米浆水回用工艺研究及其在黄酒生产中的应用

刘 克，毛严根，李 丽

（上海石库门酿酒有限公司，上海201501）

米浆水回用工艺研究及其在黄酒生产中的应用

刘 克，毛严根，李 丽

（上海石库门酿酒有限公司，上海201501）

研究了米浆水的循环利用方式及其在黄酒大罐发酵生产中的应用方法。结果表明，米浆水回用后，其总酸随着浸米温度的升高而增加，总酸最高可达10.00 g/L以上，并且会影响后续蒸饭和发酵过程；高温杀菌后的米浆水可以用于后续发酵过程，并且对发酵醪理化指标和风味物质没有负面影响；米浆水的添加会降低后续压榨的速度，加入适量的蛋白酶后压榨速度得到改善；米浆水回用是切实可行的，但需要根据生产条件控制米浆水的添加量和回用次数，保证发酵的顺利进行。

米浆水； 发酵； 总酸； 压榨； 酸性蛋白酶

浸米工艺是黄酒酿造生产中的重要工序，传统的黄酒酿造所需的浸米时间较长，其中，传统摊饭法酿酒，浸米时间长达16～20 d[1]，浸米工序直接关系到黄酒酿造的成败。米浆水是黄酒生产中在浸米工序产生的副产物，是传统黄酒酿造中的重要配料，南宋朱翼中著的《北山酒经》中曾提到浆水的重要性，他说“造酒最在浆，浆不酸即不可酿坛”，“如浆酸，亦须约分数以水解之”，可见在宋代酿酒就已用米浆水，并且很注重米浆水的酸度。浸米的目的主要有以下几点：(1)有利于蒸煮糊化，干燥的大米必须经过吸水膨胀后，加热蒸煮才能使淀粉结构分解；(2)利用含乳酸的浸米浆水，其所含的酸被带到后续发酵过程中可以抑制产酸菌的繁殖而防止酸败，俗称“以酸制酸”[2]；(3)改善黄酒风味，米浆水中含有大量的有机酸、氨基酸、蛋白质、淀粉、糖类、脂肪、维生素等,其中氨基酸的种类高达18种，营养物质十分丰富[3-5]，不仅有利于酵母繁殖，而且可以改善黄酒的风味。

黄酒酿造新工艺大大缩短了浸米时间，浸米时间一般为2～4 d，浸米温度20～35℃[6]。经计算每酿造1 t黄酒产生的米浆水为0.625 t左右[7]，而新工艺大都采用机械化生产，产能相比于传统工艺大大提高[8]，随之而来的米浆水处理问题显得尤为突出。如若直接排放，会严重污染环境，造成水体富营养化[9]。因此，解决黄酒米浆水的难题，避免向环境排放污水，节约水资源，不仅是人类生存环境的需要，也是黄酒生产企业生存和发展的需要[10]。现有的黄酒米浆水处理以生化法居多，沿用处理污水的思路对米浆水进行处理，如采用酸化、UASB厌氧、SBR好氧等联合处理工艺，处理成本、设备投入都非常高[11]。俞卫华等[12]研究了以硅藻土、活性炭作为吸附剂对米浆水的处理效果，结果表明，在最适工艺条件下，即当用石灰乳调米浆水pH8.0，硅藻土加量为6.0 g/L，活性炭加量为8.0 g/L，静置吸附时间为30 min时，处理后的米浆水的透光率可达85%。李海霞等[13]将米浆水和淋饭水循环用于浸米和发酵工序，随着米浆水循环回用次数的增加，发酵醪的总酸也随之增加，抑制了杂菌生长，有利于酵母繁殖，加快了发酵进程，提高了酒精含量，20 d时酒醅中酒精含量从第1批的16.5%vol提高到第5批的17.4%vol。张雨等[14]研究了发酵中添加米浆水对黄酒风味的影响发现，添加20%米浆水的黄酒总酸含量较不添加米浆水的升高了0.11倍，而氨基酸态氮含量升高了0.35倍，甲醇、β-苯乙醇和乳酸乙酯的浓度提高，经品尝口感较丰满、协调。周高峰等[15]将米浆水用于制作黄酒熟麦曲，也取得了较好的效果。

以上研究表明，米浆水用于发酵过程或循环浸米过程都是切实可行的，但是这些研究大都处于实验室阶段，规模较小，在实际生产中米浆水的利用是否还存在其他问题不得而知。本研究在胡健等[16]研究的基础上，就米浆水在实际生产中的应用及影响米浆水循环回用的关键难题及其解决办法进行了探索。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

