第二章-酿酒概述

第二章酿酒概述,第一节绪言第二节酒的种类、酿酒原料及用水第三节酿酒的基本原理第四节酿酒微生物,第一节概述,一、我国酿酒在历史上的成就酿酒在我国具有悠久的历史。最原始的酒是野生瓜果经过堆积，自然发酵形成的花蜜果酒，称为“猿酒”。人类对酿酒历史的记载，至少也有四五千年。山东大汶口文化遗址中，出土了大量陶制专用酒器，表明当时已会酿酒，其实约在公元前23世纪与“帝（指舜）女使仪狄作酒”的传说是大致吻合的。商代的甲骨文中，已有“酒”字的出现，说明当时酿酒中业已十分发达。,礼记：月令篇记载我国古代的酿酒方法，后世继为“六必齐法，即稻黍必齐，曲蘖，比时湛炽必洁，水泉必香，陶器必良，火齐必得”。古代为获得特殊的酒香，采用百花之香，郁金合酿。但上述记载均属酿造酒类，而不是蒸馏酒类。究竟何时出现蒸馏酒类，目前尚缺少足够的考证。明代李时珍在本草纲目中指出:”烧酒非古法也。自元时始创。其法采用浓酒和糟入甑蒸馏，蒸令气上，用器承滴露。”至于蒸馏酒是否“自元时始创”迄今尚无定论。但用浓酒和酒糟入甑蒸馏，在世界技术上则是独一无二的，是我国古代人民的创举。,应用淀粉原料酿酒须经过“糖化”和“发酵”两个主要生化过程，这两个过程都是通过酒曲来完成的。酒曲是我国酿酒技术的重大发明，它是世界上最早的一种多种微生物的复合酿造剂。尚书：说命篇记载：“若作酒醴尔唯曲蘖”。所谓“曲”即繁殖各种有益微生物的谷物，“蘖”即发芽的“谷物”。古代曲造酒，蘖造醴，曲中含有多种微生物，提供酿酒所必需的淀粉酶以及由糖变酒的“酒化酶”。,古代制曲技术不断进步，由散曲发展为生衣曲，最后演变为今天的曲丸或曲饼，酒曲的质量也不断提高，为了抑制有害菌，发展有益菌，我国古代人民在大曲和小曲还分别酌加草叶和草药，至今尚保留这种传统方法。,红曲是我国制曲技术的一大分支，在本草纲目和天工开物中都有“红曲”制法的记载。我国至今保留的菌种，主要有“大曲”、“小曲”和“红曲”三种。它们既是糖化剂，又是发酵剂。这种制曲方法不仅适用于培养和和选育各种有益菌，同时也是保存菌种，保留酶活性的有效方法，是我国制曲和酿酒技术独特的创造。国外的主要谷物酒，如啤酒、威士忌等，迄今仍采用麦芽糖化，再加入酵母发酵而成，而我国的酒曲酿造是糖化发酵并列。欧洲人直到19世纪末，才了解到我国酒曲的作用称之为淀粉发酵法。,古代对酿酒用水，酿酒季节也用较严格要求。齐民要术中指出，以“河水第一好，远河者取极甘井水，少咸则不佳”。酿酒季节多选择新谷熟，秋收后。我国千古流传的佳酿，至今还有大曲白酒、小曲白酒、红曲黄酒和甜酒酿等，其酿制方法是我国的独特技艺，也是中华民族的文化和骄傲。,二、国内外酒类生产概况及发展趋势虽然酿酒在我国已有四千多年的历史，但在旧社会，长期处于落后的手工操作状态，劳动生产率很低，新中国成立后，由于党和政府的重视，我国酒类工业无论产量，质量以及生产技术均有飞速的发展，国产名酒在世界上就有很高的声誉，特别是在纯菌的应用及在生产机械化得到了迅速的提高和推广。下面介绍几种酒的生产情况。,（一）啤酒工业啤酒是以麦芽为主要原料的酿造酒，营养丰富含酒精低，易为人体吸收。1972年第九次世界营养会议推荐啤酒为营养食品之一，因此它是饮料酒的发展方向。近二十年，世界主要国家啤酒产量持续增长。以2012年产量数据为据，世界产量为14787万吨，产量居第一位的是中国2541.48万吨，以下顺次是：美国2323.16万吨，德国1063.04万吨，巴西822.00万吨，俄罗斯732万吨，墨西哥664.20万吨，日本649.70万吨，英国580.14万吨，西班牙306.71万吨，波兰273万吨。2012年世界人均消费啤酒中，捷克以人均消费量165升，位居第一；爱尔兰156升第二；德国118升第三。,据报道，2010年中国啤酒产量达2912万吨，实现销售收入624.90亿元，其中前十位啤酒企业销售收入合计176.38亿元，占全国总销售收入的28.36，前十名分别为：青岛啤酒、北京燕京、哈尔滨啤酒、珠江啤酒、百威啤酒、四川蓝箭、雪津啤酒、被燕京集团兼并的桂林漓泉、文登啤酒和金威啤酒。2010年中国啤酒产业实现利润30.26亿元，比2003年增长了32.72%，销售税金比2003年增长了14.34%。前十位啤酒企业销售利润占全国的62.15。2014年1-5月份啤酒的产量约为1,616.58万吨。目前仍供不应求，需要进一步发展。,（二）果酒工业以果品为原料经发酵及酿成的酒。均称果酒。世界果酒工业是以葡萄酒生产为主而统计的，世界上有近70个国家生产葡萄酒。2010年全世界产葡萄酒2800万吨。法国蝉联第一，葡萄酒产量达534.5万吨；意大利紧随其后，以490.5万吨的产量夺得第二名；西班牙产量为385万吨，居第三；美国葡萄酒产量约为200万吨，居第四位。阿根廷葡萄酒产量为154万吨，居第五位。澳洲葡萄酒产量为133万吨，居第六位。,产量超过50万吨的有12个国家，超过100万吨的有7个国家，法、意、西、美4个国家的葡萄酒产量占世界总量的58.2%。