李静
(青岛农业大学食品科学与工程学院,山东青岛266109)
《齐民要术》酒曲制作技术的传承与发展
李静
(青岛农业大学食品科学与工程学院,山东青岛266109)
中国酒曲历史悠久、技艺独特、品种多样。《齐民要术》是我国现存最早的一部系统完整的古代农学名著,其对于传统酿造、制曲技术的记录严谨、科学、完备,是当今制曲技术发展的基石,是宝贵的科学文化遗产。总结、分析了酒曲的原料、制作工艺、微生物组成和现代研究技术进展等,为酒曲的研究及开发利用提供参考。
酒曲;《齐民要术》;发展
中国酒曲历史悠久、技艺独特、品种多样,是我国最早、最原始的粗酶制剂,应用酒曲酿酒也是最常见、最基础的生物工程技术,在世界酿酒史上独树一帜,是我国先民的一项伟大发明,对我国微生物工业的崛起具有重要作用[1]。
《齐民要术》是中国现存最早的一部系统完整的古代农学名著,在我国乃至世界农业科学技术史上有着极其重要的地位。达尔文曾在《物种起源》中将它盛誉为“中国古代的百科全书”。它总结了黄河中下游自古以来截至北魏时期的农业生产技术的成就,介绍了古代农产品加工、酿造、烹调、果蔬贮藏的配方与技法,并初步建立了农业科学的体系。尤其,对于传统酿造技术的记录,以其少有的严谨、科学与完备的特质而让后人叹服和称道,所记载的制曲方法一直沿用至今,是当今制曲技术发展的基石[2]。
酒曲本质是一种粗酶制剂,能促使小麦、大米、蘖等所含的淀粉或糖质原料酶解、发酵转变成糖、氨基酸等小分子物质,然后再由酵母将糖变成乙醇,即酒精。《齐民要术》以科学严谨的文字详细记载了9种酒曲的制作方法。其中8种是麦曲,有1种是用谷子(粟)制成的。从制作技术及应用上分为神曲、白醪曲、笨曲三大类。其中神曲的糖化发酵力最高,“此曲(指神曲)一斗杀米三石,笨曲杀米六斗,省费悬绝如此”(注:“杀米”指米的消化,即糖化发酵)。有的神曲一斗甚至可杀米四石,用量之少在历史上是罕见的,这说明《齐民要术》中所记载的神曲中含有相当丰富的根霉菌和酵母菌。
日本著名的生物工程专家、东京大学名誉教授坂口谨一郎据此认为,对酶的利用,可与中国古代的四大发明相提并论[3]。
1.1神曲工艺
七月中旬以前:1斛炒小麦(炒黄,磨细)、1斛生小麦(簸净,磨细)、1斛蒸小麦(汽蒸,磨细)→3种混合→加水、拌曲→团曲(直径2.5寸,厚9分圆型块曲,团的干硬为好)→入密闭曲室→布曲(平面上单层隔开排列)→翻曲(第7天就原地翻转过来)→聚曲(满14天时,把曲饼堆聚起来)→瓮盛泥封(满21天,拿出来盛到瓮里)→穿孔(第28天从瓮中取出来,穿个孔,用绳子穿起来)→晒曲(太阳下晒,晒干)→成品曲(再盛在瓮里)。
1.2工艺分析
从制作工艺来看,此时的神曲已发展为块曲(饼曲),但是形体较小,制曲原料磨得较细,制曲过程培养温度较低。
与散曲不同,饼曲外面和内部接触空气面不一样,外面有利于曲霉的繁殖,内部则有利于根霉菌和酵母菌的繁殖。根霉可分泌大量的糖化酶水解淀粉,为酵母菌的糖醇转化作用创造条件。原料磨得较细,有利于微生物对营养的摄取及促进酶的分泌。
发酵温度是决定酒曲好坏的关键[4]。神曲制作过程中采用单层布曲排列,利于散发热量,保持较低的制曲温度,为保留更多更丰富的微生物群系提供了良好的条件,尤其可以富集较多的不耐热酵母菌。
2.1白醪曲工艺
用三石小麦,一石炒的,一石蒸的,一石生的。3种混合起来,细磨成麦屑。熬煮胡叶,得到胡叶汁,过一夜让它冷透,用来溲和麦屑。和好后把它捣熟,踏成曲饼。用圆铁圈作模子,把曲饼做成直径五寸,厚一寸。在床上铺着苇箔,苇箔上铺上粗竹席,竹席上撒上一层桑柴灰,二寸厚。另外再煮出胡叶汁,煮沸,用竹篮盛着五六个曲饼放进沸汤中,再取出,排列在桑柴灰上罨着让它发酵,再拿不带露湿的胡叶盖在曲饼上面,遮住曲饼。7天翻曲,14天聚曲,21天收曲晒干。
2.2笨曲工艺