材料：酒母、纯种生麦曲、米浆水，公司自制；酶制剂，诺维信酶制剂；气相检测试剂，无水酒精和NaCl为A.R.级，其余标样均为GC级。

仪器设备：785 MDP Titrino电位滴定仪785，瑞士万通(Metrohm)；10%vol～20%vol酒精计，上海华辰医用仪表有限公司；BS210S分析天平，北京赛多利斯天平有限公司；agilent6890N气相色谱仪，安捷伦科技有限公司，色谱柱DB-WAX30 m×0.32 mm×0.25 μm，顶空进样器HP-7694E。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

本实验采用流程如下：

1.2.2 浸米方式

①每天浸米6罐，3罐浸米时间为1 d，3罐浸米时间为2 d，酿造水经除氯装置除氯后，作浸米用水。

②常温浸米，每罐5.5 t大米，大米∶清水=1∶0.75～0.80，将米面铺平。

③放米前，先将浸米罐底部较浓浆水排去，收集浸米2 d的米浆水6.0 t作为发酵投料用水。

④浸米1 d的米浆水根据总酸高低取适量用于下次浸米过程，剩下的米浆水排至污水进行处理。

1.2.3 前酵过程米浆水添加方法

①将收集的6.0 t米浆水加热到95℃灭菌45～60 min。

②将灭菌后的6.0 t米浆水加入酿造用水中，等量投入4个前酵罐，每罐1.5 t。

1.2.4 米浆水的处理方法

首先将适量米浆水混匀后，然后分别对米浆水进行以下处理：

A组：升温到95℃以上灭菌45 min，降温至45℃，不加酸性蛋白酶，保温30 min，取出20.0 kg待用。

B组：升温到95℃以上灭菌45 min，降温至45℃，加入酸性蛋白酶0.5 kg，保温30 min，取出20.0 kg待用。

C组：升温到95℃以上，加入液化酶300 mL，灭菌45 min，降温至45℃保温30 min，取出20.0 kg待用。

D：升温至95℃以上，加入液化酶300 mL，灭菌45 min，降温至45℃，加入酸性蛋白酶0.5 kg，保温30 min，取出20.0 kg待用。

分别将A、B、C、D组中米浆水同时倒入纱布漏斗中进行过滤，18 h后，取4组米浆水滤出液进行计量，对比4组滤出液的量，进而反映出两者的过滤速度。

1.2.5 样品分析方法

挥发性风味物质：采用毛细管气相色谱并结合自动静态顶空进样技术。

理化指标：检测方法参见国标GB/T 13662—2008。

2 结果与讨论

2.1 米浆水回用对浸米和发酵的影响

首先，采用米浆水回用工艺后，对米浆水总酸进行了测定，结果见图1。

图1 米浆水回用次数与总酸的关系(浸米温度≥25℃)

由于米浆水回用的操作方式，导致米浆水总酸越来越高，在循环几天之后需要将米浆水全部排去，重新使用清水浸米，否则由于米饭裹浆导致蒸饭蒸不透。

取浸米2 d的浆水6.0 t，分别加入4个前酵罐中，每个前酵罐1.5 t。随着米浆水的加入，发酵醪的总酸较没加浆水之前提高了很多，压榨后的清酒总酸超过了总酸要求上限5.50 g/L，米浆水的加入没有影响其他理化指标。

图2 加入米浆水后酒样总酸的变化

从图2可以看出，加入米浆水后，5次实验中有3次总酸高于5.50 g/L，而以往不加米浆水的酒液总酸在4.50～5.50 g/L之间，所以加入米浆水后酒液总酸偏高。经过15 d的米浆水利用，发现加入米浆水利用过程中主要会出现以下几个问题：(1)米浆水总酸太高，加入前发酵后，导致发酵过程中发酵液总酸较高；(2)由于米浆水的回用，导致浸米水浓度较高，蒸饭放米时由于米饭裹浆严重，导致蒸饭蒸不透；(3)前酵投入米浆水，在发酵结束后进入压榨工序时，发现压榨速率有所下降，压榨出糟含水量升高。针对以上几个问题，我们分别进行了研究。

