瀘糯八號(hào)高粱酒糟釀造濃香型白酒入窖條件優(yōu)化*

田殿梅，張良，，3，霍丹群，敖宗華，3，楊平，涂榮坤，丁海龍，3

1(瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州，646000)

2(重慶大學(xué)，生物工程學(xué)院，重慶，400030)

3(國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州，646000)

瀘糯八號(hào)高粱酒糟釀造濃香型白酒入窖條件優(yōu)化*

田殿梅1，張良1，2，3，霍丹群2，敖宗華1，3，楊平1，涂榮坤1，丁海龍1，3

1(瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州，646000)

2(重慶大學(xué)，生物工程學(xué)院，重慶，400030)

3(國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州，646000)

以瀘糯八號(hào)釀酒高粱為原料，利用P-B實(shí)驗(yàn)、最陡爬坡實(shí)驗(yàn)及Box-Behnke實(shí)驗(yàn)對(duì)影響產(chǎn)酒質(zhì)量的入窖條件進(jìn)行篩選及優(yōu)化，得到了瀘糯八號(hào)高粱的最優(yōu)入窖條件為:投糧量19.7%(占糟醅重量)，曲藥用量19.6%(占投糧重量)，入窖酸度1.89。通過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，采用優(yōu)化后的八窖條件，瀘糯八號(hào)糟醅己酸乙酯產(chǎn)量比優(yōu)化前提高了0.2g/L，乳己比(乳酸乙酯與己酸乙酯的比例)比優(yōu)化前降低了0.2，品評(píng)結(jié)果良好，且窖香更為濃郁。

響應(yīng)面法，濃香型白酒，入窖條件

中國(guó)白酒的釀造原料以高粱最為適宜，且高粱在中國(guó)白酒的生產(chǎn)中是使用最為廣泛的原料。釀酒高粱中淀粉、蛋白質(zhì)、單寧、脂肪、粗纖維含量及吸水膨脹度等指標(biāo)的差異，對(duì)于產(chǎn)酒率和產(chǎn)酒品質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生影響［1－4］。高粱品質(zhì)不同，其釀造時(shí)的工藝條件也有差異，瀘糯八號(hào)高粱是四川省農(nóng)科院水稻高粱研究所選育釀酒高粱專用品種，其釀酒出酒率比四川本地糯紅高粱高，酒的理化衛(wèi)生指標(biāo)、氣相色譜指標(biāo)和口感均與本地糯高粱相當(dāng)，是濃香型白酒釀造的優(yōu)質(zhì)原料。本研究以瀘糯八號(hào)高粱為研究對(duì)象，對(duì)其在釀造濃香型白酒時(shí)的入窖條件在生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，以期進(jìn)一步提高其釀造濃香型白酒的品質(zhì)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

氣相色譜分析儀器GC-7890A、分析天平、水浴鍋、立式壓力蒸汽滅菌器、錐形瓶、恒溫培養(yǎng)箱、電爐、蒸餾裝置、酒精度計(jì)等

1.2 主要實(shí)驗(yàn)材料

優(yōu)質(zhì)濃香型母糟:瀘州老窖羅漢釀酒基地，指標(biāo)見(jiàn)表1;優(yōu)質(zhì)大曲:四川省瀘州市懷玉制曲有限公司，指標(biāo)見(jiàn)表2;鄰苯二甲酸氫鉀、酒石酸鉀鈉、CuSO4·5H2O、酚酞、檸檬酸等均購(gòu)自重慶博藝化學(xué)試劑公司。

表1 優(yōu)質(zhì)大曲指標(biāo)Table 1 Data of daqu’s quality

1.3 模擬實(shí)驗(yàn)方法

將發(fā)酵用三角瓶進(jìn)行高溫蒸汽滅菌;按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案配料，糠殼用量為23%(投糧重量)，將裝好的三角瓶放入生化培養(yǎng)箱發(fā)酵，升溫程序?yàn)?初始溫度為20℃，以0.5℃/d升至23℃，再以2℃/d升至29度后以1℃/d升至32℃，保持20 d，再以0.5℃/d的降溫幅度降至26℃，發(fā)酵期結(jié)束，共45 d［5］。