笨曲是对神曲而言,指其酿酒效率远为逊弱,此外曲型特大,配料单纯。其中,具有代表性的笨曲是秦州春酒曲。该酒曲在7月制作,节气早的,15日以前制作;节气晚的,15日以后制作。用不生虫的小麦在大锅里炒,要连续迅速的炒动,使均匀生熟。炒到麦子发黄有香气便出锅,不可炒焦。然后簸干净,磨麦,但不要磨太细。均匀加水溲和曲料,然后用模子制成曲块(一尺见方,二寸厚),踏实。曲饼踏成后,在中央穿个孔。拿晒到发蔫的艾草铺到箔上,曲饼排在艾上,进行罨曲培菌,上面再用艾草盖上。紧密封闭门窗,到第21天,曲成,晒干贮存。
2.3工艺分析
从白醪曲和笨曲的制作工艺来看,所用原料与神曲相同,也是小麦。但是,这两种曲在制作时都有其他天然植物成分的加入或利用,白醪曲中用到胡叶汁、桑柴灰,笨曲用到了艾草。现代研究发现,许多植物成分对稳定和提高酒曲的质量起着十分重要的作用,可以为特定微生物的生长繁殖提供生长素,以及对酒曲起着疏松或保温的作用。制作过程的温度要高于神曲制作温度,所以制作周期缩短,为21天。这种相对高温快速的制曲工艺,其中含有的酵母菌会数量不足,所以表现出杀米性要比神曲弱。
汪建国等[5]对书中制曲方面的生产技术和实际经验进行了分析和论证,并提出了传统制曲和酿酒生产技术和经验完全可以古为今用,推陈出新,传承发展。
传统的制曲加工技术往往是经验的积累,有学者评价为“知其然而不知其所以然”,要解析“所以然”,必须运用现代自然科学的成果。运用现代自然科学知识对传统酿造技术进行研究分析,对当年这种经验中的科学性可见一斑。
3.1独特、神秘中的科学
充分利用原料、环境、空气、水中的微生物,自然接种,为保证微生物的多样化及形成优良的微生态环境打下了基础。通过巧妙选择制曲季节、时间,控制制曲品温、湿度及周期,可有效富集利于原料糖化及发酵的微生物群体繁殖,制成具有较高糖化发酵能力的成曲,并直接影响酒的质量。
3.2原料的科学性
《齐民要术》中记载的所有酒曲,都是用米或麦等营养丰富的淀粉质原料作为制曲原料,它们既可以作为各种微生物水解酶的诱导物,又是良好的营养碳源,适合于酿酒微生物繁殖;同时,也符合现代科学中的底物利用逐步驯化原则,让微生物适应最后的服务对象、发酵对象,而且为酒芳香成分的产生与形成提供必要成分。
3.3酒曲的多样性
不同制作工艺做出的酒曲,所包含的微生物群系就各不相同,所带来的生化反应效果也就不同。现代微生物科学即使用同一种酿酒原料,当用多种不同的酒曲进行酿造时,就可以酿造出风格多元化的酒。例如白酒按用曲种类可分为大曲酒、小曲酒、麸曲酒;黄酒有麦曲酒、红曲酒等。
3.4固体制曲法的科学优势
传统制曲均采用固体制曲法,也即固体发酵法,工艺简单,设备简陋。制曲过程完全利用天然自然条件,秋夏制曲,节约能源,最终制成的固体酒曲是一种失去水分的干燥状态。这种干燥的酒曲恰好就是一种天然的菌种保藏法,附着的微生物在干燥环境中可以休眠,不发生老化和退化,利于酒曲保存、传代,为现代曲法保藏菌种提供经验。
酒曲是固态发酵的天然酶制剂,技术进步十分缓慢。新中国成立以来,基于对微生物生理生化特征的掌握,代谢因果关系的建立,人为代谢调控,菌种的提纯等技术,使中国的酒曲技术有了突飞猛进的发展。
4.1对传统工艺的总结、分析、传承
酒曲被誉为酒之骨,决定着酒体的风格及香味物质。在传统制曲基础上,各酒厂酿酒师一般会因时因地因料生产自用的酒曲。因此,酒曲的地域性、季节性较强,即使同一家酒厂不同批次酒曲质量也不统一,给酒的品质稳定性带来影响。
酿酒行业有关国酒茅台酿造特点的研究发现[6]:茅台酒是典型的自然接种、高温制曲,因此成曲中富集保留了较多的耐热性芽孢杆菌,而酵母菌相对较少。这种微生物体系组合有利于形成高沸点的酸性物质和低沸点的酯类物质,而相对出酒率偏低,造就了茅台酒的风格。同时,也因为固态制曲过程开放、粗放,工艺条件不可精确控制,其大曲质量的稳定性和高效性受到制约。随着现代宏基因组学,免培养的分子生态学技术的进步,研究者[7]发现茅台酒酒曲中的优势种属菌群丰度各年均存在差异,另外还存在许多以前没有发现的菌属,揭示了制曲条件与酒曲微生物种类间的关系。
