濃香型白酒傳統(tǒng)封窖方式與新型封窖方式的對(duì)比研究

趙揚(yáng)揚(yáng)，張 良，，霍丹群，* ，楊 平，秦 輝，侯長(zhǎng)軍，敖宗華，胡曉燕，蔡小波，涂榮坤

(1.重慶大學(xué)，生物工程學(xué)院，重慶400030;2.瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州646000;3.國(guó)家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州646000;4.四川理工學(xué)院，四川自貢643000)

固態(tài)發(fā)酵法是中國(guó)白酒的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，其漫長(zhǎng)的發(fā)酵過(guò)程形成了白酒獨(dú)特的風(fēng)味特征［1－2］。在生產(chǎn)實(shí)踐中雖然每口窖池的出酒率及優(yōu)質(zhì)酒率均存在差異，但通過(guò)研究生產(chǎn)較為穩(wěn)定的窖內(nèi)各種物質(zhì)變化情況，摸索窖內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化趨勢(shì)、規(guī)律，可以為白酒生產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)和工藝調(diào)控提供有效數(shù)據(jù)。

白酒生產(chǎn)過(guò)程中封窖的目的是為窖內(nèi)糟醅微生物代謝提供一種有利于產(chǎn)酒、產(chǎn)香的厭氧環(huán)境。傳統(tǒng)封窖方式為糟醅入滿窖后在面糟表面封一層窖泥，來(lái)達(dá)到封窖的目的。但實(shí)際生產(chǎn)中由于封窖窖泥直接與外界接觸，水分散失快且窖泥表面易出現(xiàn)裂縫易污染雜菌，無(wú)法保持糟醅微生物發(fā)酵所需的厭氧環(huán)境。此外，窖內(nèi)微生物代謝過(guò)程產(chǎn)生的氣體容易沖破窖泥，破壞窖內(nèi)厭氧環(huán)境［3］。新型封窖方式采用不銹鋼材料作為發(fā)酵窖池蓋子，既能夠減少水分散失又能夠避免雜菌污染保證厭氧環(huán)境，從而很好地解決了這一問(wèn)題。通過(guò)對(duì)比研究傳統(tǒng)封窖方式與新型封窖方式發(fā)酵過(guò)程中窖內(nèi)糟醅微生物數(shù)量變化情況及理化指標(biāo)的變化、原酒出酒率、乳己比、雜醇油含量變化，在保證提高原酒質(zhì)量及產(chǎn)量的情況下，為推動(dòng)白酒產(chǎn)業(yè)由人工操作向機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

窖池 瀘州老窖股份有限公司羅漢釀酒基地同一生產(chǎn)車間窖齡相同的數(shù)口窖池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集9～12月)，新型封窖方式選用不銹鋼蓋子進(jìn)行封窖［4］，對(duì)照窖池選用傳統(tǒng)窖泥進(jìn)行封窖;糟醅 正常生產(chǎn)糟醅，理化指標(biāo)基本一致。

氣相色譜分析儀器GC－7890A U.S.Agilent;分析天平 梅特勒－托利多儀器有限公司;超純水機(jī) 重慶摩爾水處理有限公司;電爐 北京市永光明醫(yī)療儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

選取數(shù)口封窖高度相同的實(shí)驗(yàn)窖池，封窖高度為100 cm。用自制取樣器對(duì)其發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行跟蹤取樣。根據(jù)入窖后實(shí)驗(yàn)窖內(nèi)的溫度變化，擬定取樣時(shí)間為:第 0(入窖)、7、14、21、28、35、42、49、56、64 d(出窖)。

跟蹤檢測(cè)糟醅理化指標(biāo):酸度、淀粉含量、還原糖、糟醅殘留酒精含量［5－8］及糟醅殘留特征組分的變化。起窖時(shí)分層取二段綜合原酒酒樣，運(yùn)用酸堿中和滴定法測(cè)其總酸［9］，皂化反應(yīng)滴定法測(cè)其總酯［10］、特征組分及雜醇油［11］，并對(duì)相應(yīng)窖池進(jìn)行出酒率、優(yōu)質(zhì)酒率評(píng)定。糟醅特征組分檢測(cè)［12］，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均為實(shí)驗(yàn)窖池對(duì)應(yīng)樣品的3次平均值。

