清酒制曲新工艺研究

清酒制曲新工艺研究

马跃　杨建刚　肖冬光　任光达

（天津科技大学天津市工业微生物重点实验室　天津　300222）

摘要：本文通过对多种清酒酒曲手工及机械制曲工艺的比较，研发出一种操作相对简单的制曲工艺流程，并在该条件下，分别使用丸福种曲和ひかみ吟酿用种曲进行制曲，对曲制作过程中的酶活力进行测定，最终确定了出曲的时间。此后，分别使用三种商品种曲进行制曲，接种丸福种曲，制成的米曲的糖化酶活力为404u/g，α-淀粉酶的活力为324u/g，酸性蛋白酶活力为385u/g；接种山田锦驯养种曲，制成米曲的糖化酶活力为414u/g，α-淀粉酶的活力325u/g，酸性蛋白酶活力为748u/g；接种ひかみ吟酿用种曲，制成的米曲的糖化酶活力为409u/g，α-淀粉酶的活力为328u/g，酸性蛋白酶活力为376u/g。

关键词：清酒；米曲；手工制曲；生产工艺

目前，酒类行业的发展已经越来越重视对健康的影响，从以前单纯的追求"一醉方休" ，逐渐的发展为“尽兴” 。作为酒精度仅为14%～17% （v/v）的清酒，也符合了酒精饮料趋向低酒度发展的要求，而且清酒含有21种氨基酸、12种有机酸及人体必需的B族维生素、矿物质等成分，易为人体消化吸收^[1]。因此，清酒的行业前景较为乐观。

酒曲作为制酒过程中一个必不可少的组成部分，自古以来就为人们所重视。制曲也是清酒酿造的首要环节，日本历来有一曲二酒母三醪的说法。以白米为原料、用米曲霉培养的米曲是清酒酿造的糖化剂，在制少量红色清酒时也用红曲，制多酸型清酒时也用黑曲^[2]。随着科学技术的发展，曲所起的作用也逐渐被发现，其作用主要有两点。第一是产生能让蒸米溶解、糖化的必要物质（α-淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶等） ；第二是提供清酒酵母增殖及促进发酵的营养物质，并生成清酒独特风味的代谢产物^[3]。制曲的成功与否，直接关系着清酒的品质。

日本传统制曲工艺中，大米通常要求选择大粒，软质（即吸水力强，饭粒内软外硬且有弹性，米曲霉繁殖容易，醪中溶解性良好） ，心白率高、蛋白质及脂肪含量少，淀粉含量高的米，而且日本清酒中的制曲，酒母及发酵用米都是用精白的精米^[2]。本实验采用90%精白的东北大米，成本较日本传统工艺用米大大降低。种曲也叫曲种、曲母，在根霉酒曲的生产中是作为菌种（种子）使用的，种曲质量的优劣直接关系到制曲产品的糖化、发酵力，因而是制曲生产的一大关键，历来为各厂家所重视^[4]。本实验使用购自日本的普通清酒用种曲，如丸福种曲和山田锦驯养种曲，以及用于高档次清酒制作的ひかみ吟酿用种曲，其质量均较好，且已经被用于工业生产。

曲的品质对酒质及原料利用率由直接影响，老曲、湿曲制成的酒味浓厚，酸多，或有杂味，易着色及老熟；嫩而硬的曲，酵母不易繁殖，发酵力弱，酒质淡薄，产糟多。因此对制曲设备及条件也在不断改进和深入研究中。在制曲过程中，无论是自然或强制通风制曲，均以供气的温度、湿度，二氧化碳浓度及无菌条件为四要素。所以在提高曲的产量、质量及成本等总目标下，对这四要素要进行严格的控制。

目前，大多数清酒厂都采用机械化的自动制曲工艺。因为机械制曲便于大规模生产，同时在一定程度上提高了曲的产量，质量也比较稳定，成本也有一定程度的降低，但机械制曲不适合小规模特种清酒的生产，且曲质一般。因此生产高档次的清酒，如吟酿型清酒，仍需使用传统工艺制曲。而传统制曲工艺过程复杂且周期较长，本课题以日本传统制曲方法和现代的通风制曲工艺为参照，研发出了新型制曲工艺，该工艺控制简便，制成曲的质量较好。

