根据小曲白酒固态发酵工艺描述酿酒微生物的生化机制.doc

根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 1 学士学位论文 题 目 根据小曲白酒固态发酵工艺描述酿酒微生物的 生化机制 姓 名学 号014006201230 专 业生物工程 指导教师职 称高级工程师 中国 武汉 二 一 O 年 三 月 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 i 目 录 目目 录录 I 摘摘 要要 I 关键词关键词 I ABSTRACT II KEY WORDS II 前前 言言 1 1 1 白酒酿造历程的微生物生化机制白酒酿造历程的微生物生化机制 1 1 1 白酒酿造历程 1 1 1 1 大分子物质降解阶段 1 1 1 2 代谢产物形成阶段 2 1 1 3 产物再平衡阶段 2 1 21 2 微生物对酿造变化因素的适应性 2 1 2 1 酿造微生物生态系统 2 1 2 2 酿造微生物生态系统的特征 2 1 2 3 酿造物料环境中微生物的变化 2 2 2 小曲白酒的生产流程小曲白酒的生产流程 2 2 12 1 泡粮 2 2 1 1 泡粮的目的 2 2 1 2 泡粮的要求 3 2 22 2 蒸粮 3 2 2 1 蒸粮的目的 3 2 2 2 水分 3 2 2 3 时间 3 2 32 3 培菌 4 2 3 1 培菌的目的 4 2 3 2 保证用优质曲 同时用曲量要适当 4 2 3 3 创造适宜的培菌务件 4 1 3 4 做到上箱温度均匀 开箱温度一致 老嫩适当 4 2 3 5 认真做好清洁卫生工作 严格控制杂菌繁殖 4 2 3 6 上箱培菌的品温和粮箱厚度的关系 见表一 4 2 42 4 发酵 5 3 3 酒醅中的主要微生物及其作用酒醅中的主要微生物及其作用 5 3 1 微生物的工作目的 5 3 23 2 酒酷中主要微生物 5 3 2 1 酵母菌类 5 3 2 2 霉菌类 5 3 2 3 细菌类 5 3 3 大分子物质降解 6 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 ii 3 3 1 淀粉的分解 6 3 3 2 蛋白质的降解 6 3 3 3 纤维素的降解 6 3 3 4 果胶质的降解 6 3 3 5 木质素及芳香族物质的分解 6 3 3 6 脂质化合物的降解 6 3 4 发酵过程中微生物区系的变化 6 3 5 酒窖内发酵过程中糟醅的微生物分析 7 3 5 1 好氧细菌及芽孢杆菌数量变化 7 3 5 2 兼性厌氧细菌及其芽孢杆菌的数量变化动态 7 3 5 2 酵母菌类的数量变化 8 3 5 3 霉菌的数量变化 9 4 4 白酒的成分及分析白酒的成分及分析 9 4 1 白酒的主要成分 9 4 1 1 有机酸类 10 4 1 2 醇类 10 4 1 3 脂类 10 4 1 4 醛类 10 4 1 5 芳香族化合物 10 4 1 6 脂肪酸 10 4 1 7 氨基酸 10 4 1 8 核苷酸 10 4 2 成分的分析 10 4 2 1 白酒香味成分 10 4 2 2 白酒中香味的来源 10 5 5 结结论及其分析论及其分析 10 参考文献参考文献 11 致致 谢谢 12 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 I 摘 要 参与发酵淀粉和糖类物质生产酒的微生物 白酒酿造微生物种类很多 大体上可 分为酒化菌 酵母菌 糖化菌 丝状菌 和细菌 3 大类 酒化菌 酵母菌的菌体是单细胞的 个体大小的差异也较大其形态也是多种多样的 由酵母菌的单个细胞在适宜的固体基上所长出的群体称为菌落 用肉眼一般能看见 不同的菌种 菌落的颜色 光滑程度等有所不同 酵母细胞的结构有细胞壁 细胞膜 细胞质及其内含物 细胞核等组成 糖化菌 可将淀粉质原料转化成葡萄糖的菌类 糖化力强 繁殖速度快 热稳定性良好 耐酸 耐酒精 不产或少产可降低甲醇生成量的果胶酶 在酿酒工业中常用的有曲霉 根霉 拟内孢霉 红曲霉和毛霉等 细菌 其代谢产物对白酒 黄酒和葡萄酒的香型和风味具有特殊作用 在发酵酿酒 过程中 适当引入细菌还能克服白酒后味不足的缺点 在酿酒工业中常用的细菌有乳 酸杆菌 醋酸菌 丁酸菌等 关键词 酵母菌 糖化菌 细菌 淀粉酶 蛋白酶 乙醇 水 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 II Abstract