蔗汁酿酒生产工艺研究进展综述

王海宇，杨 毅，刘建华，邓益华，邓 罡，孙玉霞，蒋 鹏，杨 建

(四川省内江市农业科学院，四川内江641000)

0 引言

甘蔗是广泛分布于热带或亚热带的草本植物[1]。具有高产高糖、适应性广、宿根性好等特征，是我国重要的糖料作物[2]。目前全球范围内甘蔗种植面积、产量和规模排名前 3的国家[3]是巴西、印度、中国，在我国甘蔗生产主要分布在广西、云南、广东，其他甘蔗生产规模较大的省份(直辖市)还有四川、海南、福建、重庆、贵州、台湾、浙江、湖南等[4]。甘蔗中含有水分和糖分，还含有多种人体必需的氨基酸、蛋白质、维生素、脂肪、钙、铁、有机酸等营养成分，能有效促进新陈代谢[5]。甘蔗性寒味甘，具有清热生津、润燥止咳、消积下气、健胃助脾等功能[6-7]。国内外研究相继发现甘蔗中含有的多酚类物质和植物性甾醇，能起到抗氧化抗衰老[8]、降低胆固醇、防止癌细胞分化、抑制酪氨酸酶[9]等功效。在我国，甘蔗主要被用于压榨制糖或果蔗鲜食，综合利用率低，高附加值产品较少[10]。对蔗汁酿酒生产工艺进行深入研究，开发具有独特风味、品质优异、附加值高的甘蔗酒产品，将有利于提高甘蔗产业的附加值，并减少我国酿酒的粮食消耗，保障国家粮食安全，具有显著的社会效益和经济效益[11]。

1 甘蔗汁酒的分类

参照最新的饮料酒分类方法[12]，根据工艺技术及产品特征进行分类，可将甘蔗汁酒分为以下3类：发酵酒、蒸馏酒和配制酒。以甘蔗清汁或以甘蔗清汁和其他果汁/水果为原料，通过酒精发酵酿制的发酵酒，是一种低酒精度的果酒饮料，具有营养价值丰富、外观清澈透亮、蔗香风味等特点[13]。蒸馏酒是以甘蔗汁为主要原料，通过发酵、蒸馏、陈酿等一系列工艺制成的一种高浓度酒精饮料。在国际上将以甘蔗汁或糖蜜为原料生产的蒸馏酒命名为朗姆酒，其与中国白酒、伏特加、威士忌、白兰地、金酒并称为世界6大蒸馏名酒[14]，在欧美国家销售已有二百余年的时间[15]。以发酵酒、蒸馏酒或食用酒精等为酒基，通过添加可食用的原辅料或食品添加剂，进行调配、混合或再加工制成的配制酒，其风格与原酒基有明显区别。研究结果表明：相较于蔗茎，蔗梢中含有更加丰富的营养物质[16]。作为甘蔗汁酒的一个品种，甘蔗梢汁酒在我国广东、广西、福建等地均有生产。

2 甘蔗汁酒的生产工艺流程

重点介绍蒸馏酒、发酵酒的生产流程，为进一步研究和优化甘蔗汁酒的生产工艺提供参考。

甘蔗汁蒸馏酒和甘蔗汁发酵酒的生产流程分别如下：

3 甘蔗汁酒酵母菌种的筛选

甘蔗汁酒生产成功与否，关键在于酵母菌种的筛选，选用优质酵母菌种进行发酵具有较高的出酒率和较好的风味品质。我国研究者在甘蔗汁酒酵母菌种筛选方面开展了不少研究，筛选出不同的专用酿酒酵母，部分研究成果已在生产中应用，经得起扩大发酵粗放条件的考验。研究人员邓毛程[17]于自然发酵、具有酒香的甘蔗渣中筛选到一株乙醇产量高、起酵时间快、香气明显、耐高酒精浓度的酿酒酵母G05，在最适pH值5.0、发酵温度28℃、初始含糖量200 g/L的工艺条件下，蔗汁酿酒的乙醇产量为10.8%(体积分数，下同)，总酯产量为1.2 g/L。李秀萍等人[18]通过筛选得到一株适合于酿造甘蔗果酒的酵母菌株 32481，优选酵母具有高产酒率、高耐乙醇和高耐糖等特性，最高耐受乙醇浓度为18%。在最适发酵工艺下，测定糖分利用率为60.38%，甘蔗果酒的酒精度达到13.4%。郑凤锦等人[19]对3种商业活性干酵母的生长曲线、凝聚性、产酒精能力等酿酒发酵特性进行比较，研究结果表明：葡萄酒高活性干酵母的发酵性能优于其余两者，酿制甘蔗果酒的最终酒精度为 12.2%。应静等人[20]采用1株分离自白酒糟醅的酵母H7Y7以及5种常见商业酵母EC1118、Q23、DV10、KD和安琪活性干酵母作为酵母菌种，试验结果表明，酵母 EC1118的发酵性能最佳，甘蔗发酵液的乙醇含量为 10.8%，甘蔗汁酒酒香、蔗香明显。为了降低甘蔗汁酒中的甲醇含量，武晓娜等人[21]通过化学(DES)诱变结合紫外(UV)诱变筛选得到一株低产甲醇甘蔗汁酒酵母菌株3#，结合优化后的发酵工艺，甘蔗汁酒的相对甲醇含量降低了111.1 mg/L。