培養(yǎng)條件及方法［10］:酵母菌和霉菌采用虎紅瓊脂培養(yǎng)基;細(xì)菌與芽孢桿菌采用營(yíng)養(yǎng)瓊脂糖培養(yǎng)基。酵母菌28℃恒溫培養(yǎng)2～3 d，霉菌32℃恒溫培養(yǎng)2～3 d，細(xì)菌與芽孢桿菌37℃恒溫培養(yǎng)2～3 d。

微生物計(jì)數(shù)方法［10］:首先點(diǎn)清每個(gè)平皿板子上的生長(zhǎng)的菌落數(shù)，再求出來(lái)每一個(gè)稀釋度的平均的菌落數(shù)。判定結(jié)果的時(shí)候，應(yīng)該選取平皿板子上菌落數(shù)目既清析可數(shù)，平均數(shù)目又在5～50范圍之內(nèi)的菌落數(shù)目，乘以其稀釋的倍數(shù)后，做為實(shí)驗(yàn)樣品所對(duì)應(yīng)的菌落的總數(shù)。

相關(guān)公式:出酒率(%)=出酒量/投糧量×100;菌量整體變化趨勢(shì)為傳統(tǒng)封窖方式不同發(fā)酵時(shí)期窖內(nèi)相應(yīng)微生物數(shù)量變化趨勢(shì)。

感官品評(píng):參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［13］《白酒分析方法GB/T 10345－2007》進(jìn)行由5位(其中2位國(guó)家級(jí)白酒評(píng)委)省級(jí)及以上白酒評(píng)委對(duì)數(shù)口窖池原酒進(jìn)行評(píng)級(jí)。采取編號(hào)暗評(píng)法，按照色5分、香25分、味60分、格10分、總分100分進(jìn)行綜合評(píng)定，各評(píng)委所打分?jǐn)?shù)求平均值，即為該樣品所得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過(guò)程中糟醅微生物含量變化趨勢(shì)

2.1.1 可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì) 在發(fā)酵過(guò)程中，影響細(xì)菌數(shù)量變化的主要因素為溶氧量［14］。研究發(fā)現(xiàn)新型封窖方式與傳統(tǒng)封窖方式同一時(shí)期不同層次的糟醅可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量相差不大。

對(duì)比兩種封窖方式面糟中，不同發(fā)酵時(shí)期可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量相差甚微。中下層可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量在第7 d時(shí)兩種封窖方式有顯著差異(p＜0.05)，在第14、21 d時(shí)表現(xiàn)為新型封窖方式＞傳統(tǒng)封窖方式，而后兩種封窖方式內(nèi)可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量相差不大。前者可能是由于隨著發(fā)酵過(guò)程中的進(jìn)行，窖內(nèi)糟醅會(huì)出現(xiàn)不同程度下陷現(xiàn)象，采用窖泥封窖方式時(shí)窖帽會(huì)隨著糟醅向下略移，造成窖內(nèi)糟醅之間空隙較少，溶氧量下降，而不銹鋼封窖方式的窖帽則不會(huì)出現(xiàn)這種情況，它能夠保證窖內(nèi)糟醅之間有足夠的空間，便于物質(zhì)能量傳遞的同時(shí)也增加了窖內(nèi)溶氧量，更利于微生物生長(zhǎng)。后者可能因?yàn)榇藭r(shí)影響細(xì)菌生長(zhǎng)代謝的決定因素已經(jīng)不再是溶氧量，可能是包括可利用底物含量和低些產(chǎn)物積累量等因素在內(nèi)的窖內(nèi)環(huán)境。

圖1 發(fā)酵過(guò)程中面糟細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)Fig.1 Bacteria growth curve during fermentation process of the upper distilled grains

2.1.2 可培養(yǎng)酵母菌數(shù)量變化趨勢(shì) 發(fā)酵過(guò)程中酵母菌數(shù)量的多少與窖內(nèi)酒精濃度關(guān)聯(lián)緊密，如圖3和圖4所示，酵母菌數(shù)量在第7 d均出現(xiàn)峰值，而后逐漸較少。面糟在第35 d、中下層糟醅在第21 d出現(xiàn)第二個(gè)峰值，而后逐漸減少。說(shuō)明中下層糟醅比面糟更早進(jìn)入無(wú)氧發(fā)酵，酵母菌先進(jìn)行有氧繁殖而后進(jìn)行厭氧生長(zhǎng)。

圖2 中下層糟醅發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌變化趨勢(shì)Fig.2 Bacteria growth curve during fermentation process of thelower distilled grains

