白酒原辅料及发酵理论

制酒三车间培训课程酿酒原辅料及发酵理论首先思考这样几个问题：什么是发酵？对酿酒原辅料的使用应注意些什么？参与白酒发酵的微生物有那些？淀粉是通过何种途径，在什么样的条件下转化成乙醇？第一节酿酒原辅料大曲原料的种类及性质根据白酒大曲的作用和制作工艺特点原料应符合有用菌的生长和繁殖、产酶、酒质好等要求。目前主要是小麦、大麦、豌豆等。在南方主要以小麦为主酿造酱香型和浓香型白酒；在北方多数以大麦和豌豆酿造清香型白酒。小麦：淀粉含量最高，面筋丰富（醇溶蛋白与谷蛋白），粘着力强，含氨基酸20多种，富含维生素，如维生素B1(硫胺素)，维生素B6(吡多醇)、维生素B5(尼克酸)等，还有钾、磷、钙、镁、硫等矿物元素，最适合霉菌生长、是产酶的优良天然物料。粉碎适度，制成的曲胚不易失水和松散，也不致于因粘着力过大而存水过多。小麦中的碳水化合物，除淀粉外，还有少量的蔗糖、葡萄糖、果糖等（其含量为2%～4%），以及2%～3%的糊精，小麦蛋白质的组分以麦胶蛋白和麦谷蛋白为主，麦胶蛋白中以氨基酸为多，这些蛋白质可在发酵过程中形成香味物质。制曲用生料有利于保存原料中所含有的丰富的水解酶类，如小麦麸皮中β—淀粉酶，有利于大曲在培菌过程中微生物的生长，也有利于在曲酒酿造过程中淀粉的糖化作用。制酒原料的种类及性质制白酒原料有粮谷、以甘薯干为主的薯类以及含淀粉和糖的原料三大类。一、制白酒原料的基本要求1、名优大曲酒原料：高粱，或搭配适量的玉米、大米、糯米、小麦等；2、粮谷原料：以糯性为好。要求籽粒饱满，有较高的千粒重，水分在14%以下。3、对制白酒原料的一般要求优质酒原料：新鲜，无霉变和杂质，淀粉或糖分含量高，蛋白质适中，脂肪较少，单宁适当，并含有多种维生素及无机盐。果胶质越少越好。二、白酒主要原料的成分及特性1、高粱高粱分为粳型高粱和糯型高粱，粳型高粱含直链淀粉较多，糯型高梁含支链淀粉较多，但糯型高粱比粳型高粱更容易蒸煮糊化，糯高粱几乎全含支链淀粉。结构疏松，淀粉出酒率较高。粳高粱含一定量的直链淀粉，结构较紧，蛋白质含量高于糯高粱。高粱其截面呈玻璃质地状，皮壳中含少量单宁（在2%～2.5%左右）和色素，单宁经蒸煮发酵，可转变成芳香类物质，如丁香酸、丁香醛等香味物质，它能赋予白酒特殊的风味。若单宁含量过多，遇铁生成蓝黑色物质，使蛋白质凝固，对酿酒微生物的生长有害，抑制酵母发酵，并在开大汽蒸馏时会被带入酒中，使酒带苦涩味；但在实际生产中，糟醅中含适量的单宁比不含单宁的发酵反而要好些。2、玉米玉米是酿造白酒的常用原料，玉米组成中富含植酸，可发酵生成环己六醇和磷酸，磷酸能促进丙三醇（甘油）的生成，由于多元醇具有明显的甜味，因此所酿造的玉米酒较为醇甜。玉米的粗淀粉含量与高梁接近，只是出酒率不如高粱。玉米的胚体含油率可达15－40％，因此，用玉米酿酒时，可先分离出胚体榨油，因为过量的油脂会给白酒带来邪杂味。另外由于玉米的淀粉结构堆积紧密，质地坚硬，较难蒸煮糊化，所以在酿酒时，要特别注意保证蒸煮时间。3、大米我国南方酿造的小曲酒，多以大米为原料，大米质地纯净，其淀粉含量高达70％以上，蛋白质和脂肪含量较少，容易蒸煮糊化，大米适合根霉生长，有利于低温缓慢发酵，因此所酿造的成品酒有较纯净的特点。4、薯类原料(1)甘薯：淀粉含量高，脂肪和蛋白质含量低，出酒率较高，但常带薯干味，固态法比液态法配制的白酒，薯干味浓。一般固态法生产白酒，要注意清蒸，液态法生产白酒要注意排杂。但因果胶多，蒸煮糊化过程中产生大量甲醇，常用于造酒精。(2)木薯：淀粉含量丰富，但因其中含果胶质和氰化物较高，生产时原料要先经过热水浸泡处理，蒸煮排杂。防止酒中甲醇、氰化物等有害成份的含量超过国家食品卫生标准。(3)马铃薯马铃薯是富含淀粉的酿酒原料，鲜薯含粗淀粉25—28％，薯干片含粗淀粉70％。其淀粉颗粒大，结构疏松，容易蒸煮糊化。生产中注意发芽的马铃薯易产生龙葵索影响发酵，注意保存。木薯5、糖类原料主要有废糖蜜、甘蔗、甜菜。糖蜜不需要预先水解，可直接使用，由于胶体物质较多，黏度大，色素多。注意选用发酵蔗糖能力强的酵母。