世界葡萄酒人均年占有量为3.7升，年人均占有量超过10升的国家有30多个，意大利、法国、葡萄牙均超过50升，葡萄酒生产新兴国家如美国(25.4升)、澳大利亚(20.7升)和南非(9.0升)葡萄酒占有量也随着产量的上升而有大幅度提高，以经济发展水平分析，发达国家葡萄酒人均占有量达到14.6升，发展中国家为0.7升，其中低收入的国家仅0.3升。我国人均消费葡萄酒为0.5升，为世界一般水平的1/25。,2010年我国果酒(主要是葡萄酒)总产量30万吨。2014年1-5月份葡萄酒的累计产量为26.39万吨。葡萄酒以外的果酒比较零星，缺乏可靠的统计，实际上有些果品（如荔枝、柑橘等）无论在风味和营养上并不亚于葡萄酒，而且也是保存并提高果品价值的重要途径，因而是大有发展前途的。,目前，果酒品种已由过去的苹果酒、梅子酒、橘子酒、山楂酒等发展到数十种水果酒，如杨桃酒、荔枝酒、菠萝酒、杨梅酒、草莓酒、枣子酒、桑椹酒、枸杞酒等。今后，果酒生产要立足于突出地方特色的果酒品种，就地取材，这就既可保证水果的新鲜度及酿酒质量，又可减少长途运输所带来的损失，最终降低生产成本。,面市的果酒产品主要是：广东海北酒业有限公司研制生产的干白菠萝酒，山西午城酿酒集团公司生产的黄河沙棘红，江西飞环集团酿酒公司的蜜橘酒，陕西秦美食品有限公司的称猴桃果酒，广西来宾县食品工业总公司的捻子酒，天津挂月集团果酒有限公司的苹果酒、雪梨酒，河南三门峡秋天果汁有限公司的苹果酒，海南椰岛酒业集团开发出的菠萝酒、椰子酒，等。风味各异，特点鲜明、酒精度低的果酒将成为受各年龄阶段消费者普遍欢迎。,国产名优葡萄酒：王朝白葡萄酒天津中法合营葡萄酿酒有限公司长城牌白葡萄酒中国长城葡萄酒有限公司烟台红葡萄酒、味美思、金奖白兰地酒张裕葡萄酒公司通化葡萄酒通化葡萄酒公司中国红葡萄酒北京夜光杯葡萄酒厂青岛意斯林和佳美布祖利中外合资华东葡萄酿酒有限公司,果酒生产和消费近年来也在快速增长，果酒业的发展呈现出良好的态势。国家的酒业总体政策为“限制高度酒，鼓励发酵酒和低度酒的发展，支持水果酒和非粮食原料酒的发展”，这为果酒的发展带来契机。尽管果酒在酒类市场中仍属弱小品种，但果酒业正欣欣向荣地朝着健康的方向发展壮大。,（三）黄酒工业黄酒是我国的特产酒种，也是营养好的淡质酒，在国内外都享有盛誉。黄酒盛产于浙、苏、闽等省。属地区性酒，但从消费者爱好及营养来看，有向全国发展的趋势。2014年1-5月份黄酒产量为60.56万吨。黄酒的消费区域性明显，其生产、消费多集中在江、浙、沪地区。黄酒的消费群体较窄，如何利用自身文化优势，宣传消费意识，培育较广泛的消费人群是关键。,目前，黄酒行业虽然已涌现出古越龙山、会稽山、金枫酒业等一批优秀的企业，但对消费者而言，还是缺乏一个全国叫的响的品牌，黄酒企业还需积极拓展市场，做大做强企业，为行业的发展起引领作用。,（四）白酒工业国生产白酒的原料分为粮谷和薯干两大类，粮谷白酒又名大曲、小曲白酒，块曲酒香味较好，但发酵时间长，出酒率低，常作为名酒的生产方法。小曲法在我国南方多采用，发酵期较短，出酒率也高，只要用曲及工艺合适，也能酿成名酒。快曲法（曲麸法）全国各地都有生产。其特点是采用纯菌糖化发酵，发酵快，出酒率高。缺点是风味稍逊，有待改进。薯干白酒又有旧式固态法和新式的串香、调香的液态白酒，当前白酒生产方式向两个方向发展，一是保留固态发酵法特点，走白酒机械生产的道路，变手工操作为机械化操作，另一是按酒精生产方式，实现白酒生产液体化，然后进行串香或调香。,2010年产白酒420.22万吨，2011年产白酒400万吨，2012年产白酒400万吨，2014年1-5月份，白酒的累计产量为318.52万吨。世界性著名的白酒，如我国贵州的茅台，山西的汾酒，英国的苏格兰威士忌，法国可涅克白兰地，苏联伏特加等，这些酒都各有其传统工艺和独特的风格，也是不同民族的传统饮料酒，深受广大人民所喜爱，国外蒸馏酒用气象色谱、质谱和红光光谱分析香气成分，研究香味组成和量比，探讨发酵机理，研究蒸馏香料味成分的平衡，改进蒸馏设备，在这方面国内也在积极研究中。,由于消费者的饮酒习惯正在改变，趋向于饮用淡质酒，因此白酒的酒精度也需降低，必将出现一个刺激性强的高度白酒向风味优美的低度酒过度的趋向。,（五）酒精工业酒精的生产，工业上有发酵法和合成两种，近年来，以淀粉原料发酵生产酒精渐渐减少，而采用糖蜜的增多，目前糖蜜生产发酵酒精的产量占世界酒精总产量的45%。石油化工较发达的国家则以合成酒精为主。但迄今合成酒精还不完全取代发酵法生产酒精，因为合成酒精常夹杂异构化高级醇类，对人体神精中枢有麻痹作用，不适合做食品、医药及香料等用。一些农副产品较发达的国家，仍主要以发酵法生产酒精，我国的酒精即以发酵法生产为主，2010年我国发酵法酒精的年产量为300万吨左右。,2010年世界酒精年产量达3900万吨，美国的酒精产量1800万吨，巴西的酒精产量1690万吨。液态法白酒的发展，大大地促进了酒精工业的发展，这是我国酒精工业发展的一大特色。现在，我国是世界上发酵法酒精产量占第三位的酒精生产大国，也是食用酒精产量最大的国家。