五粮生料液态发酵酿造浓香型白酒的初步试验

中国酿造

圆园19年第38卷第10期

·35·总第332期

五粮生料液态发酵酿造浓香型白酒的初步试验

杨晓1袁2袁3袁伍时华1袁2袁3袁吴佳敏1袁2袁3袁黄

瑶1袁2袁3*袁易

弋1袁2袁3渊1.广西科技大学生物与化学工程学院袁广西柳州545006曰2.广西科技大学广西高校糖资源加工重点实验室袁

广西柳州545006曰3.广西科技大学广西糖资源绿色加工重点实验室袁广西柳州545006冤

摘要：为了探索五粮生料液态发酵过程中残糖及乙醇变化，为改进发酵工艺提供参考依据。以高粱、大米、糯米、小麦和玉米为原料，采用生料液态发酵法在室温条件下酿造浓香型白酒，先使用5种原料单独发酵16d后，再混合发酵6d，考察发酵过程中残糖及乙醇的变化，并将发酵醪液蒸馏，分段取酒，测定产品主成分含量并进行感官评价。结果表明，5种原料单独发酵的总糖利用率均达90%以上，其中高粱的糖醇转化率最高，达到47.37%。混合发酵后产品实际出酒率为41.16%，所得58毅白酒总酸含量为0.38g/L、总酯含量为1.19g/L、甲醇含量为0.16g/L；65毅白酒总酸含量为0.31g/L、总酯含量为1.45g/L、甲醇含量为0.19g/L，具有浓香型白酒的酒体特征。关键词：白酒；发酵工艺；生料液态发酵；浓香型中图分类号：TS261.2

文章编号：0254-5071（20员9）10-0035-05

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2019.10.008

引文格式：杨晓，伍时华，吴佳敏，等.五粮生料液态发酵酿造浓香型白酒的初步试验[J].中国酿造，2019，38（10）：35-39.

YANGXiao1,2,3,WUShihua1,2,3,WUJiamin1,2,3,HUANGYao1,2,3*,YIYi1,2,3

Inordertoexplorethechangesofresidualsugarandethanolintheliquid-statefermentationprocessof5grainsrawmaterials,andprovidea

referenceforimprovingthefermentationprocess,usinguncookedsorghum,rice,glutinousrice,wheatandcornasrawmaterials,strong-flavor(Chineseliquor)wasbrewedbyliquid-statefermentationatroomtemperature.Fivekindsofgrainswerefirstfermentedseparatelyfor16dandthenmixedfermentedfor6d,andthechangesofresidualsugarandethanolduringthefermentationwereinvestigated.Thefermentedmashwasdistilled,andtheliquorwascollectedatdifferenttimes.Theprincipalcomponentcontentoftheproductwasdeterminedandsensoryevaluationwasperformed.Theresultsshowedthatthetotalsugarutilizationrateofthefivekindsofrawmaterialsfermentedseparatelywasallmorethan90%,andtheconversionrateofsugartoethanolofsorghumwasthehighestandreached47.37%.Theactualliquoryieldoftheproductaftermixedfermentationwas41.16%,andthecontentoftotalacid,totalesterandmethanolinobtained58毅esterandmethanolinobtained65毅

was0.38g/L,1.19g/Land0.16g/L,respectively.Thecontentoftotalacid,total

.was0.31g/L,1.45g/Land0.19g/L,respectively,whichhadbodycharactersofsauce-flavor

;fermentationtechnology;liquid-statefermentationofuncookedrawmaterial;sauce-flavor

浓香型白酒以固态窖泥发酵为特征，窖泥中微生物的生长代谢活动对白酒风味物质的形成具有重要影响[1]。浓香型白酒常以高梁或高粱、小麦、大米、玉米等作为发酵的主要原料，以大曲作为糖化发酵剂，经过30～60d发酵后，用蒸汽蒸馏而得[2]。浓香型白酒的典型代表五粮液，其生产方式采用纯粮固态发酵，原料的配比为高粱36%、大米22%、糯米18%、小麦16%、玉米8%[3]。浓香型白酒以己酸乙酯为主体香，具有“窖香浓郁、绵甜爽净、香味协调、余味悠长”等典型特征。

收稿日期：2019-04-24作者简介：杨*通讯作者：黄

修回日期：2019-08-23酿酒大多以五谷为原料，熟料固态发酵与续糟发酵是我国浓香型白酒生产的传统工艺，一定程度上保证酒的品质与口感。但目前我国经济迅速发展，发酵所用粮食有限且生产成本高，生料液态发酵成为酒精发酵和酿酒工艺研究的热点与突破口，生料直接用于发酵不需要前期处理，节省大量成本，且工艺简单易操作。

