红曲黄酒“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵的工艺研究

张文森

(福建师范大学福清分校,朗姆多果酒研究所,福建福清 350300)



红曲黄酒“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵的工艺研究

张文森

(福建师范大学福清分校,朗姆多果酒研究所,福建福清 350300)

本文针对传统福建红曲黄酒工艺生产的红曲黄酒存在香气不够浓郁、总酯含量低等问题,采用酯化红曲、乌衣红曲、白曲、糖化酶、淀粉酶、黄酒专用活性干酵母等为糖化发酵剂,通过正交实验改进并优化发酵工艺,建立红曲黄酒“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵新工艺。实验结果表明最佳发酵工艺为:糯米∶水为1∶1.1、乌衣红曲添加量3.0%、酯化红曲添加量3.0%、白曲+活性干酵母添加量为0.5%+0.03%、糖化酶+淀粉酶添加量为0.02%+0.01%、常温下发酵周期32 d。采用上述工艺生产的红曲黄酒中总酯含量比传统工艺提高约22%～23%左右,口味较传统方法生产的红曲黄酒更为醇厚、香气更浓郁,能够有效提高产品质量、缩短发酵周期和陈酿时间。

红曲黄酒,总酯,三曲二酶,干酵母,低温发酵

黄酒作为世界三大古酒之一,有五千多年的悠久历史,是我国的民族特产,也是世界非物质文化遗产[1]。黄酒产地较广,品种很多,其中以福建红曲黄酒、浙江麦曲黄酒、山东麸曲黄酒的历史最悠久、最具代表性[2]。

福建红曲黄酒是以糯米、红曲、自制药白曲为主要原料,经过多种有益微生物酿造而成的一种发酵酒[3]。新酿制出来的黄酒都带有轻微邪杂味,口感粗糙,香气不够浓郁,需要一年以上的陈酿时间来实现转香,直接影响企业的资金周转率和生产效率。因此,解决传统福建红曲黄酒生产中存在香气不够浓郁、总酯含量低、发酵周期长等技术问题,已成为行业亟待解决的共性难题。

近几年,国内针对上述共性技术难题开展了诸多研究:张彭湃等采用产酯酵母与麦曲黄酒酵母混合发酵,使得黄酒香气感官评定较普通黄酒有较大提高,总酯量410 mg/L。是黄酒酵母单独发酵酒的1.6倍,检测出酯种类9种,较黄酒酵母单独发酵酒多2种[4];汪建国研究表明:在醇香型黄酒中勾兑适量的含乙酸乙酯高的陈年老酒或高酸酒以及微量新黄酒都有可能形成一种令人愉悦的清醇香气、口味绵和爽适、鲜润[5];黄祖新等对福建老酒挥发性香味物质的分析表明:香味化合物有59种,其中酯类与内酯类15种,以乙酯类为主,既有清香型酯如乙酸乙酯,也有含量适中的其他一些酯类,它们的气味特征可以对酯类的主体气味进行“修饰或补充”,使整个酯香气丰满浓厚,还有一些长碳链酸形成的酯类,它们沸点较高,在酒体中难以突出它的原有气味特征,但它们的存在可以使体系的饱和蒸汽压降低,延续其组分挥发速度,起到使香气持久和稳定香气的作用[6]。上述相关研究表明:提高黄酒中总酯含量可改善产品的风味口感、提高产品品质。但针对提高福建红曲黄酒总酯含量的研究未见报道。

本文以糯米为主要原料,采用酯化红曲、乌衣红曲、白曲、黄酒专用活性干酵母、糖化酶、淀粉酶等为糖化发酵剂,通过正交实验改进并优化发酵工艺,对传统福建红曲黄酒生产工艺加以创新,有效提高红曲黄酒产品总酯含量、缩短发酵周期和陈酿时间,提高企业经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

糯米 福建尤溪产长糯;乌衣红曲、白曲 闽人酒业有限公司提供;酯化红曲 武汉佳成生物制品有限公司提供;黄酒专用活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;糖化酶 100000 U/g，江苏博立生物工程有限公司;淀粉酶(液体) 40000 U/g，江苏博立生物工程有限公司;硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、无水葡萄糖、浓盐酸 均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