2.2 米浆水总酸控制

针对由于米浆水的回用，导致米浆水总酸不断升高的问题，对浸米及米浆水的回用工艺进行了改进：(1)浸米2 d的浆水取出6.0 t用于前发酵，其余的浆水由于总酸高、浆水浓度高，所以全部排到污水组进行处理，而浸米1 d的浆水则回用于下次浸米；(2)降低浸米温度，从而降低米浆水总酸。首先，对不同浸米温度下米浆水的总酸变化进行了跟踪测定，结果见表1和表2。

表1 浸米温度与米浆水总酸的关系(浸米温度24～25℃)

由表1、表2可看出，浸米温度为24～25℃时，米浆水总酸可以达到8.00 g/L以上，最高可以达到10.00 g/L，米浆水的总酸较高，浆水较浓；而浸米温度降到16～18℃时，米浆水总酸降到7.50 g/L左右，甚至更低。说明随着温度的降低，米浆水的总酸是明显降低的。为了能增加米浆水回用次数，应该尽量降低浸米温度，保证米浆水酸度适中，不会出现酸度过高、大米裹浆严重的问题。

表2 浸米温度与米浆水总酸的关系(浸米温度16～18℃)

2.3 发酵过程总酸的控制

发酵过程中总酸升高明显，除加入米浆水的原因外，还有可能是由于米饭带有酸浆，米浆水浓度非常高，米饭裹浆严重，导致蒸饭时米饭蒸不透，而且蒸出来的米饭酸味明显，说明米饭中含有大量有机酸，而且米饭蒸煮不透也会引起发酵过程升酸。为考察米饭裹浆对发酵总酸的影响，放米蒸饭时用少量清水除去大米上裹着的较浓浆水，防止浆水引起米饭蒸不透，且在放米之前，要将浸米罐底部较浓的浆水排去，因为底部浆水不仅总酸较高，浆水较浓，而且带有异味，会影响黄酒风味。实验结果见图3。

图3 米浆水添加与否对总酸的影响

从图3可以看出，使用清水冲米之后，即使加入米浆水，发酵醪总酸也不会升高，与不加米浆水总酸基本相同，可以达到小于5.50 g/L的标准，说明米饭裹浆是造成发酵过程中总酸升高的一个主要原因。

2.4 米浆水对黄酒风味的影响

米浆水虽营养丰富，但是成分也较复杂，加入发酵中是否会影响黄酒风味还有待验证，对生产过程中加入米浆水的黄酒进行了气相风味物质分析，结果见表3。

表3 黄酒风味物质检测 (mg/L)

从可检测到的风味物质检测结果来看，添加米浆水没有对黄酒风味产生影响，与不添加米浆水相比，反而使乳酸乙酯的含量大幅度提高，其他风味物质含量基本不变，所以米浆水并不会对黄酒风味产生不利影响，反而会因米浆水的加入而增加部分风味物质的含量。

2.5 添加米浆水对压榨速率的影响

压榨过程中发现，加入米浆水后，导致压榨速度有所减慢，降低压榨效率及出酒率。米浆水中含有大米淀粉颗粒、蛋白质、脂肪及灰分等，这些组分可能是影响过滤速度的因素，其中，蛋白质和淀粉对过滤的影响相对较大，它们都具有很强的吸水性及保水性，这使压榨过程中，压榨速度减慢，酒糟的水分升高，降低了出酒率。接下来研究了米浆水中蛋白和淀粉对压榨的影响。

2.5.1 蛋白酶、液化酶对米浆水纱布过滤的影响

为了研究蛋白和淀粉对米浆水过滤的影响，将20 kg米浆水进行适当处理(具体见本文1.2.4)。加入蛋白酶和淀粉水解酶，然后观察米浆水在常压下的过滤速度有无变化，实验数据见表4。

表4 米浆水过滤速度

通过实验发现，相比于米浆水原液，加入蛋白酶会提高米浆水过滤速度，而加入液化酶反而会降低米浆水过滤速度，而液化酶和蛋白酶同时加入则又会大大加快过滤速度，最终，加入液化酶和蛋白酶后过滤速度最快。分析原因可能是由于在米浆水原浆中加入液化酶后，虽然有少量淀粉被酶水解为糊精，但是大颗粒的淀粉仍不能完全降解，反而导致整个米浆水呈现一种“糊状”的状态，不利于过滤，而单独加入蛋白酶后，水解了其中的蛋白质，使过滤速度稍有提高，而液化酶和蛋白酶协同作用使米浆水中淀粉、多糖及蛋白质形成的复合结构被水解，从而大大加快了过滤速度。