1　材料与方法

1.1　菌株

丸福种曲：日本酿造工业株式会社出品。

山田锦驯养种曲：木桶辶口松之助商店（株式会社）出品。

ひかみ吟酿用种曲：木桶辶口松之助商店（株式会社）出品。

1.2　米

东北产大米，90%精米。

1.3　测定方法

1.3.1　α-淀粉酶

目前测定α-淀粉酶的方法主要有标准色法和吸光度法，为了准确测定曲中α-淀粉酶的酶活力，故采用中华人民共和国轻工行业标准《工业酶制剂通用试验方法》中附录A的酶活力实验方法。其定义为： 1g绝干曲，在60℃，pH6.0条件下，1h液化1g可溶性淀粉，即为1个酶活力单位酶量单位，以u/g来表示。

1.3.2　糖化酶

糖化酶催化淀粉水解，从淀粉分子非还原性末端开始，分解α-1，4葡萄糖苷键生成葡萄糖，葡萄糖分子中含有醛基，能被次碘酸钠酸化后析出碘，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算出酶活力^[5]。其定义为： 1g绝干曲，在40℃，pH4.6条件下，1h分解可溶性淀粉生成1mg葡萄糖的酶量为一个酶活力单位，用u/g表示。

1.3.3　酸性蛋白酶

蛋白酶在一定的温度与pH条件下，水解底物酪蛋白，产生含有酚基的氨基酸（如酪氨酸、色氨酸等） 。在碱性条件下，Folin-酚试剂极不稳定，易被酚类化合物还原生成钼蓝与钨蓝，在一定范围内，蓝色的深浅与酪氨酸的浓度成正比。这样，可以利用测定蛋白酶在单位时间内催化酪蛋白产生的酪氨酸的量求得蛋白酶的活力^[2，5]。其定义为： 1g绝干曲，在40℃、pH3.0下，1min水解酪蛋白产生1μg酪氨酸的酶量为一个酶活力单位，用u/g表示。

2　结果与讨论

2.1　米曲制备新工艺

本课题通过参考日本传统米曲制作工艺及机械化制曲工艺，研发了下述工艺流程，该工艺流程简化了培养过程，具体内容如下：

2.1.1　洗米

除去附在大米表面的杂质（糠、尘土及夹杂物） 、维生素等。

2.1.2　浸米

提高水的含水量，为避免水中杂质离子（如Fe³⁺）的影响，故使用去离子水。白米的吸水速度与吸水率与米的品种、精米率、特别是白米自身的水分有关。一般大粒、软质、心白米吸水容易。为了测定浸米的最佳时间，实验在20℃下，对东北稻米（90%精米）的吸水特性进行研究，结果如图1。

图1　东北稻米（90%精米）吸水特性

根据图1结果，最终确定东北精米的浸米时间为1小时。

2.1.3　蒸米

此过程是整个制备米曲过程中较为关键的一步。在蒸米时，一定要控制米的含水量，含水量过多或者过少都会影响最终米曲的质量。蒸饭过程可分为两个阶段，前期是蒸汽通过米层，在米粒表面结露成凝缩水；后期是凝缩水向米粒内部渗透，主要是使淀粉α-化及蛋白质变性等，还会使脂肪及其他一些微量成分分解、生成或挥发。整个蒸米时间控制在45min左右。

2.1.4　接种

将蒸熟的米自然冷却至31℃，然后按照2‰接种量接入米曲孢子，接种时要将米搅拌以使米曲孢子尽量均匀分布，此过程中应避免米水分散失过多。

2.1.5　培养

将接种后的米放入培养室中进行培养，此过程是制备过程的关键。

（1）厚度：蒸米堆积的厚度应在1～1.5cm左右，在米粒表面生长出大量菌丝后应将厚度减小至1cm左右，以便水分和热量及时散发。

（2）温度控制：在对米曲进行升温的过程中，要做到使温度缓慢升高，以便给米曲生长提供最适宜的生长环境。当曲温升至42℃时，适当调节培养箱的温度，使其维持在42℃左右。曲温不能超过43℃，否则曲中的酶会被破坏，曲的生长也会收到抑制。曲温控制见图2。

