濃香型白酒酒醅發(fā)酵體系參數(shù)變化相互關(guān)系的分析研究

陸其剛，甘廣東，張廣松，馮海燕，李喆，姜雷

（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

濃香型白酒酒醅發(fā)酵體系參數(shù)變化相互關(guān)系的分析研究

陸其剛，甘廣東，張廣松，馮海燕，李喆，姜雷

（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

通過傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)、理化分析和風(fēng)味物質(zhì)提取等方法，跟蹤分析濃香型白酒酒醅發(fā)酵過程中各參數(shù)變化趨勢，研究得出酒醅微生物群落結(jié)構(gòu)變化與理化參數(shù)、風(fēng)味物質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系，并初步分析濃香型白酒酒醅發(fā)酵代謝變化過程。

微生物；酒醅；理化參數(shù)；風(fēng)味物質(zhì)；相互作用；白酒

濃香型白酒窖池中含有大曲微生物、窖泥微生物和作業(yè)現(xiàn)場微生物演化而來的糟醅微生物，這些微生物菌群與窖池的特殊微環(huán)境共同組成窖池微生態(tài)系統(tǒng)。窖池中主要功能微生物為細(xì)菌、酵母菌和霉菌，在以糧食為主要原料的酒醅發(fā)酵過程中不斷進(jìn)行消長變化，代謝的物質(zhì)能量不斷改變窖池微生態(tài)環(huán)境，而微生態(tài)環(huán)境的變化又反作用于微生物區(qū)系的消長變化，使得整個(gè)窖池微生態(tài)系統(tǒng)不斷處于一種動(dòng)態(tài)變化過程［1-2］。濃香型白酒網(wǎng)羅與富集的微生物來自于外界自然環(huán)境中，不同區(qū)域自然環(huán)境中微生物群落結(jié)構(gòu)不同，再結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)工藝的差異，不同區(qū)域的濃香型白酒具有當(dāng)?shù)鬲?dú)特的風(fēng)味與口感特色。

洋河酒廠位于“三河兩湖一濕地”的江淮平原地區(qū)，其獨(dú)特的自然環(huán)境含有大量適宜釀酒的有益功能微生物，這也是洋河酒綿柔口感基礎(chǔ)來源之一。本研究采用平板分離計(jì)數(shù)法分析酒醅發(fā)酵過程中微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)檢測酒醅理化變化及風(fēng)味物質(zhì)生成過程，分析濃香型白酒發(fā)酵過程的初步變化規(guī)律。

1　材料與方法

1.1材料及儀器

酒醅樣品：中試車間濃香型窖池，定時(shí)利用取樣器取窖池濃香型混合酒醅樣品。

細(xì)菌培養(yǎng)基：蛋白胨1%，牛肉膏粉0.3%，氯化鈉0.5%，瓊脂1.5%，pH7.3±0.2，121℃滅菌20 min。

芽孢桿菌培養(yǎng)基：同細(xì)菌培養(yǎng)基。

霉菌培養(yǎng)基：蛋白胨0.5%，硫酸鎂0.05%，磷酸二氫鉀0.1%，葡萄糖1%，氯霉素0.01%，瓊脂1.85%，孟加拉紅0.0033%，121℃滅菌20 min。

酵母菌培養(yǎng)基：麥芽膏粉13%，瓊脂1.5%，氯霉素0.01%，121℃滅菌20 min。

儀器設(shè)備：恒溫培養(yǎng)箱，無菌工作臺，氣、液相色譜儀，顯微鏡，721分光光度計(jì)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1菌落分離

取25.0 g酒醅樣品，加入裝有225 mL無菌蒸餾水的三角瓶中，120 r/min搖床振蕩30 min，無菌條件下用無菌吸管吸取1.0 mL菌懸液于裝有9.0 mL無菌水的試管中，根據(jù)樣品微生物鏡檢結(jié)果，依次做常規(guī)梯度稀釋，制成10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9等梯度的酒醅浸出液。取各梯度浸出液1 mL添加到平板中，待培養(yǎng)基溫度降至40～45℃時(shí)倒入平板中，并輕輕搖晃均勻，凝固后倒置培養(yǎng)［3］。菌懸液80℃水浴10 min，依次稀釋涂布以檢測芽孢桿菌。