6、代用原料主要有农副产品的下脚料，野生植物或野生植物的果实，如高梁糠、玉米皮、淀粉渣、柿子、金刚头、蕨根、葛根等。生产时温水除去水溶性单宁；高温消除大部份的氢氰酸。原料蒸煮排杂，保证成品酒的卫生指标合格。酿酒的辅料一、辅料的作用与要求主要起疏松作用，同时调整酒醅的淀粉浓度，冲淡酸度，吸收酒精，保持浆水的作用；使酒醅有一定的疏松度和含氧量，并增加界面作用，使蒸煮、糖化发酵和蒸馏能顺利进行；辅料还有利于酒醅的升温。生产中辅料杂质较少，新鲜，无霉变，并具一定的疏松度及吸水能力。少含果胶，多缩戊糖等成分。二、辅料的种类酿酒中主要的辅料有麸皮、稻壳、谷糠、高粱糠、玉米芯等，它们主要的作用是提供碳、氮、磷等营养物质，使酒醅有一定疏松度和含氧量，调节入窖淀粉的浓度和酸度，保持一定量的浆水，吸收发酵过程中产生的酒精，有利于酒醅的升温。不论使用哪一种辅料，不论采用哪一种工艺，减少辅料用量，注意清蒸排杂第二节发酵理论知识发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。发酵机制：微生物通过其代谢活动，利用基质（底物）合成人们所需要的代谢产物的内在规律。代谢控制发酵：人为的改变微生物的代谢调控机制，使有用的代谢产物过量的积累。积累的产物微生物菌体酶代谢产物厌氧发酵：酒精、甘油、乳酸、丙酮、丁醇等好氧发酵：有机酸、氨基酸、蛋白质、核苷酸、抗生素、维生素等发酵过程物质的变化白酒生产中的发酵类型较多，一般可分为常压与带压（酒精生产、一步法液态白酒生产）、间歇、半连续或连续、敞口、半密闭或密闭之分酒精发酵的主体是酵母菌。直接参与酒精发酵的有10多种，酒精酵母不含α-淀粉酶和β-淀粉酶，淀粉必须转化成可发酵性糖才能被酵母利用进行酒精发酵。酵母菌体内与酒精发酵关系密切的酶主要有两类：一类为水解酶，如：蔗糖酶、麦芽糖酶、肝糖酶；另一类为酒化酶，如：己糖碳酸化酶、氧化还原酶、烯醇化酶、脱羧酶及磷酸酶等，这类酶只能在酵母细胞内，故称为胞内酶。2.1酒精发酵机理酒精发酵过程包括葡萄糖酵解（EMPorEM途径）和丙酮酸的无氧降解两大生化反应过程，通常总称葡萄糖酵解。整个过程分四个阶段、十二个步骤。由1mol葡萄糖生成2mol丙酮酸；丙酮酸先由脱羧酶脱羧生成乙醛，再由乙醇脱氢酶还原成乙醇。15总反应式：C6H12O6+2ADP+2H3PO4→2C2H5OH+2CO2+2ATP+10.6KJ酒化酶是各种酶的总称。有上式可算出，100Kg葡萄糖在理论上可生成51.1Kg酒精。同时放出大量的热量。实际生产中，出酒率与理论值有差距，正常情况下，酒醅中酒精含量随着发酵时间的推移而不断增加。在发酵前期，因酒醅中含有一定量的氧，酵母菌得以大量繁殖，而酒精发酵作用微弱；发酵中期，因酵母菌以达足够的数量，酒醅中的空气也基本耗尽，故酒精发酵作用较强，酒醅中的酒精含量迅速增长；发酵后期，因酵母菌逐渐衰老而死亡，酒醅中的酒精含量趋于平稳。酿酒过程是“双边过程”，是同时进行的，糖化与发酵的速度要配合得当。生产中糖化力小了不行，使酵母发酵底物浓度不足；糖化力过大也不好，造成糖堆积过多，酵母来不及转化会造成污染。酒化酶16对微生物的理解：现代定义：微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物。微生物的主要特点：体积小、种类多、繁殖快、分布广、容易培养、代谢能力强。酒是一种非常奇特而又富于魅力的饮品，一问世便迅速进入社会生活的各个领域，以其独特的功能与人们生活密不可分。无论喜宴、庆功、接风、饯别，还是祭奠、祈福、消愁、解闷，甚至医疗、养生、健美、长寿，几乎都离不开酒。酒更离不开微生物的作用，微生物是指的那些个体微小，构造简单的一群小生物。大多数微生物是单细胞，部分是多细胞。微生物主要是指细菌、放线菌、酵母菌、霉菌和病毒五大类。与我们酿酒有关的主要是酵母菌、细菌和霉菌，它们在白酒生产中对酒的质量、产量起到重要的作用。微生物对营养的要求：营养物质是指环境中可被微生物利用的物质，营养物质是微生物生命活动的物质基础。