2.5.2 蛋白酶添加对压榨的影响

通过上述的实验发现，加入蛋白酶和液化酶会加快米浆水的过滤速度，为了确定加入蛋白酶和液化酶是否会加快实际生产的压榨速度，将1.5 kg酸性蛋白酶加入3000 kg米浆水中(因发酵过程中会加入液化酶和糖化酶，固此处不再添加液化酶)，然后加入前发酵罐中，经过20 d左右的前发酵和后发酵，进入压榨，记录压榨速度及酒糟含水量的变化。

据压榨车间反映，加入酸性蛋白酶会加快压榨速度，不会残留在发酵醪中导致压榨速度减慢。加入酸性蛋白酶前后酒糟含水量见表5。

表5 酒糟含水量

从表5数据可以看出，添加米浆水与不添加相比，酒糟含水量明显增加，且相同时间内压榨速度偏慢，而加入酸性蛋白酶可以使加入米浆水的发酵醪压榨速度提高，与不加米浆水的发酵醪压榨速度基本相同。说明加入酸性蛋白酶水解蛋白之后，可以提高压榨速度，蛋白质含量高会降低压榨速度，在相同压榨时间内，蛋白质含量越高，压榨速度越慢；而米浆水中含有大量蛋白质，一部分来自大米，一部分来自产酸菌的代谢分泌物。综上所述，加入米浆水压榨速度会降低是因为增加了大量的蛋白质，但是蛋白质增加会降低压榨速度是因为蛋白质的保水能力较强，或蛋白质与残淀粉之间形成复合结构而导致压榨困难，亦或者蛋白质增加引起其他变化而导致压榨速度降低，现在还不得而知，还需要进一步实验验证。

3 结论

将米浆水作为投料水用于发酵过程是解决米浆废水的一个有效途径，通过研究发现：

3.1 米浆水总酸随着浸米温度的提高，上升明显，在20℃以上的温度下，重复利用米浆水作为下次浸米过程的浸米用水会使米浆水总酸快速升高，循环4～7 d后，米浆水总酸可以超过10.00 g/L，而在较低温度15℃时，循环4～7 d，总酸达到7.00 g/L左右，说明在较低的温度下，米浆水的重复利用较为可行。

3.2 发酵过程中添加米浆水，会提高前发酵液的基础总酸，造成总酸控制较困难，因为多次循环利用米浆水，导致米浆水总酸升高，当温度降低后，适当减少米浆水循环次数，使用清水冲米，除去米表面的裹浆都可以适当降低米浆水对发酵的影响。

3.3 米浆水加入发酵液中，不会对黄酒风味产生负面影响；但会降低后续压榨的速度，影响出酒率，而加入酸性蛋白酶可以有效地提高压榨速度。

综上所述，米浆水用于黄酒生产是解决米浆水处理难题的一个切实可行的途径，加入米浆水不会影响黄酒的发酵及黄酒风味，在生产工艺上需要适当控制米浆水的回用及其在发酵过程中的添加方式，关键在于控制其总酸的稳定，这是米浆水回用工艺中至关重要的控制点。

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Recycling of Rice Steeping Water in Yellow Rice Wine Production

LIU Ke,MAO Yangen and LI Li
(Shikumen Winery Co.Ltd.,Shanghai 201501,China)

In this study,the recycling of rice steeping water in yellow rice wine production were explored.After the recycling,total acids content in rice steeping water increased with the increase of rice steeping temperature and the highest total acids content may reach up to 10.00 g/L,which would influence the subsequent rice steaming and fermentation.Rice steeping water with high-temperature sterilization could be used in subsequent fermentation and it had no negative effects on physicochemical indexes of fermenting mash and the flavoring compounds.Besides,the addition of rice steeping water would reduce subsequent squeezing speed,and the addition of proper amount of protease may settle such problem.Above all,the recycled utilization of rice steeping water was feasible in practice.However,the adding level and the recycling times of rice steeping water should be under proper control according to actual production conditions to ensure successful fermentation.

rice steeping water;fermentation;total acid;squeeze;acid proteinase

TS262.4；TS261.4

A

1001-9286（2017）07-0102-05

10.13746/j.njkj.2017030

2017-02-17

刘克（1990-），男，硕士研究生，从事发酵工程研究，E-mail：liuke411@163.com。

优先数字出版时间：2017-03-27；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170327.1519.007.html。