热风干燥技术对大曲质量的影响及相关性分析

王洪，罗惠波，2，*，周平，黄丹，邓波，沈才萍，邬捷峰

（1.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000；2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000；3.泸州老窖股份有限公司，四川泸州646000；4.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000）

大曲是以小麦、大麦和豌豆等为主要原料，经粉碎拌水后压制成砖块状，在开放式生产条件下，自然网罗环境中的微生物进行接种，经培菌、翻曲、存储等阶段后得到集微生物菌群、多种酶类、挥发性风味物质及前体于一体的微生物制品[1]。大曲不仅是生产大曲酒的糖化发酵剂和生香剂，同时也是酿酒原料的部分来源；大曲中形成的丰富的香气物质及其前体，在白酒生产过程中直接或间接地进入酒体，影响白酒的质量与风格[2]。因此，白酒的质量与大曲的质量有直接的关系，没有高质量的大曲就没有高品质的酒，所以酿酒行业内有“曲乃酒之骨”、“有好酒必有好曲”的说法[3-4]。

白酒厂的曲虫历来就有，它对大曲具有严重的危害性，曲虫不仅能够吃掉酒曲造成经济损失，而且还会对酒曲中的各类微生物造成危害，使酒曲的糖化力和液化力遭到严重的损害，降低大曲的质量[5]。所以，治理曲虫受到业界的广泛重视。一些研究者[6-9]通过灯光诱捕、CO2闷杀等方法对曲虫治理进行了研究，取得了不错的效果，但是这些方法不能大规模的应用于生产实践，并且不能从根本上防治曲虫。所以，寻找另一种可行有效的杀虫方法迫在眉睫。本试验组通过热杀死技术对曲虫治理进行了研究[10-11]，曲虫杀灭效果明显。通过热风干燥排潮降温期的大曲，使其含水量降到15%左右，不仅能够达到干燥目的，还可以杀灭曲虫，相对于曲库自然干燥来说还能大大缩短大曲干燥时间，节约储存成本，是一种有效可行的干燥方法，同时也能达到防治曲虫的目的。本试验根据热杀死曲虫的3个温度梯度，对排潮降温期的大曲进行热风干燥处理，通过测定其理化指标、生化指标、微生物指标、大曲挥发性风味成分指标的变化和大曲发酵特性等，旨在探究热风干燥技术对大曲质量的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

排潮降温期大曲：发酵培菌第8天，取自泸州老窖制曲生态园。

葡萄糖、氢氧化钠、可溶性淀粉、L-酪氨酸、干酪素、乙醇、甲醇、甲苯、三氯甲烷，均为分析纯：成都市科龙化工试剂厂；硫酸、盐酸、醋酸、己酸，均为分析纯：重庆川东化工（集团）有限公司化学试剂厂；正己烷，色谱纯：德国Darmstadt公司；乙酸丁酯，色谱纯：天津光复精细化工研究所；福林酚，生化试剂：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

84Y-3型风速可控干燥箱：和成仪器仪表（昆山）有限公司；ZHWY-103D型空气浴摇床：上海智城分析仪器制造有限公司；LS-I201型生化培养箱：飞世尔实验器材（上海）有限公司；WYT-ⅡA型手持式糖量计折射仪：成都格纳丝商贸有限公司；SW-CJ-2D型超净工作台：江苏苏净集团有限公司；HD-4型智能水分活度测量仪：无锡市华科仪表有限公司；GZ-1200-X型电脑恒温层析柜：韶关市广智科技设备有限公司；HT300A系列自动固相微萃取仪：意大利HTA公司；Agligent 7890A-5975B型气相色谱-质谱联用仪、Agligent 6890型气相色谱仪：美国安捷伦公司；Sherlock 6.0型微生物鉴定系统：美国MIDI公司；BF2000型氮气吹干仪：北京八方世纪科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 材料预处理

将排潮降温期的大曲放入干燥箱中，设置风速为1.2 m/s，温度分别为 45、50、55 ℃条件下，分别干燥 96、69、48 h使大曲含水量为15%左右，以未处理大曲作为对照。

1.3.2 测定方法

水分、水活度、淀粉、还原糖、酸度、酒度等的测定方法参考文献[12]；糖化力、液化力、发酵力、蛋白酶活力、酯化力等的测定参考文献[13]；大曲中微生物磷脂脂肪酸（PLFA）的提取参考文献[14]；挥发性风味成分的测定参考文献[15]。

