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摘要[目的]优化麦芽发酵工艺参数，获得新型麦芽酒。[方法]以麦芽为原材料，糖化后经酿酒酵母发酵成麦芽酒。利用单因素试验和响应面试验研究pH 、温度、接种量对发酵工艺的影响。[结果]优化的麦芽酒发酵条件：温度30 ℃、pH 5.5、接种量7.5×107 CFU/mL、发酵2 d，此工艺条件下可获得酒精度为6.6%的麦芽酒。[结论]将麦芽酒蒸馏出的酒精与麦芽酒勾调成16%的麦芽酒，可开发出一种品质优良的新型发酵麦芽酒。
关键词 麦芽酒；酿造工艺；响应面法
中图分类号 S512.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0108-03
Abstract[Objective] To optimize malt fermentation parameters and develop a newtype malt wine.[Method] The malt wine was fermented by the Saccharomyces cerevisiae with the saccharified malt. The effects of pH，temperature， inoculum size on fermentation process was studied by single factor method and respond surface method.[Result] The malt wine of 6.6% was produced by the optimum fermentation condition with 30 ℃， pH 5.5， inoculum size 7.5×107 CFU/mL after 2 days.[Conclusion] It was succeed to develop a newtype malt wine of 16%by blending malt wine and distillation alcohol of malt wine.
Key words Malt wine；Fermentation process；Respond surface method
大麦是世界上四大粮食作物之一[1]，营养丰富，是谷物食品中全价营养食品之一[2]，含有丰富的维生素、氨基酸、矿物质以及一定的膳食纤维，如β-葡聚糖等活性物质。大麦通过发芽可生成各种酶，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶等，并将麦粒中的淀粉和蛋白质适度水解，通过干燥时的生化反应而使麦芽生成特有的色、香、味，非常适合于酿酒 [3]，其中啤酒就是典型代表。因此，以麦芽为原料，可发酵成品质优良的麦芽酒。笔者主要通过单因素试验[4-6]和响应面试验[7-10]优化麦芽发酵过程中的工艺参数，以增加发酵的酒精度，然后将蒸馏酒精与发酵酒勾调以获得风味良好的新型麦芽酒。
1 材料与方法
1.1 材料
干麦芽，购于广州麦芽厂；4种优良酿酒酵母A、B、C、D，华南理工大学发酵工程实验室选育保藏。
主要仪器：
YQ-PJ-6B型自动糖化仪，轻工业部西安轻机所光电公司。
1.2 酵母培养
将斜面保存的酿酒酵母菌种接种到含有麦芽汁培养基的三角瓶中，30 ℃，200 r/min摇床培养至OD600 nm=2。
1.3 麦芽酒生产工艺流程
该试验研制的新型麦芽酒生产工艺流程见图1。
1.3.1 糖化。
将粉碎的麦芽与水按1∶4（g∶mL）混合，55 ℃搅拌1 h，65 ℃搅拌1 h，72 ℃搅拌20 min，微沸1 h，将过滤上清调成15 °P麦芽汁备用。
1.3.2 麦芽酒的发酵。
灭菌后的麦芽汁接种酿酒酵母发酵成麦芽酒。
1.4 响应面试验
根据麦芽酒单因素试验结果选择麦芽汁pH 、发酵温度、接种量3个主要因素设计响应面试验，利用Design Expert软件设计 BoxBehnken 中心组合试验，采用Origin 8.5进行数据整理和计算。响应面因素水平设计见表1。
1.5 麦芽酒勾调
先将部分低酒精度发酵麦芽酒蒸馏成酒精度40%（体积分数）以上的麦芽酒精，然后与麦芽酒勾调成高酒精度发酵麦芽酒。
2 结果与分析
2.1 不同酿酒酵母对发酵的影响
酿酒酵母A、B、C、D，按接种量3×107 CFU/mL分别接种到15 °P的麦芽汁中30 ℃发酵5 d，结果见图2。