表2 優(yōu)質(zhì)濃香型母糟指標(biāo)Table 2 Data of Luzhou-flavor vinasse’s quality

1.4 己酸乙酯含量檢測(cè)方法

取100g糟醅加入200mL 70%的乙醇，用500 mL全玻璃蒸餾器蒸餾出100 mL溶液，采用GC7890型氣相色譜儀測(cè)定己酸乙酯含量。色譜條件為:進(jìn)樣口溫度250℃，起始溫度50℃，保留 3 min，以 5℃/min升至220℃，保留30 min，載氣He，檢測(cè)器溫度250℃。質(zhì)譜條件:電離方式 EI，電離電壓70 eV，恒壓 10 Pa，連接桿溫度 280℃，進(jìn)樣口溫度為250 ℃ 。［6］

1.5 入窖糟醅酸度調(diào)節(jié)方法

(1)按照各組實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行配料，將母糟、大曲、糧、糠殼及水分按比例進(jìn)行混合均勻;

(2)測(cè)定各組配好料的糟醅的酸度;

(3)計(jì)算各組達(dá)到目標(biāo)酸度需添加檸檬酸的質(zhì)量;

(4)一邊加入檸檬酸一邊攪拌糟醅，使之混合均勻，并一邊檢測(cè)添加后糟醅的酸度，直到達(dá)到所需酸度為止。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究結(jié)合瀘州老窖公司多年的釀酒工作經(jīng)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)次數(shù)N=8的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)投糧量、糠殼用量、曲藥用量、入窖水分、入窖酸度及入窖溫度等6個(gè)影響產(chǎn)酒品質(zhì)的入窖因素進(jìn)行考察，每個(gè)因素選取2個(gè)水平，選取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果響應(yīng)值為發(fā)酵結(jié)束后酒糟中己酸乙酯的含量。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析如表3和表4所示。

由表4分析P-B實(shí)驗(yàn)各因素的主要效應(yīng)結(jié)果可知，對(duì)己酸乙酯產(chǎn)量影響顯著且置信水平大于90%的因素為:投糧量、曲藥用量及入窖酸度3個(gè)因素，因此，選擇這3個(gè)因素作為進(jìn)一步做響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的主要因素。

表3 P-B實(shí)驗(yàn)實(shí)施表Table 3 Table of P-B experimental implementation

表4 實(shí)驗(yàn)各因素的主要效應(yīng)Table 4 The main effect of each factor in P-B experiments

2.2 最陡爬坡實(shí)驗(yàn)

本研究結(jié)合瀘州老窖多年釀酒經(jīng)驗(yàn)值及P-B實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇出最陡爬坡實(shí)驗(yàn)各因素的步長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)表及結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，實(shí)驗(yàn)2中響應(yīng)值己酸乙酯的含量最高，因此推測(cè)最優(yōu)發(fā)酵條件因素水平位于實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)3之間。因此選擇實(shí)驗(yàn)3作為進(jìn)一步響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的各因素水平中心點(diǎn)。

表5 最陡爬坡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 5 The steepest uphill experimental design and results

2.3 響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)

2.3.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

本研究在P-B實(shí)驗(yàn)及最陡爬坡實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上選定實(shí)驗(yàn)因素及水平，采用Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)影響己酸乙酯產(chǎn)量的入窖條件進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表、響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)安排及響應(yīng)值分別如表6及表7所示。

表6 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 6 The level table of response surface experiment factors

表7 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)安排及相應(yīng)值Table 7 The arrangement of response surface experiment and the corresponding value

2.3.2 己酸乙酯產(chǎn)量與入窖條件的回歸分析

利用Design-Expert.V8.0.6統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合分析，獲得己酸乙酯產(chǎn)量(R)對(duì)自變量投糧量(A)、曲藥用量(B)及入窖酸度(C)的多元回歸擬合方程:

R=8.721×10－3+1.119×10－3×A+7.57×10－4×B－4.481×10－4×C+2.443×10－4×A×B+2.585×10－5×A×C－9.395×10－4×B×C－2.417×10－4×A2－7.383×10－4×B2－2.606×C2(1)

對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析，P=0.004＜0.005，說(shuō)明該方程具有顯著性水平，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;本實(shí)驗(yàn)失擬項(xiàng)顯著性水平P值為0.2113＞0.05，失擬不顯著，即模型與實(shí)驗(yàn)差異程度不顯著，因此可用該回歸方程代替檢驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

解方程組(1)得到模型的極值點(diǎn):x1=0.87，x2=0.75，x3=0.45;將編碼值轉(zhuǎn)化為實(shí)際值得到最優(yōu)入窖條件組合是投糧量:19.7%;曲藥用量:19.6%;入窖酸度:1.89。

