酒厂已达近万家。
生料酿酒技术顺应现代酒业发展潮流，将新技术应用与旧工艺的结合，将对很多酒液生产行业产生强烈地推动作用，对促进各个地区平衡发展，促进共同富裕。
1.4工业糯米酒发酵方式对家酿的影响
根据现代工厂生产糯米酒工艺的技术进步，现已出现多种多样的发酵方式，新型的糯米酒发酵工艺具备完善的发酵生产体系，而家酿糯米酒仍处于形式单一、方法陈旧的状态。
如果家酿工艺不加以改进，日后工业糯米酒可能全面取代家酿糯米酒，逐渐缺失小型作坊式酿造的独特风味。
现代新工艺的研究可在传统工艺的基础上对酿造方式有所改善，选择有利的发酵环境、简便的发酵方式、高品质的酿酒酵母以及科学合理的品质分析，可以较大改善家酿的各项缺陷，对家酿工艺具有一定的启发和意义，为人们自给自足的生产方式起到良好的科学指导作用。
新型的发酵工艺方式在生产工业中得到发展和延续的同时，也能在广大的普通家庭中普及，不仅可以提高人民群众的科学知识水平，也为更先进工艺的创新提供广阔的人才力量。
因此，本实验从液态发酵和生料发酵中得到启发，进行糯米酒生料与熟料液态发酵工艺比较。
1.5糯米酒发酵原理
生料液态发酵：
根霉很难利用生料淀粉进行糖化发酵，所以甜酒曲中的酶制剂可对生料进行水解，再与根霉共同作用，根霉能产生淀粉酶、糖化酶等酶类[18-19]，糖化酶能水解淀粉的α-1，4糖苷键，也能缓慢水解α-1，6糖苷键，而得到葡萄糖。
供应微生物生长繁殖，同时在酒化酶的作用下，将葡萄糖转化成酒精，排出细胞外，从而得到我们所需要的生料糯米酒
熟料液态发酵：
将糯米进行蒸煮糊化，对熟料按比例加水进行搅拌打成浆液，再加入酒曲均匀搅拌，根霉利用淀粉浆液糖化产生葡萄糖及多聚糖，酵母是好氧微生物，在无氧条件下会将糖类通过糖酵解途径（EMP途径）分解成丙酮酸。
丙酮酸由脱羧酶催化生成乙醛和二氧化碳，乙醛进一步被还原成乙醇。
熟料固态发酵：
将糯米进行蒸煮糊化，拌曲后对物料进行挤压固定形状，中间搭窝，方便发酵微生物的呼吸作用。
让微生物利用糊化好的淀粉进行生长繁殖、代谢的生产酒精，其中起主要作用的是甜酒曲中的根霉和酵母两种微生物。
根霉在糖化过程中还能产生少量的有机酸（如乳酸）。
甜酒曲中的酵母菌，则利用根霉糖化淀粉所产生的糖类为酒精，这也是传统工艺中主要的酿造方式。
2.材料与方法
2.1试验材料
2.1.1材料和试剂
材料、试剂
提供厂家
糯米
柳州万达冠超市
甜酒曲：
内含根霉、酵母菌、酶制剂
安琪酵母公司
白酒色谱成分分析标准样品
贵州省计量测试院
2.1.2试验主要仪器设备
表2-1实验主要仪器
仪器名称
型 号/规格
生产厂家
电子天平
TD
余姚市金天平仪器有限公司
生物传感分析仪
SBA-40C
山东省科学院生物研究所
低速台式大容量离心机
TGL-16G
金怡
标准净化工作台
SW-CJ-TB
苏州安泰空气技术有限公司
台式冷冻离心机
TDL-5
德国HETTICH
电子分析天平
AB104-N
梅特勒-托利多仪器有限公司
立式压力蒸汽灭菌器
LS-B35L-I
江阴滨江医疗设备有限公司
全自动新型鼓风干燥箱
ZFD-5250
上海智城分析仪器制造有限公司
全自动还原糖测定仪
SGD-IV
山东省科学院生物研究所
高效气相色谱分析仪
17051026
常州磐诺仪器有限公司
pH酸度计
E-201-C
上海仪电科学仪器股份有限公司
2.1.3溶液及试剂
20%的HCl溶液（总糖的测定-消化）：