1.2.2微生物培養(yǎng)及計(jì)數(shù)

細(xì)菌：35～37℃，培養(yǎng)2～3 d，觀察計(jì)數(shù)。

芽孢桿菌：35～37℃，培養(yǎng)2～3 d，觀察計(jì)數(shù)。霉菌：26～28℃，培養(yǎng)2～3 d，觀察計(jì)數(shù)。酵母菌：28～30℃，培養(yǎng)2～3 d，觀察計(jì)數(shù)。

1.2.3酒醅理化指標(biāo)分析

利用常規(guī)方法分析檢測酒醅中水分、酸度、淀粉、還原糖、酒精含量［4］，同時(shí)利用溫度傳感器監(jiān)測不同發(fā)酵時(shí)間段窖池中部的酒醅溫度。

1.2.4風(fēng)味物質(zhì)分析

稱取50.0 g酒醅于磨口三角瓶內(nèi)，加入50%vol酒精100 mL，120 r/min恒溫?fù)u床振蕩1 h，模擬車間水蒸汽蒸餾收集前段100 mL，色譜分析；酒醅水分為C1%，放置于45℃干燥箱中烘8 h后水分為C2%，此時(shí)利用酒精萃取后液相色譜分析乳酸含量為m1%，酒醅中乳酸含量m%= m1%×（1-C1%）/（1-C2%）。

2　結(jié)果與分析

2.1酒醅發(fā)酵過程中微生物群落結(jié)構(gòu)變化趨勢（表1）

表1　酒醅發(fā)酵過程微生物消長變化（×103個(gè)/g）

發(fā)酵前期，由于營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣充足，細(xì)菌、芽孢桿菌、霉菌、酵母菌迅速增殖，酶活升高，霉菌完成淀粉原料糖化過程，還原糖含量升高，酒醅酒精濃度迅速上升；發(fā)酵中期，酒醅營養(yǎng)物質(zhì)下降、窖池微環(huán)境發(fā)生改變，霉菌在20 d后檢測不出，酵母數(shù)量降低，20 d后出現(xiàn)地霉菌，而細(xì)菌與芽孢桿菌含量有升高趨勢；發(fā)酵后期，由于一直處于厭氧和酸性環(huán)境中，酵母數(shù)量逐漸降低，主要為地霉屬，而芽孢桿菌在細(xì)菌中的比例逐漸增大，此時(shí)利于有機(jī)酸、酯類等風(fēng)味物質(zhì)的積累。

地霉屬微生物是濃香型酒醅發(fā)酵過程中一種常見酵母的菌種，在洋河濃香型酒醅中發(fā)現(xiàn)有陸生地霉和白地霉，僅在發(fā)酵中后期產(chǎn)生，并為優(yōu)勢酵母菌?？赡苁前l(fā)酵20 d后微環(huán)境適合此類菌種的繁殖與代謝，這對發(fā)酵后期酸、酯、醛、醇等風(fēng)味物質(zhì)的生成具有重要作用［5-6］。

2.2理化參數(shù)變化（圖1、圖2、圖3）

圖1　酒醅發(fā)酵過程中水分、酸度變化曲線

圖2　酒醅發(fā)酵過程中總糖、還原糖變化曲線

圖3　酒醅發(fā)酵過程中溫度、酒精度變化曲線

在發(fā)酵初期，微生物代謝旺盛，酶活升高，淀粉迅速降解，并在整個(gè)發(fā)酵過程中一直呈下降趨勢；霉菌迅速增殖完成糖化，還原糖含量迅速增大，之后由于被微生物大量利用，含量下降。在發(fā)酵中后期，芽孢桿菌在細(xì)菌中所占比例較大，總酸含量呈逐漸增加趨勢；酒醅水分在整個(gè)發(fā)酵過程中基本呈上升趨勢，可能原因是糖質(zhì)原料分解被微生物利用后水分子被釋放出來；由于原料主要為糖質(zhì)淀粉，細(xì)菌、霉菌和酵母菌均能利用產(chǎn)酸，分解與合成代謝的酸主要為低碳鏈有機(jī)酸，在發(fā)酵前中期一直呈上升趨勢，后期由于微生物衰退而逐漸穩(wěn)定下來；酒醅入窖溫度為19℃，溫度與酵母繁殖呈正相關(guān)性，9 d時(shí)的酒醅溫度達(dá)到30.4℃；酒精含量發(fā)酵前期呈增長趨勢，酵母完成增殖，中期酵母主要利用還原糖發(fā)酵代謝酒精，25 d達(dá)到3.52%，隨后由于酵母含量下降而穩(wěn)定下來，并在發(fā)酵后期隨著乙酸、丁酸、己酸、乳酸增加而呈波動(dòng)性減少。

