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• 一、酵母菌固態發酵的條件是什么？
• 二、發酵的秘密（固態、半固態、液態發酵，酒精、串酒的制作過程）
• 三、釀酒知識-固態發酵法的四個特點
• 四、固體發酵的應用

一、酵母菌固態發酵的條件是什么？

一、實驗材料、儀器與試劑
材料：酵母菌、酵母固態發酵酒醅、黃水等；
儀器：氣質聯用儀、滅菌鍋、窖糧糟、錐形瓶、燒杯、接種針、接種環、移液槍等；
試劑：YPD培養基、糟醅浸汁液體培養基、蒸餾水等。
二、實驗步驟
（一）、酵母活化
1.1將保存菌種的EP管取出，4℃冰箱中解凍2-3h。
1.2用牛皮紙包好130個平板（每個包12個）、4支接種針、130支10mL試管，并將1000mL蒸餾水（洗脫酵母用，130*5=650mL，實驗時制備1000mL）分裝至4個500mL錐形瓶中，塞好棉花塞后，用牛皮紙包好，121℃滅菌20min，滅菌完成后移至超凈工作臺冷卻，備用。
1.3配制YPD培養基（130株菌，共計130*30mL=3900mL，實驗時制備4000mL備用）
（1）稱取40g酵母膏, 80g蛋白胨于4000ml水中，加入80g瓊脂粉于電磁爐專用鍋（2個）中，加熱攪拌溶解，用鹽酸與氫氧化鈉溶液調pH為4.5，分裝至16個500mL錐形瓶中；
（2）塞好棉花塞后，用牛皮紙包好，121℃滅菌20min；
（3）滅菌完成后移至超凈工作臺冷卻至50℃-60℃，制備平板共計130個。
1.4接種酵母，培養
（1）在超凈工作臺上，用接種針將EP管中的酵母挑取到制備好的平板上劃線（每株菌一個平板）；
（2）貼好標簽后，移至恒溫培養箱中28℃培養至形成肉眼可見的單菌落。
1.5制備酵母菌懸液
（1）在超凈工作臺上，向平板中加入5mL先前制備好的無菌蒸餾水（條件允許時用酵母生理鹽水），用接種針挑動，洗脫菌落，得酵母菌懸液；
（2）移至10mL試管中，塞好棉花塞后，貼好標簽，備用。
（二）、實驗設備轉移（實驗室至生產現場）
1.準備約140個玻璃發酵壇（每株菌一個共130個，空白糟醅（未拌酒曲）一個、生產廠方發酵生產糟醅（加無菌水5%）一個、發酵完成但未蒸餾的糟醅一個、老師實驗用2個、其它5個），裝箱；
2.準備150雙塑料手套、一張約10平方米塑料紙、150張保鮮膜、10個50mL燒杯（拌黃水與菌種用）、4支玻璃棒，2-4壺開水（在廠方接取）等；
3.將上述物品與制備好的酵母菌懸液（試管）一并用車帶至生產廠方，備用。
（三）、接種、拌和、封壇
1.將10平方米的塑料紙鋪開，鏟取130*700=91000mL約130*500=65000g=65kg（實驗時可相應增加使用量）的糟醅（未拌酒曲）于塑料紙上；
2.分2-4組，拌和。每株菌用35mL黃水、700mL(500g)糟醅、5mL酵母菌懸液。
（1）用開水將燒杯與玻璃棒滅菌，冷卻；
（2）移取700mL(500g)糟醅于一張保鮮膜上，將35mL黃水與5mL酵母菌懸液在燒杯中用玻璃棒拌勻后倒在糟醅上，帶上手套拌和均勻（每株菌用一雙手套、燒杯與玻璃棒拌菌后用開水滅菌，冷卻）；
（3）將拌好菌的糟醅移至發酵壇中，壓至理想程度后，蓋上壇蓋，用細沙封口，貼好標簽。
（4）操作完成后帶走垃圾并打掃好衛生。
（5）將發酵壇轉車運回實驗室30℃恒溫培養30d（開空調調溫），定期觀察記錄。

二、發酵的秘密（固態、半固態、液態發酵，酒精、串酒的制作過程）

白酒的釀造過程分為兩步。第一步用米曲霉、黑曲霉、黃曲霉等將淀粉分解成糖類，也就是糖化過程。第二步則由酵母菌再將葡萄糖發酵產生酒精、白酒的香味濃，主要是由于在發酵過程中會產生酯類、高級酯類、揮發性游離酸等。

