醬香型白酒糟醅理化指標規(guī)律研究

盧 君，山其木格，王 麗，孟天毅，張忠奎，李長文，

（1.天士力控股集團有限公司研究院，天津300410；2.貴州國臺酒業(yè)有限公司，貴州仁懷564501）

醬香型白酒的發(fā)酵是多種微生物和酶系共同作用的一個非常復雜的過程，其中發(fā)酵過程中糟醅的主要理化參數(shù)包括水分、酸度、糖分和淀粉含量等指標。對于糟醅理化指標的檢測是各大醬香型白酒企業(yè)在釀造生產(chǎn)過程中用于監(jiān)控日常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是生產(chǎn)任務(wù)順利完成的保障。在實際生產(chǎn)過程中，需要保證糟醅理化指標在一定數(shù)值范圍內(nèi)，各項指標達到最優(yōu)的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，糟醅發(fā)酵才能達到最佳效果[1-2]。

醬香白酒的糟醅發(fā)酵過程包括堆積發(fā)酵和窖內(nèi)發(fā)酵兩類，其中堆積發(fā)酵起到了“二次制曲”的作用，得以被廣泛研究[3-5]。然而，對窖內(nèi)發(fā)酵過程卻研究較少，而且多數(shù)醬香白酒生產(chǎn)企業(yè)僅對入窖糟醅的理化數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，而未對出窖糟醅的理化數(shù)據(jù)進行監(jiān)控[6]。這就導致技術(shù)人員無法了解窖內(nèi)發(fā)酵過程中“物系、酶系、菌系”發(fā)生了什么變化，更無法通過有限的數(shù)據(jù)找到發(fā)酵過程中各項理化指標之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這種指標監(jiān)控現(xiàn)狀對于保障醬香型白酒正常生產(chǎn)來說是存在隱患的。如果結(jié)合入窖糟醅的數(shù)據(jù)和出窖糟醅的數(shù)據(jù)加以分析就能夠為后續(xù)的生產(chǎn)操作提供決策的依據(jù)，將生產(chǎn)異常的風險遏制在萌芽階段。

本研究的目的在于探索糟醅各項理化指標之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，揭示醬香型白酒的發(fā)酵機理，在實際生產(chǎn)中利用理化指標數(shù)據(jù)更加精確地指導工藝操作，從而達到提高出酒率和酒質(zhì)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、降低消耗的目的。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

樣品：2013年—2017年貴州國臺酒業(yè)有限公司22個班組252個窖池的各輪次入窖糟醅；2016年和2017年貴州國臺酒業(yè)有限公司60個窖池的各輪次入窖糟醅與出窖糟醅。

儀器設(shè)備：電熱恒溫鼓風干燥箱、分析天平、堿式/酸式滴定管、水浴鍋、電爐等。

1.2 實驗方法

對2013年—2017年入窖糟醅樣品進行分析檢測，檢測指標包括水分、酸度、糖分和淀粉含量。

對2016年和2017年入窖糟醅樣品和出窖糟醅樣品進行分析檢測，檢測指標包括水分、酸度、糖分和淀粉含量。

糟醅水分測定采用烘干法，酸度測定采用酸堿滴定法，糖分和淀粉含量采用斐林試劑法，具體檢測方法參見沈怡方編著的《白酒生產(chǎn)技術(shù)全書》[1]。

基酒產(chǎn)量參見貴州國臺酒業(yè)有限公司2011年—2017年產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

本研究探索了醬香型白酒發(fā)酵過程中糟醅的水分、酸度、糖分、淀粉、基酒產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在數(shù)據(jù)的分析過程中打破“輪次”的限制，即將整個發(fā)酵過程各輪次收集的數(shù)據(jù)集中進行綜合分析，從而考察各項理化指標之間的內(nèi)在聯(lián)系。本實驗中獲取了大量的數(shù)據(jù)，但是仍有個別輪次的個別指標數(shù)據(jù)未能得到，即2017年一輪次入窖糟醅和2016年四輪次出窖糟醅的糖分和淀粉含量數(shù)據(jù)。

2.1 糟醅水分與酸度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

為了尋找窖內(nèi)發(fā)酵過程中糟醅水分和糟醅酸度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程中水分和酸度的增加量進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者之間呈明顯的線性關(guān)系，見圖1。

從圖1可看出，窖內(nèi)發(fā)酵過程中，其糟醅水分的增加量與糟醅酸度的增加量成正比關(guān)系，R2值為0.7569，線性擬合公式為y=0.2406x+0.1845，x代表水分增加量，y代表酸度增加量。此規(guī)律符合微生物代謝產(chǎn)酸的機理，也能為我們判斷糟醅酸度提供依據(jù)，即知道了窖內(nèi)發(fā)酵過程中水分的變化，就能夠推測出糟醅酸度的增加量，快速判斷生產(chǎn)是否發(fā)生異常情況。對于生產(chǎn)現(xiàn)場的指導來說，即如果出窖糟醅的水分過大，那么糟醅的酸度也會較高，有助于生產(chǎn)現(xiàn)場的快速判斷和決策。

