探究单菌和双菌复合对米酒制作的影响*

寇 勇 熊连翔 陈显君

（1 四川省绵阳中学 四川绵阳 621000 2 四川省绵阳市教育科学研究所 四川绵阳 621000）

学生在学习高中生物学人教版选修1“果酒与果醋的制作”后，尝试制作米酒（俗称“醪糟”），发现生活中用作米酒发酵的常用菌种是根霉菌而非酵母菌，这引起学生的疑惑。为培养学生研究学习的能力，培养其适应终身发展和社会发展所需要的价值观念、必备品格和关键能力，故组织探究小组对本课题进行了探索。

1 实验准备

1）用具：铝锅、电炉、烧杯、三角瓶、棉塞、无菌恒温箱、电子天平。

2）材料：安琪酵母（配料：酿酒酵母粉、碳酸钙）、甜味型安琪甜酒曲（配料：米粉、根霉菌）、糯米。

3）检测方法：目测比较法、感官检测法（嗅味、品尝）。

4）质量评价（表1）。

表1 米酒感官质量评价［1］

2 实验思路与过程监测

1）实验思路：糯米浸泡12 h→蒸煮→晾至室温→均匀拌菌种→装坛密封（30℃）→定时观察与检测2 次→记录。

2）过程监测（表2），至少3 名小组成员组成评定小组，参照表1对米酒制作过程进行评价，记录平均值；等级为第5 天各指标值之和。

表2 单菌与双菌复合制作米酒感官质量评价记录表

3 实验结果

单菌酿酒酵母制作初期启动迟缓，产米酒仅有酒香几乎无酒味。与单菌根霉相比，双菌复合制作初期启动快，反应剧烈，产米酒醇香浓厚，甜味略淡，酒体淡黄透明度略低；单菌根霉产米酒醇香浓郁程度不及前者，但味道偏甜，酒体淡黄透明度高。

4 分析与讨论

4.1 米酒的制作原料、酿造原理及其成分 糯米是制作米酒的主要原料，糯米贮存支链淀粉占物质总贮量的73%～77%，含微量麦芽糖、蔗糖及葡萄糖等，直链淀粉含量几乎为零。研究表明，糯米的支链淀粉含量越高，米酒的醇香越浓，米酒的感官品质越好；脂肪含量与之相反，而其他成分与米酒的感官品质无明显相关性［2］。

米酒制作的实质是利用微生物产生的不同酶系，将糯米淀粉转化成酒精。制作过程中，淀粉酶系先将糯米淀粉糖化成可发酵性糖类——葡萄糖，酒化酶系（包括己糖酶、磷酸化酶、磷酸激酶、脱羧酶、辅脱氢酶等用于酒精发酵的多种酶的总称）再将葡萄糖经糖酵解转化成丙酮酸和还原型辅酶Ⅰ（NADH），在无氧条件下，丙酮酸分解成乙醛和CO2，乙醛被NADH 还原成酒精。米酒中除含有未转化的糖化产物外，还含酒精、有机酸、多种氨基酸、维生素和蛋白质等营养物质，这些物质在发酵过程中发生一系列的化学反应、变性或析出，导致酒体呈现不同层次的淡黄色和透明度。

4.2 根霉菌用于米酒制作的酶系及其主要作用根霉菌是严格的好氧菌，在有氧条件下28℃～30℃蒸煮的糯米淀粉中活化繁殖，既高产淀粉酶系又产酒化酶系。淀粉酶系主要包括糖化酶（又称β-淀粉酶）和液化型淀粉酶（又称α-淀粉酶）。其中，糖化酶是一种能力强、活性高、底物专一性较低的外切葡萄糖苷酶，使支链淀粉几乎近理论值地水解成葡萄糖，而液化型淀粉酶是一种内切葡萄糖苷酶，作用于支链淀粉时产生葡萄糖、麦芽糖和一系列极限糊精。在2 种酶的协同作用下，糯米淀粉被糖化为葡萄糖。由于根霉菌在糖化的同时也伴随产酒化酶系，因此始终保持着糖化与酒精发酵的连锁作用，即使氧气耗尽根霉菌死亡，菌体释放的酶仍不断地将葡萄糖用于酒精发酵。随着发酵的深入，酒精浓度升高，酶丧失活性，米酒制作完成。由于根霉菌死亡，酶更易受环境影响而迅速失活，这使得更多葡萄糖被保留而产酒精偏少。因此单菌根霉制作的米酒味道更甜，但不及双菌复合产米酒醇香浓厚，这也是“甜味型酒曲”的命名原因。因为酒体中死亡的菌体、失活的酶等含量少，聚合、变性或析出的颗粒含量低，所以酒体透明度高。