involved in fermentation of starch and carbohydrate production of wine micro organisms Liquor making are many kinds of micro organisms that could be roughly divided into wines of bacteria yeast Glycosylated bacteria Filamentous bacteria and bacteria three major categories Wine yeast strains of the bacteria are single cells individual differences in the size of its shape is also more varied Individual yeast cells by the appropriate director of a solid base on the group known as colonies usually with the naked eye can see the different strains colony color smoothness etc vary The structure of yeast cell wall cell membrane cytoplasm and its inclusions composed of the nucleus Saccharification of starch raw material strain can be converted into glucose in fungi Saccharification and strong propagation speed good thermal stability acid resistance alcohol producing little or no capacity to reduce the amount of methanol generated pectinase Commonly used in the brewing industry are Aspergillus Rhizopus quasi Mortierella Aspergillus and Mucor etc red Bacterial its metabolites on liquor rice wine and wine aroma and flavor has a special role In the fermentation brewing process right after the introduction of bacteria can also taste enough to overcome the shortcomings of white wine Commonly used in the brewing industry the bacteria are lactobacillus acetic acid bacteria butyric acid bacteria Key words yeast strains of bacteria amylase protease glycosylation of ethanol water 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 1 前 言 白酒微生物指白酒生产过程中以及生产环境中的微生物的总称 既包括自然接种的天然微生 物 也包括人工选育的纯种微生物 既包括糖化菌 发酵菌等有益微生物 也包括导致苦味和酸败 的有害菌 广义上来讲 其包括附着在原料 用水 空气 曲 醅和醪 窖泥 糟 窖池 场地 工具 设备 乃至人手及鞋等上的微生物 狭义上来说主要是曲 醅和醪 窖泥 窖池中的微生物 富集 生长的微生物种类的不相同 而这些不同微生物在糖化发酵过程中的代谢产物直接对白酒的 呈香呈味产生不同影响 本论文从白酒的酿造历程 微生物对酿造变化因素的适应性 酒醅中的主 要微生物及其作用 白酒成分及其分析等方面来阐述酿酒微生物的生化机制 白酒发酵过程的微生 物主要是细菌 酵母菌和霉菌 这些微生物处在同一环境中相互发生作用 在整个发酵过程中一直 处于变化之中 不同种群或多或少 