圖3 發(fā)酵過(guò)程中面糟酵母菌數(shù)量變化趨勢(shì)Fig.3 Yeast growth curve during fermentation process of the upper distilled grains

圖4 發(fā)酵過(guò)程中中下層酵母菌數(shù)量變化趨Fig.4 Yeast growth curve during fermentation process of the lower distilled grains

由圖可知:在同一窖池不同發(fā)酵時(shí)期酵母菌數(shù)量不同，這與發(fā)酵過(guò)程中前期糟醅之間溶氧量、窖池內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物有關(guān)。不同窖池同一發(fā)酵時(shí)期，新型封窖方式窖池內(nèi)酵母菌數(shù)量略高于傳統(tǒng)窖池內(nèi)酵母菌數(shù)量，這可能與發(fā)酵過(guò)程中糟醅之間的溶氧量有關(guān)，與中下層糟醅可培養(yǎng)細(xì)菌的變化原因相同。糟醅中酵母菌數(shù)量變化與窖池內(nèi)乙醇含量密切相關(guān)［15］。

2.1.3 可培養(yǎng)霉菌數(shù)量變化趨勢(shì) 發(fā)酵過(guò)程中窖池內(nèi)霉菌數(shù)量在第7 d均出現(xiàn)峰值，而面糟在第28 d，中下層糟醅在第42 d出現(xiàn)第二個(gè)峰值。

圖5 發(fā)酵過(guò)程中面糟霉菌數(shù)量變化趨勢(shì)Fig.5 Mould growth curve during fermentation process of the upper distilled grains

圖6 發(fā)酵過(guò)程中中下層霉菌數(shù)量變化趨勢(shì)Fig.6 Mould growth curve during fermentation process of the lower distilled grains

由圖可知:同一時(shí)期，不同窖池內(nèi)霉菌數(shù)量不同，這與窖池內(nèi)溶氧量有關(guān)，其原因與細(xì)菌、酵母菌在發(fā)酵后期數(shù)量變化原因相同。面糟在第14、28、42、49 d時(shí)兩種封窖方式有顯著差異(p＜0.05)。中下層糟醅在第14、28、35、49、56 d 時(shí)兩種封窖方式有顯著差異(p＜0.05)。同一窖池內(nèi)不同時(shí)期，霉菌數(shù)量亦不相同，這與窖內(nèi)溶氧量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗及代謝物質(zhì)的積累有關(guān)。

霉菌出現(xiàn)第二次峰值對(duì)應(yīng)可培養(yǎng)細(xì)菌的減少時(shí)期，表明此時(shí)窖內(nèi)溶氧量已經(jīng)基本消耗殆盡。大部分霉菌已基本死亡，但仍以孢子形式存在。檢測(cè)到的霉菌是由于培養(yǎng)過(guò)程中孢子壁破裂，釋放出來(lái)所致［16］。

2.2 發(fā)酵過(guò)程中各項(xiàng)理化指標(biāo)變化

2.2.1 發(fā)酵過(guò)程中糟醅淀粉含量變化 傳統(tǒng)封窖方式與新型封窖方式窖池發(fā)酵過(guò)程中糟醅淀粉含量變化如圖7所示:

由圖7、圖8可知:面糟淀粉含量在入窖、35、42、49、56、64 d時(shí)兩種封窖方式在p＜0.05水平上有顯著差異，前21 d下降最快，第28 d時(shí)出現(xiàn)略微上升而后緩慢下降。前者可能是曲藥中的淀粉酶及入窖糟醅中的霉菌、好氧細(xì)菌生長(zhǎng)分解大部分淀粉;后者可能是窖池內(nèi)的兼性厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生的淀粉酶，這與張文學(xué)［17］、周瑞平［18］等人的研究結(jié)果相似。中下層糟醅淀粉含量在入窖時(shí)兩種封窖方式有顯著差異(p＜0.05)，在第14 d以后直至63 d出窖兩種封窖方式有極顯著差異(p＜0.05)。值得注意的是，中下層糟醅淀粉含量在第21 d出現(xiàn)略微上升趨勢(shì)。可能是因?yàn)榘l(fā)酵產(chǎn)生水的下淋作用，把可溶性的還原糖帶到了底層，使得底層糟醅的還原糖增加(淀粉的檢查包含了還原糖在內(nèi)的)，導(dǎo)致淀粉含量略有上升，但是發(fā)酵過(guò)程中面糟沒(méi)有得到補(bǔ)給。