生料发酵最早由日本人提出并应用于酿酒工业，早在20世纪80年代后期对利用玉米粉为原料的生料酿酒技术进行了研究，90年代后期得到推广应用[4]。李学英等[5]在细

基金项目：国家自然科学基金（31660250，1560728）；广西高效糖资源加工重点实验室开放课题（2015TZYKF07）

晓（1994-），女，硕士研究生，主要从事微生物发酵技术的研究工作。瑶（1979-），讲师，硕士，主要从事微生物发酵方向的研究工作。

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ResearchReport

微玉米粉生料发酵生产酒精研究中，酒精度上升较快，发酵55h即可达到酒精度为10.6%vol；李永博等[6]对玉米、大米生料发酵酿酒进行研究，生料发酵10d时，大米、玉米酒精度分别达到11%vol、10%vol；以大米、玉米等谷物为原料，经糖化酶处理后进行生料发酵生产乙醇，与熟料发酵对比，生料发酵黏度低，流动性好，有利于实现高效发酵[7]。在小麦生料发酵中，生淀粉的糖化不经过蒸煮环节，利用淀粉酶极强水解特性将淀粉分解成可发酵性糖，经糖化酶糖化后淀粉表面形成无数个小孔，通过水解作用进行转化，提升了转化效率[8]。关于生料发酵生产酒精的研究表明，生料液态发酵酒精度可以达18%vol以上，淀粉利用率提高，且发酵醪液黏度小，料液输送性能良好，有利于实现高浓度发酵[9]。

本研究将浓香型新工艺酿酒专用曲用于生料液态发酵生产白酒，采取边糖化边发酵的方法，前期5种粮食分别进行单发酵，后期混合发酵，蒸馏分段取酒并陈酿。本研究主要考察室温条件（30依2）益条件下生料液态发酵过程中残糖及乙醇的变化，结合出酒率、酒香成分含量等指标，对工艺进行评价。此发酵法为新工艺初步探究，以期为后续生料液态发酵的工艺优化研究提供参考依据。1材料与方法1.1材料与试剂

玉米粉、小麦粉、高粱粉、大米、糯米：市售；新工艺酿酒专用曲：四川新华扬山野生物有限公司；葡萄糖（分析纯）：内蒙古阜丰生物科技有限公司；亚甲基蓝（生化试剂）：天津市光复精细化工研究所；氢氧化钠（分析纯）：广东省化学试剂工程技术研究开发中心；酒石酸钾钠（分析纯）、五水合硫酸铜（分析纯）：汕头市西陇化工有限公司；盐酸（分析纯）：永州恒兴化工贸易有限责任公司；可溶性淀粉：国药集团化学试剂有限公司。1.2仪器与设备

HWY-2112全温度恒温调速摇床柜：上海智城分析仪器制造有限公司；UV-8000S紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；PannaA91气相色谱仪：常州磐诺仪器有限公司。1.3方法

1.3.1原料预处理[10]

大米、糯米加水浸泡后会充分吸水膨胀，不需要粉碎处理，玉米、高粱、小麦均为粉末。1.3.25种原料单独发酵[11]

浓香型白酒五粮液发酵过程分3个阶段：1～7d为升温

阶段，8～14d为高温保持阶段，15d以后为降温阶段。选用25L带密封盖玻璃瓶，将5种原料进行单发酵预实验，每

2d取样一次测定残糖含量，当发酵10d时，残糖量降低速率明显减小，发酵16d以后残糖含量基本稳定，且均低于15g/L。根据残糖量的降低速率变化，结合发酵过程3阶段

变化所需时间，初步确定单发酵时间为16d。按照表1比例

配制发酵培养基，将5种粮食在（30依2）益条件下单独发酵16d，取样测定发酵初始和结束时的残糖量，发酵开始3d后每12h搅拌一次，每2天取适量样液用于发酵过程中残糖和乙醇的变化情况分析。

表1五种原料单独发酵配料表

Table1Listofingredientsof5rawmaterialsfermentedseparately原料名称质量（

/kg·瓶-1）水（/L·

瓶-1）菌粉（/g·

瓶-1）高粱2.57.017.5小麦2.56.517.5大米2.57.020.0糯米2.57.020.0玉米

2.57.017.51.3.35种原料混合发酵

5种原料单独发酵16d后，将发酵醪液按高粱颐小麦颐大米颐糯米颐玉米=4颐2颐2颐2颐1的比例，于室温（30依2）益条件下进行混合发酵预实验，连续取样，待残糖量下降速率明显降低，且酒精度稳定后，确定混合发酵时间为6d。混合发酵结束后，通过蒸酒器蒸馏分段取酒，产品取样用于酒精度测定及成分检测分析，剩余装瓶存放进行陈酿。1.3.4测定方法