4 甘蔗汁酒发酵工艺的研究现状

对甘蔗汁酒的发酵工艺开展了不少研究，已取得一定的进展，广东、广西都有系统研究且有大规模生产。以甘蔗清汁为原料酿制的发酵酒，酒体色泽橘黄、透明清亮、蔗香浓郁，是一种营养丰富、易于吸收、酒精度低的保健型果酒。研究人员李秀萍[22]通过单因素试验和响应面法对甘蔗果酒发酵过程中的关键参数进行优化，得最佳的工艺参数组合为：发酵时间 5.5 d、起始糖度 26.5°Bx、初始 pH值4.95、最适发酵温度26.5℃。在此工艺参数下，甘蔗果酒的酒精体积分数为14.15%。陈赶林等人[13]采用单因素试验与响应面法对低醇甘蔗果酒发酵工艺中的3个关键因素进行研究，结果表明：在发酵温度20℃、初始表观糖度25.0%、酵母菌液接种量0.10%(质量百分比)的工艺条件下，低醇甘蔗果酒的酒精度实测值达15.0%，具有甘蔗清香且滋味柔和。

近年来，为提升发酵酒的风味品质与营养价值，我国研究者对复合发酵酒的研究进一步加深，研制出多款营养丰富、甘甜可口、蔗香浓郁的复合发酵酒。研究人员程雅芳[23]通过单因素试验以及正交试验对甘蔗百香果复合果酒的发酵工艺进行优化，确定最佳工艺参数为：主发酵时长为9 d、最适发酵温度24℃、酵母接种量为0.02%、初始糖浓度为32.5%、甘蔗汁和百香果配比为3∶1 (g∶mL)。经工艺优化后，甘蔗百香果复合果酒的酒精度可达 14.1%，酒体风味典型、清爽怡人。王珊珊[24]等人根据单因素和响应面法的试验结果，获得甘蔗菠萝复合果酒的最佳酿造工艺为：酵母菌接种量100 g/L、发酵温度26℃、发酵时长7 d、白砂糖添加量225 g/L、菠萝汁与甘蔗汁配比为2∶1 (V/V)。甘蔗菠萝复合果酒的酒精度为 10.84%，酒体色泽金黄、甘甜适口。刘兴艳[25]等人对甘蔗青梅复合果酒的关键发酵工艺进行研究，在发酵温度28℃、初始pH值3.2、SO2添加量为100 mg/L、酵母菌接种量5%、甘蔗汁与梅浆质量比 1∶1的最适发酵条件下，甘蔗青梅复合果酒的感官评定值达87.25分。

