黄水生香麸曲的制备工艺优化

    陈雪玲 兰小艳 廖诚

    

    

    

    摘 要：制作黄水专用生香麸曲对于提高企业高效利用黄水具有重要意义。该研究以己酸乙酯合成量为检测指标，通过单因素试验和正交试验对生香麸曲制备工艺进行优化，并进行了黄水酯化验证。结果表明：生香麸曲的最佳工艺条件为麸皮细粉36%，培养料初始水分50%，孢子悬接种量4%，于32℃培养84h后，再每g曲添加0.6mL酵母菌液，35℃烘4h。在此条件所得成曲合成己酸乙酯含量为（6.71±1.47）mg/100mL，对照高出6.37倍;黄水酯化液合成己酸乙酯含量为（128.13±5.13）mg/100mL，比对照高4.60倍。

    关键词：黄水;生香麸曲;工艺;己酸乙酯

    中图分类号 TS262.37文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）12-0108-04

    Optimization of Preparation Technology of Arom-producing bran qu in Yellow Serofluid

    CHEN Xueling1 et al.

    （1YiBin Vocational And Technical College， Yibin 644003， China）

    Abstract： It is of great significance to make arom-producing bran qu in yellow water to improve the efficient utilization.The synthetic amount of ethyl caproate was used as the detection index.The technology of arom-producing bran qu was optimized by single-factor and orthogonal test，And it was verified that yellow water was esterified.The result was indicative of material powder 36%， initial moisture 50%， the spore suspension inoculation 4%， temperature 32℃， incubation 84 h， at this time， adding amount of 0.6mL/g qu， mixed well and dried at 35℃ for 4 h， and then sealed for preservation. Under these conditions， the concentration of ethyl caproate generated in artificial esterifying system was（6.71±1.47）mg/100mL， 6.37 times higher than the control. In yellow serofluid esterifying system， the concentration of ethyl caproate was （128.13±5.13mg/100mL， 4.60 times higher than the control.

    Key words： Yellow serofluid; Aroma-producing bran qu; Technology; Ethyl caproate

    黃水是浓香型白酒酿造过程产生的副产物，富含有机酸、高级醇、酯等多种芳香物质及前体物质，且具有较高的COD、BOD，若直接排放不仅造成资源浪费，也会对环境造成严重污染[1]。黄水酯化液可应用于酒醅串蒸、回窖发酵、养窖、护窖等白酒生产的诸多环节，制备黄水酯化液是白酒企业再利用黄水的常用方法[2]。但目前各企业所呈现的酯化体系较为复杂，一般有大曲、酯化酶、窖泥、酒尾，或者酒糟、窖泥等物质，以上物质成分差异大，导致酯化效果的重现性差[3，4]。近年来，随着微生物技术的发展，许多科研人员纷纷采用生香微生物来进行黄水酯化，但普遍采用单菌制曲，未能将多种功能菌作用全部体现，导致生香效果差且不稳定等问题[5，6]。

    本研究将分离筛选自宜宾白酒产区产香酵母和红曲霉用于制备黄水专用生香麸曲，以己酸乙酯生成量为检测指标，通过单因素试验和正交试验优化生香麸曲的制备工艺，以制备适合于黄水酯化的生香麸曲，并将最优工艺所得的生香麸曲进行了黄水酯化试验，旨在探究生香麸曲应用于黄水酯化的可行性，以为生香麸曲工业化生产提供参考。

    1 材料与方法

    1.1 材料与仪器 麸皮购于宜宾某面粉加工厂，过40目筛细粉比例31%（w/w）;黄水采于宜宾某浓香型白酒企业;红曲霉（Monascus purpureus）G4M-10和酵母（Pichia sp.）H1Y-24均保存于固态发酵资源利用四川省重点实验室。气相色谱仪、顶空进样器（美国安捷伦公司）;LZP-930毛细管色谱柱（30m×0.25mm×0.5μm）（郑州谱析公司）。

    1.2 试验方法

    1.2.1 菌种制备 （1）酵母菌悬液制备：酵母斜面菌种经YPD液体培养基活化、扩培后，收集菌株培养液经8000r、4℃离心5min，弃上清，无菌水悬浮菌体，调整菌体浓度至108个/mL;4℃保存备用。（2）孢子悬液制备：霉菌斜面菌种在麦芽汁固体培养基上活化、扩培后，用无菌水洗下孢子移入三角瓶中，涡旋5min，无菌滤纸过滤，调整孢子浓度至107个/mL;4℃保存备用。

