食品技師 發酵食品-酒 (部分考題)

 

一、以下為有關發酵食品－米酒（rice spirits）之問題：

1. 試述以阿米洛法（amylo-process）之釀造流程。（6 分）

2. 寫出參與發酵之微生物菌名二種及彼等所擔任之角色。（8 分）

3. 寫出參與發酵之生化反應二種。（6 分） ( 96 高考 食微)

(一)、amylo-process 之米酒釀造流程 在來米──┐

樹薯 ──┼─→ 洗滌─→ 浸水─→ 蒸煮─→ 冷卻─→ 接菌────→ 甘藷 ──┘ ↑

黴菌(Rhizopus japonicus、Rhizopus detemar、Mucor rouxii) →培養 ┘

─→ 糖化─→ 酒精發酵─→ 酒醪─→ 蒸餾─→ 調和─→ 過濾─→ 米酒

↑

└─────────────┐ 酵母菌 (Saccharomyces peka Takeda)─→培養

(二)、參與發酵之微生物

1. 糖化菌可使用 Rhizopus japonicus、Rhizopus detemar、Mucor rouxii

等黴菌。

2. 產酒精酵母菌可使用 Saccharomyces peka Takeda 等酵母菌。

(三)、參與發酵之生化反應

1. 以糖化菌將澱粉糖化為單醣。

2. 以產酒精酵母菌將單醣代謝為酒精。
   

四、請簡述啤酒與米酒在製備酵母菌發酵液之前，對於穀類來源的澱粉(Starch) 是如何加工處理以完成液化(liquefaction)與糖化(Saccharification)的過程，二者有何異同點。(20 分) ( 99 食品技師 食微)

(一)、啤酒生產流程如下：

大麥─→浸水─→發芽─→乾燥─→儲存─→粉碎─→加水─→糖化→過濾→ 啤酒花─┐

↓

麥汁────→ 混合─→ 煮沸─→ 過濾─→ 冷卻─→ 啤酒花麥汁───→

酵母菌(Saccharomyces ellipsoideus)

────────────────→主發酵─→移入儲酒槽─→後發酵─→

過濾 ─→ 生啤酒

└─→ 裝瓶 ─→ 殺菌 ─→ 熟啤酒

(二)、米酒生產流程如下： 在來米──┐

樹薯 ──┼─→ 洗滌─→ 浸水─→ 蒸煮─→ 冷卻─→ 接菌────→ 甘藷 ──┘ ↑

黴菌(Rhizopus japonicus、Rhizopus detemar、Mucor rouxii) → 培養 ┘

─→ 糖化─→ 酒精發酵─→ 酒醪─→ 蒸餾─→ 調和─→ 過濾─→ 米酒

↑

└─────────────┐ 酵母菌 (Saccharomyces peka Takeda)─→培養

(三)、二者相同與相異點

1. 二者相同點：二者皆是單行複式發酵，先進行液化與糖化作用後，再經酒精發酵，而且兩者分開獨立進行。

2. 二者相異點：啤酒是利用大麥發芽時之 amylase 將澱粉液化，然後繼續以 amylase 糖化產生單醣及雙醣；而米酒是利用蒸煮及黴菌將澱粉液化，同時以黴菌(糖化菌)將澱粉糖化為單醣。
   

二、以微生物進行釀造酒之發酵時，可分為「單發酵酒」、「單行複發酵酒」及「並行複發酵酒」，其差異何在？並請各舉一例加以說明。(15 分) (97 高考 食微)