,国外酒精发酵已全部连续化自动化，我国也朝着这个方向发展。日本酒精发酵率达94%，淀粉出酒率56.3%，生淀粉原料发酵生产酒精的研究已取得成功，达到了工业化水平。目前，我国饮用酒的年消费量大约在3,000万吨左右，其中啤酒约2,200万吨，白酒近500万吨，黄酒130万吨，而包括葡萄酒在内的果酒类仅为50万余吨。,啤酒、葡萄酒和黄酒在城市消费占较大比重，白酒则在农村消费占较大比重。果酒品味独特，格调高雅，具有保健作用，在城市中颇受青睐。目前我国果酒饮料人均消费水平只有0.16kg左右，与世界平均水平4Kg有较大距离。有关专家预测，随着经济快速发展和人们消费观念的转变，果酒业将为各大酒种中增长势头最迅猛的企业。,三、酒类经济在国民经济中的意义酒类工业具有投资小，回收期短、资金周转快的特点。在国民经济中起着重要作用，与人民生活有着密切的联系。啤酒、果酒、黄酒是高级营养低酒度的饮料，各具有特殊风味，白酒是一种含有较高酒精度无色透明的饮料酒，是以淀粉原料或糖质原料经过发酵蒸馏而制成，根据原料及工艺的不同，具有各自独特的风味。,我国有不少传统名酒在世界上享有盛誉，还有一些待开发的（如某些特殊果酒）也大有前途，积极改进工艺，提高质量，将会获得较大的经济效益的。酒精是有机化学工业的基本原料，如制造橡胶、塑料、冰醋酸等。酒精是种很好的有机溶剂、也可作为洗涤剂和浸出剂。在医药上酒精可以抑菌防腐，和药剂的调配，高纯度酒精可用来配置饮料酒。随着其他新兴工业的发展，酒精的用途将更为广泛。,酒类及酒精生产的副产物-CO2可作为液体CO2和干冰，液体CO2可作为清凉饮料的制造和消防事业等，干冰可做冷凝剂及人工降雨所需要的材料。酒类与酒糟生产的原料大都直接来自农村，而其酒糟又是富有营养价值的饲料，更可利用酒精大搞综合利用，这对促进农牧业的发展，增加农民收入，缩小工农差别、城乡差别，也有重要作用。,酒类是广大人民生活的嗜好品，每逢喜庆节日往往以酒类表示欢快消耗量相当大。它对与海上井下、森林作业人员来说。又是劳动保护的必需品。为了满足人民生活日益提高的要求，酒类生产将日益发展，质量不断提高，品种也将越来越多样化，产量势必要逐步增加。,第二节酒的种类酿酒原料及用水一、酒的种类一切含有酒精适于饮用的液体，统称为酒，因生产方法的不同酒可分成三大类：（一）酿造酒：使原料发酵，不经蒸馏而直接酿成的酒称为酿造酒，如果酒、黄酒、啤酒、日本清酒等。,（二）蒸馏酒：也称白酒，是以酿造酒或其糟粕为原料，经过蒸馏而制成的，如茅台酒，汾酒，威士忌，伏特加，兰姆酒，白兰地等。白酒经过精馏，即为酒精。（三）配制酒：也称混成酒，是以蒸馏酒（或酒精）或酿造酒为主料，配加糖分，色素及香料等而制成的，如竹叶青、味美思、果汽酒、各种药酒等。,二、酿酒原料（一）原料的选择，根据现有资料，葡萄糖，果糖，甘露糖、半乳糖和木糖，能通过适当微生物的作用，经发酵而生成酒精。因此，凡含有上述糖分，以及能转化生成上述糖分的物质，都可作为酿酒原料。但酿酒原料对成品酒的质量与出酒率影响很大。而且酒是食品，还必须符合卫生标准。因此，酿酒原料必须要妥善选择，选择的依据如下。,1、应因地制宜，尽可能选择本地大宗原料，以保证生产的不断进行和经济效益的提高。在改变原料时，应探索适合新原料的工艺。2、对于名酒的原料选择，应选用传统优质原料，采用新料时，必须反复试验，以免影响酒的风格质量。,3、对人体无害，影响发酵过程的杂质应该极少或几乎不含。采用野生植物制饮料酒时，应加强对成分的分析，加强对酒成品的卫生检查，防止有害物质带入，损害人体健康。4、对非饮料酒精的原料，则着于选择酒精率尽可能高的合理性。5、应考虑到原料本身的经济价值和使用的合理性，以充分发挥经济效益。,（二）原料的种类，分四大类1、淀粉原料：又可分为以下几大类（1）粮谷类：高粱、玉米、大米、大麦、燕麦、小麦等。（2）薯类：木薯、甘薯、竹薯、马铃薯等。（3）野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、石蒜等。（4）农产品加工副产品：米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。芒果核、菠萝蜜种子、龙眼核、荔枝核等也含有淀粉相当多，也可考虑酿酒。椰子饼、胶籽饼中也含有近似淀粉的多糖。这些原料用来酿酒也是很有希望的。,2、糖质原料，又可分两类（1）糖蜜：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、淀粉糖蜜（2）果品：葡萄、苹果、梨、柑橘、荔枝、龙眼、菠萝、香蕉、芒果、菠萝蜜。热作加工副产品的龙舌兰麻叶肉、椰子水、咖啡和可可果肉、腰果梨等，也属糖质原料。,3、纤维质原料：主要为各种秸秆、果壳、种壳及甘蔗渣等。4、菊糖原料：主要为菊芋，一切菊科植物都以菊糖作为其贮藏性多，可作为酿酒原料。,三、酿酒用水水质与酒质有一定联系，但不是决定酒质优劣的主要因素，决定酒质优劣的主要因素是酿酒工艺。所谓“名酒必有佳泉”不等于“佳泉必出名酒”，更不能得出酒好是因为水好的片面结论。