从图2可知，酵母A、B、C、D都能够进行快速发酵，其中B、C、D都能够在2 d完成快速发酵，得到酒精度6%以上的麦芽酒。通过对酿酒酵母B、C、D发酵麦芽酒的品评，确定酿酒酵母D的口味纯正，且无异杂味。结合酿酒酵母D发酵酒精度在4种酿酒酵母发酵酒中最高，即酿酒酵母D能够快速发酵，且发酵酒精度高。故选择酿酒酵母D为研究菌种，快速发酵时间为2 d。
2.2 发酵温度对发酵的影响
将酿酒酵母d以3×107 CFU/mL的接种量接种到 15 °P的麦芽汁中，分别在20、25、30、35 ℃发酵，结果见图3。
从图3可知，发酵3 d后，20 ℃发酵的酒精含量仍最低，在20～30 ℃的范围内，随着发酵温度的上升，发酵酒精度也逐渐上升。在30～35 ℃的范围内，温度升高反而使酒精度下降，原因是会产生更多的副产物。因此，确定30 ℃为酿酒酵母D的最适发酵温度。
2.3 接种量对发酵的影响
將酿酒酵母d以1.5×107、3.0×107、4.5×107、6.0×107 CFU/mL的接种量分别接种到15 °P的麦芽汁中30 ℃发酵，结果见图4。 从图4可知，从1.5×107 CFU/mL开始随着接种量的升高，发酵酒精度也逐渐升高，到接种量4.5×107、6.0×107 CFU/mL时，发酵酒精度达到高点，两者差别不大。因此，确定6.0×107 CFU/mL为最优接种量。
2.4 麦芽汁pH 对发酵的影响
将麦芽汁pH 分别调到4.0、4.5、5.0、5.5，接种4.5×107 CFU/mL的酿酒酵母D，30 ℃发酵，结果见图5。
从图5可知，pH 为5.5的麦芽汁发酵2 d的发酵酒精度比其他pH的发酵酒精度都高，且随着发酵时间的延长，酒精度一直维持最高。因此，确定麦芽汁pH 5.5为最适pH，发酵2 d。
2.5 发酵响应面试验及分析
由此可知，该回归模型F检验极为显著（P<0.000 1），失拟项（P=0.751>0.05）不显著，R2=0.983 7，R2adj=0.962 8，说明该模型的预测值与实际测定值较为接近，线性关系良好，能够真实反映酒精度的发酵情况。同时，A、C因素的交互作用影响极显著，B、C因素的交互作用影响显著，A2、B2、C2影响极显著，C因素的影响显著。从F值看3个因素对发酵酒精度的影响顺序为接种量>pH >温度，同时得到3个因素与发酵酒精度的模拟方程：
酒精度Y=6.18-0.025A-0.012B+0.038C-0.025AB+0.12AC+0.05BC+0.085A2-0.29B2+0.21C2。
根据表2的结果，利用Design Expert对响应面绘制三维图形，得到AB、AC、BC两两因素交互作用的响应面图，如图6、7、8所示。
根据图6、7、8及使用Design Expert软件对上述方程分析得到麦芽汁发酵的最优条件：pH 5.5、温度30.1 ℃、接种量7.5×107 CFU/mL，在此条件下发酵酒精度为6.61%。因此，最终确定麦芽酒的最优发酵条件：pH 5.5、温度30 ℃、接种量7.5×107 CFU/mL、发酵时间2 d。
2.6 麦芽酒的蒸馏
将发酵麦芽酒蒸馏成酒精度40%以上的麦芽酒精，先去掉不同体积的蒸馏酒头（占发酵酒的体积）[11] 后，再分析评价蒸馏麦芽酒精的品质，试验结果见表3。
从表3可知，去掉占发酵酒1.00%（V/V）酒头的蒸馏麦芽酒精，能够有效去掉麦芽酒精的不良辛辣风味，从而得到麦芽香味突出、品质优良的麦芽酒精。
2.7 麦芽酒的勾调
为获得麦芽香与酒香协调，口感醇厚柔和的麦芽酒，将麦芽酒精（≥40%）与发酵麦芽酒（≥6%）进行混合勾调，试验结果见表4。
从表4可知，通过麦芽酒精与发酵麦芽酒的混合勾调，在酒精度15.7%、17.3%时，勾调麦芽酒的麦芽香味明显，且与酒香协调，酒味醇厚纯正，无异杂味。故确定麦芽酒为酒精度16%、麦芽汁浓度10 °P。
3 结论
单因素试验结果表明：发酵最优条件为使用酿酒酵母D、发酵温度30 ℃、接种量6.0×107 CFU/mL、发酵pH 5.5、发酵2 d。然后进行响应面试验得出对发酵酒精度影响的顺序为接种量>pH >温度，得出的最优工艺条件：pH 5.5、发酵温度30 ℃、接种量7.5×107 CFU/mL、发酵2 d，可得到酒精度6.6%的麦芽酒。将低酒精度麦芽酒蒸馏成酒精度40%的麦芽酒精，去掉1.00%（V/V）蒸馏酒头的麦芽酒精感官评价最好。
将麦芽酒精与麦芽酒混合勾调成酒精度16%的麦芽酒，酒香明显、口感醇厚协调，属于一种新型的高酒精度麦芽酒。
参考文献
[1] 杨庆明.大麦及麦芽提取物抗氧化活性研究[D].兰州：西北师范大学，2009.