    1.2.2 生香麸曲工艺优化单因素试验 以麸皮为培养原料，装盛量200g/1000mL（厚层5～6cm），加水50%（w/w）拌匀，120℃蒸煮30min，冷却至35℃左右，接种红曲霉孢子菌悬液后，32℃培养120h，再向麸曲喷洒酵母菌悬液，于35℃烘4h得到成曲。以成品麸曲促进己酸乙酯合成能力为评价指标，设置单因素试验考察麸皮细粉含量21%、31%、41%、51%、61%、71%（M细/（M细+M粗），w/w），麸皮初始水分30%、40%、50%、60%、70%（w/w），孢子接种量1%、3%、5%、7%、9%、11%（v/w），培养温度25℃、28℃、32℃、35℃、37℃、40℃，培养时间48h、60h、72h、84h、96h、108h、120h，以上处理培养结束后再添加酵母菌液0.4mL/g曲，拌匀，置35℃烘4h即可;酵母菌液添加量单因素试验按1g曲分别添加0mL、0.4mL、0.8mL、1.2mL、1.6mL酵母菌液拌和后，35℃烘4h即可。以上每个处理平行3次。

    1.2.3 生香麸曲工艺优化正交试验 根据单因素试验结果和生产情况选择因素的试验水平，采用Minitab 17.0软件设计如表1所示的6因素3水平正交表，软件设计选用L27（313）标准正交表设计。试验以软件设计的随机次序进行，重复3次取平均值做极差分析，统计结果以混酸醇体系中合成己酸乙酯含量为评价指标。

    1.2.4 生香麸曲在混酸体系中合成己酸乙酯能力评价 5g麸曲与100mL（含正己酸0.25mL、乳酸0.25mL、乙酸0.25mL、丁酸0.25mL、无水乙醇10mL）混合酸醇水溶液于150mL三角瓶中，在35℃下酯化100h后，取10mL酯化液于20mL顶空瓶待检;以未加麸曲为对照。

    1.2.5 生香麸曲应用于黄水酯化能力评价 黄水预处理：黄水密封静置24h后，4层纱布过滤后，按4%（v/v）加入食用级酒精（95%，v/v），混匀，立即使用。25g麸曲与500mL黄水于500mL三角瓶中，保鲜膜封口，置35℃酯化5d后，取10mL酯化液于20mL顶空瓶待检;以未加麸曲为对照。

    1.2.6 酯化体系反应产物检测 酯化液均以顶空进样方式进行气相色谱检测。顶空条件：加热箱90℃，定量环100℃，传输线120℃;GC循环34min，样品瓶平衡20min，压力平衡0.10min，进样时间0.50min。酯化液色谱条件参考文献[7]。

    2 结果与分析

    2.1 麸皮细粉含量对生香麸曲促进己酸乙酯合成能力的影响 麸皮细粉含量直接影响中培养料的氧气通透性及淀粉含量，从而影响微生物的生长和代谢。不同细粉含量对生香麸曲酯化力影响如图1所示。由图1可知，随着培养料中细粉含量的增加，生香麸曲催化己酸乙酯合成能力呈先升后降的趋势。当细粉含量为41%时，所培养的生香麸曲己酸乙酯生成量达4.86mg/100mL。因此，选定细粉41%进行后续研究。

    2.2 培养料初始水分对生香麸曲促进己酸乙酯合成能力的影响 不同水分培养的麸曲所合成的己酸乙酯含量如图2所示。由图2可知，随着水分的不断上升，所对应的酸乙酯能力也随之上升，当水分为50%，己酸乙酯达到4.81mg/100mL，继续增加水分含量，己酸乙酯含量呈直线下降。综上选择水分为50%进行后续研究。

    2.3 霉菌接种量对生香麸曲产己酸乙酯能力的影响 适宜的接种量可以缩短生长延滞期，提前达到指数期，从而提高生产效率。霉菌不同接种量对生香麸曲产己酸乙酯能力的影响如图3所示。由图3可知，随着孢子接种量的增加，己酸乙酯合成量出现先上升后下降的变化趋势，在5%时达到最大值，为4.49mg/100mL。当接种量超过5%时，己酸乙酯合成量出现下降趋势，可能由于带入更多代谢产物，反而影响菌株生长。因此，接种量5%最适宜。