通过符合国家卫生标准，中硬度以下的饮用水都可作为酿造用水，硬度太大的苦水，含氯化物、亚硝酸、重金属、氰化物等有毒物质，或影响发酵的阻碍物质较高的水，硫化物含量较高，大肠菌较多的污水，均不宜酿造用水。,（一）水中主要成分及酿酒用水要求1、水中所含主要成分：水中溶解的无机盐较低，由于它们在水中能离解为阳、阴离子，处于动态平衡中，所以水中无机盐类一般可用离子表示。水中的阳离子，有H+、Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+，阴离子有：OH-、Cl-、HCO3-、CO32-、NO2-、SO42-、H2PO4-2、酿酒用水要求：酿造用水应无色、无臭、无味水质清晰。pH値应在中性或微酸性环境为好。硬度：硬度以28度为好。,3、水的硬度水的硬度主要由溶于水的Mg2+、Ca2+组成，其次是Fe2+、Mn2+、Al3+、Zn2+等离子组成。由于水中阳离子组要是Mg2+、Ca2+它仍和CO3-2、HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-等结合而成盐存在，形成硬度，硬度可分为下列几种。(1)暂时硬度：主要由Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2，也可能含有微量的CaCO3和MgCO3组成。这种硬度在水中被加热煮沸时，钙镁重碳酸盐可能分解溶解度极小的CaCO3和MgCO3而形成沉淀，硬度也可大部分被除去，故称暂时硬度。,(2)永久硬度，当水中含Mg2+、Ca2+量超过水中HCO3-、CO32-时，余下部分和水中NO3-、SO42-、Cl-结合，它们经过加热煮沸，不发生变化。由这部分盐组成的硬度，称为永久硬度。(3)水总硬度，是指水中暂时硬度和永久硬度之和。我国规定每升水中含10毫克CaO为一度。水的总硬度04度为最软，58度为软水，912度为普通软水，1318度为中度硬水，1930度为硬水，30度以上为极硬水。,当酿造用水含Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2，它能与发酵液的H2PO4-作用，使酸性物质变成碱性的HPO42-，pH值升高，妨碍淀粉酶的活性，同时还会使磷酸盐沉淀更影响发酵菌的繁殖，凡此均不利于酒精发酵的进行。Ca（HCO3）2+2KH2PO4-CaH2PO4+K2HPO4+2H2O+2CO23Ca（HCO3）2+4KH2PO4-Ca3(PO4)2+2K2HPO4+6H2O+6CO2由此可见，酿酒用水以最软或软水为宜，如用水的硬度超过8度，使用时必须考虑采用适当的软化处理。,4、铁盐和锰盐，铁是水中常见杂质，主要是水源经过土壤和岩层时，某些含铁岩石的溶解而带入，也可能由于某些铁质给水储水设备受腐蚀而溶解，。铁在水中大多以Fe（HCO3）2的状态存在，当水中Fe2+含量超过70mg/L时，水是红褐色，有特殊的铁腥味，它能降低酵母的发酵力，一般认为酿酒用水含Fe2+应在0.5mg/L以下。微量锰也存在于土壤和岩石中也能溶解而进入水中，一般水中含锰比铁更少。锰存在量多对酿酒有害，通常酿酒用水要求含Mn2+在0.30mg/L以下。,5、氨态氮：是指NH3形式存在的氮化物，清洁水中无NH3。水中污染态氮的来源有三：水中蛋白质被微生物分解形成氨基酸再进一步脱氨作用而形成氨气。土壤中的NO2-或NO3-受微生物腐蚀或硫化物的还原而形成氨气。在降雨使被冲洗到地表水源中地表中如含较多的Fe2+也能将NO2-还原为氨气。水源受到某些工业，如氮肥、焦化煤气等厂废水或生活污水的污染。,氨态氮虽对人体和酿造无直接危害，但水中检出氨气表示水源曾受严重污染，因而它反映了水质是否清洁的标志。凡水中氨态氮超过0.50mg/L，而不能饮用，也不能作为酿酒用水。6、硝酸态氨和亚硝酸态氨是指水中以NO2-或NO3-形式存在的氮化物。凡清洁的水中，无NO2-和很少有NO3-，它们的来源通常是被生活的污物（特别是人畜粪便）污染的水源中，NH3受硝化细菌的氧化作用转变成NO2-甚至是NO3-。,NO2-极有害，是致癌物，对酿酒危害也很大，主要表现在三方面：酵母细胞中各种酶蛋白会受到NO2-的脱氨基作用，使酶蛋白发生改变，导致改变酶的催化活性，使发酵功能受损害，改变发酵产物。酵母细胞的DNA，在NO2-的脱氨基作用下，发生变化，因而导致遗传性的变异，最终也会改变酵母的性状，改变酒的风味。在糖化时，NO2-会使淀粉酶发生改变，影响糖化作用，使糖化困难。NO3-在少数水中有微量存在，一般每升只有几毫克，若NO3-超过50mg/L，既不能饮用，也不能作为酿酒用水，酿酒用水应在0.5mg/L以下（以N计）。,7、氯化物：一般水中存在以NaCl、CaCl2、MgCl2等状态的氯化物，氯化物含量以Cl-计，每1L含2060mg，能赋予酒味圆润、柔和、并对淀粉酶类和酵母的活性有一定促进。当含量超过60mg/L时，会引起酵母早衰，当含量更高时，会使酿造酒味粗糙。