2.3.3 己酸乙酯產(chǎn)量響應(yīng)面分析與入窖條件優(yōu)化

根據(jù)上述回歸方程，利用Design-Expert.V8.0.6統(tǒng)計(jì)分析軟件繪制出響應(yīng)曲面圖如圖1、圖2及圖3所示。

圖1顯示了當(dāng)入窖酸度位于最佳值時(shí)，投糧量及曲藥用量對(duì)響應(yīng)值己酸乙酯產(chǎn)量的交互影響效應(yīng)，由圖1可以看出，當(dāng)投糧量為19.7%時(shí)，隨著曲藥用量的增加，己酸乙酯的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在曲藥用量為19.3%時(shí)，己酸乙酯產(chǎn)量最大。

圖1 因素A(投糧量)與B(曲藥用量)交互影響己酸乙酯產(chǎn)量的曲面圖Fig.1 The surface figure of factor A(sorghum additive amount)and factor B(Daqu dosage)acting on the ethyl caproate content

圖2 因素A(投糧)與C(入窖酸度)交互影響己酸乙酯產(chǎn)量的曲面圖Fig.2 The surface figure of factor A(sorghum additive amount)and factor C(starting acidity)acting on the ethyl caproate content

圖2顯示了當(dāng)曲藥用量位于最佳值時(shí)，投糧量及入窖酸度對(duì)響應(yīng)值己酸乙酯產(chǎn)量的交互影響效應(yīng)，由圖2可以看出，當(dāng)投糧量為19.7%時(shí)，隨著入窖酸度的增加，己酸乙酯的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在入窖酸度為1.89時(shí)，己酸乙酯產(chǎn)量最大，分析可能的原因?yàn)槿虢阉岫?.89是己酸菌最適宜的生長(zhǎng)代謝環(huán)境條件。

圖3顯示了當(dāng)投糧量位于最佳值時(shí)，曲藥用量及入窖酸度對(duì)響應(yīng)值己酸乙酯產(chǎn)量的交互影響效應(yīng)，由圖3可以看出，當(dāng)曲藥用量為19.3%時(shí)，隨著入窖酸度的增加，己酸乙酯的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在入窖酸度為1.89時(shí)，己酸乙酯產(chǎn)量最大。分析可能的原因同上為己酸菌的生長(zhǎng)代謝需要一定的酸性環(huán)境，但是超過(guò)一定的酸度值，則會(huì)影響己酸菌的生長(zhǎng)代謝，因此己酸乙酯的含量會(huì)在增加之后隨著入窖酸度的增加下降。

2.4 生產(chǎn)驗(yàn)證

圖3 因素B(投糧量)與C(入窖酸度)交互影響己酸乙酯產(chǎn)量的曲面圖Fig.3 The surface figure of factor B(Daqu dosage)and factor C(starting acidity)acting on the ethyl caproate content

在優(yōu)化條件下，選擇3口窖池對(duì)瀘糯八號(hào)高粱進(jìn)行平行入窖發(fā)酵(投糧量19.7%(母糟重量)，曲藥用量19.6%(投糧重量)，入窖酸度1.89)，同時(shí)選擇另外3口窖齡相同，產(chǎn)酒能力相同且臨近的窖池以經(jīng)驗(yàn)入窖條件對(duì)瀘糯八號(hào)高粱糟醅進(jìn)行平行入窖發(fā)酵45天，(投糧量20% ～25%(母糟重量)，曲藥用量20%左右(投糧重量)，入窖酸度1.2～1.9)。對(duì)2種入窖條件下各基酒揮發(fā)性香味物質(zhì)成分進(jìn)行氣相色譜分析，并請(qǐng)白酒品評(píng)專家對(duì)各基酒進(jìn)行品評(píng)評(píng)價(jià)，對(duì)主要香味成分及品評(píng)結(jié)果分析如表8所示。

表8 各基酒主要風(fēng)味物質(zhì)及品評(píng)結(jié)果Table 8 The main flavor substance and evaluation results of the base liquor

由表8可知，入窖條件經(jīng)優(yōu)化后，產(chǎn)酒中濃香型白酒的主體香味成分己酸乙酯含量為1.58545 g/L，比優(yōu)化前入窖條件提高了0.2 g/L，影響品評(píng)感官的乳己比(乳酸乙酯與己酸乙酯的比例)為1.39比優(yōu)化前的入窖條件降低了0.2，因此優(yōu)化后的條件下產(chǎn)的基酒的品評(píng)結(jié)果更干凈，且窖香更為濃郁。

