易晓成，万 萍*，李雄波，田 浩

（1.四川工商职业技术学院 酒类与食品工程系，四川 都江堰 611830；2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川 自贡 643000；3.成都大学 药学与生物工程学院，四川 成都 610106）

青稞属大麦的变种，是我国西南高原地区较为普遍的粮食作物[1-2]。其营养丰富，约含碳水化合物70%、蛋白质10%～13.5%、脂肪1.8%～2.7%以及多种矿物质元素、维生素和氨基酸等[3-5]，是极好的酿酒原材料。

黄酒酿造在我国具有悠久的历史。传统黄酒以谷物为主要原料，利用酒药、麦曲或米曲所含多种微生物的共同作用酿制而成的发酵原酒，独特的曲法酿造赋予了黄酒独特的曲香、颜色和风味[6]。目前青稞黄酒主要是采用液体发酵法所生产[7]，而以青稞为原料采用传统发酵工艺生产黄酒鲜见报道。本研究以青稞为原料，利用麦曲和酒药作为糖化发酵剂，探讨酒药用量、麦曲用量、发酵温度、冲缸加水比和主发酵时间对青稞干黄酒发酵的影响，并采用响应面法优化青稞干黄酒传统发酵工艺，以期为青稞发酵酒新产品的开发提供科学依据，对传承经典、弘扬民族文化起到积极的推动作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

青稞、麦曲、黄酒酒药：均为市售。

1.2 仪器与设备

PHS-3C型酸度计：四川新科仪器有限公司；LD型电子天平：沈阳龙腾电子有限公司；BS110S型分析天平：北京赛多利斯天平有限公司；DNP-9052型电热恒温培养箱：上海宏精实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 青稞干黄酒发酵工艺流程及操作要点[8-10]

操作要点：选择优质且饱满的青稞，清洗，加水浸泡12～14 h，其间每3 h换水1次。浸泡后的青稞用手捏绵软，掐开麦粒成湿润状。浸好后的青稞用清水充分淋洗沥干，上蒸锅蒸60 min，其间每隔20 min用热水冲淋一次，蒸熟的青稞应熟而不糊，内无生心。将蒸熟的青稞放入预先杀菌的广口瓶内，待饭冷却至40℃左右时加入酒药，搅拌均匀，搭窝，加盖，置于恒温培养箱进行发酵，来酿后添加麦曲和水进行冲缸，此后定时搅拌继续发酵，待主发酵结束后，将其密封并置于室温进行后发酵70～90d，过滤得到产品。

1.3.2 青稞干黄酒传统发酵工艺优化试验设计

（1）单因素试验设计

试验选取酒药用量（0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%）、麦曲用量（2%、4%、6%、8%、10%）、发酵温度（28℃、29℃、30℃、31℃、32℃）、冲缸加水比（1.5mL/g、2.0mL/g、2.5mL/g、3.0mL/g、3.5mL/g）、主发酵时间（2d、4d、6 d、8 d、10 d、12 d）等因素分别进行试验，以酒精度为主要评价指标，结合考虑青稞干黄酒中的总糖和总酸含量，探讨各单因素对发酵的影响，并确定最适单因素条件。

（2）响应面法试验设计

在单因素试验的基础上，根据Design-Expert8.0.6中心组合试验设计原则，以酒药用量（A）、麦曲用量（B）、主发酵温度（C）为主要考察因素，以酒精度（Y）为响应值，设计了3因素3水平的响应面试验组。因素与水平编码见表1。

表1 青稞干黄酒发酵条件优化响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for fermentation conditions optimization of highland barley dryHuangjiu

1.3.3 测定方法

酒精度：密度瓶法[11]；总糖含量：亚铁氰化钾滴定法[12]；pH值：pH计法[12]；总酸含量：电位滴定法[12]；氨基酸态氮含量：甲醛法[12]；非糖固形物含量：干燥法[12]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 酒药用量对青稞干黄酒发酵的影响

酒药又称小曲、酒饼、白药等。酒药是黄酒生产的糖化发酵剂，它含有的主要微生物是根霉、毛霉、酵母及少量的细菌和梨头霉等，具有糖化发酵力强而用量少的优点[13]。酒药用量的多少直接影响到酒精的生成量。在麦曲用量6%、发酵温度为30℃、冲缸加水比2 mL/g条件下发酵8 d时，测定发酵醪的酒精度、总糖及总酸含量，以确定最适宜的酒药用量，结果见图1。

图1 酒药用量对青稞干黄酒发酵的影响Fig.1 Effect of Jiuyao addition on highland barley dryHuangjiu fermentation