图2　曲品味控制图

（ 3）湿度控制：在培养的最初10个小时内，湿度应适当提高，以促进孢子的萌发，随着培养时间的增加，湿度要逐渐降低，以使米曲霉的菌丝向大米的内部生长。湿度控制如图3所示。

图3　环境湿度控制图

（4）翻曲：翻曲可以向使曲接触到充足的氧气，并可以曲内部的热量散发，以防止曲内部集聚过高的热量，自接种后，每隔8小时左右应进行1次，若曲温超过42.5℃时，也可以通过翻曲来降低其温度。翻曲时也应将结块的曲分散，使其保持颗粒状。

（5）出曲将培养好的米曲移出，摊开，在9～13℃保存，使米曲的水分尽快挥发，同时也可保持酶的活力。

2.2　制曲过程中酶活力变化情况及出曲时间的确定

分别使用丸福种曲进行制曲，在培养24h后，对糖化酶、α-淀粉酶及酸性蛋白酶活力进行测定，结果如图4所示。

图4　丸福种曲曲酶活力变化图

由图可见，糖化酶方面，一开始，米曲处于孢子萌发和定殖生长阶段，糖化酶活力逐渐上升。在培养中期时，米曲霉大量繁殖，糖化酶的活力也迅速提高，在培养42小时左右达到顶峰。在培养47小时左右，米曲霉开始繁殖大量孢子，糖化酶活力也不断下降。而如果米曲霉产生大量孢子，用于酿酒，酒品苦味也会增加。

酸性蛋白酶方面，其活力在开始阶段增加的相对缓慢，在培养到39小时左右，其活力迅速增加，进入快速增长阶段。如果需要蛋白酶活性较高的米曲，可以增加培养的时间。

α-淀粉酶方面，其活力在最初的阶段会出现短暂的延滞期，在这个阶段之后会进入快速增长阶段，随着培养时间的增加，α-淀粉酶活力逐渐上升。

出曲的时间一般选择在糖化酶活力达到最高后1～2小时左右，但由于所用种曲的不同，酶活力变化有所区别，故出曲时间基本定在培养45小时左右。

2.3　新工艺制备米曲结果比较

在新工艺条件下，分别选用丸福种曲、山田锦驯养种曲及ひかみ吟酿用种曲进行制备米曲，并分别测定了米曲的糖化酶、α-淀粉酶和酸性蛋白酶的活力，结果见见表1。

表1　米曲酶活力表

3　结论

本文通过对日本传统制曲工艺和工业化的通风制曲工艺的分析研究，以东北大米为原料，以清酒用商品种曲为菌株，进行制曲实验。实验使用丸福种曲进行制曲，并分析了米曲的制备过程中的酶活力变化，确定了出曲时间为接种后45小时，完善了制曲的工艺。最后分别使用3种商品种曲进行米曲的制备，其品质结果为：接种丸福种曲，制成的米曲的糖化酶活力为404u/g，α-淀粉酶的活力为324u/g，酸性蛋白酶活力为385u/g；接种山田锦驯养种曲，制成米曲的糖化酶活力为414u/g，α-淀粉酶的活力325u/g，酸性蛋白酶活力为748u/g；接种ひかみ吟酿用种曲，制成的米曲的糖化酶活力为409u/g，α-淀粉酶的活力为328u/g，酸性蛋白酶活力为376u/g。其中，对酿酒品质影响较大的糖化酶活力一项，比日本曲酶糖化酶活性标准（250u/g）高61%～65%。

参考文献：

[1]周家骐.黄酒生产工艺（第2版） [M].北京：中国轻工业出版社，1996

[2]康明宫.日本清酒技术（第1版） .北京：中国轻工业出版社，1986

[3]村上英也.麴学.日本酿造协会，1986

[4]李金生.根酶种曲的表面培养技术.酿酒科技，2001，3： 28～29

[5]王福荣.生物工程分析与检测.北京：中国轻工业出版社，2005.6