圖7 發(fā)酵過(guò)程中面糟淀粉含量變化Fig.7 Changes of starch content during fermentation process of the upper distilled grains

圖8 發(fā)酵過(guò)程中中下層糟醅淀粉含量變化Fig.8 Changes of starch content during fermentation process of the lower distilled grains

2.2.2 發(fā)酵過(guò)程中糟醅還原糖含量變化 傳統(tǒng)封窖方式與新型封窖方式發(fā)酵過(guò)程中糟醅還原糖含量變化如圖9、圖10所示:

圖9 發(fā)酵過(guò)程中面糟還原糖含量變化Fig.9 Changes of reducing sugar content during fermentation process of the upper distilled grains

由圖9、圖10可知:面糟發(fā)酵前7 d還原糖含量出現(xiàn)上升趨勢(shì)，在第7、42、56 d時(shí)兩種封窖方式差異性顯著(p＜0.05)。這與面糟淀粉含量變化相對(duì)應(yīng)，微生物以淀粉為碳源進(jìn)行代謝生成還原糖等物質(zhì)。而中下層糟醅在入窖、7、42、49 d時(shí)兩種封窖方式差異性顯著(p＜0.05)，在第14 d出現(xiàn)上升，第21～28 d出現(xiàn)大幅度下降，而后緩慢上升。前14 d上升是因?yàn)槲⑸镆缘矸蹫橹饕荚催M(jìn)行代謝，產(chǎn)生大量中間產(chǎn)物(還原糖)。第21 d下降是因?yàn)殡S著好氧菌的死亡，酵母菌生長(zhǎng)消耗大量還原糖所致，這與淀粉含量變化相對(duì)應(yīng)。面糟、中下層糟醅在第28 d出現(xiàn)上升是由于微生物代謝的消耗量小于代謝產(chǎn)生量所致。

圖10 發(fā)酵過(guò)程中中下層糟醅還原糖含量Fig.10 Changes of reducing sugar content during fermentation process of the lower distilled grains

2.2.3 發(fā)酵過(guò)程中糟醅殘留酒精含量變化 傳統(tǒng)封窖方式與新型封窖方式發(fā)酵過(guò)程中糟醅還原糖含量變化如圖11、圖12所示:

圖11 發(fā)酵過(guò)程中面糟酒精度含量變化趨勢(shì)Fig.11 Changes of alcoho content during fermentation process of the upper distilled grains

圖12 發(fā)酵過(guò)程中中下層糟醅酒精度含量變化Fig.12 Changes of alcoho content during fermentation process of the lower distilled grains

由圖11、圖12可知:各層次糟醅酒精度數(shù)均在第21 d上升到最大值，發(fā)酵過(guò)程中糟醅殘留酒精度:新型封窖方式＞傳統(tǒng)封窖方式，這與窖池內(nèi)酵母菌數(shù)量有關(guān)，同時(shí)也說(shuō)明新型封窖方式更適合于酵母菌的繁衍。而從第28 d開始各層次乙醇含量均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能和乙醇參與各類酯化反應(yīng)及作為微生物代謝所需碳源有關(guān)。這與發(fā)酵后期窖內(nèi)糟醅酸度和總酯的增加相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也印證了發(fā)酵后期窖內(nèi)發(fā)酵以酯化作用為主的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

2.2.4 發(fā)酵過(guò)程中糟醅酸度變化 傳統(tǒng)封窖方式與新型封窖方式發(fā)酵過(guò)程中糟醅酸度含量變化如圖13、圖14所示:

圖13 發(fā)酵過(guò)程中面糟酸度含量變化趨勢(shì)Fig.13 Changes of acidity content during fermentation process of the upper distilled grains

圖14 發(fā)酵過(guò)程中中下層酸度含量變化趨勢(shì)Fig.14 Changes of acidity content during fermentation process of the lower distilled grains