苏伟等[8]对贵州不同地区的10种具有代表性的黑糯米酒曲进行了研究,发现酒曲感官性质、水分含量、总酸、酶活力、微生物组成直接影响所酿酒的各项理化指标。
余有贵等[9]也通过对两个不同地域的酒曲进行比较,发现不同地方的酒曲微生物数量和组成有很大差异,为有效建立起制曲条件、酒曲、酒体之间的纽带关系,提高、稳定酒体品质提供了理论依据。
4.2麦曲生产技术的进一步发展
《齐民要术》中的笨曲和白醪曲制作时添加了艾草或胡叶等天然植物,但使用的种类较少。到了宋、明时期,则发展为几乎每种酒曲都添加为数不等的中草药,尤其注重所使用药物的芳香性。现代的黄酒生产,加有中草药成分的酒药是不可缺少的优良糖化发酵剂。
《齐民要术》中酒曲的培养一般是单层排列在地面上,空间制曲量少,曲房的利用率低,利于散热,故翻曲的间隔时间一般为7天,属于中温制曲。唐末成书的《四时纂要》中首次提到了一种改良的堆曲方法——“品字形堆曲法”,可大大提高曲房利用率,制曲过程的温度和湿度也相应上升,微生物的种类及其数量发生变化,属于现代的高温曲。宋代后还出现了挂曲、草包曲等块曲。这些曲至今仍在一些名酒厂中使用。
4.3酒曲优势微生物及群落关系的研究及应用
目前,酒曲微生物类别是研究的热点[10],一批研究者开始从分子水平,利用基因组学和蛋白质组学研究酒曲中微生物种类及动态变化[11]。
马蕤对湖北民间的传统酒曲进行了研究,从中分离到1株糖化酶活力强的霉菌F14,鉴定该菌株为米根霉种(Rhizopus oryzae)[12]。
伍保龙采用稀释涂布法,从优质米酒酒曲中分离得到27株酵母菌,又进一步筛选得到1株产酒精能力强的酵母菌,结合菌落、菌体形态观察,生理生化实验和26S rDNA序列分析,对该菌进行了鉴定[13]。
为促进酱香型白酒高温堆积工艺的完善,程才璎[14]、陈林[15]运用PCR-DGGE技术对酱香型白酒酒曲和连续7轮次堆积前期、堆积中期、堆积后期酒醅细菌群落结构进行了解析。研究表明,酱香型白酒酒曲细菌群落结构多样性高于所有堆积酒醅,发酵阶段各样品的微生物群落结构差异较明显。唐婧用宏基因组学方法对2011—2013年的茅台酒酒曲微生物总基因组DNA进行了提取,进一步深化了对茅台酒酒曲细菌群落多样性的研究[7]。
刘效毅以高温大曲为研究对象,从中分离出147株微生物,其中细菌97株,霉菌50株,体现出酒曲中微生物的多样性[16]。蔡丽用孝感地区不同种类的酒曲制作米酒,通过比较、分析酒的理化数值,筛选出制备米酒质量最好的酒曲样品,并从中分离得到13株根霉,其中6株为米根霉(Rhizopus o-ryzae),7株为华根霉(Rhizopus chinesis)[17]。
建国以来,随着微生物科学技术的发展,我国酒曲生产取得了一定的成绩,但与酿酒工业发展要求还不相适应,与国内其他行业先进技术水平相比还有很大差距。
5.1走纯种多菌混合发酵之路
在保留传统酒曲技术的精华基础上,现代酿酒业发展了纯种制曲。从酒曲中分离优势优良微生物,进行纯种培养,用于酿酒,可使生产效率提高,酒质稳定,这是我国酿酒工业的重大创新,是向现代化发展的方向。通过研究分析酒曲微生物的群落演替规律,进行生化代谢条件的精确模拟,设定精密的发酵条件程序,走纯种多菌混合发酵之路,尽量做到减少用曲浪费,实现全酶法、纯种法模拟传统酿酒的新工艺。其中的关键还是充分发挥优势微生物的生理作用,弥补纯种发酵香气不足等缺点。庄名扬等[18]从高温大曲中分离到1株地衣芽孢杆菌酱香菌。陈晓春等[19]利用高酯化能力的根霉制备根霉酯化酶,使得酒中主体香味成分(如己酸乙酯、乙酸乙酯等)含量大幅度增高,其他香味成分含量也明显增加。
5.2应用现代新技术新设备,提高酒曲生产机械化、自动化水平
传统的制曲工艺是固态制曲,能富集大量特性各异的微生物是创造酒品特色和品质的关键,如何在保留传统优势的基础上尽量节约劳动力、降低劳动强度仍有很大的改进空间。目前,麸曲、根霉曲、黄酒麦曲等都实现了厚层通风制曲,并逐步应用计算机等自动化设备,大大地降低了劳动强度,降低了生产成本。