5种原料淀粉含量测定采用NY/T2639—2014《稻米直

链淀粉的测定分光光度法》[12]

。配制质量浓度梯度为0、2.0mg/mL、4.0mg/mL、6.0mg/mL、8.0mg/mL、10.0mg/mL的淀粉标准液，按照标准要求操作，以淀粉质量浓度（）为横坐标，吸光度值（）为纵坐标，绘制淀粉标准曲线。

称取5种原料细粉各50mg，分别加入0.5mL体积分数95%的乙醇，4.5ml1mol/L的NaOH溶液，混合均匀后于沸水中水浴10min，蒸馏水定容至50mL，抽滤，滤液作为待测液。取待测液2.5mL测定吸光度值，按照淀粉标准曲线回归方程计算淀粉含量。

残糖及糖醇转化率测定：将发酵过程取样的样液进行酸化处理，采用菲林滴定法测定总糖含量[13]，确保取样均匀，前期发酵液中颗粒状较多，取样后可进行研磨处理后再进行酸化。

酒精度及出酒率：采用酒精计法测定酒精度，将发酵液通过蒸酒器蒸馏，40毅以下的尾酒则进行复蒸一次，复蒸后低于40毅的酒存放，不用于酒的勾兑。蒸馏时分段接收馏液，不同度数的酒分开存放。将蒸馏得到的白酒用酒精计进行酒精度测定[14]。于台式天平称量酒的质量，折算为55毅合格酒量[15]计算原料理论出酒率、实际出酒率和出酒效率。酒精度换算及相关计算公式如下：

所需酒精度的量（kg）=

实际酒精度

所需酒精度

伊实际酒精度的量

55毅白酒中乙醇质量系数=

55mL伊0.789

100mL伊0.92

=0.4717

研究报告

中

国原料理论出酒出酒率=1伊0.4711.1伊0.5117伊38伊100%

原料实际出酒率=2伊100%

出酒效率=

原料实际出酒率

原料理论出酒率

伊100%

糖醇转化率=

单发酵结束时酒精度（g/L）

单发酵结束时总糖消耗量（g/L）

伊100%

式中：0.798为乙醇密度；0.92为55毅白酒密度；1为原料所含淀粉质量，kg；2为55毅白酒产量，kg；为原料总量，kg。

白酒中甲醇、总酸、总酯含量测定：总酸以乙酸计，总酯以乙酸乙酯计，总酸、总酯均采用指示剂法进行滴定，每组测量3次取平均值[12]。

甲醇采用气相色谱测定，其色谱条件为柱温：起始50益保持3min，3.5益/min升至180益，保持10min[16]，检测室200益，气化室180益；N2、H2流速30mL/min；分流模式：不分流；进样量0.5，测定3次，取平均值。

感官评价：由6名品评员组成评定小组，评价方法参考对浓香型白酒基础酒的感官品评价方法[17]，满分100分，具体评价标准见表2。

表2

浓香型白酒感官评价标准

Table2Sensoryevaluationstandardsofsauce-flavor项目要求

总体评分区间/分外观

无色（或微黄）、清澈透明、无悬浮物、无沉淀5.0＜GA＜10.0香气具有浓郁、自然的己酸乙酯为主体的复合香气10.0＜GB＜30.0口味香气悠久、味醇厚、入口甘美、

入喉净爽、各味协调、恰到好处，尤以酒味全面而著称

20.0＜GC＜50.0风格

具有本品突出的风格

5.0＜GD＜10.0注：GA、GB、GC、GD分别为感官评定得分，温度低于10益允许出现白色絮

状物或失光。

2结果与分析

2.15种原料淀粉含量

2.1.1可溶性淀粉标准曲线绘制

通过NY/T2639—2014法[12]所得可溶性淀粉标准曲线见图1，两者之间的回归方程：=0.1988+0.0687，相关系数2=0.9953，由值可看出，两者之间具有较好的线性关系。

图1可溶性淀粉标准曲线

Fig.1Standardcurveofsolublestarch

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·37·2.1.2样品测定结果

根据可溶性淀粉标曲回归方程计算样品的淀粉含量，结果见表3。由表3可知，5种原料中小麦、玉米淀粉含量较高，分别为71.18%、70.35%；高粱淀粉含量最低，为64.64%。