或优或劣 表现出十分复杂而微妙的孪化规律及生长动态 对 于固态白酒发酵来说 随着时间延长 微生物生长与发酵的进行以及设备中不同部位的差异 可以 说在整个大环境中 几乎能够找到一定范围内的任何氧分压的微环境 而它们对微生物的生存与生 长进行作用 最终表现为对产量和质量的影响 白酒中微量成份的种类居各酒精饮料之首 它们大 多属于微生物直接或间接的代谢产物 白酒糟醅发酵过程糟醅上 中 下层不同层面的各类微生物 区系在数量上存在一定差异 总的分布趋势为上层高于中 下层 兼性厌氧细菌及其芽孢杆菌的数 量分布亦是上层略高于中 下层 白酒的发酵生产 与其独特的工艺和一定地理环境条件下的特定 微生态息息相关 与窖内糟醅庞大的微生物区系及糟醅固液气三相的复杂物质能量代谢紧密相连 伴随着糟醅发酵的进行 窖池内微生物区系不断地发生着有序的消长及变化 发酵糟醅中的各种物质 形态不断地产生和消失 通过窖池内物质链的传递形式体现能量代谢的变化 并最终形成酱香型白酒 与众不同的成分构成和风味特征 同时 来自曲药 现场生产环境以及通过高温堆积形成的微生物 菌系 在窖内糟醅中进行着微生物区系的消长和变化过程 本论文根据固态小曲白酒生产工艺 从 白酒的酿造历程 微生物对酿造变化因素的适应性 酒醅中的主要微生物及其作用 白酒成分及其 分析等方面来阐述酿酒微生物的生化机制 1 白酒酿造历程的微生物生化机制 1 1 白酒酿造历程 人们习惯于将白酒的酿造大致归纳为淀粉经淀粉酶糖化 然后经酵母酒化的过程 白酒的酿造 不仅是用淀粉生产酒精 如果只是这么简单地认识问题 酒抹杀了中国几千年的传统酿造法 中国 传统白酒酿造也就无立足之地了 但它使我们基本上认识了各类白酒酿造物料中微生物生命活动的 各个环节的本质特征 对白酒酿造的生化机制有了一个的概念 但是只停留在典型优势种 或称高 度特化的微生物生理类群 的研究的上还是很不够的 因料醅中微生物种类多 数量大 它们既是 白酒酿造工艺中逐步生长 繁殖 物竞天择的产物 也是白酒酿造的推动者 需知 完全套用纯种 工业发酵中 杂菌 的概念估价白酒酿造中有很大的生物量的酿造微生物的种类的观点是不正确的 因为他们是料醅的重要组成部分 和典型优势种一样与其他因数一起决定料醅的本质属性 它们不 只是在料醅中与典型优势种争夺养料 降低原料的 出品率 相反 正常酿造物料中各种微生物 相互作用 构成复杂而秩序井然的自然体系 对于各种白酒酿造形成的重要属性起着不可缺少的作 用 人们将白酒酿造划分为三个阶段大分子物质降解阶段 代谢产物形成阶段 产物再平衡阶段 分别 为 大分子物质降解阶段 利用原料中固有的酶和微生物产生的酶同时水解酿造原料中的有机物质 1 1 1 大分子物质降解阶段 当原料润水开始 原料自身的酶被激活进行水解的同时 由于传统酿造法的操作过程是在自 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 2 然状态下进行的 物料本身就是一种选着培养基 加之他不断地处于好氧 厌氧环境之中 物料品 温 Ph 也在不断地变化 致使微生物区系也处于动态之中 由于它们强烈的活动结果 造成原料 的逐步降解 可将参与的微生物大致分为淀粉分解菌 蛋白质分解菌 果胶分解菌 纤维素分解菌 和脂肪分解菌等等 1 1 2 代谢产物形成阶段 在原料降解的同时产生了各种各样的代谢产物 这一阶段变化十分繁杂 是多种自然和人工 因素的综合体现 它决定了酿造最终产物的趋向 1 1 3 产物再平衡阶段 白酒酿造在形成过程中不单单是纵向的降解和合成 它作为一个有生命活力的实体 横向的发 展也从来没有停止过 这一平衡过程存在于酿造过程的始终 通过各种纵横交错的途径是产物组分 达到基本平衡 1 21 2 微生物对酿造变化因素的适应性 白酒传统酿造法大多为自然发酵后人工接种后有有大量微生物侵入 其酿造历程与这些微生 物关系极为密切 如酒曲里有霉菌 酵母 细菌 它们能够非常协调地完成发酵作用 1 2 1 酿造微生物生态系统 白酒制大曲时 曲房环境作用到曲醅 曲醅也作用于曲房环境 其功能方面包括曲醅中物质转 化及能量流动 1 2 2 酿造微生物生态系统的特征 1 2 2 1 根据微生物所处环境或自然生境的大小 酿造微生物生态系统的大小可以按不同水平来划 分 传统的酿造法大都采用固态发酵 在酿造过程中料醅大都是相互胶结成各种形状的大小团块 料醅结构体的大小 形状 排列和相应的孔隙状态称为料醅结构性 酿造中特别强调细微操作 均 透 适 低倒均铺 先倒后翻 头均后细 