1.3.3 大曲发酵特性试验

称取100 g大米，加入温水浸泡1 h后进行蒸米，蒸熟后加100 mL无菌水进行摊晾，当温度达到30℃时再加入20 g大曲粉并拌匀，装入250 mL三角瓶中于30℃下恒温密闭发酵15 d，最后进行发酵醪理化与风味指标的测定，其中风味物质采用半定量内标法进行定量分析。

1.4 数据处理

试验所得数据采用origin作图，SPSS进行方差分析和相关性分析，多重比较采用Duncan's新复极差法进行比较，检验试验结果的可信度以及各处理间差异显著性，确定差异显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同干燥温度对大曲理化指标的影响

大曲的理化指标是衡量大曲质量好坏的重要部分，与大曲酒的出酒率、酒质等有密切的联系。不同干燥温度下大曲理化指标的变化情况如图1所示。

图1 不同干燥温度对大曲理化指标的影响Fig.1 Effect of different drying temperature on physicochemical indexes of Daqu

由图1可知，经过不同干燥温度的处理，大曲的水分和水活度均呈现显著性地下降（P<0.05），大曲水分从干燥前的21%左右均下降到了15%左右，而水分活度也从0.9 aw左右下降到0.8 aw左右。这说明大曲经过热风干燥后加速了内部水分的蒸发，达到了我们干燥大曲的目的，更加有利于大曲的储存。从大曲淀粉的变化情况来看，不同干燥温度下大曲的淀粉变化差异不显著（P＞0.05），可能是因为淀粉为大曲发酵代谢的最终状态指标，大曲经过热风干燥后对淀粉的变化影响不大。大曲中的酸来源于生酸菌的代谢，经过不同干燥温度处理后的大曲酸度呈现微量上升的趋势，可能是因为高温刺激了大曲中耐热芽孢杆菌的生长、繁殖和代谢产酸。

2.2 不同干燥温度对大曲生化指标的影响

大曲生化指标作为大曲发酵过程中的动态因子，它们的大小是评判大曲质量好坏的一个重要指标，不同干燥温度下大曲生化指标的变化情况如图2所示。

图2 不同干燥温度对大曲生化指标的影响Fig.2 Effect of different drying temperature on biochemical indexes of Daqu

由图2可知，与对照组相比，不同干燥温度下大曲的糖化力、液化力和发酵力存在一定的波动，这是因为经过不同温度的处理，对这些酶的活力产生了影响，但通过统计学分析发现，大曲经过不同温度的处理，这3种酶的活力均无显著性变化（P＞0.05）。不同温度下干燥，大曲的蛋白酶活力和氨态氮均呈现一定的上升趋势，这可能是因为在大曲干燥过程中促进了产蛋白酶的相关微生物的生长和代谢，使蛋白酶代谢增加，且降解蛋白质能力加强，所以氨态氮的含量也出现增加。45℃干燥下大曲的蛋白酶活力和氨态氮显著高于对照曲（P＜0.05），其含量相比于对照曲分别增加了21.70%、14.52%；45℃下更适合产蛋白酶微生物的生长和代谢，所以蛋白酶和氨态氮增加得较多。在不同温度下干燥，大曲酯化力也出现了升高的趋势，55℃下干燥的酯化酶活力大小显著地高于对照曲（P＜0.05），这可能是因为热风干燥促进了大曲中代谢酯化酶的微生物的生长和代谢。

2.3 不同干燥温度对大曲微生物群落的影响

通过PLFA技术，结合不同微生物种群具有特定的磷脂脂肪酸标记物，得出不同干燥温度下大曲微生物群落的变化情况如表1所示。

表1 不同干燥温度下大曲微生物群落变化情况Table 1 The change of Daqu microbial community under the different heat treatments