表3

5种粮食淀粉含量测定结果

Table3Determinationresultsofstarchcontentsin5grains名称高粱大米糯米小麦玉米淀粉含量/%64.6466.2768.7371.1870.362.25种原料单独发酵过程中残糖尧乙醇含量的变化趋势

2.2.15种原料单独发酵残糖尧乙醇曲线

5种原料单独发酵过程中残糖及乙醇含量变化结果，见图2。

图2

5种原料单独发酵残糖含量及乙醇产量变化曲线

Fig.2Changesofresidualsugarcontentsandethanolproductionof

5rawmaterialsfermentedseparately

淀粉质原料发酵首先经过糖化（包括液化、糖化）过程，

将淀粉转化为葡萄糖后由酿酒酵母利用产乙醇。由图2可知，5种原料单独发酵前8d，残糖均呈迅速降低趋势，小麦、高粱残糖平均消耗速率在20（g/L）/d左右，玉米、大米和糯米总糖平均消耗速率在25（g/L）/d左右；8～16d时，小麦、高粱残糖平均消耗速率降至6（g/L）/d左右，玉米、大米和糯米降至1.5（g/L）/d左右。0～8d酒精度上升较快，8d后酒精度基本稳定在75～85g/L之间。因此，生料液态发酵原料利用及产醇主要阶段在8d左右。

小麦发酵12d后残糖接近50g/L，其他4种原料发酵8d时残糖均低于50g/L，主要是因小麦中蛋白含量高，一般可达13%左右[18]，在液态发酵前期易产生大量泡沫而影响发酵效果。在发酵后期，除小麦外，其他4种原料中残糖均降至最低并趋于稳定，而小麦发酵10d后残糖含量始终保持最高，糖化周期最长。2.2.2糖醇转化分析

分析5种原料单独发酵过程中，通过糖醇转化率分析发酵效果，结果见图3，发酵结束时指标分析见表4。

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ResearchReport

图35种原料单独发酵过程中糖醇转化率的变化

Fig.3Changesofconversationrateofsugartoethanolof

5rawmaterialsduringfermentationprocess

表45种原料单独发酵后指标分析

Table4Indexanalysesoffiverawmaterialsafterfermentation

separately

原料初总糖/残糖/最终酒精度/总糖利用率/平均糖醇（g·L-1）（g·L-1）（g·L-1）

%转化率/%高粱187.512.5082.8593.3347.34大米202.510.0074.9693.3338.94糯米215.02.5087.2697.4241.07小麦225.015.0077.7295.0637.01玉米

212.56.2584.1198.8440.78发酵糖化效果由葡萄糖生成速率表示，产乙醇效果通过乙醇生成速率表示，总糖的降低量代表葡萄糖的消耗量，通过葡萄糖消耗量与酒精度计算糖醇转化率，评价发酵原料的利用率。

由图3、表4可知，高粱发酵前期糖醇转化率最高，保持在45%以上，小麦、玉米次之，达到40%左右，8d后稍微降低；糯米整个发酵过程中糖醇转化率基本不变，保持在38%左右。由表4可知，单独发酵结束时，高粱发酵的平均糖醇转化率最高，达到47.34%，糯米次之，为41.07%。高粱、糯米最终发酵醪液酒精度分别达到82.85g/L、87.26g/L。

综上分析，高粱、糯米、玉米3者的糖醇转化率高，均达40%以上，单独发酵总糖消耗及乙醇积累期在8d左右，且单独发酵结束时酒精度较高，均达到80g/L以上。所以，高粱、糯米和玉米3种原料更适合室温条件下生料液态发酵，且周期短。

2.2.3混合发酵期

5种原料单独发酵16d后混合发酵，混合发酵过程中残糖及酒精度变化结果见图4。

混合后发酵醪液中的菌群生长环境改变，其代谢功能随之变化。由图4可知，混合3d后酒精度明显升高，残糖迅速下降。混合5d后，残糖及酒精度均趋于平稳，此时达到发酵终点。酒精度由初始72.70g/L上升至89.97g/L，由此可见，后期混合发酵促进了原料的利用和乙醇的进一步积累。

图4混合发酵过程残糖、乙醇含量的变化

Fig.4Changesofresidualsugarandethanolcontentsduringmixed

fermentationprocess

2.3产品质量指标检测结果

蒸馏获得58毅和65毅白酒，白酒量换算为55毅酒的量。计算原料的理论出酒率为80.36%，实际出酒率为41.16%，出酒效率为51.22%。与李永博等[6]利用大米、玉米进行生料发酵所得出酒率（41.8%、32.1%）相比，本试验出酒率较高，且尚未进行发酵工艺条件优化，预期经发酵条件优化可获得更佳产酒效果。