料醅物理性质的好坏往往反映在料醅孔隙性 方面 1 2 2 2 白酒酿造微生物在料醅微环境的表面与实验室条件下培养皿中提供的营养水平是大不相同 的 事实上在一个料醅小团块内或一颗稻壳的内外表面 可能存在多种多样的 不同的微环境 而 每个微环境往往只适合某种或某几种微生物的生长和繁殖 并且种群内和种群之间又存在各种复杂 的关系 随着微环境中营养物浓度和环境条件的变化 结果影响酿造微生物生长相应的起伏 同时 随着营养物化学性质的变化 给微生物群体有着选着的影响 并且一种微生物可以依靠另一种微生 物 把某种底物转变成可利用的营养物 或排除 降解 其一种有毒物质等等 1 2 2 3 酿造微生物之所以能在酿造物料中保持平衡 是因为酿造微生物生态系统本身具有一定的 反馈调节的机能 如果外来的干扰过大 超过了调节能力的限度 就可能引起微生物生态失调 乃 至生态系统崩溃 造成白酒酿造失败 1 2 3 酿造物料环境中微生物的变化 以白酒酿造的发酵池中小颗高粱的生态学变化情况为例 它首先被能在有氧条件下利用高粱的 微生物侵袭 在氧耗尽后 靠近高粱周围变成厌氧性环境 发酵性的微生物开始发展 发酵产物可 扩散到任然有氧区域继续被氧化 或者在厌氧条件下被厌氧微生物的厌氧性不完全氧化作用所利用 其中有一部分完全被彻底氧化成二氧化碳和水 另一部分作为中间产物继续积累或参加转化 环境 随着工艺过程的变化 如翻醅可能又有好氧过程的出现 好氧性微生物数量又可能继续增加 氧气 被消耗后在变成厌氧的环境 随着温度 水分 Ph 氧化 还原电势 渗透压及营养条件而不断变 化 微生物区系也在不断变化 直至酿造过程的结束 2 2 小曲白酒的生产流程 2 12 1 泡粮 2 1 1 泡粮的目的 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 3 使粮粒充分吸水 在泡粮时 粮粒吸收水分 淀粉粒的间隙因吸水逐渐膨胀 在蒸馏过程中容 易蒸透心 达到期化良好的目的 高粱原料中含有单宁 0 01 一 0 07 单宁对微生物有抑制作用 在泡粮过程中 单宁大 部分可溶于泡粮水中被除去 有利于糖化和发酵的进行 据测定 泡粮后高粱中的残存单宁占其总 含量的 14 一 15 泡粮水中流失的单宁占其总含量的 83 一般粮食中含有灰渣等杂物 经浸泡后一部分颗粒小的夹杂物随泡粮水放去 颗粒较大的夹杂 物沉于甑底 粮食中的夹杂物减少 对培菌 发酵是有利的 2 1 2 泡粮的要求 泡粮水清洁 水分适当 泡粮用水最好用自来水 以防止杂菌 出现翻泡现象 泡粮水温要适 当 水温过高 部分淀粉糊化过度 水温过低 又不能活化粮粒中的固有淀粉酶的活力 它们都 会减少淀粉粒机械强度 削弱粮粒遇冷收缩时淀粉粒之间相互挤压的力量 适宜的泡粮水温夏季为 71 73 冬季为 73 75 12 14 小时后放去泡粮水 换一次水 定时泡粮 吸水适量 在泡 粮中如粮粒吸水过量 受热容易破皮 会增大甑底 甑面粮粒因受热时间不同产生的差距 若泡粮 水不足或浸泡时间过短 粮食吸水不够 将影响蒸粮中粮食的裂口率的提高 泡粮要求做到均匀透 心 这样可以使淀粉粒受热膨胀一致 2 22 2 蒸粮 2 2 1 蒸粮的目的 蒸粮工序要解决的主要问题是使整粒粮食通过泡 蒸 闷蒸后粮粒裂口 以利于酶的接触 为 培养微生物准备适宜的条件 达到吸水均匀 水分适当 粮粒裂口率与出酒率成正比 即粮粒裂口 率越高 则出酒率越高 在目前条件下 粮粒裂口的程度 随水分的增多而加大 但培菌需要的正 常水分有一定的限量 因此在一定条件下 如何使粮粒裂口率高是蒸粮工序要解决的主要问题 蒸 粮主要是使粮食全部柔熟 达到一定程度的糊化 有利于淀粉酶和酒化酶的作用 同时还需要蒸出 来的熟粮吸收适量的水分 保持琉松 皮薄 收汗等 以适合培菌的要求 根据小曲酒的生产特点 熟粮的水分要求适量 过多过少都对培菌 发酵不利 如熟粮水分过重或粮食破皮不好 则粮食不 收汗 箱内气味不好 易于杂菌繁殖 不利于有益菌生长 水分过轻 熟粮不够柔熟 不但箱温上 升快 而且菌丝生长不良 发酵效果不好 因此 粮食蒸得好坏 直接关系到培菌是否适宜 糖化 发酵能否充分进行 2 2 2 水分 蒸粮时粮食吸水主要在闷水阶段 在泡粮阶段 粮食只有淀粉粒的吸水作用 所以粮食的吸水 量有一定的限度 泡粮吸水一般只有 48 一 50 通过初蒸 淀粉粒受热膨胀 逐渐液化成浆和 生成一部分可溶性淀粉 从而扩大了吸水能力 同时破坏了淀粉粒间的中间体 增强了吸水速度 因此在初蒸以后掺人闷粮水 可使粮食在很短时间内吸收足够的水分 