PC-100型电热恒温水浴锅、SPX-250B型生化培养箱 上海科辰仪器公司;YD10D-200型板框压榨机 海宁亚东过滤设备有限公司；CLMB-6-1型错流膜过滤机 绍兴海纳膜技术有限公司;PHS-3C型pH计 上海仪电科学仪器有限公司;蒸馏瓶、烧杯等玻璃仪器 福州玻璃仪器有限公司;25kg酒坛 闽人酒业有限公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 福建红曲黄酒传统发酵工艺条件 糯米∶水为1∶1.1、乌衣红曲添加量8.0%～10.0%、白曲添加量为0.5%、常温下发酵周期60～90 d。

1.2.3 酯化红曲对红曲黄酒酯类物质含量的影响 传统生产方法红曲总添加量为8%。本实验采用3%的酯化红曲、5%的乌衣红曲为糖化发酵剂,与传统生产方法进行对比实验,经40 d发酵后,测定醪液中总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮。

1.2.4 “三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺研究

1.2.4.1 酯化红曲添加量对产品品质和出酒率的影响 采用传统福建闽北红曲黄酒酿造工艺(红曲总添加量8%、糯米∶水为1∶1.1)对酯化红曲添加量进行对比实验,研究以酯化红曲添加量为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%代替部分乌衣红曲,经40 d发酵后,测定醪液中总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮,并进行感官评分。

1.2.4.2 白曲、活性干酵母添加量对产品品质和出酒率的影响 采用传统福建闽北红曲黄酒酿造工艺(糯米∶水为1∶1.1),以2.5%酯化红曲、乌衣红曲3%为原料,通过添加不同量的白曲、活性干酵母(白曲+活性干酵母:0.3%+0.04%、0.5%+0.035%、0.7%+0.03%、0.9%+0.025%)进行对比实验,经40 d发酵后,测定醪液中总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮含量,并对酒液进行感官评分。

1.2.4.3 糖化酶、淀粉酶添加量对产品品质和出酒率的影响 采用传统福建闽北红曲黄酒酿造工艺(糯米∶水为1∶1.1),以2.5%酯化红曲、乌衣红曲3%为原料,通过添加不同量的糖化酶、淀粉酶(糖化酶+淀粉酶:0.01%+0.005%、0.02%+0.01%、0.03%+0.015%、0.04%+0.02%、0.05%+0.025%)进行对比实验,经40 d发酵后,测定醪液中总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮含量,并对酒液进行感官评分。

1.2.4.4 “三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺的正交实验优化 采用乌衣红曲3%、糯米∶水为1∶1.1、落缸品温为25 ℃、发酵周期40 d,在单因素实验基础上,确定酯化红曲添加量、白曲+活性干酵母添加量、糖化酶+淀粉酶添加量三个因素进行正交设计,选用L9(34)正交表进行实验分析,以醪液中总酯含量、感官评分为评价指标,其因素与水平见表1。

表1 正交设计实验的因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal design experiments

1.2.4.5 发酵时间对发酵醪液品质变化的研究 采用正交实验优化后的“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺,分别在第3、10、17、24、32、40 d对中试的黄酒发酵醪液总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮含量进行测定。

1.2.4.6 “三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵的中试实验 采用正交实验优化后的“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺进行三批次中试,每批投料量1 t糯米、发酵周期32 d,测定发酵醪液总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮含量。

表2 感官品分表Table 2 The table of sensory score

表3 酯化红曲对发酵醪液中物质含量的影响Table 3 Effect of amount of substance in fermentation liquor by ester esterifying Monascus

1.2.5 样品采集 分为前发酵样品采集和后发酵样品采集。

前发酵样品采集:前发酵时间为0～72 h,24 h后每隔6 h取样500 mL,用200目滤布过滤后取滤液待用。

后发酵样品采集:后发酵入坛发酵时间约30～45 d,分别在发酵第10、17、24、32、40 d取样500 mL,用200目滤布过滤后取滤液待用。

表4 酯化红曲添加量对发酵醪品质的影响Table 4 Effect of fermentation quality by esterifying Monascus dosage