(一)、單發酵酒：以糖質為原料，由酵母菌直接利用原料中之可發酵醣類，發酵生成酒精。例如：葡萄酒、蘋果酒、荔枝酒等水果酒。

單行複發酵酒：先進行糖化作用後，再經酒精發酵，而且兩者分開獨立進行。例如：啤酒、米酒。

並行複發酵酒：先進行糖化作用後，再經酒精發酵，但糖化及酒精發酵混合進行。例如：清酒、紹興酒。

(二)、單發酵酒以葡萄酒生產為例，流程如下：

由於葡萄酒中已經含有可發酵醣類，因此不需要糖化程序，直接接種酵母菌

Saccharomyces ellipsoideus 進行發酵。

原料葡萄→破碎除梗→加亞硫酸、補糖→發酵→壓搾→後發酵→除渣→橡木桶貯藏熟成→ 過濾、澄清→裝瓶→貯藏→成品

(三)、單行複發酵酒以啤酒生產為例，流程如下： 第一步：製造麥汁

利用大麥發芽時之amylase 將澱粉液化及糖化產生單醣及雙醣。

大麥─→浸水─→發芽─→乾燥─→儲存→粉碎→加水─→糖化→過濾→麥汁

第二步：添加啤酒花

啤酒花含有沒食子酸、兒茶酚、單寧、樹脂、精油，主要功用在沉澱不穩定之蛋白質，提高產品穩定性，並提供啤酒特殊之苦味、香味。麥汁與啤酒花混合後須經煮沸，以破壞酵素。

啤酒花─┐

↓

麥汁────→ 混合─→ 煮沸─→ 過濾─→ 冷卻─→ 啤酒花麥汁───→

第三步：啤酒發酵

含豐富醣類之麥汁，以 Saccharomyces cerevisiae 進行發酵。

酵母菌(Saccharomyces cerevisiae )

────────────────→主發酵─→移入儲酒槽─→後發酵─→

過濾 ─→ 生啤酒

└─→ 裝瓶 ─→ 殺菌 ─→ 熟啤酒

(四)、並行複發酵酒以紹興酒生產為例，流程如下：

糖化及酒精發酵混合進行，前發酵主要是酒精生成，後發酵主要是風味生成。使用之種麴主要為 Aspergillus oryzae shaoshing，酵母菌為 Saccharomyces shaoshing。

補充資料: 酒的種類（以發酵型式分類）

1. 並行複式發酵：原料的澱粉糖化與酒精發酵在一個容器中同時並行。如清酒、紹興酒。

2. 單行複式發酵：原料的糖化與酒精發酵在二個容器中分別進行，先糖化後發酵。如啤酒。

3. 單式發酵：糖質原料不須經糖化，只有單一的酵母酒精發酵作用。如葡萄酒。

4. 無發酵：酒精為外加，無酵母酒精發酵作用之進行。如藥酒。

一、米酒釀造方法

米酒之釀造須經（液）糖化、酒精發酵及蒸餾等三大步驟，其中又以前二者最重要。目前常見的米酒釀造方式有四種，即阿米洛法、酵素糖化法、在來白麴法及生料澱粉用麴法，四者間之不同處主要在（液）糖化和發酵此二步驟。

1. 在來白麴法：

為傳統之米酒釀造法，亦為過去大多私釀米酒業者所採用之方法。此法利用市售白麴（內含根黴菌及酵母菌）之根黴菌進行米飯之液化及糖化工作，而酵母則同時進行酒精發酵，故屬於一種並行複式發酵模式。另外，其亦為一種開放式發酵，故易受白麴活性、氣溫、環境或設備衛生程度等之影響。因雜菌污染機會高（尤其在夏季氣溫較高時）故製酒率較低，且成品酒品質較不穩定，但因技術及設備簡單故適合家庭自製或小量釀造。

白麴

↓ 研碎

↓

白米→洗淨→浸米→蒸飯→涼飯→拌勻→入缸壓實→ 根黴菌繁殖糖化→分次加水→酒精發酵

→米酒醪→蒸餾→調合→ 成品酒

圖1. 在來白麴法米酒基本製造流程

2. 阿米洛法（Amylo process）：

為現行台灣菸酒股份有限公司採用之方法，製造流程見圖2。其乃使用高溫高壓蒸煮設備蒸米，並添加鹽酸（每公噸原料米添加13-15公升濃鹽酸，或最終pH值約在4.5左右）順便將米液化。其次，在無菌環境下接種經純粹培養的糖化菌及酵母進行後續之糖化暨酒精發酵。本法由於先進行米飯之液、糖化步驟，然後再接入酵母進行酒精發酵，故屬於一種單行複式發酵模式。另外，本法特點為使用單一菌種純粹培養技術，配合可控制溫度與通氣量之發酵槽，糖化菌和酵母菌皆經過適當之活化與擴大培養後再使用，故不僅菌種活性高且菌體密度亦較他法高。本法有製程短、酒精收率高且成品酒品質穩定之優點，但缺點為設備較複雜，且菌種與發酵管理之操作員需有基本微生物學專業背景之限制。