圖1 2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程水分和酸度的增加量相關(guān)性

研究還探尋了入窖發(fā)酵之前糟醅的水分含量與出窖后糟醅酸度增加量之間的關(guān)系，見圖2。

圖2 2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程入窖水分和酸度的增加量相關(guān)性

由圖2可看出，入窖發(fā)酵前入窖糟醅的水分與發(fā)酵結(jié)束后出窖糟醅酸度的增加量呈反比關(guān)系，R2值為0.681，線性擬合公式為y=-0.1731x+8.7566，x代表入池水分，y代表酸度增加量。此規(guī)律是立足于整個醬香白酒發(fā)酵過程的，即一輪次、二輪次入窖水分低，出窖糟醅酸度增加量高，這是因為糟醅性狀疏松、氧氣充足和微生物代謝條件導致的。三輪次至六輪次糟醅性狀相對穩(wěn)定，糟醅的水分和酸度變化幅度較小。此規(guī)律說明對于整個醬香型白酒發(fā)酵過程來說，入窖糟醅水分低時，糟醅窖內(nèi)發(fā)酵過程酸度上升的幅度比較大；入窖糟醅水分高時，糟醅窖內(nèi)發(fā)酵過程酸度上升的幅度比較小。此規(guī)律與張維山等人的研究結(jié)果一致[7]。

2.2 糟醅水分與淀粉含量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

水參與醬香型白酒發(fā)酵所有生化反應(yīng)，也是細菌、霉菌、酵母活化生長不可缺少的重要物質(zhì)，微生物的生長和代謝與其存在的微環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的“三流運轉(zhuǎn)”離不開水的直接或間接參與[7]。為了尋找窖內(nèi)發(fā)酵過程糟醅水分增加量和糟醅淀粉消耗量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程水分和淀粉的變化量進行了對比，發(fā)現(xiàn)兩者之間呈明顯的線性關(guān)系，見圖3。

圖3 2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程水分增加量和淀粉消耗量相關(guān)性

從圖3可看出，窖內(nèi)發(fā)酵過程中，糟醅水分的增加量與糟醅淀粉的消耗量成正比關(guān)系，R2值達到0.7762，線性擬合公式為y=0.7263x+0.2461，x代表水分增加量，y代表淀粉消耗量。此規(guī)律也符合微生物代謝產(chǎn)酸的機理，同樣能為我們判斷糟醅淀粉利用程度提供依據(jù)，再結(jié)合水分增加量與產(chǎn)酸量成正比的關(guān)系，有助于生產(chǎn)現(xiàn)場的快速判斷和決策。

另外，我們還探尋了入窖發(fā)酵之前糟醅的水分含量與出窖后糟醅淀粉的消耗量之間的關(guān)系，見圖4。

由圖4可看出，入窖發(fā)酵前入窖糟醅的水分與發(fā)酵結(jié)束后出窖糟醅淀粉的消耗量呈反比關(guān)系，R2值達到0.6246，線性擬合公式為y=-0.6024x+30.41，x代表入池水分，y代表淀粉消耗量。這是由于醬香白酒發(fā)酵一輪次、二輪次糟醅性狀疏松，有利于微生物利用淀粉用于自身生長或?qū)⒌矸坜D(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。三輪次至六輪次糟醅性狀相對穩(wěn)定，且隨著輪次增加，水分不斷增加的同時，糟醅中不斷積累著不利于微生物生長的代謝副產(chǎn)物，微生物利用淀粉的能力減弱[8]。

圖4 2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程入窖水分和淀粉消耗量相關(guān)性

2.3 糟醅酸度與淀粉含量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

釀酒發(fā)酵過程中部分微生物代謝淀粉的同時會產(chǎn)酸。因此，窖內(nèi)發(fā)酵過程中酸度的增加量應(yīng)當也與淀粉的消耗量具有相關(guān)性。我們對2016年—2017年的數(shù)據(jù)進行了對比，發(fā)現(xiàn)兩者之間呈線性關(guān)系，見圖5。

圖5 2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程酸度增加量和淀粉消耗量相關(guān)性

由圖5可知，窖內(nèi)發(fā)酵過程中，糟醅酸度的增加量與糟醅淀粉的消耗量成正比關(guān)系，R2值達到0.642，線性擬合公式為y=2.4695x+0.3626，x代表酸度增加量，y代表淀粉消耗量。此規(guī)律為我們判斷糟醅的淀粉利用程度提供了依據(jù)。