量取36%-38%浓盐酸278.0mL于500mL容量瓶，加蒸馏水定容至500mL。
200g/LNaOH溶液（总糖的测定-消化）：
称取100.0g氢氧化钠于小烧杯中溶解，引流到500mL容量瓶，加蒸馏水定容到500mL。
次甲基蓝（1%）：
10g次甲基蓝，溶解后定容至1000mL，放置于棕色瓶中备用。
甲液：
11.74gCuSO4·5H2O，溶解后加入7.0ml次甲基蓝溶液（1.0%），定容至1000mL
乙液：
490g的K4Fe（CN）6·3H2O（亚铁氰化钾），63.20g的NaHO。
58.50g酒石酸钾纳（C4H4O6KNa·3H2O）依次溶解后定容至1000mL
滴定糖溶液（0.7%）：
精确称量烘干无水C6H12O67.0g，蒸馏水溶解后加入5.0ml浓HCl定容至1000ml，放冰箱备用。
标准葡萄糖溶液（1%，即10.0g/L）：
（称取在102℃左右条件下，烘烤4h的葡萄糖10.0g，加入蒸馏水溶解，定容至1000mL放4℃冰箱，12h后可以使用。
标准葡萄糖溶液（0.1%即1.000g/L）：
称取在102℃左右条件下，烘烤4h的葡萄糖1.000g，蒸馏水溶解，定容至1000mL放4℃冰箱，12h之后可以使用。
标准乙醇溶液40mg/100mL：
准确取75微升分析纯酒精定容至100mL；
2.2试验方法
2.2.1糯米酒酿造工艺流程
图2-1三种发酵方式工艺流程图
（1）原料：
取1800g的糯米分9份，每份200g。
做好标签：
A用于生料液态发酵，B用于熟料液态发酵，C用于熟料固态发酵，且每种发酵方式进行3组平行实验。
（2）浸米：
将A、B、C号糯米洗净后分别加水没过糯米约10公分，在15℃条件下浸泡24小时，浸至可以用手碾碎即可
（3）淘洗和蒸煮：
将浸泡后的糯米捞出，用清水冲去米浆，淘洗，沥去水分,在锅内放上一层纱布，把C号糯米倒入同一蒸锅中，但分开放置，不相互混合，蒸煮约40分钟。
蒸煮要求达到饭粒疏松，透而不烂，熟而不黏。
将蒸好的糯米在超净台中自然冷却。
再对B号进行蒸煮，方法如上。
（蒸煮过程中，对各个发酵罐、盆、筷子等仪器进行灭菌消毒。
）
（4）打浆：
将冷却好的C号糯米分别放入打浆机，加入适量蒸馏水，打成浆液，再分别装入发酵罐中。
（5）拌曲：
称取6份的酒曲，每份0.8g，分别加入A、B、C号糯米中，搅拌。
对B进行夯实搭窝，A、C直接加入酒曲进行搅拌，按料液比为1：
3（质量比），分别加入适量的蒸馏水。
（6）发酵过程：
将装好糯米的A、B、C号发酵样品同时放入30℃恒温箱进行发酵。
2.2.2分析方法
发酵过程从0h开始取样，每隔12h取一次样。
直至发酵结束，每次取发酵液5mL，12000r/min离心5min。
用移液枪取4mL上清液，置于-4℃冰箱保存。
发酵至168h后，对发酵醪液进行压榨、过滤，测量总体积，并取5mL样品离心后保存。
2.2.2.1葡萄糖浓度测定
SBA-40C生物传感分析仪进行测定[20]：
（1）定标：
0.1%标准葡萄糖溶液进样25μL，测定结束后定标为100。
重复定标多次，直至前后两次误差不超过1%。
（2）样品测定：
取0.5mL上清液进行适当的稀释后进样25μL，测定结束后，重复3次，取平均值。
（3）计算：
葡萄糖含量=测定结果/100×稀释倍数（g/L）
2.2.2.2乙醇浓度的测定
SBA-40C生物传感分析仪测定：
（1）定标：