白酒的發酵原理表明;白酒釀造多是固態發酵，其主要產物是乙醇。通過分析檢測發現，白酒中大部分是乙醇和水，還含有占總量2%左右的其他香味物質。由于這些香味物質在酒中種類的多少和相互比例的不同，使得酒有別于酒精。白酒中的香味物質主要是醇類、酯類、醛類、酮類、芳香族化合物等物質。生產步驟：淀粉一葡萄糖·乙醇一一蛋白質→氨基酸一醇、醛、酮等物質的過程。

1.固態發酵法

采用固態發酵法釀造白酒是我國獨有的傳統工藝。與現代新工藝的糧食粉碎直接加水加酒曲發酵不同，傳統固態釀酒要經過泡糧、初蒸、燜糧、復蒸、發酵、蒸餾、陳釀、勾調等工序。固態純糧發酵有以下特點。

(1)采用間隙式、開放式生產，并能用多菌種混合發酵：固態法白酒除燕煮、蒸餾之外，其余環節均屬于開放式釀造。種類和數量繁多的微生物通過空氣、原料、土壤、工具、水等渠道進人酒醅，以促成和保證酒的風味和出消率的提高。

(2)低溫蒸煮、低溫糖化發酵：固態法釀酒蒸煮溫度較低，避免了高溫、高壓，這對促成酒醅在較低的溫度下糖化和發酵，以保證酒的風味和出酒率的提高。

(3)采用配醅調節淀粉濃度和酸度：傳統固態發酵大都采用配糟或者加輔料的方法來調節淀粉濃度和酸度，利于蒸煮糖化和發酵。一般固態酒醅經過蒸餾后酒精中還含有一定量殘余淀粉。配糟再發酵則可以將它們充分轉化為酒。

(4)固態釀酒是蒸餾：固態法白酒蒸餾都采用傳統的固態燒酒釀酒設備。不僅是濃縮與分離酒精的設備，也是白酒的增香設備。純糧固態發酵白酒采用的是完全傳統的釀酒工藝，以糧谷為主要原料，以大曲、小曲或麩曲及酒母等為糖化發酵劑，經蒸煮、糖化、發酵后，用傳統小型燒酒設備經高溫蒸餾后得到的白酒。

固態發法的種類；根據所用糖化、發酵菌種和釀造工藝的不同，固態發酵法可分為大曲酒、小曲酒、麩曲酒三大類生產方法。

(1)大曲酒生產方法：大曲酒，以大曲為糖化、發酵、生香劑。大曲的原料主要是小麥、大麥，有的還會加上一定數量的碗豆。大曲又分為中溫曲、高溫曲和超高溫曲。大曲酒所釀的酒質量較好，多數名酒均以大曲釀成。

(2)小曲酒生產方法：小曲酒生產方法在我國南方比較盛行，它以小曲為糖化發酵劑生產白酒。所用原料有大米、高梁、玉米、稻谷、小麥等。其生產工藝主要有三類:先固態培菌糖化后發酵法(如川法小曲酒)，邊糖化邊發酵法，配醅固態發酵法。

(3)麩曲酒生產方法：麩曲酒生產方法以高粱、玉米、薯干及高粱糠等為原料，以純培養的曲霉菌及純培養的酒母作為糖化發酵劑，發酵時間較短。由于生產成本較低，為多數酒廠采用，此種類型的酒產量較大。

2.半固態發酵法

先培菌糖化后發酵法：先培菌糖化后發酵法是生產米香型白酒的典型生產工藝，以大米為原料，采用小曲半固態發酵。前期是固態，主要進行培菌和糖化過程;后期為半液態發酵，再經過蒸餾而制成米香型白酒。其產品具有米香純正、清雅、入口綿甜、爽冽，回味怡暢的典型風格。廣西桂林的三花酒和全州湘山酒就是米香型白酒的典型代表。