,8、余氯量：水厂供水时，常有一定剩余氯，即以Cl2状态存在的氯。这具特异的氯臭，由于Cl2是强氧化剂，会破坏酶的活性，也会使原料内某些物质因氯化而产生特意臭味，如酚类型特异臭味的氯酚，酿酒用水应无氯或极微，如超过0.3mg/L应脱氯。,9、硅酸盐：天然水几乎均含硅酸盐，以SiO32-成盐态存在，以Si2O3计，一般应在1030mg/L以下，如超过50mg/L时，会形成络合物。在发酵时，它粘附在酵母表面，影响正常发酵及啤酒过滤，也会引起啤酒的胶体混浊，给酒带来粗糙口味。,第三节酿酒的基本原理一、酵母菌的乙醇发酵酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇，其生化过程主要由两个阶段组成。第一阶段己糖通过糖酵解（EMP途径）分解成丙酮酸。第二阶段丙酮酸由脱羧酶催化生成乙醛和二氧化碳，乙醛进一步被还原成乙醇，整个过程由图1-1所示。葡萄糖发酵生成乙醇的总反应式为：C6H12O6-2CH3CH2OH+2CO2+能量EMP途径丙酮酸脱羧酶2CO2乙醇脱氢酶葡萄糖2丙酮酸2乙醛2乙醇2NADH+H+2NAD,酵母菌的酒精发酵在缺氧的情况下，才能旺盛进行，如氧的供应充足，则基本上进行好气性呼吸，菌体大量繁殖，产酒精很少，但酒精发酵是酵母菌生命活动的结果，酵母菌的适当繁育是必要的，好气性呼吸有利于菌体繁殖，因而在发酵前期可适当通气，随后则应尽量保持嫌气状，以利酒精的生成。,酵母菌的繁育和酒精发酵要求在微酸性环境下进行，若发酵液呈微碱性，不仅繁育不好，而且由于酶体系的改变，代谢产物也由酒精转变为以甘油为主。还应指出，酵母菌的繁育不仅需要碳源，而且需氮、磷等养料。在以农产品为发酵原料，通常不至于缺乏。但有的也可能不足，就必须适当补充，以保证酵母菌的繁育和发酵。,一般酵母菌含有蔗糖酶和麦芽糖酶，因而含有这些二糖的原料（如果品、废糖蜜等），可直接由酵母菌发酵成酒。某些酵母菌如克鲁维酵母（Kluyver0mycessp.）等含有菊糖酶，因而含菊糖原料也可直接由酵母发酵成酒。在常用的酵母菌里，尚未发现能水解淀粉的，因而用淀粉原料酿酒，必须先行糖化。糖化剂有微生物酶制剂（黄曲、黑曲、红曲、根霉曲、枯草菌曲）、-淀粉酶、糖化酶、麦芽和无机酸，现采用的为各种曲。,酵母菌对纤维素和半纤维素也不能直接利用，必须先行糖化。虽有不少微生物能水解纤维素和半纤维素，但效率不高，而且生成糖后又迅速被利用，因而很难用粗纤维原料酿酒，据报道，混合使用绿色木霉（Trichodermaviride）的纤维素酶(Cellulase)和硫球曲霉(Aspergillusluchuensis)的-葡萄糖苷酶（-glucosidase），可使除去木素的木质纤维的70%转化为葡萄糖。,看来，利用酶制剂催化纤维素水解，进行酿酒是有前途的。纤维素和半纤维素也可用酸水解，但设备要求高，小厂生产困难，比较好的办法是寻求适合的微生物制成既能分解木质素又能分解纤维素和半纤维素的曲，这样就容易推广了。综上所述，各种原料酿酒的化学过程如下：,蔗糖酶蔗糖+H2O果糖+葡萄糖4CH3CH2OH+4CO2菊糖酶菊糖+nH2On果糖2nCH3CH2OH+2nCO2淀粉酶类淀粉+nH2On葡萄糖2nCH3CH2OH+2nCO2半纤维素酶纤维素+nH2On葡萄糖2nCH3CH2OH+2nCO2-葡萄糖苷酶半纤维素酶己聚糖半纤维素+nH2On己糖2nCH3CH2OH+2nCO2,酒精发酵过程是复杂的，酵母菌与运动发酵单胞杆菌的酒精发酵所走路途不同，前者走EMP途径，后者走ED途径。酵母菌的酒精发酵也因环境不同而不同，分为三型，代谢产物各异除己糖外戊糖在特定菌作用下也能发酵而成酒精。在发酵时，除以酒精为生产物外，还生产少量甘油，乙醛、醋酸、乳酸、琥珀酸、杂醇油及酯类等一系列副产物，它们对酒的品质影响很大。,酵母菌的发酵类型：在微酸性条件下，进行正常的酒精发酵，以酒精为主要产物（第一型）；如在发酵料中加入NaHSO3，乙醛就被固定，不能脱氢，转向甘油发酵，生成大量甘油（第二型）；又当发酵为弱碱性时，酵母菌的酶体系发生改变，也成大量甘油同时生成醋酸和酒精（第三型），发酵法生成甘油就是根据酵母菌在特定环境下进行第二型和第三型发酵的原理。,酵母菌的三种类型的发酵过程如下：EMP途径1、第一种类型（正常型）：C6H12O6+H+2CH3CH2OH+2CO22、第二种类型（加NaHSO3）：C6H12O6+NaHSO3甘油+硫化乙醛+CO23、第三种类型（pH7.6）：2C6H12O6+HO-2甘油+CH3COOH+CH3CH2OH+2CO2细菌的酒精发酵机制,三、细菌的酒精发酵机制EMP途径是微生物分解糖类产生酒精的主要途径，但有些微生物可以别的方式进行酒精发酵，例如少数假单胞菌（运动发酵单胞菌、林奈假单胞菌、嗜糖假单胞菌等）以ED(Entner-Doudoroffpathway)途径又称为2-酮-3脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）途径发酵生成乙醇。