    2.4 培养温度对生香麸曲产己酸乙酯能力影响 生香麸曲不同培养温度产己酸乙酯能力影响如图4。由图4可知，随着温度上升，促进混酸醇合成己酸乙酯能力呈线性上升，35℃时己酸乙酯达到最大值，为4.64mg/100mL;培养温度超过35℃，己酸乙酯生成量又呈线性下降。因此，选择35℃为作为最佳培养温度。

    2.5 培养时间对生香麸曲产己酸乙酯能力影响 培养时间对生香麸曲产己酸乙酯能力的影响如图5所示，由图5可知，生香麸曲在培养前期（84h）促进己酸乙酯合成的能力较弱，可能由于此阶段为微生物大量生长繁殖时期，所产生的酶和代谢物均较少;而后可能为产生酯化酶阶段，酯化力直线上升，96h达最大值，为6.12mg/100mL。因此，设定培养时间为96h。

    2.6 酵母添加量对生香麸曲产己酸乙酯能力影响 在红曲霉G4M-10麸曲培养结束时，向其添加不同量的酵母菌液对生香麸曲酯化力影响如图6所示。由图6可知，随着酵母添加量的增加，己酸乙酯合成量随之增加，当添加量为0.8mL/g曲时，己酸乙酯量最高，达6.35mg/100mL。因此，选择添加量为0.8mL/g曲。

    2.7 正交试验优化结果 生香麸曲制备工艺正交试验极差分析结果和方差分析见表2、表3。

    极差值大小可以决定各因素对实验的影响程度，根据表2极差分析可知，C（时间）>B（水分）、D（接种量）>E（温度）>A（细粉）>F（酵母添加时间），并且A（细粉）以水平1最好，B（水分）以水平2最好，C（时间）以水平1最好，D（接种量）以水平1最好，E（温度）以水平1最好，F（酵母添加量）以水平1最好，通过极差分析获得最好的水平是A1B2C1D1E1F1。由表3可知，水分、时间、接种量的p值小于0.05，说明3个因素是影响生香麸曲促进己酸乙酯合成能力的主要因素。

    综上，生香麸曲的最佳制备条件为：培养料中细粉含总干料的36%（w/w），初始水分含量50%（w/w），红曲霉孢子悬液接种量4%（v/w），于32℃培养84h后，再按0.6mL/g曲添加酵母菌悬液（浓度108个/mL），置35℃烘4h得到干曲，冷却、密封保藏。

    2.8 生香麸曲应用于黄水酯化验证 分别在混酸醇体系和黄水体系对工艺优化后的生香麸曲进行验证，其对体系内己酸乙酯含量的影响见表4。从表4可以看出，在人工酯化体系中，生香麸曲生成的己酸乙酯含量为（6.71±1.47）mg/100mL，比对照高出6.37倍;在黄水体系中，生香麸曲生成的己酸乙酯含量为（128.13±5.13）mg/100mL，比对照高出4.60倍。

    3 结论

    通过单因素及正交试验优化了黄水生香麸曲工艺，并将优化工艺所得成品用于黄水验证。结果显示，经生香麸曲酯化的黄水中己酸乙酯含量达到（128.13±5.13）mg/100mL，高出对照4.60倍，说明所得的生香麸曲具有一定的应用前景。

    参考文献

    [1]李可，范志刚，王俊芳，等.浓香型白酒发酵黄水中微生物群落结构解析[J].食品与生物技术学报，2015（11）：1155-1161.

    [2]唐丽云，李国红，王步利，等.利用黄水酯化液提高浓香型白酒质量[J].食品與发酵科技，2013（3）：50-51.

    [3]李娟.黄浆水的综合开发利用[D].济南：山东轻工业学院，2012.

    [4]陈帅，赵金松，郑佳，等.红曲与产己酸乙酯酵母酯化黄水代谢物的特征[J].食品科学，2013（7）：1-5.

    [5]柴玉强，张宿义，霍丹群，等.利用黄水发酵生产生物发酵液的工艺研究[J].食品与发酵科技，2015（03）：81-86.

    [6]张聪芝，葛向阳，张伟国.添加外源物质对红曲霉固态发酵产己酸乙酯化酶的影响[J].食品与生物技术学报，2012（11）：1221-1225.

    [7]陈雪玲，王涛，游玲，等.复合菌剂制备强化大曲的应用研究[J].酿酒科技，2015（09）：58-61. （责编：张宏民）