另一方面在闷水时 水温低 品温高 形成一定的温差 使粮粒内部受到了足够大的扩张力 可使粮食在闷水后的裂口率显著增 加 然后进行复蒸 复蒸时间的长短与粮食品种有很大的关系 一般糯性高粱的支链淀粉多 吸水 速度快一些 而闷水的时同要短些 粳性的红高粱支链淀粉少 吸水速度慢些 而闷水时间要长些 但无论糯性或粳性原料 吸水都要恰当 放闷水前要检查甑内粮食是否达到柔熟 要求手不停反复 检查 柔熟后方可放水 另外 闷水前的水温应达到 40 一 45 不宜过高过低 闷水温度越高 粮食吸水越快 但出甑熟粮冷却后反硬 水温过低 粮食吸水也快 但破皮大 出甑熟粮粘度大 熟粮水分的多少 还应随季节气候和配糟酸度等不同情况而稍加调节 冬天温度低 发酵速度较慢 投料较多 配糟比例较小 熟粮水分可略偏高 夏天温度高 发酵速度快 配糟比例大 熟粮水分 可适当偏少 当配糟温度过高时 可减少熟粮水分 以控制酸对发酵的影响 2 2 3 时间 蒸粮时间包括圆汽 初蒸 复蒸等 与火力 水分一样是提高蒸粮质量的 3 个要素之一 第一 生 熟料圆汽时间越快越好 时间长了 粮食受热 吸水差距大 碎裂不一致 第二 初蒸时间不 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 4 宜过长 初蒸时间过长粮食破皮多 淀粉流失多 而淀粉碎裂不高 因此 要缩短初蒸时间 第三 粮粒的破裂在复蒸中最后完成 结合生产实践 适宜的复蒸时间是 50 60min 2 32 3 培菌 2 3 1 培菌的目的 培菌工序是使糖化菌 发酵菌在熟粮中生长 以提供淀粉水解成单糖 单糖再转化为酒的必要 酶量微生物生长 要耗用淀粉作为它的养料 耗用淀粉会减少产酒 如何使水解淀粉达到必要的酶 量 是培菌操作要掌握的同题 淀粉水解的程度如何 关键在培菌箱里培养出来的菌种是否符合发 酵条件的要求 2 3 2 保证用优质曲 同时用曲量要适当 在粮食转化为酒的过程中 必须给微生物创造适宜的条件 使微生物更好水解淀粉 产糖 发 酵产酒 在酿酒工作中 曲的质量很关键 曲的质量好就有可能稳产 高产 一火 二曲 三功夫 想来是有一定道理的 一般曲的用量 夏季为原料的 0 7 0 8 冬季为原料的 1 一 1 2 2 3 3 创造适宜的培菌务件 包括水分 湿度 温度 酸度 空气 原料等 适宜的培菌条件可以使有益菌优先生长 条件 不当 杂菌大量繁殖 但培菌中有些条件 是相对稳定的需要经常掌握的主要是水分和温度 水分 是决定微生物生长繁殖的主要条件 水分适宜可以使有益菌优先生长 水分少 菌丝生长不良 水 分多 生长快 但对不同的曲质 可适当改变熟粮水分和培菌箱的温度 温度可以影响微生物生长繁殖的速度 每一种微生物生长繁殖及产酶过程 都要求有一个最适 温度 在此温度下生长最好 繁殖最快 产酶量最大 酶活力最高 对每种微生物来说 有一个最 高温度和最低温度界限 超过最高温度 微生物就要死亡 低于最低温度 微生物生长繁殖就下降 不同微生物对温度的要求各有不同 有的要求低温 有的要求高温 也有的要求中温 一般 霉菌 生长要求的温度低些 细菌生长要求的温度高些 必须根据所用菌种的具体要求 选择最适温度范 围 加以严格控制 1 3 4 做到上箱温度均匀 开箱温度一致 老嫩适当 匀是小曲酒操作每道工序必额注意的问题 小曲酒操作不匀 就不会稳产高产 培菌箱要匀 首先要求粮食吸水均匀 摊凉厚薄均匀 撒曲温度和曲粉均匀 否则 局部温度过高过低 或未接 上种 出箱时培菌糟醅部分过老 部分过嫩 都对出酒率不利 冬季箱的四周温度低了或箱盖薄了 出现冷边冷角 上箱温度高了或箱做得过厚 四周培菌糟醅来箱过老等情况出现时 都应及时调整 使全箱来箱均匀一致 2 3 5 认真做好清洁卫生工作 严格控制杂菌繁殖 杂菌是指除酿酒需要的根霉 酵母以外的各种微生物 自然界微生物种类繁多 分布相当广泛 无孔不人 而且繁殖极快 酒类生产过程中常见的有害杂菌有枯草菌 醋酸菌 丁酸菌 乳酸菌 青霉菌 野生酵母等 对白酒生产危害很大 它们在车间里的晾场 工具 水和空气中 特别是陈 糟里大量存在 上箱时如果在培菌箱里大量繁殖 粮箱就要起高烧 甚至造成严重的酸箱 因此必 须经常搞好清洁卫生工作 2 3 6 上箱培菌的品温和粮箱厚度的关系 见表一 表 1 室温 品温与粮箱厚度关系 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 5 2 42 4 发酵 发酵的目的是使淀粉水解后转变成糖 