邊糖化邊發酵法：邊糖化邊發酵法是以大米為原料、以酒曲餅為糖化發酵劑，在半固態狀態下，經邊糖化、邊發酵后蒸餾而成的小曲米酒的釀制方法，主要被我國南方一些省用來釀制米酒和豉味玉冰燒酒。在廣東，鼓味玉冰燒酒是一種典型的酒類，其歷史悠久，作為一種傳統的特產，深受廣大群眾和華僑及港澳同胞的歡迎。

3.液態發酵法

液態發酵法以液態發酵為基礎，經不同的蒸餾及調味方法生產出白酒。狹義上講。液態發酵法是指原料的糊化、糖化、發酵和蒸餾等工藝。而從廣義上講，凡是以液態發酵生產的酒基為基礎，再經串香、調香等方法生產出液態酒釀白酒都屬于液態法釀酒的范疇。除了全液態法白酒外，還包括串香白酒、固液勾調白酒和調香白酒。通過液態法生產出來的白酒習慣上又稱為新型白酒。

液態發酵法分類

(1)全液態發酵法：全液態發酵法又稱一步法。基本上就是簡單的酒精生產方法，從原料蒸煮、糖化、發酵直到蒸餾，基本上采用酒精生產的設備，在工藝上注意吸取白酒的傳統操作特點，完全擺脫了固態發酵法生產方式，使生產過程達到機械化水平。

(2)串香法：串香法的具體做法很多。有的與麩曲固態法白酒相結合，即先將酒精放人底鍋再將酒醅裝甑，然后蒸餾，使酒精蒸氣通過酒醅而將酒醅中的香味成分帶入酒中，以增加白酒的香味。有的在固態法白酒中加入產酯酵母培養液，培養香糟后，再裝甑串香。還有的用酒醅加曲再發酵做成香醅后，進行串香等，各有特色。

(3)固液結合法：固液結合法綜合固態和液態生產方法的優點，以液態法生產的優級食用酒為酒基，經脫臭除雜，利用固態法的酒糟、酒頭、酒尾或固態法白酒增香來提高液態法白酒的質量、故又稱為液態除雜、固液結合增香法。

(4)調香法：以脫臭的食用酒精為酒基、配入具有白酒香氣的香味液或食用香精香料，經勾兌而成液態法白酒，這一工藝又稱為調香勾兌法。它與申香法或浸燕法相比，省略了復燕操作，從而避免了酒精的損耗，節約了蒸汽與勞動力、生產效率高。這一方法最簡單，而且不同風格香型的白酒都可以人為地控制。因此，也是眾所期望的一種好方法。但在實際工作中發現，由于白酒的香味成分復雜。含量少面種類多，不可能以少數幾種化學香料調制出合乎要求的白酒來。又由于白酒的香味成分剖析工作尚不夠完善，對它們之間的量比關系和平衡關系還未完全了解清楚，這就造成了調香勾兌技術的復雜性。



三、釀酒知識-固態發酵法的四個特點

飲料酒生產如啤酒和葡萄酒等釀造酒，一般都是采用液態發酵，另外白蘭地、威士忌等蒸餾酒也是采用液態發酵后，再經蒸餾制成。而我國白酒采用固態酒醅發酵和固態蒸餾傳統操作，是世界上獨特的釀酒工藝。

固態發酵法白酒生產特點之一，是采用比較低的溫度，讓糖化作用和發酵作用同時進行，即采用邊糖化邊發酵工藝。 淀粉釀成酒必須經過糖化與發酵過程。一般糖化酶作用的最適溫度在50–60℃。 溫度過高，酶被破壞的量就會愈大，當采用20-30℃低溫時，糖化酶作用緩慢，故糖化時間要長一些，但酶的破壞也能減弱。 因此，采用較低的糖化溫度，只要保證一定的糖化時間，仍可達到糖化目的。酒精發酵的最適溫度為28-30℃，在固態發酵法生產白酒時，雖然入窖開始糖化溫度比較低(18-22℃)，糖化進行緩慢，但這樣便于控制。因開始發酵緩饅些，則窖內升溫慢，酵母不易衰老，發酵度會高。而開始糖化溫度高，則糖分過多積累，溫度又高，雜菌容易繁殖。在邊糖化邊發酵過程中，被酵母利用發酵的糖，是在整個發酵過程中逐步產生和供給的，酵母不致過早地處于濃厚的代謝產物環境中，故較為健壯。