4.3 酿酒酵母用于米酒制作的酶系及其主要作用 酿酒酵母本身只产麦芽糖酶、蔗糖酶和酒化酶系等，因缺乏淀粉酶系不能将淀粉糖化利用。又因酿酒酵母是兼性厌氧型，在米酒制作时，菌体预先将糯米原料中的微量麦芽糖、蔗糖转化成葡萄糖，用于自身活化繁殖。只有在缺氧时，才将剩余的葡萄糖转化成少量酒精。这就是单菌酿酒酵母制作“闻之有酒香几乎无酒味”的原因。

4.4 双菌复合制作米酒过程及原理 双菌复合制作米酒的过程，是根据根霉菌与酿酒酵母生产的酶系差异，巧妙地利用了二者所产酶的协同关系。初期氧气充足，根霉菌高产淀粉酶系将糯米淀粉快速糖化成葡萄糖，供自身和酿酒酵母活化和大量繁殖。很快氧气消耗殆尽，根霉菌因缺氧而死亡，酿酒酵母不仅利用葡萄糖进行酒精发酵产生酒精，而且利用葡萄糖继续生长和繁殖。随着发酵的深入，酒精浓度逐渐增大，酿酒酵母也将死亡，酶失去活性，米酒制作结束。又由于根霉产酒化酶系也始终参与酒精发酵［3］，所以，葡萄糖保留少而产酒精量多，米酒甜味较淡而醇香浓厚。由于酒体中死亡的菌体、失活的酶及生成的酵母泥等更多，聚合、变性或析出成肉眼可见的颗粒含量高，故酒体透明度略低。

可见，在双菌复合制作米酒的过程中，根霉菌的主要作用是早期有氧时对原料进行快速糖化，酿酒酵母则负责后期无氧时的酒精发酵。研究表明，麦芽糖和葡萄糖是酵母细胞代谢的主要可发酵糖类，糯米淀粉糖化成麦芽糖和葡萄糖等的含量多少及酵母利用这些物质的能力决定糖酵解的启动快慢。又由于麦芽糖代谢系（包括麦芽糖透性酶和麦芽糖酶）是典型的诱导酶系，受麦芽糖阻遏作用，麦芽糖的旺盛发酵是随着葡萄糖耗尽后，在麦芽糖的诱导下，经过不同程度的迟滞期后才开始进行的［4］。因此，双菌复合发酵初期启动快、反应剧烈。

5 实验结论

在以糯米淀粉为原料的米酒制作中，单菌酿酒酵母因不产淀粉酶系而不能单独用于米酒制作，单菌根霉或双菌复合均可制作米酒，其中单菌根霉产米酒品质最佳。这2 种制作米酒的方法均利用了根霉菌既高产淀粉酶系又产酒化酶系的特点，单菌根霉既产酒精又保留更多葡萄糖，因此，米酒酒味浓郁味道更甜。在双菌复合制作时，由于酿酒酵母的参与而使更多的葡萄糖转化成酒精，故产米酒甜味较淡而醇香浓厚。这与张兰波等［5］的研究结果一致。通过实验探究及资料查阅，学生解开疑惑。

6 应用

日常生活中酿酒酵母又称面包酵母，常用于制作面包，因为面粉本身所含淀粉酶系能将面粉中的淀粉糖化供酵母利用产生酒精和CO2，CO2在生面团中形成气泡将面团发起来，酒精在烘烤过程中挥发。人们用谷物原料酿酒，一类是以谷物发芽的方式产酶将原料本身糖化，再用酵母菌将糖分转化成酒精，另一类是用发霉的谷物制成酒曲，酒曲含大量的微生物及分泌的酶系，不同酶系将谷物原料糖化并转化成酒精。当今曲酒工业生产，大多用糖化力强的纯种根霉菌和优良酵母搭配，家庭制作米酒则使用根霉菌。