固态双边发酵糖化过程调控技术研究

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白酒作为中国固态双边发酵的典型代表,糖化和发酵是同时进行的,并且受到粮食原料蒸煮工艺、酒醅温度和酸度等多方面的影响,糖化过程自发进行,不易控制。国内大部分白酒企业研究只是聚焦于对大曲和酒醅中的糖化酶和糖化产物的提取和测定上,没有对整个糖化过程进行深入研究。本文以解析白酒双边发酵工艺的糖化过程控制技术手段,提高白酒产量为出发点。在研究粮食蒸煮工艺和大曲糖化酶酶学性质的基础上探讨了单宁含量、糊化程度、酒醅温度、乳酸含量和酒精含量等因素对白酒双边发酵糖化过程的影响。主要研究结论如下:(1)控制原料的蒸煮工艺可以影响白酒后续的糖化发酵,通过设计正交实验确定了粮食最佳的蒸煮工艺为:润水量为粮重的90%、润粮时间为180 min、蒸粮时间40 min、润粮水温60℃,此条件下糊化率最高,可达61.63%,在影响因素中,蒸煮时间对糊化率影响最大。实际生产中蒸煮工艺要结合感官评价,不能一味追求糊化率的提高而造成粮食原料固态堆积特性遭到严重破坏。单宁作为高粱中的主要组分,可以通过加热粮食的方法有效降解粮食中的单宁。(2)对曲糖化酶进行提取并进行酶学性质研究发现,该糖化酶最佳反应温度为50℃,最适反应pH在5和6之间,采用Lineweaver-Burk双倒数法可以得到酒曲糖化酶酶解动力学米氏方程为:v=0.2428[S]/18.4366+[S]。通过设计实验探究了在固态条件下糊化率、酒醅温度、乳酸含量和酒精含量等因素对糖化过程的影响和调控方法。结果表明,60%糊化率原料比50%糊化率原料在前4 h内糖化速率高41.47%。粮食糖化的适宜温度为40~50℃这个区间,其中在50℃时,粮食糖化速率可达0.2 mg·(g-1·h-1),比30℃时提高84.33%。乳酸对粮食糖化过程的影响主要体现在两个方面,一方面在润粮时加一定量乳酸可以促进原料的糊化,其中粮食乳酸含量为0.04 mL·g-1时,粮食糊化率同比增长7.5%;另一方面在带酸蒸煮后再添加不同含量的乳酸,糖化速率随着乳酸含量上升而逐渐下降,其中粮食乳酸增量为0.04 mL·g-1时,糖化速率同比降低36.94%。在实际生产中,可以通过改变蒸煮工艺、控温发酵和选育产耐酸性糖化酶菌株来调控糖化过程。(3)固态条件下模拟发酵探究了糊化率、初始酶活力和酵母数量对发酵的影响,结果表明:当发酵原料初始糖化酶活力低于120 U·g-1,初始酶活力与酒精的最后产量存在显著相关。酒精产量的多寡与初始酵母数量显著相关,在前2天表现的尤为明显。不同糊化率的原料产酒量一直差异明显,在7天时刻,糊化率为60%的粮食原料比糊化率为50%的粮食原料出酒率提高25.68%。对比正常发酵,补加酵母发酵(第4天每100 g酒醅补加2*107 cfu·mL-1酵母溶液10 mL)相比较正常发酵(不进行补加酵母)在糖化发酵7天的时刻出酒率提高16.8%。在实际生产中,可以利用这些特点通过控制大曲中的产糖化酶菌株的比例、拌曲发酵时的用曲比例、改变酒醅堆积时间和改变粮食的蒸煮工艺来控制粮食的糖化发酵情况,进而达到调控白酒双边发酵的目的。
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