5 甘蔗汁酒蒸馏工艺的研究现状

蒸馏是蔗汁酿酒生产过程中的重要环节之一。在甘蔗汁酒蒸馏过程中，发酵阶段的香气物质在热力作用下，经蒸馏容器壁金属的反复催化，将发生一系列复杂的变化。目前，国外开展的朗姆酒蒸馏研究较少，大多停留于对比不同的蒸馏装置及发酵底物产品上，我国研究者对甘蔗汁酒蒸馏工艺进行过一定研究。杨华锋[26]等人通过优化的釜式蒸馏工艺对甘蔗汁发酵液进行处理，再利用溶剂微萃取法提取各个蒸馏段馏分的香气成分。结果显示：蒸馏过程中朗姆酒不同蒸馏段的香气物质呈现一定规律的变化。其中，酯类物质的相对含量在第Ⅳ馏段达到峰值，总体呈现先增加后减少的趋势，醇类物质的相对含量除第五蒸馏段上升以外，其余蒸馏段均呈递减趋势，醛酮类物质的总含量则不断增加。为了比较以原蔗汁、糖浆和糖蜜为原料生产甘蔗酒的区别，薛家玲[27]等人对3种不同原料底物的发酵液采用二次蒸馏法进行蒸馏，利用二氯甲烷萃取法分别提取风味物质，再结合气相色谱-质谱分析法(GC-MS)进行分析，最终鉴定出 3种原料蒸馏酒共有的10种风味物质。王东[28]采用一次蒸馏法，并对蒸馏液进行掐头去尾，以研究不同原料及处理方式对甘蔗汁酒风味的影响。研究结果表明，ROC22号不带渣发酵甘蔗汁酒的风味物质含量及感官评分显著优于其他甘蔗汁酒。张远平等人[29]以甘蔗原汁为原料，采用双蒸的方法蒸馏出的甘蔗汁酒产品保留了特殊的呈香物质，具有浓郁的蔗香风味，相关研究成果经中试后转化，将实现规模化、产业化，具有广阔的市场前景。

6 甘蔗汁酒澄清工艺的研究现状

甘蔗清汁经发酵后常含有较多的微生物、蛋白质、果胶、多酚类等物质，当这些物质长期共存或微生物进行新陈代谢时，容易引发浑浊沉淀，使酒体品质下降[30]。为了加速甘蔗果酒的澄清进程，增强酒体稳定性，研究人员鲁龙[31]对4种澄清处理：皂土澄清、离心澄清、壳聚糖澄清、蛋清液澄清的澄清效果进行比较，发现壳聚糖澄清的效果最好，添加壳聚糖(0.6 g/L)进行澄清处理12 h后，甘蔗果酒的透光率可达 97.8%。杨继伟[32]根据单一澄清剂处理的试验结果，探究复合澄清剂处理对甘蔗果酒澄清效果的影响，试验结果表明，在单一澄清剂处理中壳聚糖(0.16 g/L)的澄清效果较理想，透光率可达89.19%。试验结果还表明：复合澄清剂处理的效果显著优于其他单一澄清剂，利用复合澄清剂壳聚糖-PVPP(0.08～0.25 g/L)进行澄清处理，甘蔗果酒的最大透光率达89.77%，且酒体内易引起浑浊的酚类物质含量明显减少。吴幼茹等人[33]通过测定与分析感官指标、抗氧化物质含量、澄清度等因素，比较硅藻土、壳聚糖和果胶酶3种澄清剂对甘蔗果酒的澄清效果，确定甘蔗果酒的最佳澄清工艺为：选取硅藻土作澄清剂、添加量为0.6 g/100 mL、澄清处理时间为6 h，甘蔗果酒的澄清度可达65.5%。目前微滤、超滤、反渗透等膜分离技术[34]被广泛应用于食品工业中，也将逐步应用于酒类，该技术操作简单、分离效率高，对酒体品质影响较小，具有较好的应用前景。

7 甘蔗汁酒风味物质的研究现状

薛家玲等人[27]利用二氯甲烷萃取法萃取风味物质，并通过GC-MS法进行分析，比较蔗汁、糖浆和废糖蜜甘蔗蒸馏酒的风味。研究结果表明：月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯、棕榈油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸、辛酸、己酸、乙酸、月桂酸、苯乙醇是3种原料甘蔗蒸馏酒的共有风味成分，这些可能是构成甘蔗蒸馏酒特征风味的主体香味成分。PINO等人[35]通过溶剂萃取与溶剂辅助蒸发分离橡木桶中陈酿朗姆酒的风味物质，结合GC-MS法进行鉴定。研究结果表明：陈酿朗姆酒中气味活性值较高的成分有丁子香酚、壬内酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、2-甲氧基苯酚、1, 1-二乙氧基乙烷、4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-苯乙醇、香草醛、4-丙基-2-甲氧基苯酚、顺式-橡木内酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁基酯、2-苯基乙基乙酸酯、2-甲基丙酸乙酯、丁酸乙酯、大马士酮和乙醇，这些是陈酿朗姆酒特殊风味的主体成分。杨华峰[36]对6种酵母酿造的朗姆酒，采用顶空固相微萃取技术提取风味物质结合GC-MS法分析，试验结果表明：经蒸馏后6种朗姆酒共有的醇类物质包括异戊醇、正丁醇、糠醇、2, 3-丁二醇、1-戊醇、苯乙醇、异丁醇、正己醇、丙醇、辛醇、乙二醇、2-庚醇、乙缩醛二乙醇、仲己醇、3-乙基-2-庚醇，6种朗姆酒共有的酯类物质包括乙酸异戊酯、乙酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯。陈松蔚[37]等人采用顶空固相微萃取技术，对甘蔗果酒中的挥发性物质进行提取与分析，鉴定结果表明：甘蔗果酒中主要特征风味的物质来源包括乙醇、香叶醇、大马士酮、正己酸乙酯、二氯乙酸、十三烷基酯、二甲基硫醚，这些物质赋予其浓郁的酒香和果香味。