[2] 夏岩石.大麦生物活性成分的遗传分析及应用研究[D].广州：华南理工大学，2012.
[3] 黄祥斌.制麦过程中的酶变化[J].大麦科学，2003（3）：43-45.
[4] 黄亚东，黄丽娟.小麦啤酒酿造工艺条件的探讨[J].江苏调味副食品，2003，20（6）：24-26.
[5] 化志秀，鲁周民，芦艳，等.红枣汁酒精发酵工艺参数的优化[J].食品科学，2013，34（1）：175-179.
[6] 赵翾，李红良，陈玩.红豆糯米酒的酿造工艺研究[J].安徽农业科学，2010，38（30）：17179，17183.
[7] 王永菲，王成国.响应面法的理论与应用[J].中央民族大学学报（自然科学版），2005，14（3）：236-240.
[8] 肖怀秋，李玉珍，杨涛，等.番茄猕猴桃复合果蔬饮料工艺的响应面优化[J].食品研究与开发，2013（17）：59-64.
[9] 田双起，何继伟，张郑男，等.响应面法优化固定化酿酒酵母细胞制备工艺研究[J].中国酿造，2013，32（4）：42-47.
[10] 孙先锋，范泳，徐浩，等.酵母菌接种量对猕猴桃酒精发酵的影响[J].湖南农业科学，2009（5）：105-107.
[11] 周世水，熊建春.甘蔗麥芽蒸馏酒酿酒工艺的研究[J].现代食品科技，2008，24（11）：1128-1129.
关键词 麦芽酒；酿造工艺；响应面法
中图分类号 S512.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0108-03
Abstract[Objective] To optimize malt fermentation parameters and develop a newtype malt wine.[Method] The malt wine was fermented by the Saccharomyces cerevisiae with the saccharified malt. The effects of pH，temperature， inoculum size on fermentation process was studied by single factor method and respond surface method.[Result] The malt wine of 6.6% was produced by the optimum fermentation condition with 30 ℃， pH 5.5， inoculum size 7.5×107 CFU/mL after 2 days.[Conclusion] It was succeed to develop a newtype malt wine of 16%by blending malt wine and distillation alcohol of malt wine.