由表1可知，大曲微生物群落构成中真菌含量＞革兰氏阴性菌＞革兰氏阳性菌；大曲在45℃和50℃干燥过程中，大曲中革兰氏阳性菌含量均呈现一定的增加趋势，且45℃干燥下，革兰氏阳性菌含量显著高于对照大曲（P＜0.05），但在55℃干燥下，革兰氏阳性菌含量显著低于对照大曲（P＜0.05），这说明在大曲热风干燥过程中，温度的大小对革兰氏阳性菌的生长存在显著影响，适宜的高温有利于革兰氏阳性菌的生长，而温度过高则会杀死革兰氏阳性菌。对于大曲中的革兰氏阴性菌和真菌含量，在不同温度的热风干燥过程中，其数量均呈现一定程度的增长，50℃下干燥，革兰氏阴性菌增长幅度最大，达到了88.56%，而45℃下干燥，真菌增长幅度最大，达到了119%，这可能与微生物生长的最适温度和干燥时间的长短有很大的关系。对于不同微生物种群间的比值，不同温度的热风干燥过程对革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值无显著性的影响（P＞0.05），而45℃和55℃下干燥对细菌和真菌的比值有显著性的影响（P＜0.05）。

2.4 不同干燥温度对大曲挥发性风味成分的影响

大曲作为白酒酿造过程中的生香剂，其挥发性风味成分对大曲酒的风格质量的形成起着重要作用，不同干燥温度对大曲挥发性风味成分的影响如表2所示。

表2 不同干燥温度下大曲挥发性风味成分变化情况Table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

续表2 不同干燥温度下大曲挥发性风味成分变化情况Continue table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

续表2 不同干燥温度下大曲挥发性风味成分变化情况Continue table 2 The change of Daqu volatile flavor compounds under the different heat treatments

由表2可知，从对照曲和45、50、55℃下干燥的大曲中检测出的主要挥发性化合物分别为58种、61种、59种、50种，主要为醇类、酯类、芳香类、吡嗪类、烷烯类、酸类、醛酮类和杂环类8个大类的化合物，其中酯类化合物和芳香类化合物的含量最多。不同温度干燥下大曲的醇类化合物比对照曲有一定增加，其中2，3-丁二醇的含量增加最多，45、50、55℃下干燥大曲中2，3-丁二醇分别增加了 7.30、18.75、5.15 倍，可能是因为干燥过程是大曲的后期生香过程，适宜的温度刺激了醇类化合物的形成。酯类化合物作为大曲中含量最多的化合物，45、50、55℃下干燥大曲酯类化合物总量分别增加了25.12%、38.07%、12.75%，其中长链酯类化合物如月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯等增加较多。经过不同温度干燥的大曲，芳香类化合物变化不大，45℃下干燥大曲的吡嗪类化合物含量增加较多，比对组曲增加了4.09倍，这可能是由于45℃下能促进美拉德反应的进行，产生的吡嗪类物质增多。经过不同温度干燥的大曲烷烯类化合物损失较大，这可能是因为温度会加快烷烯类化合物的降解。对于大曲酸类、醛酮类和杂环类化合物经过不同温度干燥后出现了一些波动，但变化幅度不大。

2.5 不同干燥温度对大曲发酵醪理化与风味指标的影响

大曲是白酒酿造过程中的糖化发酵剂，是一种多酶多菌的微生态制品，而大曲的理化指标、生化指标和微生物指标往往与酿酒生产的实际效果并不完全相对应，为进一步探索大曲的质量，对大曲的发酵特性进行了测定，不同干燥温度下大曲发酵醪理化指标和风味指标如图3和图4所示。

图3 不同干燥温度对大曲发酵醪理化指标的影响Fig.3 Effect of different drying Daqu on physicochemical indexes of fermented rice

图4 不同干燥温度对大曲发酵醪风味指标的影响Fig.4 Effect of different drying Daqu on flavor indexes of fermented rice

由图3可知，通过不同温度干燥后的大曲进行发酵，大曲发酵醪中水分及酸度存在一定的差异，但50℃和55℃下干燥大曲的发酵醪水分和酸度和对照曲差异不显著（P＞0.05），而45℃下干燥大曲的发酵醪水分和酸度和对照曲差异显著（P＜0.05），说明45℃下干燥促进了大曲中产酸微生物的生长和代谢。发酵醪还原糖、淀粉和酒精含量是衡量大曲发酵状况的重要指标，不同温度下干燥大曲的发酵醪淀粉差异不显著（P＞0.05），55℃下干燥大曲的发酵醪还原糖显著性高于对照和其它干燥下发酵醪还原糖（P＜0.05），可以反映出55℃下干燥会在一定程度上阻碍大曲中相关功能微生物的代谢，使其利用发酵性糖的能力减弱，从而也造成了55℃下干燥大曲发酵醪的酒精含量偏低，而45℃和50℃下干燥大曲的发酵醪酒精含量与对照曲差异不显著（P＞0.05）。