3 結(jié)論

(1)窖池中的己酸菌通過(guò)代謝產(chǎn)生己酸，從而與其他微生物代謝產(chǎn)生的酒精合成己酸乙酯。大曲添加量過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致酒精產(chǎn)量降低，進(jìn)而影響己酸乙酯產(chǎn)量，大曲添加量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)酵過(guò)猛，雜菌過(guò)多，進(jìn)而抑制己酸菌的活性，使己酸乙酯合成降低;糧食作為微生物代謝的基質(zhì)，添加過(guò)少，導(dǎo)致酒精產(chǎn)量下降，添加過(guò)多會(huì)導(dǎo)致雜菌生長(zhǎng)旺盛，影響酒體香味物質(zhì)和諧，同時(shí)也會(huì)影響己酸菌的活性，進(jìn)而影響己酸乙酯產(chǎn)量;提高糟醅的酸度，可以促進(jìn)乙酸與酒精合成己酸乙酯，但是酸度過(guò)大，會(huì)影響己酸菌的活性，從而影響其代謝產(chǎn)物己酸乙酯的產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)各因素的條件進(jìn)行優(yōu)化，得出優(yōu)化后的入窖條件為:投糧量19.7%，曲藥用量19.6%，入窖酸度1.89。

(2)通過(guò)分別采用經(jīng)驗(yàn)入窖條件及優(yōu)化后的入窖條件對(duì)瀘糯八號(hào)高粱酒糟進(jìn)行入窖發(fā)酵，以優(yōu)化后的入窖條件入窖的瀘糯八號(hào)糟醅己酸乙酯產(chǎn)量為1.58545 g/L，比優(yōu)化前入窖條件提高了0.2 g/L，乳己比(乳酸乙酯與己酸乙酯的比例)為1.39比優(yōu)化前的入窖條件降低了0.2，基酒的品評(píng)結(jié)果更干凈，且窖香更為濃郁。

［1］ 劉茂柯，唐玉明，任道群，等.釀酒高粱籽粒釀造性能的比較［J］. 中國(guó)釀造，2012，31(11):111－114.

［2］ 唐玉明.高粱籽粒的釀酒品質(zhì)研究［J］.釀酒，2000，4(139):45－47.

［3］ 袁蕊，敖宗華，劉小剛，南北方幾種高梁釀酒品質(zhì)分析［J］.釀酒科技，2011(12):33－36.

［4］ 丁國(guó)祥，戴清炳，曾慶曦，等.不同淀粉結(jié)構(gòu)高粱籽粒的釀酒工藝參數(shù)研究［J］.綿羊農(nóng)專學(xué)報(bào)，1996，13(4):4－5.

［5］ 瀘洲老窖集團(tuán)有限責(zé)任公司.瀘型酒技藝大全［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2011.

［6］ 趙東.氣相色譜—質(zhì)譜法測(cè)定酒糟、白酒中的芳香族香味成分［J］.四川釀酒，2006(3):29－32.

Optimization of the Luzhou-flavor liquor’s initial fermentation factors with sorghum of Lunuo 8 in response surface method

TIAN Dian-mei1，ZHANG Liang1，2，3，HUO Dan-qun2，AO Zong-hua1，3，YANG Ping1，TU Rong-kun1，DING Hai-long1，3
1(Luzhou Laojiao Co.Ltd，Luzhou 646000，China)
2(Bioengineering college，Chongqing University，Chongqing 400030，China)
3(National Engineering Research Center of Solid-State Brewing，Luzhou 646000，China)

Using Lunuo 8 sorghum as the raw material，the initial fermentation factors were selected and optimized with the P-B experiment，the steepest climbing experiment，and the Box-Behnke experiment.The optimized fermentation starting factors of Lunuo 8 sorghum were as follows:dosage of sorghum was 19.7%(of distilled grains)，dosage of Daqu was 19.6(of sorghum)and starting acidity was 1.89.Through production verification，it was found that after the fermentation starting factors’optimization，there were 0.2 g/L of increase of ethyl caproate output and 0.2 of decrease of the proportion of ethyl-actate and ethyl-caproate，and the evaluation results were cleaner，and the aroma was stronger.

response surface method，Luzhou-flavor liquor，initial fermentation factors

碩士研究生(本文通訊作者)。

*中央高校研究生創(chuàng)新基金(CDJXS102300);四川省科技支撐計(jì)劃(2010NZ0093);釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助(NJ2011－03)。

2013－09－22，改回日期:2013－10－25