2.4甲醇尧总酸总酯含量测定

测定产品中甲醇、总酸、总酯及四大酯（己酸乙酯，丁酸乙酯，乳酸乙酯和乙酸丁酯）含量，总酸、总酯评价标准参考GB/T20822—2007《固液法白酒》和GB/T22211—2008地理标志产品五粮液酒》，结果见表5；本产品甲醇及四大酯含量所得结果见表6。

表5

产品理化指标测定结果

Table5Determinationresultsofphysicalandchemicalindexesofthe

product项目五粮液理化指标

固液法白酒理化

指标

本试验产品

酒精度/毅41.0～59.061.0～73.0高度酒（41～60）5865总酸（/g·L-1）逸0.400.600.300.380.32总酯（/g·L-1）逸

2.002.800.601.191.45己酸乙酯（/g·L-1）1.20～2.802.00～5.40-0.501.02注：酒精度允许差为依1.0%。

表6产品中甲醇及四大乙酯含量测定结果

Table6Determinationresultsofmethanolandfourmainkindsof

ethylestersintheproduct名称58毅白酒65毅白酒甲醇（/g·L-1）0.15620.1921己酸乙酯（/g·L-1）0.49681.0175丁酸乙酯（/g·L-1）0.11610.2719乳酸乙酯（/g·L-1）0.18560.4852乙酸丁酯（/g·L-1）

0.11590.1245《研究报告

中国由表5、表6可知，58毅白酒中总酸为0.3840g/L，总酯为

1.1926g/L，己酸乙酯为0.4968g/L，甲醇为0.1562g/L；65毅白酒中总酸为0.3224g/L，总酯为1.4539g/L，己酸乙酯为1.0175g/L，甲醇为0.1921g/L，各成分均符合GB/T20822—2007要求。此外，还对白酒中主要四大酯类（己酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸丁酯）进行测定分析，所得结果含量偏低，但各酯类含量相比下己酸乙酯含量突出，符合浓香型白酒主体香味成分占主导的要求。适量乳酸乙酯对己酸乙酯有助香作用，当己酸乙酯和乳酸乙酯保持适当的比例1颐0.5～0.9），能使主体香突出，香、味协调，酒体典型性强[19]

，所得65毅白酒中己酸乙酯与乳酸乙酯的比例适当，凸显浓香型白酒特色。

所得白酒中总酸、总酯含量未达到五粮液GB/T22211—2008《地理标志产品五粮液酒》的要求，主要原因是所得产品为新酿酒，未经过陈酿及勾兑等处理。但满足固液法白酒GB/T20822—2007《固液法白酒》的基本标准。后期工艺改进可参考目前酿酒促进酯类生成方法进一步研究，通过乳酸菌与醋酸菌的应用增加产酯量，且两种菌对酒的品质产生决定性影响[20]，改善白酒风味与口感。2.5感官评价

感官评分取6人评分的均值，结果见表7。

表7

感官评价结果

Table7Resultsofsensoryevaluation

酒度外观香气口味风格感官评分/分

58毅7.623.335.47.473.765毅

8.323.033.66.971.8由表7可知，品酒人员一致评价58毅白酒回味甘甜，刺

激味轻微；65毅白酒苦涩味、辛辣味偏重，具备刺激性。58毅白酒总体口感协调，香气浓郁，口感更容易被接受，得分更高。3结论

本研究通过室温下生料液态发酵，对5种原料发酵过程中残糖和乙醇变化进行了分析，初步确定5种原料单独发酵糖化及产乙醇期为8d。单独发酵结束时，总糖利用率均达90%以上，高粱糖醇转化率最高，达到47.37%。混合后发酵所得纯粮酿造的浓香型白酒出酒率为41.16%，甲醇含量符合标准要求，总酸总酯含量达到GB/T20822—2007的理化指标，65毅白酒中所含主体香味成分己酸乙酯高于58毅白酒，但综合分析，58毅白酒总酸、总酯含量更接近五粮液标准GB/T22211—2008，且口味更佳。

综合所得结果分析，室温（30依2）益条件下生料液态发酵具有可行性，且操作简单，成本降低。先进行单独发酵，单发酵期间不同原料菌群构成不同，后期混合后菌群交换，

酿造

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·39·发酵更加充分，物质更加丰富。纯粮酿造在一定程度上保

证了白酒的口感，在白酒行业具备一定发展潜力，需要进一步从发酵工艺、成本上进行合理改进与完善，本研究为纯粮酿造白酒的生料液态发酵提供一定研究参考依据。参考文献：

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