如图1-2。,ED途径的总反应式为：C6H12O6+ADP+Pi+NADP+NAD+2CH3CH2OH+ATP+NADPH+H+NADH+H+,图1-2ED途径的简图,葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后，经脱氧酮糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸，1分子ATP。ED途径的特征反应是关键中间代谢物2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途径的特征酶是KDPG醛缩酶。此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。好氧时丙酮酸与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵。,四、戊糖的酒精发酵有材料指出，亚麻镰刀霉（Fusariumliaisp.）能发酵木糖而产生酒精。反应历程如下：D-木糖+ATP5-磷酸木酮糖+磷酸3-磷酸甘油醛+乙酰磷酸乙醇+2CO2+CH4木糖大量以木聚态存在于蒿杆、禾壳中，因此，利用木糖制作酒，具有重要意义。有材料指出，混合使用啤酒醇母和亚麻镰刀霉，比单用啤酒酵母能使木材水解液的酒精产量提高33%，据报道，只要将木糖转为木酮糖，一般酵母也使之发酵成酒精。,五、酿酒副产物的生成在酒精发酵时，其主要产物是酒精和二氧化碳，还产生许多副产物，总数达150种以上，主要是醇、醛、酸、酯几大类。检出的香气成分有132种。酸类25种，酯类42种，醛类10种，醇类30种，芳香族化合物8种，氨基酸10种，它们对酒的品质影响很大。现简介副产物的生成机制如下。,1、甘油的生成酵母菌酒精发酵的过程是复杂的。在发酵过程中，有少量磷酸二羟丙酮会越出反应圈，而变成了甘油，在正常发酵中，其量约为发酵成熟料的0.3%0.5%甘油，甘油甜、粘性较大，酿造酒的甜润滋味与甘油的存在有关。酒料在蒸馏时，又少量甘油进入白酒，白酒中的多元醇主要是甘油，它起到调和酒体和平衡香气的作用。,2、乙醛的生成：乙醛是酒精发酵中间产物。少量可以增强酒的芳香，乙醛是酒头中主要成分，但含量过多，则酒的辛辣味较重，刺激性太大，对人体有害。3、醋酸的生成：醋酸是酒精氧化而来的，主要由于污染了醋酸菌而生成的。但也有在发酵过程中直接由糖变为乙醛，乙醛再歧化成醋酸和乙醇。醋酸有酸香气味和酸味，可与酒精结合成醋酸乙酯。醋酸乙酯较浓时呈香蕉香、苹果香，稀薄时呈梨香、菠萝香，但醋酸含量太多时，则使酒呈刺激酸味。,4、乳酸的生成：乳酸主要由乳酸菌作用而产生，由丙酮酸经乳酸脱氢酶还原而来。乳酸可与酒精结合而成乳酸乙酯，主要与醋酸共同构成白酒的典型风味，并增加酒的醇厚性。适量的乳酸乙酯是有益的，但含量过多增加酒的青涩味。反而抑制主体香。5、琥珀酸的生成：过去一般认为琥珀酸是由三羧酸循环产生，是糖代谢物。现经研究证明，琥珀酸的生成与发酵醪中谷氨酸存在有关，如果向发酵醪中添加谷氨酸，则可增加琥珀酸产量。其产生机制是：葡萄糖+谷氨酸+H2O琥珀酸+2甘油+CO2+NH3,在上述反应中，受氢体是3-磷酸甘油醛，所以反应产物除琥珀酸外，还有甘油生成。反应中产生的氨被酵母菌利用构成菌体，而琥珀酸和甘油则积累于发酵料中。琥珀酸又可与酒精结合成琥珀酸乙酯在汾香型白酒特高。它对汾酒的定香气味有重要意义。,6、杂醇油的生成：杂醇油是一类高沸点混合物，主要是以异戊醇为代表的高级醇，呈黄色或棕色，具有特殊气味。由于它不溶于水，所以称为杂醇油。其来源有二：（1）蛋白质分解而来：在酒精发酵过程中，由于原料中或酵母菌体蛋白水解的结果生成了氨基酸，氨基酸进一步脱氨脱羧生成相应少一个C的高级醇。氨被酵母菌利用合成菌体。此时生成的醇即杂醇油，便存在于；酵料中反应过程如下：,异亮氨酸+H2O活性戊醇（2-甲基丁醇）+NH3+CO2亮氨酸+H2O异戊醇（3-甲基丁醇）+NH3+CO2缬氨酸+H2O异丁醇+NH3+CO2（2）通过转氨基作用形成，按上述途径形成的高级醇仅占总数的25%。而75%的高级醇，则是由糖代谢中形成的a-酮戊二酸与天门冬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、酪氨酸等发生转氨基作用产生谷氨酸与相应的a-酮酸，再经脱羧，还原而形成。,例如：转氨酶亮氨酸+a-酮戊二酸a-酮异戊酸+谷氨酸醇脱氢酶CO2+异戊醛异丁醇在酒精发酵中，杂醇油的生成量和组成与所用原料、酵母菌和以及营养物质组成都有关。发酵醪中有容易利用的氮源存在，则能阻止或延迟氨基酸分解。杂醇油的产量，一般为0.3%0.7%。,7、甲醇：甲醇主要由果胶物质分解而来，除在蒸煮过程中产生一部分外，在发酵过程中，由于微生物果胶酯酶的作用。甲醇会进一步产生，在某些情况下也可能由木素中的甲氧基(-OCH3)分解而来，或由甘氨酸脱羧基而产生。甲醇对人体毒性很大，尤其是它的氧化物-甲醛比甲醇毒性更大。