白酒酿造的基本原理

白酒釀造是以生態(tài)為基礎,通過(guò)人的技藝實(shí)現糧谷原料到酒的轉變。不過(guò)直接發(fā)生作用的,在釀酒最前線(xiàn)的是肉眼不可見(jiàn)的微生物大軍。環(huán)境條件和人對釀酒工藝參數的控制,其核心在于通過(guò)對淀粉含量、酸度、水分、溫度等關(guān)鍵因素的調節,營(yíng)造最佳的適宜微生物生長(cháng)、繁殖和代謝的條件,并且這系列環(huán)境條件會(huì )隨著(zhù)發(fā)酵的推進(jìn)而動(dòng)態(tài)變化。我們要看到白酒發(fā)酵的實(shí)質(zhì)是微生物的作用,在眾多釀酒大師的背后是對微生物的調兵遣將,微生物才是最偉大的釀酒師。

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白酒釀造的基本原理

白酒的釀造過(guò)程主要是微生物的作用,因此對酒釀機理的理解其實(shí)就是對微生物作用下,各種物理和化學(xué)變化的理解。簡(jiǎn)單來(lái)講,白酒釀造就是糧谷中的淀粉轉化為酒的過(guò)程,這一過(guò)程可分為糖化和酒化兩個(gè)階段。糖化階段是糧谷在預處理和各種生物酶作用下轉化為可發(fā)酵的糖類(lèi);酒化階段則是水解后的糖類(lèi)在微生物作用下代謝產(chǎn)生酒精,同時(shí)生成白酒中必不可少的風(fēng)味物質(zhì)。糖化和發(fā)酵是白酒釀造的關(guān)鍵點(diǎn),雖然被劃分為兩個(gè)階段,但只有在液態(tài)法白酒的生產(chǎn)過(guò)程是先糖化再發(fā)酵,在傳統純糧固態(tài)發(fā)酵白酒生產(chǎn)過(guò)程中都是糖化和發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行,是一種雙邊發(fā)酵的模式。

1、淀粉糖化

淀粉經(jīng)酶的作用生成糖及其中間產(chǎn)物的過(guò)程,稱(chēng)為糖化。淀粉酶解生成糖的總的反應式如下:

淀粉在α-淀粉酶、糖化酶、異淀粉酶、β–淀粉酶、麥芽糖酶、轉移葡萄糖苷酶等多種酶的作用下,產(chǎn)物除葡萄糖等單糖外,還有二糖、低聚糖及糊精等成分。在糖化過(guò)程中,淀粉消耗速度和濃度下降幅度受曲的質(zhì)量、發(fā)酵溫度和生酸狀況等因素的制約。若酒醅的糖化力高且持久、酵母發(fā)酵力強且有后勁,則酒醅升溫及生酸酸度穩定、淀粉濃度下降快,出酒率也高。通常,單糖和雙糖能被一般酵母利用,是最基本的可發(fā)酵性糖類(lèi),可以通過(guò)檢測酒醅中還原糖的變化,監控糖化與發(fā)酵速度的平衡程度。

在淀粉糖化過(guò)程中,其他的物質(zhì)也發(fā)生著(zhù)變化。蛋白質(zhì)在蛋白酶類(lèi)的作用下,水解為胨、多肽及氨基酸等中、低分子量含氮物,為酵母菌等提供營(yíng)養;脂肪由脂肪酶水解為甘油和脂肪酸;糧谷原料細胞壁上的果膠在果膠酶作用下水解成果膠酸和甲醇;單寧在單寧酶作用下生成丁香酸;有機磷化合物在磷酸酯酶作用下,磷酸從有機酸化合物中釋放出來(lái),為酵母等微生物的生長(cháng)和發(fā)酵提供磷源。除此之外,還有很多物理化學(xué)變化在糖化過(guò)程中發(fā)生??梢赃@樣理解,糖化過(guò)程是對原料的解構,將大分子化解為小分子,為后續發(fā)酵奠定了基礎。

2、酒精發(fā)酵

淀粉被糖化為可發(fā)酵性糖后,可被釀酒微生物利用而進(jìn)入發(fā)酵階段。酒精是白酒的主要成分之一,因而酒精發(fā)酵也是白酒發(fā)酵過(guò)程中的主要生化反應過(guò)程。酒精發(fā)酵可由不同微生物實(shí)現,酵母菌、細菌及根霉都能將葡萄糖發(fā)酵生成酒精,但發(fā)酵機理不同。酵母菌在酒化酶(從葡萄糖到酒精一系列生化反應中的各種酶及輔酶的總稱(chēng))作用下將葡萄糖發(fā)酵生成酒精和二氧化碳,這一過(guò)程包括葡萄糖酵解和丙酮酸的無(wú)氧降解兩大生化反應過(guò)程;細菌由ED途徑將葡萄糖發(fā)酵成酒精。雖然細菌和酵母菌等其他微生物都能將糖轉變?yōu)榫凭?,但細菌發(fā)酵時(shí)酒精的實(shí)際得率比釀酒酵母要低。白酒生產(chǎn)中,酒精發(fā)酵過(guò)程主要是由各種酵母菌完成。

實(shí)際生產(chǎn)中,酒精的理論產(chǎn)值與實(shí)際產(chǎn)率總有差距。因為發(fā)酵過(guò)程中,酒精僅是主產(chǎn)物,伴生的副產(chǎn)物很多;菌體繁殖和維持生命,以及生成酶類(lèi)、各工段損失和發(fā)酵殘留的糖分等要消耗糖分;后期會(huì )發(fā)生很多化學(xué)反應和酒精揮發(fā)而使酒精損失。一般情況下,液態(tài)法白酒的淀粉出酒率可達理論出酒率的80%~90%,小曲酒為65%~80%,麩曲白酒為60%~75%,而大曲白酒只有40%~65%。

除了酒精發(fā)酵,發(fā)酵過(guò)程中還生成了多種白酒風(fēng)味物質(zhì),主要有酸、醇、酯、醛(酮)、芳香族化合物等幾大類(lèi)。當然這些風(fēng)味物質(zhì)除了在發(fā)酵過(guò)程由微生物代謝產(chǎn)生外,有些可由蒸糧、蒸酒和老熟過(guò)程中的化學(xué)反應產(chǎn)生,有些則直接來(lái)自于釀酒和制曲原料。相較于糖化過(guò)程,酒精發(fā)酵過(guò)程則是對解構后的多種小分子的重構和再造,多種微生物和生物酶讓小分子形成復雜的風(fēng)味物質(zhì)系統。