1.2.6 测定方法

1.2.6.1 总酯的测定 样品处理:取100 mL滤液加入100 mL蒸馏水,混匀后蒸馏得100 mL馏出液。

取馏出液按GB/T10345-2007《白酒分析方法》[8]中8.1指示剂法执行。1.2.6.2 总糖、酒精度、总酸及氨基酸态氮的测定 按GB/T13662-2008《黄酒》[9]中规定的测定方法执行。

1.2.6.3 指标品评 酒样随机编号,置于水浴中调温至25 ℃左右。准备洁净、干燥的评酒杯对应酒样编号,对号注入酒样各25 mL,组织10位经福建省食品工业协会黄酒分会培训的专业品酒员对成品酒进行品评,分别去除1位最高、最低分,其余8位取平均分。评分标准如表2所示。

1.3 数据统计分析

实验所得数据采用SPSS和Excel软件统计分析。

2 结果与讨论

2.1 酯化红曲对红曲黄酒酯类物质含量的影响

采用3%的酯化红曲、5%的乌衣红曲为糖化发酵剂,与传统生产方法进行对比实验,结果如表3。

由表3可见,以酯化红曲部分代替乌衣红曲进行混合发酵可以提高红曲黄酒酯类物质含量、增加香气,酯类物质含量提高约18%以上。但由于酯化红曲产酯能力强、产酒精能力弱,糖分利用不充分,体现为残糖高;同时部分残糖在产酸菌作用下转化为有机酸,导致酸值也较高。因此引入产酯酵母混合发酵可以增加香气,但同时出现残糖高、酒精度低、酸值较高等问题。

2.2 “三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺研究

表5 白曲、活性干酵母对发酵醪液过滤和品质的影响Table 5 Effects of white koji and active dry yeast on filtration and quality of fermented liquor

表6 糖化酶、淀粉酶对发酵醪液过滤和品质的影响Table 6 Effect of glucoamylase and amylase on filtration and quality of fermented liquor

2.2.1 酯化红曲添加量对产品品质和出酒率的影响 以不同量的酯化红曲代替部分乌衣红曲,与传统生产方法进行对比实验,结果见表4。

由表4可见,采用2.5%～3.0%酯化红曲代替乌衣红曲,醪液中总酯含量提高约15%～18%左右,总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮符合GB/T13662-2008《黄酒》中清爽型黄酒相关指标要求,感官评分最高。因酒类产品在理化指标符合相关要求的情况下,重点考量产品的感官评分、出酒率和成本等因素;当酯化红曲添加量为2.5%时,其总酯含量达336 mg/L,酒度适中,感官评定具清雅香气、口感柔和、绵甜、清爽等特点,苦涩味较传统黄酒低。故本实验确定较优条件为:2.5%～3.0%酯化红曲代替乌衣红曲。

2.2.2 白曲、活性干酵母添加量对产品品质和出酒率的影响 采用传统福建闽北红曲黄酒酿造工艺(糯米∶水为1∶1.1),以2.5%酯化红曲、3%乌衣红曲为原料,通过添加不同量的白曲、活性干酵母进行对比实验,结果见表5。

由表5可见,白曲添加量为0.5%、活性干酵母添加量为0.035%,醪液中总酯含量为338 mg/L，较对照样提高21.6%,酒精度达14.8%,总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮符合GB/T13662-2008《黄酒》中清爽型黄酒相关要求,感官评分效果最好。考虑出酒率和感官评分等因素,确定本实验较优条件为:白曲添加量为0.5%、活性干酵母添加量为0.035%。

2.2.3 糖化酶、淀粉酶添加量对产品品质和出酒率的影响 传统福建黄酒酿造工艺,存在前发酵1～48 h期间糖化速度慢、发酵慢、升温慢，而48～72 h又出现发酵过快、品温不易控制,导致染菌机会增加、发酵醪液粘度高、压榨难等问题。