而且尽可能多的转化为酒 怎样才能使淀粉多变酒 少 损失 这是发酵工序之后应研究和解决的同题 要使发酵总速度达到平衡 就要考虑到配糟的数量 水分 培菌后的糟醅的糖化程度 出箱时 箱的温度 水分大而糖化产糖多时 入池后糟醅发酵快 水分虽然是促进发酵的重要条件之一 但 水分过大 原糖过多也不好 原糖及含水量增加都促进培菌和发酵时各种酶的增长 原糖在培苗箱 内不宜过多 过多则增加淀粉的无形损失 使发酵前期加快 影响出酒 率 低温入池是白酒生产中必须坚持的原则 多年来的生产实践经验证明 一般是 21 24 人池 3 酒醅中的主要微生物及其作用 3 1 微生物的工作目的 劲酒生产中是一小曲为糖化剂 小曲中含有酵母 霉菌 和细菌等多种微生物 所以发酵过程 的作用极为复杂 各种微生物的生理性能不同 其作用也各异 因此 为了制造一个适宜于各种微 生物正常生命活动的环境 首先要了解各种微生物的生理特征 只有这样才能建立最合理的工艺 制出好酒 通过对各种微生物的分离和鉴定 一方面可以了解劲酒酿造的主要菌种及其主要特性和 作用 另一方面也可以了解有害微生物的种类 性能和作用 这样就可以控制发酵工艺来促进益菌 的作用和抑制害茵的活动 以期提高和稳定劲酒产量和质量 3 23 2 酒酷中主要微生物 劲酒发酵是酵母 霉菌和细菌的共同作用 酵母菌类中主要有酵母菌属 拟内孢霉 汉逊酵母 和假丝酵母 霉菌类中主有 根霉 毛霉和红曲霉 细菌类中主要有乳酸菌 醋酸菌 芽殖杆菌 革蓝氏阳性 和革蓝氏阴性芽孢细菌 现将主要微生物分别介绍如下 3 2 1 酵母菌类 酒醅中酵母菌类以酵母菌属为主 产酒精能力最强 其次是有一定产香和产酒精能力的汉逊酵 母和假丝酵母及产酒精能力不强的拟内孢霉 此外还有极少量的毕氏酵母和产膜酵母 酵母菌属 汉逊酵母和拟内孢霉都属原子囊菌亚纲 酵母目 拟内孢霉各属 假丝酵母是属半知菌类的稳球酵 母科各属 3 2 2 霉菌类 霉菌的作用主要是糖化淀粉和分解蛋白质 其中主要菌种的特性如下 3 2 2 1 根霉 菌丝无隔膜 具有孢子囊 假根和葡萄枝 孢子囊柄单生或丛生 与假根对生 孢 子囊柄顶端膨大部份为中轴 孢子囊孢子内生 多数根霉有厚壁孢子 其糖化力和液化力都较强 但在酒醅中含量不多 故其糖化作用不大 3 2 2 2 毛霉 菌丛较低 菌丝整齐 光泽 灰褐色或黄褐色 有葡萄枝 元假根 营养菌丝生较 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 6 多的厚壁孢子 在酒醅中数量极少 3 2 2 3 红曲霉 其特征为生红色的被子 圆形至近圆形 无性生殖形成分生子 糖化力小 产酸 力强 有微弱的酒精发酵作用 耐酸力和耐酒精力都很强 在发酵过程中始终能发育繁殖 3 2 3 细菌类 劲酒酒醅中主要细菌有乳酸菌 醋酸菌 芽孢杆菌和格蓝氏阴性无孢子杆菌 这些细菌对劲酒 风格起了一定作用 细菌虽对劲酒生产有利 但如果大量繁殖 则会引起酸败 而影响酒的质量和 产量 因此必须对细菌的作用进一步的研究 3 2 3 1 乳酸菌 乳酸菌杆状或球状 后者单个存在 成双或短链 革蓝氏染色阳性 一般乳酸球 菌菌落小 呈圆形至双凸透镜形 乳酸杆菌菌落较大 为圆形 扁平或凸起 灰白色 带光泽 边 缘整齐 阳性菌酒醅中存在最多的是足球菌菌落周围出现碳酸钙溶解区 大多数乳酸菌不产生过氧 化氢酶 能利用各种菌类生成乳酸 是汾酒发酵中主要细菌 3 2 3 2 醋酸菌 菌落圆形白色 半透明凸起 周围有明显碳酸钙溶解圈 格氏阴性细菌 短杆至 球杆 有过氧化氢酶 能利用葡萄糖产酸 氧化乙醇产生醋酸 有部份菌能把醋酸进一步氧化成 c02 和水 微量的醋酸对调节酒味和酒香有好处 但过量的醋酸则对酒质是不利的 3 2 3 3 芽孢杆菌 菌落较大 中间稍凸 向四周扩散 边缘不整齐 白色粉状 表面干燥 革氏 阴性杆菌 单个 成双或短链 有芽殖 多数生在中间 其中主要是枯杆菌 有水解淀粉 分解蛋 质的能力 V P 反应正 产膜 能产生二乙酰与 2 3 一丁二醇 这些物质对增加劲酒的绵甜与清 有一定作用 故芽孢杆菌仍看作是汾酒发酵的有益菌 3 3 大分子物质降解 3 3 1 淀粉的分解 淀粉粒在适当的温度下 各种来源的淀粉所需温度不同 一般在 62 80 C 在水中溶胀 分 裂 形成均匀糊状溶液 就是淀粉粒中有序及无序态 晶体与非晶体 的淀粉分子之间的氢键断开 在淀粉酶的作用将其分解成葡萄糖 产生淀粉酶的微生物有细菌 真菌和一定条件下的某些酵母菌 3 3 2 蛋白质的降解 就是蛋白质的水解 