由图1可知，当酒药用量从0.4%上升至0.6%时，酒精度出现升高的趋势；酒药用量从0.6%上升至0.8%时，酒精度出现降低的趋势。酒药用量过低造成发酵不完全、残糖高；酒药用量过高酒药中各类微生物生长对原料的消耗加大，造成酒精度偏低，且由于发酵速度过快生酸也快，影响了黄酒的品质。当酒药用量为0.6%时，酒精度达到最大值9.4%vol，此时总糖含量为7.1 g/L和总酸含量为6.3 g/L，均满足干黄酒的要求。所以确定最适酒药用量为0.6%。

2.1.2 麦曲用量对青稞干黄酒发酵的影响

麦曲是指在破碎的小麦粒上培养繁殖糖化菌而制成的黄酒生产的糖化剂，能赋予黄酒独特的风味[13]。麦曲用量直接影响糖化的效果进而影响酒精的生成量。在酒药用量0.6%、发酵温度30℃、冲缸加水比2 mL/g条件下发酵8 d时，测定发酵醪的酒精度、总糖及总酸的含量，以确定最适宜的麦曲用量，结果见图2。

图2 麦曲用量对青稞干黄酒发酵的影响Fig.2 Effect of wheat starter addition on highland barley dryHuangjiufermentation

由图2可知，当麦曲用量从2%上升至6%时，酒精度呈上升的趋势；当麦曲用量从6%上升至10%时，酒精度呈现下降的趋势。麦曲用量过低，糖化不足、酒精度偏低；麦曲用量过高，与酒药用量不匹配，造成在规定的发酵时间内残糖高而发酵不足使得酒精度也偏低。当麦曲用量为6%时，酒精度达到最大值为9.4%vol，此时总糖含量为7.1g/L和总酸含量为6.3g/L，均满足干黄酒的要求，所以确定最适麦曲用量为6%。

2.1.3 发酵温度对青稞干黄酒发酵的影响

发酵温度影响整个发酵体系中各类酶促反应的速度、产物的生成量及产品的品质[14]。在麦曲用量6%、酒药用量0.6%、冲缸加水比2 mL/g条件下发酵8 d时，测定发酵醪的酒精度、总糖及总酸的含量，以确定最适宜的发酵温度。结果见图3。

图3 发酵温度对青稞干黄酒发酵的影响Fig.3 Effect of fermentation temperature on highland barley dryHuangjiufermentation

由图3可知，当发酵温度从28℃上升至30℃时，酒精度呈现上升的趋势；当发酵温度从30℃上升至32℃时，酒精度呈现下降的趋势。发酵温度低时发酵不足，酒精度偏低；而发酵温度过高，发酵速度快，生酸也快影响了酒精的生成和酒的品质。当发酵温度为30℃时，酒精度达到最大值为9.4%vol，此时总糖含量为7.1 g/L和总酸含量为6.3 g/L，均满足干黄酒的要求，所以确定最适发酵温度为30℃。

2.1.4 冲缸加水比对青稞干黄酒发酵的影响

水是物料和酶的溶剂，其多少直接影响酒精度的高低和产品得率[15]。在酒药用量0.6%、麦曲用量6%、发酵温度30℃条件下发酵8 d时，测定发酵醪的酒精度、总糖及总酸的含量，以确定最适宜的冲缸加水比，结果见图4。

图4 冲缸加水比对青稞干黄酒发酵的影响Fig.4 Effect of cylinder water addition ratio on highland barley dry Huangjiu fermentation

由图4可知，冲缸加水比从1.5mL/g上升至2mL/g时，酒精度出现上升的趋势；冲缸加水比从2mL/g上升至3.5mL/g时，酒精度出现下降的趋势。冲缸加水比低，发酵醪浓度高，影响发酵体系中酶反应的进行，进而影响酒精的形成；冲缸加水比高，同样影响发酵体系中酶反应的进行，且因为过度稀释造成发酵醪中的酒精含量降低。当冲缸加水比为2 mL/g时，酒精度达到了最大值为9.4%vol，此时总糖含量为7.1 g/L和总酸含量为6.3 g/L，均满足干黄酒的要求，所以确定最适冲缸加水比为2 mL/g。

2.1.5 发酵时间对青稞干黄酒发酵的影响

发酵时间的长短直接影响发酵的完全程度和生成酒精的量。在酒药用量0.6%、麦曲用量6%、冲缸加水比2 mL/g，发酵温度30 ℃的条件下，分别在发酵2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d时测定发酵醪的酒精度、总糖及总酸的含量，以确定最适宜的发酵时间，其结果见图5。

图5 发酵时间对青稞干黄酒发酵的影响Fig.5 Effect of fermentation time on highland barley dryHuangjiu fermentation