含甲醇的酒饮用过度，甲醇会在体内积蓄，不易排出体外，它在体内的代谢产物是甲酸和甲醛，所以极小量的甲醇也能引起慢性中毒。轻则头痛，视力模糊，重则失明。,8、双乙酰，乙偶姻（acetoin，又叫3-羟基-2-丁酮）和2、3-丁二醇的形成：双乙酰和乙偶姻是酵母菌的糖代谢产物，它们是由a-乙酰乳酸氧化脱羧作用而来，伴随着双乙酰的形成还产生甲酸，乙偶姻进行还原则生成2、3-丁二醇。而a-乙酰乳酸则由丙酮酸降解而来。双乙酰、乙偶姻和2、3-丁二醇在酒中起着助香作用，双乙酰、乙偶姻浓时呈乳臭味，稀时具有似蜂蜜味甜香，可产生优良酒香。2、3-丁二醇，有醇酮的双重性质，微量在酒中与多种芳香成分相互调和，能产生很好的酒香。,9、丁酸、丙酮、丁醇的产生，在酒类发酵中，常因污染了某些梭芽杆菌。进行了丁酸型发酵，产生少量丁酸、丙酮及丁醇。丁醇本身具有窖泥香，且微带甜味，丁酸过多呈汗臭酸味，丁酸能合成丁酸乙酯，丁酸乙酯是泸香型主体香组成之一。丁酸乙酯浓时也呈臭味，但稀薄时，则呈兰姆酒香。,10、己酸的生成，近年来发现我国传统名酒泸州大曲特香，与生成己酸酯有关。现已确定己酸不是酵母菌的产物，而是由于曲中混有库氏梭状芽孢杆菌（Clostridiumkluyveri）所引起的。己酸发酵是一个比较缓慢的过程。而形成己酸酯就更加缓慢，传统名酒发酵时间长，风味好是与这点有关的。,11、丙烯醛的产生，酒类发酵中有时会产生丙烯醛和丙烯醇。在发酵过程中，由于感染乳酸菌、多黏芽孢杆菌或某些梭状芽孢杆菌，它们作用于甘油，脱水而成丙烯酸，进而还原为丙烯醇。丙烯醇沸点52.5，有窒息不愉快的气味，伤害眼睛和粘膜，是一种催泪毒气。丙烯醛沸点9598，有刺激性气味，有毒，尤其伤害眼睛。,12、酯类的生成，主要是脂肪族醇与有机酸形成的酯，它们在发酵过程中、陈酿和贮存过程中都有产生，而在陈酿和贮存过程中形成更为明显。酯类是构成酒香的主要成分。白酒所含的乙酯类似乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯的最多，被誉为白酒的三大酯类。名酒含酯类均较高。而普通白酒则含酯类较低，酒中酯类主要为C1-C14的直链脂肪酸乙酯。,乙酸乙酯浓时呈苹果香、香蕉香，稀时则呈梨香和菠萝香，丁酸乙酯浓时呈不愉快香气，略带臭，稀时呈兰姆酒香。己酸乙酯浓时，味辣而臭，稀时赋予白酒特殊的”窖香”。乳酸乙酯具有香不露头，增加酒质醇厚感特性。,综上所述，可见酒发酵过程中副产物的生成是复杂的，有些是由于酵母菌的生命活动引起的，如甘油、杂醇油、琥珀酸、双乙酰等的生成。有些则是因污染杂菌所致。如醋酸、乳酸、丁酸和己酸等的生成。有些是由原料带来的物质，在发酵过程中分解的产物，如甲醇等。这些副产物对酒的质量常起决定性作用，酒类的千差万别，除含有酒精量不同外，更重要的是这些副产物的影响。,例如：酒中乙酸乙酯含量高，则香气芬芳，这是清香型白酒-汾酒的特点，酒中杂醇油含量高，杂味浓，且对人体中枢神经有麻痹作用，损害健康，若酒中甲醇含量高，则损害视力。所以成品酒必须严格检查，其需符合卫生指标。因此了解这些副产物的形成机制很重要，以便在生产工艺中采取措施，控制他们的的生产，或在蒸馏过程中进行提取，改进酒的质量。正因为酒类发酵过程中产生副产物，因而酒发酵液具有甜、酸、辣、香等风味。在发酵中期酯类有所生成，但量微。香气不明显，甜润滋味被酸辣所掩盖，所以新酒酸而辣，风味欠佳。但新酒经陈酿或贮存后，酸醇经化学或生物化学作用渐渐结合成酯，酸辣味渐渐消失，而香气渐增。同时在陈酿或贮存期中，还由于微弱的氧化作用，容器浸出物的变化，以及酒精和水的缔和作用，也改善并增加酒的风味。除酒甜润芳香，酒类越陈愈香就是这个道理。,四、酒精生产中淀粉出酒率与淀粉利用率酒精出酒率可分理论酒精出酒率和实际酒精出酒率。实际出产率与理论出产率之比，称为原料利用率（发酵率）。理论酒精出产率可按下列反应计算：,淀粉酶酵母菌(C6H10O5)n+H2OnC6H12O62nCH3CH2OH+2nCO2淀粉162葡萄糖1802*462*44蔗糖酶酵母菌C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6C6H12O62CH3CH2OH+2CO2蔗糖342葡萄糖果糖1802*462*44淀粉理论酒精出产率（%）=(246)162100=56.78蔗糖理论酒精出产率（%）=(246)(3422)100=53.80己糖理论酒精出产率（%）=(246)180100=51.11,根报据上述反应式，可以算出100kg淀粉理论上可产无水酒精的数量为：162246100XX=246100/162=56.78（kg）因为各酒精厂平日不生产无水酒精，为了便于比较，往往将其换算为96%(容量)酒精，这样，100kg淀粉理论上可产96%(V)的酒精量为：56.78/0.9385=60.54(kg)式中0.9385是换算系数，意思是每100公斤96(容量)酒精中有93.85kg纯酒精即与96%（V）相应的重量百分百为93.85%（W）。