营养物质的确定主要依据组成细胞的化学成分，及我们所需的代谢产物的化学组成。微生物细胞一般含水、蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机元素，其中碳、氢、氧和氮，占全部干重的90%-97%。一、影响微生物生长的因素：（1）水分没有水微生物不能进行正常的生命活动。（2）碳源碳素化合物是构成为生物细胞的主要元素，也是产生各种代谢产物和细胞内储藏物质的主要原料。（3）氮源氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素。（4）无机盐类无机盐类是构成微生物菌体和酶的成分。微生物所需的无机盐有硫酸盐、磷酸盐氯化物以及含钾、钠、镁、钙等元素的化合物。（5）生长素微生物本生不能合成但又是微生物生长所必需的物质。（6）温度温度对微生物的整个生命过程有着极其重要的影响，微生物的生长发育需要在一定温度范围内进行。（7）PH值PH值是控制微生物的生长重要因素。（8）空气空气中含有氧，按照微生物对氧的要求不同，可分为三类：第一类是好气性微生物、第二类是厌氧性微生物、第三类是嫌气性微生物。（9）界面界面是不同相的接触面。固态法白酒生产。界面与微生物的关系很大。二、白酒生产中的霉菌、酵母菌和细菌2.1霉菌（1）米根霉：它的适应性强、繁殖速度快，在大曲上生长能产生较强的糖化力和发酵力。另外可以生成乳酸、延胡索酸、琥珀酸等多种有机酸，对白酒风味有重要的作用。在制曲过程中，曲块表面用肉眼可观察到为白色的根霉菌丝的形状。随着大曲发酵温度的不断上升和水分的挥发而变为灰褐色或黑褐色。（2）毛霉：毛霉是制腐乳等食品中的重要菌种，对制曲而言它是有害菌，要注意管理。它的适应性强，在湿高温高的情况下生长迅速，尤其是两曲相靠时更易生长。（3）青霉：青霉性喜低温潮湿环境，对制曲的污染多在黄梅雨季，注意防潮，一但该菌污染大曲或麸曲后，使白酒具有霉苦味。（4）犁头霉：是一类分布最广、数量最多、任何一种大曲都含有它。它是耐高温的霉菌，其糖化力、液化力和蛋白质分解力均不高约为米曲霉群的1/3～1/4。白酒黄酒啤酒果酒洋酒药酒米酒露酒鸡尾酒曲红青霉2.2酵母菌类（1）.酒精酵母：是酿酒工业中不可缺少的，产酒能力强，对产品质量起着决定性的作用。从曲坯入房到干火前期（曲坯入房48小时）酵母大量繁殖，其后随着曲坯温度的上升而死亡或休眠（2）.汉逊酵母：产酒能力较强，仅次于酒精酵母，同时产生香味，生长环境同酒精酵母。（3）．假丝酵母：有一定的产酒精能力，是大曲中数量最多的酵母，主要生长在于曲皮的表面呈黄色的小斑点。在低温培菌期存活繁殖，进入高温转化时，假丝酵母明显减少。随其它酵母转入死亡和。2.3细菌类（1）乳酸菌：乳酸菌在大曲中产生的乳酸可与乙醇酯化生成香味成分乳酸乙酯，它是大曲酒酿造的呈香的前体物质。因此，乳酸菌是白酒酿造必不可缺少的微生物。但乳酸菌的量不可过多，过量的乳酸菌会引起酸败，乳酸菌除产生乳酸外，还产生苹果酸、二乙酰等副产物，对白酒风格和酒的后熟有一定的影响。（2）醋酸菌：醋酸菌的种类较多形态各异，有的呈杆状，有的呈椭圆和球形等，能利用葡萄糖生成醋酸，还可氧化葡萄糖生成葡萄糖酸。在低酸度下醋酸菌可直接氧化酒醅中的乙醇生成醋酸。在白酒中醋酸菌的生酸能力很强；因此大曲中存在少量的醋酸菌，对改进白酒风味形成酒质清香，有着重更的作用。但是，过量的醋酸菌则是有害的，能使酒醅迅速变酸，损耗酒精，降低出酒率，影响白酒的正常风味。所以在制曲时要求新曲贮存3个月或者半年以上形成陈曲，让醋酸菌死亡降低酒醅的酸度。乳酸杆菌（3）枯草芽孢杆菌：具有分解蛋白质和水解淀粉的能力，是大曲细菌中数量最多的一种它有厌气和好氧两种类型，她的最适生长温度为37℃，适应于微酸湿度大的环境。（4）丁酸菌：丁酸菌为梭状芽孢杆菌属。它能将葡萄糖、蔗糖、淀粉分解生成丁酸、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酸等，它在30~37℃的温度中生长良好，嫌气性的，其产物丁酸是大曲酒