是在酶的催化下 通过加水的分解 使蛋白质中肽链断裂 最后生成氨基 酸的生成过程 简单蛋白质分解产物全属于氨基酸 没有其他的成分 而结合蛋白分解产物中除氨 基酸外还有非氨基酸成分 产生蛋白酶的微生物有米曲霉 黑曲霉 枯草芽孢杆菌 芽孢杆菌属等 3 3 3 纤维素的降解 纤维素是自然界分布最广 含量最多的一种糖类 是由纤维素酶降解的 其降解产物是葡萄糖 纤维素酶分成两大类 即碱性纤维素酶和酸性纤维素酶 有许多微生物可以产生纤维素酶 如一些 真菌 细菌 和放线菌等 3 3 4 果胶质的降解 果胶质是直线型高聚体 以 D 半乳糖醛酸味基本结构 糖醛酸基本上羧基可能不同程度的甲 酯化 以及部分或全部形成盐型 果胶质除含多聚半乳糖醛酸外 还含少量糖类 是由果胶酶降解 的 产生果胶酶的微生物有真菌和细菌等 3 3 5 木质素及芳香族物质的分解 纯木质素分解时产生大量的简单的芳香族化合物这些物质大都在名特食品中检出过 或是某些 香气成分的前体物质 如酒类和酱油等 分解木质素的酶还不是很了解 常常认为酚氧化酶 漆酶 和过氧化酶参与了作用 原料中存在着各种芳香族化合物 微生物对芳香族化合物及其衍生物氧化 时开始的步骤虽然不一样 但往往有共同的中间产物双酚化合物 微生物不仅能分解单环化合物 它们对两环的化合物萘 萘酚及三环化合物菲 蒽都能代谢 细菌能对其进行转化也能进行厌气分 解成相应的有机酸 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 7 3 3 6 脂质化合物的降解 脂质化合物包括脂肪 磷脂 游离脂肪酸 蜡类及油类等 脂质化合物水解的主要产物是 脂 肪酸和甘油 脂肪酸的降解是很慢的 在厌氧条件下酒更加慢了 分解脂肪酸的微生物某些细菌 真菌 3 4 发酵过程中微生物区系的变化 发酵过程中微生物区系的构成及演替呈动态消长的变化趋势 好氧细菌数量从入窖到发酵2 d 基 本上都有一个迅速增加的过程 含量最高时可达107 个 g 糟 随后又逐渐减少 到发酵11 d 时降低到 105 个 g 糟 以后又略有回升 好氧芽孢杆菌在发酵过程中未出现大幅度增长 基本维持在104 个 g 糟 105 个 g 糟的数量级 兼性厌氧菌及其芽孢杆菌在入窖后数量略有降低趋势 上层糟在11 d 中 下层糟在17 d 时呈现低谷 此后又略有回升 整个发酵过程基本维持在104 个 g糟的数量级 酵母菌类 数量在发酵过程中呈下降趋势 17 d 后数量又略有回升 23 d 后又继续下降 下层糟醅中的酵母菌类 数量在入窖后有明显上升 但2 d 后迅速下降 11 d 后下降幅度虽有明显降低 但直到出窖均一直保持 缓慢下降趋势 发酵前期 霉菌含量呈下降趋势 数量维持在102 103 个 g糟 到发酵中后期又出现回 升 并逐渐趋于稳定 数量稳定在102 个 g糟数量级 3 5 酒窖内发酵过程中糟醅的微生物分析 3 5 1 好氧细菌及芽孢杆菌数量变化 发酵过程中窖内上中下层糟醅的好氧细菌及芽孢杆菌的变化动态见表 2 表 2 结果表明 总的变化趋势是各层的好氧细菌数量从入窖到发酵 2d 基本上都有一个迅速 增加的过程 含量最高时可达 107个 g 糟 随后又逐渐减少 到发酵11 d 时 降低到 105个 g 糟 以后又略有回升 从不同层位看 上层糟的好氧细菌数量最多 高峰期后除第 11 天外基本 保持在 106个 g 糟的数量级 中下层糟的好氧菌数量接近 高峰期后基本保持在 105个 g 糟的 数量级呈现以上变化趋势的原因 估计是由于刚入窖时糟醅中氧气和营养成分都比较充足 适于好 氧细菌的繁殖 而后由于糟醅中氧气的消耗 CO2 的积累以及 pH 值的降低 好氧细菌的繁殖受到 了一定抑制 上层糟醅中氧气含量高于中下层 因而其好氧细菌的数量也明显高于中下层 3 5 2 兼性厌氧细菌及其芽孢杆菌的数量变化动态 发酵过程中上 中下层糟醅中的兼性厌氧细菌的变化动态见表 3 总体趋势是各层数量基本 维持在104个 g 糟 105个 g 糟的数量级 入窖后数量略有降低趋势 上层糟在 11 d 中下层 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 8 糟在 17 d 呈现低谷 此后又略有上升 兼性厌氧芽孢杆菌的变化趋势与兼性厌氧细菌的变化趋势 基本一致 均是上层糟在 11 d 中下层糟在 17 d 时呈现低谷 此后又略有回升 整个发酵过程 基本维持在 104个 g 糟的数量级 且上层糟醅的兼性厌氧芽孢杆菌的数量略大于中下层 