	根黴菌	酵母菌
	↓	↓
	活化	活化
	↓	↓
	擴大培養	擴大培養
水、鹽酸	↓	↓
↓	↓	↓

米、雜糧→蒸煮、液化→冷卻→根黴菌增殖、糖化→酵母菌增殖→酒精發酵→米酒醪→蒸餾→米酒

註：

1. 原料除米外，可再攙雜其它如玉米等雜糧。

2. 使用純粹培養的根黴菌（Rhizopus屬）與酵母菌（Saccharomyces屬），以液體麴方式增殖。

3. 根黴菌增殖時需通入大量無菌空氣，同時菌絲體則分泌酵素將液化後之澱粉進一步水解成葡 萄糖。所需溫度（約35℃）和時間（約40小時）與使用的菌種有關。

4. 酵母菌初期先通氣培養獲得大量菌體後，再停止通氣進行酒精發酵（約35℃），時間約一星 期，最終酒精濃度約11%左右。

圖 2. 阿米洛法米酒製造流程

3. 酵素糖化法：

本法顧名思義，主要在「糖化」步驟上以商業酵素取代「在來白麴」之微生物菌種（白麴）或「阿米洛法」之鹽酸。該等商業酵素常由二種酵素組成，即液化酵素（由耐熱性細菌所生產之澱粉酶α-amylase）及糖化型澱粉酶(glucoamylase)。目前現代化之米醋大量生產方法，其糖化步驟即常用此方法。原料米先以蒸煮方式（110℃，30 分鐘）煮成稀飯，次降低溫度至90℃，加入液化酵素，保溫約一小時。然後再將已液化之稀飯降低溫度至55-60℃，此時添加糖化酵素，進一步將稀飯完全水解成葡萄糖。冷卻至30℃左右接種酵母進行酒精發酵。此法由於使用酵素進行米飯之液化及糖化，故有速率相當快之優點， 常在數小時內即能完成。但由於酵素是一種消耗品，必須外購。另外，由於酵素活性受到溫度及pH值影響很大，故於液、糖化過程中此二條件之是否控制在最佳狀態非常重要。

4. 生料澱粉用麴法：

近幾年來，有部分業者使用以所謂生料澱粉分解用麴代替傳統之白麴以釀造米酒，依製法可分成二類。一是由一些具水解生澱粉能力之商業液化型與糖化型澱粉水解酵素，以及活性乾燥酵母（active dry yeast）等所調配而成之混合物， 通常生澱粉所需的分解酵素力價要比上述「酵素糖化法」所用之酵素高，達上萬倍；此外，為加速生原料之降解速率，常再輔以適量之酸性蛋白酶、纖維酶等。又，並非所有微生物來源之澱粉水解酵素都適用，一般以來自根黴菌的效果最佳。另一種生料酒麴，則係將根黴菌、黑麴菌和酵母各自大量培養後，再依一定比例混合並添加酵素而製成的一種多功能微生物複合酵素酒麴，其觀念類似目前已普遍用於廢棄物處理之環保用「生物製劑」。

生料澱粉用麴法之優點有原料米不必預先蒸煮（即澱粉不經糊化過程）即可直接加入適（足）量之水及麴進行糖化與酒精發酵。因此省下和蒸飯操作有關之蒸飯機設備、能源消耗與人工等費用；可依原料性質而適當調整酵素種類及用量、麴菌或酵母種類及比例等，機動性強。但是相對地，「麴」本身之價格會比傳統白麴貴。而由於原料米未經蒸煮且初期即將用水一次加足，若酵母之活性不強， 此相對增加在後續之酒精發酵時發生雜菌污染之機會，容易導致發酵失敗，例如變酸或低酒精收率等。另外，所得米酒風味較差。基本上，在來白麴及生料澱粉用麴等兩種方法都屬於開放式發酵，因而都有雜菌污染問題存在，尤其在氣溫較高之夏季更應注意。