由图5可知，发酵时间从2 d增至8 d时，酒精度出现上升的趋势；发酵时间从8 d增至12 d时，酒精度出现下降的趋势。发酵时间短导致糖化和发酵均不完全，所生成的酒精量也低；而发酵时间过长，因酒精挥发而造成酒精度偏低，且酸度会随着发酵时间的增加而升高，对酒的品质造成不利影响。当发酵时间为8 d时，酒精度达到了最大值为9.4%vol，此时总糖含量为7.1 g/L，总酸含量为6.3 g/L，均满足干黄酒的要求，所以确定最佳发酵时间为8 d。

2.2 响应面法试验结果

2.2.1 模型方程的建立与显著性影响

根据单因素试验结果，选取对试验结果影响较大的酒药用量（A）、麦曲用量（B）、发酵温度（C）3个因素，以酒精度（Y）为响应值，按照Box-Behnken试验设计原理，设计3因素3水平的17组试验，其试验结果见表2，回归模型系数显著性检验结果见表3。

表2 青稞干黄酒发酵条件优化响应面试验设计与结果Table 2 Results and analysis of response surface methodology for fermentation conditions optimization of highland barley dryHuangjiu

2.2.2 响应面试验结果及分析

用Design-Expert8.0.6统计软件对试验数据进行回归分析，得到试验因素对酒精度影响的多元二次回归方程如下：

回归方程模型的P值为0.000 1（P＜0.01），表明该模型极显著，失拟项不显著（P=0.353 7＞0.05）说明方程对试验的拟合度好，试验误差小，该模型可以真实地拟合和推测实际情况；模型的决定系数R2=0.986 2，表明实测值与预测值高度相关，变异系数（coefficientofvariation，CV）=1.49%，其数值较低，试验稳定性好，试验结果可靠。由此可知，模型与试验拟合程度良好，可用作最佳试验条件的预测。

表3 回归模型系数显著性检验结果Table 3 Results of significant test for regression coefficient

由表3回归模型系数显著性检验结果可以看出，B、C、A2、B2、C2对酒精度的影响极显著（P＜0.01），A对结果影响不显著（P＞0.05），交互项BC对酒精度的影响显著（P＜0.05），AB、AC对结果影响不显著（P＞0.05），说明本试验设计的因素选择是成功的。

利用DesignExpert8.0.6对表3的数据进行二次多元回归拟合，便可得到响应曲面图及等高线图，能直观地反映出各因素及两两间相互交互作用对酒精度的影响，结果见图6。

图6 酒药用量、麦曲用量和发酵温度交互作用对酒精度影响的响应曲及等高线Fig.6 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between Jiuyao addition,wheat starter addition and fermentation temperature on the alcohol content

由图6a可知，麦曲用量不变时，随着酒药用量的加大酒精度呈先增后降的变化趋势；当酒药用量不变时，随着麦曲用量的不断加大，酒精度呈先增后降的变化趋势；等高线图椭圆度较小，酒药用量和麦曲用量之间交互作用对酒精度的影响不显著；由图6b可知，酒药用量不变时，随着发酵温度升高酒精度呈先增后降的变化趋势；当发酵温度不变时，随着酒药用量的不断加大，酒精度呈先增后降的变化趋势；等高线图椭圆度较小，酒药用量和发酵温度间之间交互作用对酒精度的影响不显著；由图6c可知，麦曲用量不变时，随着发酵温度升高酒精度呈先增后降的变化趋势；当发酵温度不变时，随着麦曲用量的不断加大，酒精度呈先增后降的变化趋势；等高线图椭圆度较大，麦曲用量和发酵温度间之间交互作用对酒精度存在显著影响。

2.2.3 最佳工艺条件的验证

通过软件计算得出青稞干黄酒传统发酵理论最佳工艺条件为酒药用量0.61%，麦曲用量6.61%，发酵温度29.4℃，此条件下酒精度为9.48%vol，为方便实际操作，修改条件为酒药用量0.6%，麦曲用量6.6%，发酵温度29℃，此条件下进行3组平行试验结果取其平均值，酒精度为9.56%vol，与预测值（9.48%vol）相差不大。

3 结论

采用响应面法对青稞干黄酒传统发酵工艺进行优化，得到的最佳发酵工艺条件为：酒药用量0.6%、麦曲用量6.6%、发酵温度29℃、冲缸加水比2 mL/g、发酵时间8 d。所得产品的主要理化指标为：酒精度为9.56%vol、总糖（以葡萄糖计）为6.0g/L、pH值为3.9、总酸（以乳酸计）为6.4 g/L、非糖固形物为35.2 g/L、氨基酸态氮为0.46 g/L，符合传统型干黄酒的国标要求，并且得到的产品色香味俱佳，具有青稞干黄酒的独特风味。

青稞中蛋白质含量比传统黄酒酿造原料大米要高，因此易发生浑浊，导致青稞酒稳定性差等问题。本研究采用清洗、浸泡换水等方法以除去青稞表层过多的不稳定蛋白质和多酚，有利于青稞干黄酒非生物稳定性的提高。