3 5 2 酵母菌类的数量变化 发酵过程中上 中下层糟醅中的酵母菌的动态变化结果见表 4 和图 1 入窖后上层和中层糟 醅中的酵母菌类数量均呈下降趋势 17 d 后数量又略有回升 23 d 后又继续下降 下层糟醅中的 酵母菌类数量在入窖后有明显上升 但 2 d 后迅速下降 11 d 后下降幅度虽然有明显降低 但是 直到出窖均一直保持缓慢下降趋势 各层酵母菌类数量从入窖时的 108个 g 糟下降到出窖时的 104个 g 糟 除下层在 2 d 时的数量高于中上层外 此后的整个发酵过程中 上层的酵母菌数量 均高于中层 中层又略高于下层 这与浓香型酒窖内糟醅发酵过程酵母菌先呈现一个数量急剧增加 而后呈现迅速下降的变化动态有所不同 1 主要与二者不同的工艺特点有关 酱香型酒的生产工 艺中有一个高温堆积过程 糟醅在窖外进行高温堆积过程中酵母菌数量呈现一个急剧增加的过程 已另文发表 2 而入窖后酵母菌数量则呈现迅速下降的过程 这表明酱香型酒窖内糟醅发酵产 酒所需的酵母菌类主要来源于高温堆积过程所繁殖的酵母菌类 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 9 图图1 1 3 5 3 霉菌的数量变化 发酵过程中各个空间位置的霉菌的动态变化结果见表 5 发酵前期 霉菌含量呈下降趋势 数 量维持在102 103个 g 糟 到发酵中后期又出现回升 并逐渐趋于稳定 特别是上层霉菌的变化 表现得比较明显 数量稳定在 102个 g 糟数量级 由于霉菌主要是来源于曲药和糟醅在堆积过 程中堆表层所生长的部分霉菌类 且好氧 因而在发酵前期 霉菌的数量较多 并主要参与完成淀粉质 原料的糖化过程 中后期因厌氧化程度增加 导致霉菌数量减少 4 4 白酒的成分及分析 白酒是中国传统的蒸馏酒 为世界七大蒸馏酒之一 白酒的主要成分是乙醇和水 占总量的 98 99 而溶于其中的酸 脂 醇 醛等种类众多的微量有机化合物 占总量的 1 2 作为白酒的呈香呈味的物质 却决定白酒的风格 又称典型性 指就的香气与口味协调平衡 具有 独特的香味 和质量 这些成分是由一些大分子物质 淀粉 蛋白质 纤维素 半纤维素与麦胶物 质 果胶质 木质素及芳香族物质 脂质化合物等 由各自的酶将其分解 经微生物作用而产生的 4 1 白酒的主要成分 白酒成分的产生是微生物在好氧及厌氧 高温或低温等条件下 在前期后后期将原料降解成 产物的同时进一步转化 形成各种代谢产物的过程 微生物代谢的多样性决定了其代谢产物的丰富 根据小曲固态白酒生产工艺 描述酿酒微生物的生化机制 华中农业大学本科毕业论文 设 计 10 多彩 4 1 1 有机酸类 甲酸 醋酸 丙酸 乳酸 葡萄酸 丁酸 己酸等其他有机酸 如丁酸微带甜 无刺激臭 有不愉快的气味 浓时非成臭 但在稀薄时发出清香 似水果香气 它存在于酒精发酵产生的杂醇 油中 常以脂的形式存在 4 1 2 醇类 甲醇 乙醇 甘油 2 3 丁二醇 双乙酰与乙偶姻 丙醇 丁醇 异戊醇等高级醇 丙醇 在白酒中占有重要地位 是增甜和助香的主要物质 有的醇还有特殊的香味 如丁醇有极好的脂肪 香味及杂醇油的香气 味苦 丙醇有风信子香气 极苦 异戊醇进口香 具有特殊的酒精香气 有 辣味 4 1 3 脂类 具有芳香气味的挥发性化合物 是酿造中的重要组分 挤的形成是由酰基辅酶 A 和醇类缩合而 成 泛酸盐对其形成促进作用 4 1 4 醛类 许多醛类具有特殊的香气醛类富于亲和性 易与水结合成水合物 醛和醇产生缩醛形成柔和的 香气 它又可与糟醅中很多化合物反应 有时它又作为中间产物而存在 4 1 5 芳香族化合物 成品中含量很少 但呈香作用大 它在百万分之一至千万分之一就能使人感到强烈的香味 主要是来自蛋白质的分解 4 1 6 脂肪酸 脂肪酸在各类酒中都出现 也具有特殊的香味 它一部分来自原料 一部分来自微生物的糖 代谢作用 4 1 7 氨基酸 氨基酸是是呈味物质 有鲜味 有甜味 也有苦涩味 氨基酸除可由原料中蛋白质降解产生 外 许多微生物也可以合成 4 1 8 核苷酸 糟醅中存在大量酵母菌体及其他微生物的菌体 其 RNA 及 DNA 是大量存在的 势必被微生物 分解为核苷酸等可以增加风味 4 2 成分的分析 4 2 1 白酒香味成分 醇类中除了乙醇外 最主要的是异戊醇 异丁醇和正丙醇 酸类主要是乳酸 乙酸 丁酸和 己酸等有机酸 醛酮类化合物包括乙醛 2 3 丁二酮和 3 羟基丁酮等 缩醛类以乙缩醛为主 4 2 2 白酒中香味的来源 白酒中的香味成分一部分来自于酿