为提高前发酵1～48 h期间糖化速度。本实验通过添加不同数量的糖化酶、淀粉酶(糖化酶∶淀粉酶=2∶1)进行对比实验,结果见表6。

由表6可见,糖化酶添加量为0.02%～0.03%、淀粉酶添加量为0.010%～0.015%,醪液过滤(压榨)效果好,醪液中总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮等指标基本相符,均符合GB/T13662-2008《黄酒》中清爽型黄酒相关要求,感官评分以糖化酶添加量为0.02%、淀粉酶添加量为0.010%最高。故确定本实验较优条件为:糖化酶添加量为0.02%、淀粉酶添加量为0.010%。

2.2.4 正交实验优化工艺条件 采用乌衣红曲3%、糯米∶水为1∶1.1、落缸品温为25 ℃、发酵周期45 d,在单因素实验基础上,确定酯化红曲添加量、白曲+活性干酵母添加量、糖化酶+淀粉酶添加量三个因素进行正交设计,选用L9(34)正交表进行实验分析,以醪液中总酯含量、感官评分为评价指标,结果见表7、表8。

表7 正交设计实验的直观分析表Table 7 Visual analysis of orthogonal design test

表8 正交设计实验的方差分析表Table 8 Variance analysis of orthogonal design experiments

由表7、表8可见,各因素对产品总酯含量的影响都大于空列误差。影响力大小为:A>B>C,即酯化红曲添加量为最关键因素,其次为白曲+活性干酵母添加量,糖化酶+淀粉酶添加量对总酯含量的影响最小。

结合方差分析的结果来看,A因素酯化红曲添加量的不同水平其总酯含量有极显著差异,A3水平为最高;B因素白曲+活性干酵母添加量的不同水平其总酯含量有显著差异,B2水平为最高;而正交实验中C因素糖化酶+淀粉酶的不同水平其总酯含量无显著差异,根据低成本原本选择添加量较少的C1水平。

由方差分析和正交实验结果得出,本实验的最优组合为A3B2C1。由于由正交实验得出的最优组合不在正交表上,故需对最优组合A3B2C1和正交表中的最佳组合A3B2C2进行验证。结果发现组合A3B2C1的总酯含量和感官评分分别为395 mg/L和95分,而组合A3B2C2的总酯含量和感官评分分别为370 mg/L和93分。故确定本实验较优条件为A3B2C1,即酯化红曲添加量为3.0%、白曲+活性干酵母添加量为0.5%+0.035%、糖化酶+淀粉酶为0.02%+0.010%。

2.2.5 发酵周期对发酵醪液品质变化的研究 采用正交实验优化后的“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺,分别在第3、10、17、24、32、40 d对中试的黄酒发酵醪液总酯、总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮含量进行测定,结果见表9。

表9 发酵周期对发酵醪液品质的影响Table 9 Effect of fermentation period on fermentation quality

由表9可见,发酵周期32 d前,黄酒中总酯含量随着发酵周期的延长而呈快速上升趋势,黄酒中总糖含量随着发酵周期的延长而呈快速下降趋势,酒精度随着发酵周期的延长而呈上升趋势,酸度随着发酵周期的延长无明显变化,氨基酸态氮随着发酵周期的延长而呈上升趋势;32 d以后变化缓慢。发酵周期达32 d,总糖、酒精度、氨基酸态氮等相关指标符合GB/T13662-2008《黄酒》中清爽型黄酒相关要求。总酯含量达340 mg/L,考虑酒液陈酿期内总酯含量还会升高及提高生产效率等因素。故确定本实验较优条件为:发酵周期32 d。与传统发酵周期≥60 d相比较,有效缩短发酵周期46.7%。

表10 不同批次红曲黄酒测定结果Table 10 Different batches of Monascus Yellow Wine determination results

2.2.6 “三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵的中试实验 采用正交实验优化后的“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺在福建闽人酒业有限公司进行三批次中试,每批投料量1 t糯米、发酵周期32 d。结果见表10。