用40mg/100mL的乙醇溶液进样25μL，测定结束后定标为40。
重复定标多次，直至前后两次误差不超过1%。
（2）样品测定：
取样品0.5mL进行适当稀释后方法同葡萄糖浓度的测定。
（3）计算：
乙醇浓度=测定结果×40/100×稀释倍数（g/L）
乙醇得率=压榨过滤后的乙醇浓度÷理化指标乙醇浓度×100%
2.2.2.3还原糖浓度的测定
全自动还原糖测定仪SGD-IV测定：
（1）定标：
将配制菲林试剂甲乙液及0.7%标准葡萄糖溶液放入连接仪器相应试剂瓶中，用0.7%标准葡萄糖进行一次定标，屏幕显示一次定标结束后，再取600μL的1.0%标准葡萄糖进行二次定标，测定结束后定标为1.000，重复定标多次，直至前后两次误差不超过1%。
（2）样品测定：
样品稀释后进样600μL，测定结束后，显示的数值即为稀释后样品中还原糖的含量。
重复3次，取平均值。
（3）计算：
还原糖浓度=测定结果×稀释倍数（g/L）
2.2.2.4pH值的测定
酵母和根霉在一定温度下，对发酵醪液中碳氮源的进行利用，随着有机酸与一些氨基酸的积累会使pH值发生一定的变化[21]，用蒸馏水将pH探针洗净，擦干，伸入2mL样液中，显示的数值即为样品中的pH值，重复3次，取平均值。
2.2.2.5初总糖、残总糖的测定
（1）样品测定：
取0时三种发酵方式的发酵醪液进行打浆，按1:
3料液比加入蒸馏水，分别得到三份均匀的浆液，量取10mL于250mL三角瓶中，加70mL水和20mL质量分数为20%的HCl溶液，沸水浴中水解60min（用长为105cm回流管回流），冰水迅速冷却，以200g/L的NaOH溶液（大约20ml）中和到微酸性纱布夹脱脂棉过滤，滤液定容到250mL，摇匀，用SGD-IV全自动还原糖测定仪进行测定。
取发酵168h后压榨过滤好的三份发酵液各10mL，按以上方法进行消化后，进行测定，使用方法如以上还原糖浓度的测定。
（2）计算：
总糖浓度=测定数值×25（g/L）；
总糖利用率=（初总糖-残总糖）/初总糖×100%；
糖酒转化率=乙醇浓度/（初总糖-残总糖）×100%；
总糖发酵效率=乙醇浓度/初总糖浓度×理论糖酒转化率×100%；
耗糖发酵效率=乙醇浓度/（初总糖浓度-残总糖浓度）×理论糖酒转化率×100%。
2.2.2.6风味物质成分分析方法
（1）气相色谱测定条件[22]：
白酒分析专业柱TM-930（25m×0.53mm×1.00μm）；柱温：
起始温度40℃，恒温5min后，以10℃/min升温至70℃，保持20min。
流速：
氮气（载气99.999%）：
3.0mL/min（恒流）；氢气：
40mL/min；空气400mL/min；尾吹气28.0mL/min，分流比50：
1，进样量1μL。
（2）标准溶液的测定：
对白酒标样分别稀释至原液的20%、40%、60%、80%，加上原浓度标样，运用外标法进行测定，参照标准图谱对应出峰顺序，标出风味物质，制作标准曲线。
图2-2白酒标样原液风味物质色谱标准图
表2-1白酒标样原液风味物质色谱出峰对应表
序号
物质
出峰时间（min）
浓度（mg/100mL）
1
甲醇
0.661
0.808
2
正丙醇
1.160
4.320
3
仲丁醇
1.350
1.477
4
异丁醇
1.605
2.662
5
异戊醇
3.07
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