2.3風(fēng)味物質(zhì)變化（圖4、圖5）

圖4　乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯變化曲線

圖5　乳酸乙酯變化曲線

入窖到前6 d發(fā)酵過程中乙酸乙酯含量較少，6 d后乙酸乙酯開始生成，6～20 d變化幅度較小，20 d后含量增加較快，45 d時(shí)達(dá)到最大值，隨后緩慢下降。乙酸乙酯含量多少與乙酸呈正相關(guān)，還與酒醅中的生香酵母有關(guān)，發(fā)酵20 d后出現(xiàn)地霉菌，并逐漸成為優(yōu)勢酵母菌，這對酒醅發(fā)酵后期產(chǎn)酸、生香起著重要作用。丁酸乙酯含量較少，整個(gè)發(fā)酵過程變化幅度不大，可能與酒醅中丁酸生成較少、丁酸乙酯合成酶活不高有關(guān)。己酸乙酯變化與己酸基本一致，發(fā)酵后期窖池微生態(tài)環(huán)境適合芽孢桿菌繁殖，己酸與己酸乙酯含量增高。乳酸乙酯主要在發(fā)酵中后期形成，是四大酯中含量最高的，但由于其理化特性，在蒸餾過程中主要集中在后段餾出。

四大酸是白酒主體骨架成分之一，其中乙酸、乳酸較易生成，而丁酸、己酸屬于合成代謝產(chǎn)物，在酒醅中含量相對較少（見圖6、圖7）。乙酸在發(fā)酵前期有所下降，可能是被微生物合成利用，在中后期開始大量生成，并逐漸達(dá)到平衡；丁酸、己酸變化曲線基本相同，主要集中在發(fā)酵中后期生成；乳酸是四大酸中含量最高的，這可能與乳酸菌生長、繁殖所需要的條件與窖池微環(huán)境相接近有關(guān)，發(fā)酵前期呈先降后升趨勢，并在中后期達(dá)到穩(wěn)定。

圖6　乙酸、丁酸和己酸變化曲線

圖7　乳酸變化曲線

3　討論

3.1濃香型酒醅中含有大量有益功能微生物，在發(fā)酵過程中與窖內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)不斷發(fā)生相互作用，隨著微環(huán)境的變化，微生物種群結(jié)構(gòu)也在不斷變化，酒精及呈香呈味物質(zhì)在發(fā)酵過程中逐漸生成，并穩(wěn)定。

實(shí)驗(yàn)窖池中，在發(fā)酵初期，細(xì)菌、芽孢桿菌、霉菌、酵母菌迅速增殖，酶活升高，霉菌完成淀粉原料糖化過程，還原糖含量升高；酵母繁殖與溫度呈正相關(guān)性，發(fā)酵9 d時(shí)酵母數(shù)量最多，此時(shí)酒醅達(dá)到頂火溫度，隨后酒醅中的酒精、水分、酸度不斷增加；發(fā)酵中期，酒醅營養(yǎng)物質(zhì)下降、窖池微環(huán)境發(fā)生改變，霉菌含量急劇下降，酵母數(shù)量降低，20 d左右出現(xiàn)地霉菌，并為優(yōu)勢酵母菌，25 d時(shí)酒精達(dá)到最大值，隨后溫度開始緩慢下降，而細(xì)菌與芽孢桿菌含量有升高趨勢；發(fā)酵后期，由于一直處于厭氧和酸性環(huán)境中，酵母菌主要為地霉屬，數(shù)量逐漸減少，而芽孢桿菌在細(xì)菌中的比例逐漸增大，此時(shí)有利于有機(jī)酸、酯類等風(fēng)味物質(zhì)的積累。

