寇 勇 熊連翔 陳顯君

（1 四川省綿陽中學 四川綿陽 621000 2 四川省綿陽市教育科學研究所 四川綿陽 621000）

學生在學習高中生物學人教版選修1“果酒與果醋的制作”后，嘗試制作米酒（俗稱“醪糟”），發(fā)現(xiàn)生活中用作米酒發(fā)酵的常用菌種是根霉菌而非酵母菌，這引起學生的疑惑。為培養(yǎng)學生研究學習的能力，培養(yǎng)其適應終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的價值觀念、必備品格和關鍵能力，故組織探究小組對本課題進行了探索。

1 實驗準備

1）用具：鋁鍋、電爐、燒杯、三角瓶、棉塞、無菌恒溫箱、電子天平。

2）材料：安琪酵母（配料：釀酒酵母粉、碳酸鈣）、甜味型安琪甜酒曲（配料：米粉、根霉菌）、糯米。

3）檢測方法：目測比較法、感官檢測法（嗅味、品嘗）。

4）質(zhì)量評價（表1）。

表1 米酒感官質(zhì)量評價［1］

2 實驗思路與過程監(jiān)測

1）實驗思路：糯米浸泡12 h→蒸煮→晾至室溫→均勻拌菌種→裝壇密封（30℃）→定時觀察與檢測2 次→記錄。

2）過程監(jiān)測（表2），至少3 名小組成員組成評定小組，參照表1對米酒制作過程進行評價，記錄平均值；等級為第5 天各指標值之和。

表2 單菌與雙菌復合制作米酒感官質(zhì)量評價記錄表

3 實驗結(jié)果

單菌釀酒酵母制作初期啟動遲緩，產(chǎn)米酒僅有酒香幾乎無酒味。與單菌根霉相比，雙菌復合制作初期啟動快，反應劇烈，產(chǎn)米酒醇香濃厚，甜味略淡，酒體淡黃透明度略低；單菌根霉產(chǎn)米酒醇香濃郁程度不及前者，但味道偏甜，酒體淡黃透明度高。

4 分析與討論

4.1 米酒的制作原料、釀造原理及其成分 糯米是制作米酒的主要原料，糯米貯存支鏈淀粉占物質(zhì)總貯量的73%～77%，含微量麥芽糖、蔗糖及葡萄糖等，直鏈淀粉含量幾乎為零。研究表明，糯米的支鏈淀粉含量越高，米酒的醇香越濃，米酒的感官品質(zhì)越好；脂肪含量與之相反，而其他成分與米酒的感官品質(zhì)無明顯相關性［2］。

米酒制作的實質(zhì)是利用微生物產(chǎn)生的不同酶系，將糯米淀粉轉(zhuǎn)化成酒精。制作過程中，淀粉酶系先將糯米淀粉糖化成可發(fā)酵性糖類——葡萄糖，酒化酶系（包括己糖酶、磷酸化酶、磷酸激酶、脫羧酶、輔脫氫酶等用于酒精發(fā)酵的多種酶的總稱）再將葡萄糖經(jīng)糖酵解轉(zhuǎn)化成丙酮酸和還原型輔酶Ⅰ（NADH），在無氧條件下，丙酮酸分解成乙醛和CO2，乙醛被NADH 還原成酒精。米酒中除含有未轉(zhuǎn)化的糖化產(chǎn)物外，還含酒精、有機酸、多種氨基酸、維生素和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)在發(fā)酵過程中發(fā)生一系列的化學反應、變性或析出，導致酒體呈現(xiàn)不同層次的淡黃色和透明度。

4.2 根霉菌用于米酒制作的酶系及其主要作用根霉菌是嚴格的好氧菌，在有氧條件下28℃～30℃蒸煮的糯米淀粉中活化繁殖，既高產(chǎn)淀粉酶系又產(chǎn)酒化酶系。淀粉酶系主要包括糖化酶（又稱β-淀粉酶）和液化型淀粉酶（又稱α-淀粉酶）。其中，糖化酶是一種能力強、活性高、底物專一性較低的外切葡萄糖苷酶，使支鏈淀粉幾乎近理論值地水解成葡萄糖，而液化型淀粉酶是一種內(nèi)切葡萄糖苷酶，作用于支鏈淀粉時產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列極限糊精。在2 種酶的協(xié)同作用下，糯米淀粉被糖化為葡萄糖。由于根霉菌在糖化的同時也伴隨產(chǎn)酒化酶系，因此始終保持著糖化與酒精發(fā)酵的連鎖作用，即使氧氣耗盡根霉菌死亡，菌體釋放的酶仍不斷地將葡萄糖用于酒精發(fā)酵。隨著發(fā)酵的深入，酒精濃度升高，酶喪失活性，米酒制作完成。由于根霉菌死亡，酶更易受環(huán)境影響而迅速失活，這使得更多葡萄糖被保留而產(chǎn)酒精偏少。因此單菌根霉制作的米酒味道更甜，但不及雙菌復合產(chǎn)米酒醇香濃厚，這也是“甜味型酒曲”的命名原因。因為酒體中死亡的菌體、失活的酶等含量少，聚合、變性或析出的顆粒含量低，所以酒體透明度高。