由圖13、圖14可知:面糟在第24、49 d時(shí)兩種封窖方式差異性顯著(p＜0.05)，在第 35、42、56、63 d兩種封窖方式差異性極顯著(p＜0.05)。中下層糟醅在第21、49 d時(shí)兩種封窖方式有顯著差異性，在第28、35、42、56、63 d 時(shí)兩種封窖方式差異性極顯著(p＜0.05)。各層糟醅酸度前42 d均出現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，直至第21 d以后各層次糟醅酸度均出現(xiàn)下降趨勢(shì)。下降的原因可能與窖池中的酸參加酯化反應(yīng)有關(guān)。這與發(fā)酵后期乙醇含量及總酯含量的變化相對(duì)應(yīng)，而在發(fā)酵后期出現(xiàn)略微上升趨勢(shì)這可能與窖內(nèi)菌體自溶，釋放有機(jī)酸有關(guān)。

2.3 原酒特征組分分析

取2種窖池各層次糟醅蒸餾二段原酒綜合樣，用氣相色譜測(cè)其特征組分如圖15、圖16所示:

由圖可知:兩種封窖方式糟醅原酒乙酸、丁酸、己酸含量相差在0.1～0.2 g/L之間，己酸乙酯含量除中層相差不大外，面糟相差1.0 g/L左右，中下層相差1.8 g/L左右。而總醇(包含甲醇)含量各層次均為新型封窖方式＜傳統(tǒng)封窖方式，說(shuō)明新型封窖方式能夠有效減少原酒中雜醇油含量，發(fā)酵效果更好。面糟、中下層糟的總酯含量相差在0.1～0.5 g/L之間。這與前文中發(fā)酵后期糟醅乙醇含量及酸度變化相對(duì)應(yīng)。

2.4 出酒率和感官評(píng)價(jià)分析

對(duì)2種封窖方式實(shí)驗(yàn)窖池的出酒率和乳己比進(jìn)行分析，其中原酒品評(píng)結(jié)果為5位省級(jí)及以上白酒評(píng)委綜合評(píng)定，滿分為100分，結(jié)果見(jiàn)表1:

圖15 兩種封窖方式面糟原酒特征組分含量Fig.15 The main characteristics of components of the upper base liquor of two pit sealing mode liquor

圖16 兩種封窖方式中下層糟原酒特征組分Fig.16 The main characteristics of components of the lower base liquor of two pit sealing mode liquor

由表1可知:面糟和中下層糟醅出酒率均為新型封窖方式＞傳統(tǒng)封窖方式，乳己比為新型封窖方式＜傳統(tǒng)封窖方式，原酒品評(píng)分?jǐn)?shù)為新型封窖方式＞傳統(tǒng)封窖方式。這說(shuō)明，新型封窖方式能夠更好地利用發(fā)酵空間，為發(fā)酵過(guò)程中微生物代謝提供更好的環(huán)境，充分利用窖內(nèi)物質(zhì)使發(fā)酵更加徹底，原酒酒質(zhì)更好。

3 結(jié)論與討論

在同一口窖池中，各層次糟醅理化指標(biāo)存在顯著差異?？赡苁且?yàn)楦鲗哟挝⑸锶郝渥畲蠓宄霈F(xiàn)時(shí)間以及數(shù)目不同。這些差異導(dǎo)致底物利用效率、轉(zhuǎn)化效率、代謝產(chǎn)物積累等情況不同，同時(shí)這些差異又反過(guò)來(lái)影響微生物的生長(zhǎng)，最終影響微生物代謝而影響原酒的產(chǎn)量及品質(zhì)。

新型封窖方式與傳統(tǒng)封窖方式相比，為窖內(nèi)微生物生長(zhǎng)代謝提供了更好的發(fā)酵空間，使窖內(nèi)物質(zhì)能量傳遞更加充分，各項(xiàng)理化指標(biāo)更加協(xié)調(diào)，微生物代謝發(fā)酵更加充分、徹底。需要強(qiáng)調(diào)的是傳統(tǒng)封窖方式面糟更多地接觸封窖窖泥容易被雜菌污染，這也是造成面糟酒質(zhì)差的原因。新型封窖方式就避免了這個(gè)問(wèn)題，從而可以更有效地減少原酒中雜醇油含量。

新型封窖方式因?yàn)槊芊庑Ч茫l(fā)酵過(guò)程中窖內(nèi)壓力增大［3］，可以提高窖池內(nèi)黃水線，增大整個(gè)窖內(nèi)物質(zhì)循環(huán)效果。使窖內(nèi)物質(zhì)發(fā)酵更加充分，降低原酒乳己比。綜合以上因素，新型封窖方式的出酒率更高。

表1 兩種封窖方式出酒率和感官評(píng)價(jià)對(duì)比Table 1 A comparison of rate and taste evaluation result of the base liquor

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