5.3总结传统制曲工艺和基本原理,为酒曲生产实现现代化提供科学依据
《齐民要术》中关于酒曲制作的记载,从不同侧面反映了古代劳动人民的勤劳、智慧、技巧和经验,其记载的制曲和酿酒技术是我国古代酿酒技术最完整的记录。书中记叙的各种酒曲,原料基本都是用蒸、炒、生料混合,这种模式既有利于发挥原料自身的水解酶活力,又有利于给后期的微生物提供合适的碳氮营养;其他像曲中添加中草药、使用酸浆配料、固态发酵、翻曲控制温度等等,都体现出中国古代科学家的智慧,是对酿酒发酵技术的重大贡献。
贾思勰“采捃经传,爰及歌谣,询之老成,验之行事”撰写出的《齐民要术》,不仅是我国的珍贵遗产,也是全人类的伟大成就。书中所述之法则在现代仍然具有巨大的指导意义,其中的酿酒精华原理促进了现代酿酒科学的发展和进步,符合科学生产、绿色安全、传承创新的新时代生产理念。作为当代微生物研究者和酿酒工作者,更应深刻研究这本农学巨著,挖掘古代巨著中的生化机理,用现代科学方法去分析和传承,古为今用;大力宣传和普及传统文化,把文化遗产的观念逐渐渗透到人们的生活中,推进历史、文化和科学技术的融合发展。
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Inheritance and Development of Starter-Making Technology Recorded in Qimin Yaoshu
LI Jing
(College of Food Science and Engineering,QingdaoAgricultural University,Qingdao,Shandong 266109,China)
Chinese fermentation starter is featured by its long history,unique production technology and numerous varieties.Qimin Yaoshu is the earliest agriculture book in China.In this book,traditional starter-making technology is recorded in details,which is the scientific and cultural heritage and also the foundation for starter-making today.In this paper,the raw materials for starter-making,starter-making technology,microbial composition of the starter,and modern research advance in starter etc.were summed up to provide useful reference for the research on and the development of starter.
fermentation starter;Qimin Yaoshu;development
TS261.1;TQ925.7
A
1001-9286(2016)10-0118-04
10.13746/j.njkj.2016245
青岛农业大学齐民书院项目(No.QM201603);青岛农业大学教学研究项目(No.XJG2013156)。
2016-07-29
李静(1981-),女,山东济南商河人,讲师,研究方向:酿造技术,E-mail:lijing1982117@126.com。
优先数字出版时间:2016-09-20;地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160920.1308.003.html。