4.3 釀酒酵母用于米酒制作的酶系及其主要作用 釀酒酵母本身只產(chǎn)麥芽糖酶、蔗糖酶和酒化酶系等，因缺乏淀粉酶系不能將淀粉糖化利用。又因釀酒酵母是兼性厭氧型，在米酒制作時，菌體預先將糯米原料中的微量麥芽糖、蔗糖轉(zhuǎn)化成葡萄糖，用于自身活化繁殖。只有在缺氧時，才將剩余的葡萄糖轉(zhuǎn)化成少量酒精。這就是單菌釀酒酵母制作“聞之有酒香幾乎無酒味”的原因。

4.4 雙菌復合制作米酒過程及原理 雙菌復合制作米酒的過程，是根據(jù)根霉菌與釀酒酵母生產(chǎn)的酶系差異，巧妙地利用了二者所產(chǎn)酶的協(xié)同關系。初期氧氣充足，根霉菌高產(chǎn)淀粉酶系將糯米淀粉快速糖化成葡萄糖，供自身和釀酒酵母活化和大量繁殖。很快氧氣消耗殆盡，根霉菌因缺氧而死亡，釀酒酵母不僅利用葡萄糖進行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精，而且利用葡萄糖繼續(xù)生長和繁殖。隨著發(fā)酵的深入，酒精濃度逐漸增大，釀酒酵母也將死亡，酶失去活性，米酒制作結(jié)束。又由于根霉產(chǎn)酒化酶系也始終參與酒精發(fā)酵［3］，所以，葡萄糖保留少而產(chǎn)酒精量多，米酒甜味較淡而醇香濃厚。由于酒體中死亡的菌體、失活的酶及生成的酵母泥等更多，聚合、變性或析出成肉眼可見的顆粒含量高，故酒體透明度略低。

可見，在雙菌復合制作米酒的過程中，根霉菌的主要作用是早期有氧時對原料進行快速糖化，釀酒酵母則負責后期無氧時的酒精發(fā)酵。研究表明，麥芽糖和葡萄糖是酵母細胞代謝的主要可發(fā)酵糖類，糯米淀粉糖化成麥芽糖和葡萄糖等的含量多少及酵母利用這些物質(zhì)的能力決定糖酵解的啟動快慢。又由于麥芽糖代謝系（包括麥芽糖透性酶和麥芽糖酶）是典型的誘導酶系，受麥芽糖阻遏作用，麥芽糖的旺盛發(fā)酵是隨著葡萄糖耗盡后，在麥芽糖的誘導下，經(jīng)過不同程度的遲滯期后才開始進行的［4］。因此，雙菌復合發(fā)酵初期啟動快、反應劇烈。

5 實驗結(jié)論

在以糯米淀粉為原料的米酒制作中，單菌釀酒酵母因不產(chǎn)淀粉酶系而不能單獨用于米酒制作，單菌根霉或雙菌復合均可制作米酒，其中單菌根霉產(chǎn)米酒品質(zhì)最佳。這2 種制作米酒的方法均利用了根霉菌既高產(chǎn)淀粉酶系又產(chǎn)酒化酶系的特點，單菌根霉既產(chǎn)酒精又保留更多葡萄糖，因此，米酒酒味濃郁味道更甜。在雙菌復合制作時，由于釀酒酵母的參與而使更多的葡萄糖轉(zhuǎn)化成酒精，故產(chǎn)米酒甜味較淡而醇香濃厚。這與張?zhí)m波等［5］的研究結(jié)果一致。通過實驗探究及資料查閱，學生解開疑惑。

6 應用

日常生活中釀酒酵母又稱面包酵母，常用于制作面包，因為面粉本身所含淀粉酶系能將面粉中的淀粉糖化供酵母利用產(chǎn)生酒精和CO2，CO2在生面團中形成氣泡將面團發(fā)起來，酒精在烘烤過程中揮發(fā)。人們用谷物原料釀酒，一類是以谷物發(fā)芽的方式產(chǎn)酶將原料本身糖化，再用酵母菌將糖分轉(zhuǎn)化成酒精，另一類是用發(fā)霉的谷物制成酒曲，酒曲含大量的微生物及分泌的酶系，不同酶系將谷物原料糖化并轉(zhuǎn)化成酒精。當今曲酒工業(yè)生產(chǎn)，大多用糖化力強的純種根霉菌和優(yōu)良酵母搭配，家庭制作米酒則使用根霉菌。