Key words Malt wine；Fermentation process；Respond surface method
大麦是世界上四大粮食作物之一[1]，营养丰富，是谷物食品中全价营养食品之一[2]，含有丰富的维生素、氨基酸、矿物质以及一定的膳食纤维，如β-葡聚糖等活性物质。大麦通过发芽可生成各种酶，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶等，并将麦粒中的淀粉和蛋白质适度水解，通过干燥时的生化反应而使麦芽生成特有的色、香、味，非常适合于酿酒 [3]，其中啤酒就是典型代表。因此，以麦芽为原料，可发酵成品质优良的麦芽酒。笔者主要通过单因素试验[4-6]和响应面试验[7-10]优化麦芽发酵过程中的工艺参数，以增加发酵的酒精度，然后将蒸馏酒精与发酵酒勾调以获得风味良好的新型麦芽酒。
1 材料与方法
1.1 材料
干麦芽，购于广州麦芽厂；4种优良酿酒酵母A、B、C、D，华南理工大学发酵工程实验室选育保藏。
主要仪器：
YQ-PJ-6B型自动糖化仪，轻工业部西安轻机所光电公司。
1.2 酵母培养
将斜面保存的酿酒酵母菌种接种到含有麦芽汁培养基的三角瓶中，30 ℃，200 r/min摇床培养至OD600 nm=2。
1.3 麦芽酒生产工艺流程
该试验研制的新型麦芽酒生产工艺流程见图1。
1.3.1 糖化。
将粉碎的麦芽与水按1∶4（g∶mL）混合，55 ℃搅拌1 h，65 ℃搅拌1 h，72 ℃搅拌20 min，微沸1 h，将过滤上清调成15 °P麦芽汁备用。
1.3.2 麦芽酒的发酵。
灭菌后的麦芽汁接种酿酒酵母发酵成麦芽酒。
1.4 响应面试验
根据麦芽酒单因素试验结果选择麦芽汁pH 、发酵温度、接种量3个主要因素设计响应面试验，利用Design Expert软件设计 BoxBehnken 中心组合试验，采用Origin 8.5进行数据整理和计算。响应面因素水平设计见表1。
1.5 麦芽酒勾调
先将部分低酒精度发酵麦芽酒蒸馏成酒精度40%（体积分数）以上的麦芽酒精，然后与麦芽酒勾调成高酒精度发酵麦芽酒。
2 结果与分析
2.1 不同酿酒酵母对发酵的影响
酿酒酵母A、B、C、D，按接种量3×107 CFU/mL分别接种到15 °P的麦芽汁中30 ℃发酵5 d，结果见图2。
从图2可知，酵母A、B、C、D都能够进行快速发酵，其中B、C、D都能够在2 d完成快速发酵，得到酒精度6%以上的麦芽酒。通过对酿酒酵母B、C、D发酵麦芽酒的品评，确定酿酒酵母D的口味纯正，且无异杂味。结合酿酒酵母D发酵酒精度在4种酿酒酵母发酵酒中最高，即酿酒酵母D能够快速发酵，且发酵酒精度高。故选择酿酒酵母D为研究菌种，快速发酵时间为2 d。
2.2 发酵温度对发酵的影响
将酿酒酵母d以3×107 CFU/mL的接种量接种到 15 °P的麦芽汁中，分别在20、25、30、35 ℃发酵，结果见图3。
从图3可知，发酵3 d后，20 ℃发酵的酒精含量仍最低，在20～30 ℃的范围内，随着发酵温度的上升，发酵酒精度也逐渐上升。在30～35 ℃的范围内，温度升高反而使酒精度下降，原因是会产生更多的副产物。因此，确定30 ℃为酿酒酵母D的最适发酵温度。
2.3 接种量对发酵的影响
將酿酒酵母d以1.5×107、3.0×107、4.5×107、6.0×107 CFU/mL的接种量分别接种到15 °P的麦芽汁中30 ℃发酵，结果见图4。 从图4可知，从1.5×107 CFU/mL开始随着接种量的升高，发酵酒精度也逐渐升高，到接种量4.5×107、6.0×107 CFU/mL时，发酵酒精度达到高点，两者差别不大。因此，确定6.0×107 CFU/mL为最优接种量。
2.4 麦芽汁pH 对发酵的影响
将麦芽汁pH 分别调到4.0、4.5、5.0、5.5，接种4.5×107 CFU/mL的酿酒酵母D，30 ℃发酵，结果见图5。
从图5可知，pH 为5.5的麦芽汁发酵2 d的发酵酒精度比其他pH的发酵酒精度都高，且随着发酵时间的延长，酒精度一直维持最高。因此，确定麦芽汁pH 5.5为最适pH，发酵2 d。
2.5 发酵响应面试验及分析