8 甘蔗汁酒陈酿技术的研究现状

通过发酵、蒸馏制成的甘蔗汁新酒，其辛辣味较重，需经过一定时间的陈酿，以去除酒体中的不良风味及不稳定物质。目前国内外相关生产企业一般采用传统陈酿技术，利用橡木桶、陶坛等容器进行陈酿。通过保持酒体与容器之间的充分接触，使酒体结构变得更加稳定，且容器本身的挥发性风味也将融入酒体之中，使甘蔗汁酒具有甜润、细腻的口感，芬芳馥郁的甘蔗香气[38-39]。产朗姆酒最著名的加勒比地区，对朗姆酒陈酿的关键技术(橡木桶预处理、酒精度、储藏温湿度等)有不同的要求，陈酿时间一般控制在4～5年[40]。近年来，随着微波、超声波、红外等快速陈酿技术被广泛应用于酒类催陈[41]。传统陈酿技术耗时较长、占地面积较大、容易酒精挥发等缺点更加明显。目前，已有一些研究者对快速陈酿相关技术进行过一定探索，邹毅[42]等人研究通过微波对橡木桶的单向外表进行处理，结果表明：微波处理有利于改善橡木桶内壁微孔堵塞，增强橡木桶的渗透性，进而促进橡木中的醛类、酚类物质挥发，增加朗姆酒中酚类物质的含量，以达到快速陈酿朗姆酒、提高朗姆酒陈酿质量和延长橡木桶使用寿命的目的。研究适合于甘蔗汁酒的快速陈酿技术，通过提供能量加速酒中相关物质的分解、合成，有利于甘蔗汁酒快速陈酿、节约贮藏空间和改善酒体品质，对实现甘蔗汁酒的规模化、产业化发展具有明显的促进作用。

9 现阶段的不足之处

9.1 研究方向较为单一

目前，有关甘蔗汁酒的研究大多集中于发酵工艺条件的优化，是当下甘蔗汁酒加工行业科研人员们的研究重点，投入了较多的人力与物力，这也暴露出甘蔗汁酒研究方向较为单一的问题。有关甘蔗汁酒澄清、甘蔗汁酒陈酿、甘蔗果酒褐变等方面的研究成果较少，有待进一步加强。

9.2 工艺设备相对落后

在我国，先进的生产技术和配套设备尚未被大多数甘蔗汁酒企业采用，导致产品氧化性较强、香气改变、易产生浑浊沉淀。大多数生产设备没有统一规格，性能参差不齐，技术应用还不是很普遍，生产工艺较粗糙，专业人才短缺，甘蔗汁酒生产线整体水平有待提高。所以应加快对关键生产技术和工艺设备的研究与应用，培养专业人才，尽快实现工艺设备科学化、标准化和机械化，促使甘蔗汁酒生产达到国际领先水平。

10 结语与展望

因不与地争粮，延长水果加工寿命，以水果为原料酿酒成为国家大力鼓励的发展方向，提出了以水果蒸馏酒逐步取代一部分粮食白酒的目标与要求。相信伴随甘蔗汁酒快速革新生产技术与设备以及国家标准的逐步建立与完善，以甘蔗汁为原料生产更加健康、更有品质的甘蔗汁酒，将满足不同消费者的需求，成为今后国内酒类市场的发展趋势。在未来，会有更多的新技术、设备在甘蔗汁酒生产加工中推广应用，甘蔗汁酒生产将逐步规范化、科学化、机械化。越来越多实力企业的加入和不断增强的品牌意识将引领我国甘蔗汁酒业进入发展的新时期。