地霉屬酵母菌主要在酒醅發(fā)酵中后期出現(xiàn)，并為優(yōu)勢菌，由于它是生香酵母的一種微生物，對發(fā)酵中后期酸、酯的生成具有重要的作用，在發(fā)酵中期出現(xiàn)與乙酸乙酯的增加可能有一定的關(guān)系，其數(shù)量的多少也可以作為判斷窖池發(fā)酵狀態(tài)的一種參考依據(jù)。

3.2白酒的風(fēng)格主要取決于微量成分的種類、數(shù)量及配比，酸和乙酯類物質(zhì)是白酒香氣的主體部分，各種酸乙酯具有各自的香氣特征，對酒體風(fēng)格形成具有重要作用。根據(jù)酒醅發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)含量變化過程，乙酸乙酯發(fā)酵變化幅度較大，從發(fā)酵6 d時(shí)開始大量生成，在后期穩(wěn)定。丁酸乙酯、己酸乙酯變化幅度較小，主要集中在發(fā)酵后期生成，而乳酸乙酯主要在發(fā)酵后期開始大量生成。關(guān)于四大酸風(fēng)味物質(zhì)，酒醅中乙酸、乳酸含量先下降再升高，乳酸在四大酸中比例最高，而丁酸、己酸呈逐漸增加趨勢，并在發(fā)酵中后期生成。

3.3濃香型白酒發(fā)酵影響因素復(fù)雜，每口窖池微生物群落結(jié)構(gòu)、入池微環(huán)境有一定的差異，在發(fā)酵過程中不同窖池發(fā)酵狀態(tài)基本上達(dá)不到一致，細(xì)微的影響因素有可能導(dǎo)致整個(gè)窖池微生物區(qū)系、酶系和物系的改變，但微生態(tài)系統(tǒng)有強(qiáng)大的自我調(diào)節(jié)和修復(fù)的功能［7］，使正常微生物群落在發(fā)酵中能回歸到優(yōu)勢菌群，最終不同窖池發(fā)酵參數(shù)變化趨勢基本上相同，保證了原酒品質(zhì)的穩(wěn)定性。

［1］張文學(xué)，喬宗偉，向文良，等.中國濃香型白酒窖池微生態(tài)研究進(jìn)展［J］.釀酒，2004（2）：31-35.

［2］向文良.中國濃香型白酒窖池微生物生態(tài)研究［D］.成都：四川大學(xué)，2004.

［3］岑沛霖，蔡謹(jǐn).工業(yè)微生物學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［4］沈怡方.白酒生產(chǎn)技術(shù)全書［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，1998.

［5］胡建華，周森，郝文軍，等.清香型白酒生產(chǎn)中白地霉的分離鑒定［J］.釀酒科技，2013（8）：47-49.

［6］周森，王勇，李艷敏，等.產(chǎn)香白地霉菌株篩選鑒定及其代謝產(chǎn)物分析［J］.釀酒科技，2013（7）：52-54.

［7］李家民.“五三”原理比較簡析——食品釀造微生態(tài)與人體消化道微生態(tài)規(guī)律性研究［J］.釀酒，2016，43（1）：3-16.

Correlations of Fermentation System Parameter Change of Nongxiang Fermented Grains

LU Qigang，GAN Guangdong，ZHANG Guangsong，F(xiàn)ENG Haiyan，LI Zhe and JIANG Lei
（Yanghe Distillery Co.Ltd.，Suqian，Jiangsu 223800，China）

By means of traditional culture，phsiochemical analysis and flavoring compounds extraction etc.，the change trend of each parameter in the fermentation process of Nongxiang fermented grains was traced and analyzed.Furthermore，the correlations among microbe communities change，physiochemical parameters，and flavoring compounds were explored.And the metabolic mechanism of Nongxiang fermented grains was investigated preliminarily.

microbes；fermented grains；physiochemical parameters；flavoring compounds；interaction；Baijiu

Q93-3；TS262.3；TS261.4

A

1001-9286（2016）10-0045-03

10.13746/j.njkj.2016225

2016-07-13

陸其剛（1970-），男，本科，江蘇生物釀酒技術(shù)研究院副院長，江蘇省白酒工藝大師，從事白酒生產(chǎn)工藝研究20多年。