由此可知，该回归模型F检验极为显著（P<0.000 1），失拟项（P=0.751>0.05）不显著，R2=0.983 7，R2adj=0.962 8，说明该模型的预测值与实际测定值较为接近，线性关系良好，能够真实反映酒精度的发酵情况。同时，A、C因素的交互作用影响极显著，B、C因素的交互作用影响显著，A2、B2、C2影响极显著，C因素的影响显著。从F值看3个因素对发酵酒精度的影响顺序为接种量>pH >温度，同时得到3个因素与发酵酒精度的模拟方程：
酒精度Y=6.18-0.025A-0.012B+0.038C-0.025AB+0.12AC+0.05BC+0.085A2-0.29B2+0.21C2。
根据表2的结果，利用Design Expert对响应面绘制三维图形，得到AB、AC、BC两两因素交互作用的响应面图，如图6、7、8所示。
根据图6、7、8及使用Design Expert软件对上述方程分析得到麦芽汁发酵的最优条件：pH 5.5、温度30.1 ℃、接种量7.5×107 CFU/mL，在此条件下发酵酒精度为6.61%。因此，最终确定麦芽酒的最优发酵条件：pH 5.5、温度30 ℃、接种量7.5×107 CFU/mL、发酵时间2 d。
2.6 麦芽酒的蒸馏
将发酵麦芽酒蒸馏成酒精度40%以上的麦芽酒精，先去掉不同体积的蒸馏酒头（占发酵酒的体积）[11] 后，再分析评价蒸馏麦芽酒精的品质，试验结果见表3。
从表3可知，去掉占发酵酒1.00%（V/V）酒头的蒸馏麦芽酒精，能够有效去掉麦芽酒精的不良辛辣风味，从而得到麦芽香味突出、品质优良的麦芽酒精。
2.7 麦芽酒的勾调
为获得麦芽香与酒香协调，口感醇厚柔和的麦芽酒，将麦芽酒精（≥40%）与发酵麦芽酒（≥6%）进行混合勾调，试验结果见表4。
从表4可知，通过麦芽酒精与发酵麦芽酒的混合勾调，在酒精度15.7%、17.3%时，勾调麦芽酒的麦芽香味明显，且与酒香协调，酒味醇厚纯正，无异杂味。故确定麦芽酒为酒精度16%、麦芽汁浓度10 °P。
3 结论
单因素试验结果表明：发酵最优条件为使用酿酒酵母D、发酵温度30 ℃、接种量6.0×107 CFU/mL、发酵pH 5.5、发酵2 d。然后进行响应面试验得出对发酵酒精度影响的顺序为接种量>pH >温度，得出的最优工艺条件：pH 5.5、发酵温度30 ℃、接种量7.5×107 CFU/mL、发酵2 d，可得到酒精度6.6%的麦芽酒。将低酒精度麦芽酒蒸馏成酒精度40%的麦芽酒精，去掉1.00%（V/V）蒸馏酒头的麦芽酒精感官评价最好。
将麦芽酒精与麦芽酒混合勾调成酒精度16%的麦芽酒，酒香明显、口感醇厚协调，属于一种新型的高酒精度麦芽酒。
参考文献
[1] 杨庆明.大麦及麦芽提取物抗氧化活性研究[D].兰州：西北师范大学，2009.
[2] 夏岩石.大麦生物活性成分的遗传分析及应用研究[D].广州：华南理工大学，2012.
[3] 黄祥斌.制麦过程中的酶变化[J].大麦科学，2003（3）：43-45.
[4] 黄亚东，黄丽娟.小麦啤酒酿造工艺条件的探讨[J].江苏调味副食品，2003，20（6）：24-26.
[5] 化志秀，鲁周民，芦艳，等.红枣汁酒精发酵工艺参数的优化[J].食品科学，2013，34（1）：175-179.
[6] 赵翾，李红良，陈玩.红豆糯米酒的酿造工艺研究[J].安徽农业科学，2010，38（30）：17179，17183.
[7] 王永菲，王成国.响应面法的理论与应用[J].中央民族大学学报（自然科学版），2005，14（3）：236-240.
[8] 肖怀秋，李玉珍，杨涛，等.番茄猕猴桃复合果蔬饮料工艺的响应面优化[J].食品研究与开发，2013（17）：59-64.
[9] 田双起，何继伟，张郑男，等.响应面法优化固定化酿酒酵母细胞制备工艺研究[J].中国酿造，2013，32（4）：42-47.
[10] 孙先锋，范泳，徐浩，等.酵母菌接种量对猕猴桃酒精发酵的影响[J].湖南农业科学，2009（5）：105-107.
[11] 周世水，熊建春.甘蔗麥芽蒸馏酒酿酒工艺的研究[J].现代食品科技，2008，24（11）：1128-1129.