第二個特點是，發酵過程中水分基本上是包含于釀酒原料的顆粒中。 由于高梁、玉米等顆粒組織緊密，糖化較為困難，更由于是采用固態發酵，淀粉不容易被充分利用，故對蒸酒后的醅需再行繼續發酵，以利用其殘余淀粉。常采用減少一部分酒糟，增加一部分新料，配醅繼續發酵，反復多次，這是我國所特有的酒精發酵法，稱謂續渣發酵(續糧發酵)。

第三個特點是采用傳統的固態發酵和固態蒸餾工藝，以產生具典型風格的白酒。 近年來，通過對固態法白酒和液態法白酒在風味上不同原因的深入研究，認為固態法白酒采用配醅發酵，并且配醅量很大(為原料的3-4倍)，可調整入窖的淀粉濃度和酸度，達到對殘余淀粉的再利用。這些酒醅經過長期反復發酵，其中會積累大量香味成分的前體物質，經再次發酵被微生物利用而變成香味物質。例如糖類是酒精、多元醇和各種有機酸的前體物質；酸類和醇類是酯類的前體物質；某些氨基酸是高級醇的前體物質，而酒精是乙酸的前體物質等。當采用液態發酵時不配醅，就不具備固態發酵時那樣多的前體物質，這就是兩種制酒工藝使白酒風味不同的原因之一。此外，在固態發酵時窖內固態、液態和氣態三種狀態的物質同時存在，根據研究得出同一種微生物生活在均一相內(如液態、固態或氣態)與生活在兩個不同態的接觸面上(這種接觸面稱作界面)，其生長與代謝產物有明顯不同，這就是說界面對微生物的生長有影響。而固體醅具有較多的氣-固、液-固界面，因此與液態發酵會有所不同。如以曲汁為基礎，添加玻璃絲為界面劑，以形成無極性的固液界面，進行酒精酵母的發酵對比試驗，其結果酸、酯都有所增加，高級醇增加幅度較小，酒精含量有所降低。

固態白酒生產是將發酵后的酒醅以手工裝入傳統的蒸餾設備—甑桶中，在甑桶中蒸出的白酒產品質量較好，這是我國幾百年來勞動人民的一大創造，這種簡單的固態蒸餾方式，不僅是濃縮分離酒精的過程，而且又是香味的提取和重新組合的過程。 用液態發酵醪加入清蒸后的稻殼進行吸附后，再仿固體酒醅裝配蒸餾操作，另將固態發酵酒醅加水后采用液態釜式蒸餾，兩種不同蒸餾方式所生產的白酒在口味上前者接近固態發酵法白酒，而后者則類似于液態白酒。一種是串蒸操作，即將液體酒裝入甑桶底鍋，桶內裝入固態發酵酒培，這樣酒醅中酒精和香味成分會在蒸餾過程中串入酒中。另一種是浸蒸操作，即是將灑醅加入到液體酒中然后蒸餾得到產品。對比結果，串蒸酒成品中酸、酯含量要比浸蒸酒高得多。而固態蒸餾操作相似于串蒸操作。目前液態白酒蒸餾不論是用泡蓋式蒸餾塔或釜式蒸餾設備都類似于浸蒸操作。故蒸餾方法的不同是構成液態法白酒和固態法白酒質量上差異的又一重要因素。這說明用傳統的、獨特的固態發酵和固態蒸餾生產白酒的工藝在提高產品質量上確實有其獨到之處。

固態發酵法生產特點之四，是在整個生產過程中都是敞口操作，除原料蒸煮過程能起到滅菌作用外，空氣、水、工具和場地等各種渠道都能把大量的、多種多樣的微生物帶入到料醅中，它們將與曲中的有益微生物協同作用，產生出豐富的香味物質，因此固態發酵是多菌種的混合發酵。 實踐證明，名酒生產廠，老車間的產品常優于新車間的，這是與操作場所存在有益菌比較多有關。

四、固體發酵的應用

固體發酵法目前主要用在傳統的發酵工業中。例如：醬油的生產，從菌種培養到制曲，再到發酵都采用固體法。發酵條件相對比較開放，工藝簡單，設備要求簡單，成本相對比較低。雖然最近有的廠家也采用深層液體發酵，但在口味上明顯與固體發酵無法比擬。又如在食醋的生產上有的廠家采用前液后固，目的在于提高食醋的風味。

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