60.54kg96%(V)酒精的出酒率是按此化学反应式计算得到的100kg淀粉的出酒率，称为淀粉的理论出酒率。在实际生产中，由于酵母菌细胞的生长以及生成副产物的消耗，实际上原料的利用率只达到95%。我国酒精厂的淀粉利用率处在80%92%，国际最高水平在93%左右。,例如：在某些白酒生产中，原料及曲中其含淀粉量150公斤，生产白酒折合纯酒料量为75公斤，其实际酒精出产率及淀粉利用率可计算如下：淀粉实际出酒率（%）=96%（V）酒精产量（原料淀粉总含量+曲料淀粉总含量）100=75150100=50.0淀粉利用率（%）=实际出酒率理论出酒率100=5056.78100=88.04,又如，某些果酒生产中，原料中总糖合葡萄糖为80公斤，生产的果酒折合纯酒精37公斤，其实际酒精出产率及葡萄糖利用率可计算如下：葡萄糖实际酒精出产率（%）=3780100=46.25葡萄糖利用率（%）=46.2551.11100=90.05,淀粉利用率的高低，是考核一个酒精工厂生产和技术管理水平的重要指标。它要求一个企业的生产要把消耗降低到最低水平。为了统一全国考核标准，1973年全国酒精会议上确定了两个出酒率：淀粉出酒率()=96%(V)酒精产量（t）100%/原料淀粉总含量（t)+曲料淀粉总含量（t）原料出酒率(%)=96%（V）酒精产量(t)100%/耗用原料量（t）,五、白酒的出酒率与原料利用率,从白酒来看，出酒率包括：理论出酒率、淀粉利用率、淀粉出酒率、原料出酒率，生产中用得较多的是原料出酒率，其计算方式如下：产65%（vol）原酒（kg）原料出酒率=*100%原料总耗量（kg）原料出酒率是报告淀粉出酒率的一个重要指标，表示100kg原料产酒精浓度为65%合格原酒的公斤数。,原料出酒率是报淀粉出酒率的一个重要指标，表示100kg原料产酒精浓度65%合格原酒的公斤数。另外一个很重要的是淀粉出酒率，表示100kg淀粉产酒精浓度65%合格原酒的公斤数，计算方法类似原酒出酒率。无非是分母换为“淀粉总耗用量”。【主原料淀粉总量（kg）=原料耗用量（kg）原料含淀粉量（%）】产65%（vol）原酒（kg）淀粉出酒率=*100%淀粉总耗用量（kg）,（一）怎样计算原粮出酒率，淀粉出酒率，淀粉利用率及白酒的其它消耗指标?,1、标准原粮出酒率由于酿酒原料的品种、质量和淀粉含量的不同，对出酒率的稳定性和可比性都有很大的影响。因此，原粮出酒率不能作为考核依据，而应考核标准原粮出酒率。具体要求和做法如下：1.1标准原粮：原粮，主要包括酿酒用粮、酵母粮和所用大曲(不包括麸曲)中的残余淀粉等。标准原粮是指上述原粮中的全部淀粉，折合成含淀粉65的标准粮；凡含淀粉在5以上的原辅料，如高梁糠、玉米皮、细谷糠等，都应折算成含淀粉65的标准粮。将各种物料的含淀粉量(以酶法水解为准)全部折算为含淀粉65的标准粮，称为标准原粮。其计算如下：,(1)白酒生产淀粉总用量：白酒生产淀粉总用量(kg)酿酒用原粮(kg)淀粉含量(W)酒母粮(kg)淀粉含量(W)大曲(kg)淀粉含量(W).(13)(2)标准原粮耗用量：标淮原粮耗用量(kg)（13）/65%,2标准白酒产量：白酒的酒度不同，为了统一考核白酒的产量，凡低于或高于65的白酒，一概折算为65度白酒的产量，称为标准白酒产量。3标准原粮出酒率：标准原粮出酒率()产65%(vol)原酒(kg)/标淮原粮耗用量(kg)1004吨酒耗标粮：吨酒耗标粮(公斤吨)1000/标准原粮出酒率,(二)淀粉出酒率淀粉出酒率是指每百公斤淀粉所产65度标准白酒的公斤数。凡含淀粉5以上的原辅料，均应计算淀粉出酒率。但是，白酒生产常用的辅料，如粗谷糠、稻皮、高粱壳、小麦壳、玉米轴(芯)等，按规定不计算淀粉出酒率。淀粉出酒率()产65%(vol)原酒(kg)/白酒生产淀粉总用量(kg)（13）100,(三)淀粉利用率由酒精发酵基本方程式可知，理论上每162.15kg纯淀粉，可产纯酒精92.14kg，则淀粉的理论产纯酒精率为56.82。又知：65度白酒的重量百分率为57.16(w)，所以：165度标准白酒理论出酒率()=56.82/57.16100=99.412淀粉利用率()=淀粉出酒率/65度标准白酒理论出酒率100,(四)粮曲比为统一计算白酒的耗曲量，便于对比，通常是将所用曲料中的水份折算成标准水份进行考核。如大曲规定标准水份为15，麸曲规定标准水份为20。各种成曲的实际水份高于或低于这个标准时，一律按规定的标准水份折算，称为标准水份曲，或简称标曲。粮曲比的折算方法如下：1.标曲成曲量：标曲成曲量(kg)=成曲量(kg)100（1成曲水份）/100（1标准水份）=成曲量（kg）（1成曲水份）/（1标准水分）,2出曲率：出曲率（%）=（20）/曲料总量（kg）1003吨酒耗标曲：吨酒耗标曲（公斤吨）标曲总用量（kg）/标准白酒总产量（t）4粮曲比粮曲比=标准原粮耗用量/标曲使用量,第四节酿造用微生物,霉菌在酿酒中主要起糖化作用，使淀粉变糖。酵母菌主要是将糖发酵成酒精。根霉虽然也能使糖变酒，但作用弱，主要还是酵母菌