由图4可知，经过不同温度下干燥大曲的发酵醪中醇类、酯类及芳香类化合物存在微量的差异，但差异不显著（P＞0.05），说明不同温度下干燥大曲对发酵过程中产醇类、酯类及芳香类化合物的微生物的生长代谢影响不大。不同温度下干燥大曲的发酵醪酸类化合物和其他类化合物均有所降低，说明不同温度干燥对大曲发酵醪酸类化合物的形成有一定抑制作用。

2.6 大曲理化指标与微生物的相关性

不同干燥温度下大曲的微生物量与理化指标的相关性分析如表3所示。

由表3可知，水分、水活度、酸度、淀粉均与微生物量的相关性不显著（P＞0.05）。微生物量与糖化力、液化力、发酵力呈负相关，但大都相关性不显著（P＞0.05），其中真菌与糖化力的相关系数为－0.995（P＜0.01），即极显著性负相关，可能的原因是虽然真菌的量有一定的增加，但通过热处理后曲温升高，使一些主要产糖化酶的霉菌繁殖代谢受到抑制而逐渐死亡，糖化力下降较快所致。G－菌与发酵力的相关系数为－0.956（P＜0.05），即显著性负相关，这是由于经热处理后大曲中产酸的G－菌增加，使大曲环境酸度增高，抑制了发酵力强的菌株的生长代谢。微生物与蛋白酶活力和氨态氮呈正相关，其中G＋菌与氨态氮的相关系数为0.988（P＜0.05），即显著性正相关，这是由于热处理后使得大曲中具有较强蛋白质水解能力的耐热芽孢杆菌增加，加速了蛋白质分解为氨基酸所致。

表3 理化指标与微生物的相关性分析Table 3 The correlation analysis between physicochemical indexes and microbial quantity

2.7 大曲微生物与挥发性风味成分的相关性

不同干燥温度下大曲的微生物量与挥发性风味成分的相关性分析如表4所示。

由表4可知，微生物量与醇类、酯类、吡嗪类、醛酮类、杂环类化合物呈正相关，其中真菌与酯类的相关系数为0.968（P＜0.05），即显著性正相关，这是由于一些酯化力较强的耐热真菌的增加，使得酯化酶代谢及积累加强，最终使酯类化合物也增加。G＋菌与醛酮类的相关系数为0.976（P＜0.05），即显著性正相关，而微生物与烷烯类呈负相关，但相关性不显著（P＞0.05）。芳香类化合物和细菌呈负相关，而和真菌呈正相关，这是由于经热处理后大曲中产香真菌促进了芳香类化合物合成所致。

表4 微生物与挥发性风味成分的相关性分析Table 4 The correlation analysis between microbial quantity and volatile flavor compounds

3 结论

对排潮降温期的大曲进行热风干燥处理，不同温度下干燥可以显著性降低大曲的水分和水活度，达到了干燥的目的，对淀粉的变化影响不大，对酸度的形成有一定促进作用；对于大曲生化指标，不同干燥温度对大曲糖化力、液化力和发酵力无显著性影响，对大曲蛋白酶活力、氨态氮和酯化力有一定影响；对于大曲微生物群落，不同干燥温度对大曲中革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌含量的增加均有促进作用，但不同温度干燥对大曲中革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值无显著性影响，45℃和55℃下干燥对细菌和真菌的比值有显著性的影响，其它干燥条件对细菌和真菌比值无显著性影响；对于大曲挥发性风味成分，不同温度下干燥对大曲的醇类、酯类和吡嗪类化合物的形成有促进作用，而对烷烯类化合物有降解作用，对醛酮类和杂环类化合物影响不大；对于大曲发酵醪，不同温度干燥大曲对发酵醪水分、酸度和淀粉影响不显著，55℃下干燥大曲发酵醪还原糖显著高于其它处理组。由此可知，通过热风干燥处理对大曲的质量有一定促进作用。

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