由表10可见,“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺应用于红曲黄酒,其生产工艺合理可行,红曲黄酒中总酯含量比传统工艺提高约22%～23%左右,但酒精度比传统工艺低,总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮符合GB/T13662-2008《黄酒》中清爽型黄酒相关要求。该工艺适宜于生产低度清爽型红曲黄酒。该工艺发酵周期32 d,与传统发酵周期≥60 d相比较,有效缩短发酵周期46.7%。

3 结论

“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺应用于“闽族红”红曲黄酒生产,其生产工艺合理可行,红曲黄酒中总酯含量比传统工艺提高约22%～23%左右,但酒精度比传统工艺低,总糖、酒精度、酸度、氨基酸态氮符合GB/T13662-2008《黄酒》中清爽型黄酒相关要求。该工艺适宜于生产低度清爽型“闽族红”红曲黄酒。

红曲黄酒“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵最佳工艺条件为:糯米∶水为1∶1.1,乌衣红曲添加量3.0%,酯化红曲添加量3.0%,白曲+活性干酵母添加量为0.5%+0.03%,糖化酶+淀粉酶为0.02%+0.01%,常温发酵32 d。有效提高红曲黄酒产品总酯含量、缩短产品发酵周期和陈酿时间,提高企业经济效益。

采用“三曲二酶”结合活性干酵母低温发酵工艺生产的红曲黄酒,口味较传统方法生产的红曲黄酒更为醇厚、香气更浓郁,有效提高基酒酒体的丰满度。

[1]励建荣.黄酒工业的现状和发展方向[J].酿酒,2005,32(1):2-4.

[2]顾国贤.酿造酒工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1999:325-500.

[3]黄祖新,黄镇,薛亮,等.清爽型红曲黄酒发酵的工艺优化[J].福建师范大学学报:自然科学版,2009(9):90-94.

[4]张彭湃,杨生玉.产酯酵母在黄酒生产中的应用及增香降度研究[J].食品科技,2005(7):66-68.

[5]汪建国.对清爽型黄酒风味的认识和探讨[J].中国酿造,2007(11):48-50.

[6]黄祖新,程广强,章文贤,等.机械化大罐发酵生产福建老酒挥发性香味物质的分析[J].福建师范大学学报:自然科学版,2003,19(1):99-102.

[7]张守财. 提高乌衣红曲黄酒口感质量的措施[J]. 福建轻纺,2006(11):64-65.

[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GBT 10345-2007.白酒分析方法[S].北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2007.

[9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GBT 13662-2008.黄酒[S].北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2008.

Study on the technology of Hong Qu glutinous rice wine by “three koji and two enzymes” combined with active dry yeast under low temperature conditions

ZHANG Wen-sen

(Fuqing Branch of Fujian Normal University,RUM WINE Institute,Fuqing 350300,China)

This study aimed to solve the technology problem of Fujian traditional Hong Qu glutinous rice wine which aroma is not enough strong and the total ester is low. Through the orthogonal experiment to improve and optimize the fermentation process,the saccharifying ferment which were esterifying monascus,black-skin-red-koji,white koji,saccharifying enzyme,amylase and active dry yeast were used to set up a new process of Hong Qu glutinous rice wine by “three koji and two enzymes” combining new technology of active dry yeast fermentation under low temperature conditions. The results showed that the optimum fermentation conditions were sticky rice∶water 1∶1.1,black-skin-red-koji:3%,esterifying monascus:3%,white koji+dry yeast:0.5%+0.03%,saccharifying enzyme+amylase:0.02%+0.01%,and fermentation time was 32 days. The total ester content of Hong Qu glutinous rice wine had increased approximately 22%～23% than the traditional technology by above process. And the taste of Hong Qu glutinous rice wine was more mellow,full-bodied aroma compare to the traditional technology. It also can effectively improve the total ester content of Hong Qu glutinous rice,shorten the fermentation period and aging time.

Hong Qu glutinous rice;total ester;three koji and two enzymes;dry yeast;low temperature fermentation

2016-12-08

张文森(1965-)，男，本科，研究方向：食品发酵，E-mail:1366679@qq.com。

TS201.3

A

1002-0306(2017)11-0177-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.025