另外，我們還探尋了入窖發(fā)酵之前糟醅的酸度與出窖后糟醅淀粉的消耗量之間的關(guān)系，見圖6。

圖6 2016年和2017年各輪次窖內(nèi)發(fā)酵過程酸度增加量和淀粉消耗量相關(guān)性

由圖6可看出，入窖發(fā)酵前入窖糟醅的酸度與發(fā)酵結(jié)束后出窖糟醅淀粉的消耗量呈反比關(guān)系，R2值達到0.7989，擬合公式為y=-2.901x+11.07，x代表入窖糟醅酸度，y代表淀粉消耗量。即入窖酸度高，那么出窖后糟醅的淀粉消耗量會低。推測其原因是糟醅酸度越高，參與釀酒發(fā)酵過程的淀粉酶和糖化酶越會受到抑制，限制了微生物對于淀粉的利用[9]。生產(chǎn)過程中可以根據(jù)入窖糟醅的酸度提前對入窖發(fā)酵過程淀粉的消耗量有一個判斷。

2.4 糟醅水分與基酒產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

基酒的產(chǎn)量對于酒廠來說是最關(guān)心的績效指標之一，也是酒廠最為關(guān)心的統(tǒng)計指標之一。我們試圖尋找入窖糟醅的水分與基酒產(chǎn)量之間是否有相關(guān)性。因此，將國臺酒業(yè)從2013—2017年5年來各輪次入窖糟醅的水分數(shù)據(jù)和基酒產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行了匯總，并尋找兩者之間的關(guān)系。

將釀酒生產(chǎn)過程分成兩部分進行分析，即分別從糙沙到三輪次期間和四輪次到六輪次期間尋找入窖糟醅水分和基酒產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系。糙沙生產(chǎn)到二輪次生產(chǎn)（對應(yīng)一輪次基酒、二輪次基酒和三輪次基酒）時入窖糟醅的水分與基酒的產(chǎn)量具有正相關(guān)的聯(lián)系。然而，三輪次生產(chǎn)到六輪次生產(chǎn)（對應(yīng)四輪次基酒、五輪次基酒、六輪次基酒和七輪次基酒）時入窖糟醅的水分與基酒的產(chǎn)量不具有明顯的聯(lián)系。糙沙至二輪次入窖糟醅水分與基酒產(chǎn)量之間的關(guān)系見圖7。

由圖7可看出，醬香型白酒釀酒生產(chǎn)過程中糙沙至二輪次期間入窖水分與基酒產(chǎn)量之間呈正比關(guān)系，R2值為0.645，線性擬合公式為y=2.4014x-0.8676，x代表入池糟醅水分，y代表基酒產(chǎn)量。即入池糟醅水分高，基酒的產(chǎn)量也高。推測其原因是糙沙至二輪次期間，糟醅相對疏松，隨著輪次的推進，高粱的糊化程度也在不斷提高，微生物可利用的淀粉或糖分不斷釋出，此時高水分含量有助于微生物的自身繁殖和代謝產(chǎn)生酒精等。因此，糙沙至二輪次期間可以根據(jù)入窖糟醅的水分提前對基酒的產(chǎn)量進行大致的預測。

圖7 糙沙至二輪次入窖水分與基酒產(chǎn)量相關(guān)性

2.5 糟醅酸度與基酒產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

眾所周知，糟醅窖內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)酒需要適宜的酸度。酸度過高或過低都不利于糖化和發(fā)酵，尤其是糟醅酸度過高，就會嚴重影響正常的生產(chǎn)過程，引起糟醅酸敗，出酒率低，對于企業(yè)來說危害極大。糖化和發(fā)酵的相關(guān)酶系總是在適宜的酸度條件下才能發(fā)揮最優(yōu)活力，微生物菌株也才能正常生長代謝，糟醅酸度過高，會鈍化各種酶的酶活力，還會抑制有益微生物的生長和代謝，進而影響基酒的產(chǎn)量[9]。因此，入窖糟醅酸度是需要格外重視的一個指標。

所以，我們試圖尋找入窖糟醅的酸度與基酒產(chǎn)量之間的相關(guān)性。因此，將國臺酒業(yè)從2013年到2017年這5年來各個輪次入窖糟醅的酸度數(shù)據(jù)和基酒產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行了匯總，并尋找兩者之間的關(guān)系。

研究表明，糙沙生產(chǎn)到一輪次生產(chǎn)（對應(yīng)一輪次基酒和二輪次基酒）時，入窖糟醅的酸度與基酒的產(chǎn)量并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的聯(lián)系；從二輪次生產(chǎn)到六輪次生產(chǎn)（對應(yīng)三輪次基酒和七輪次酒）時，入窖糟醅的酸度與基酒的產(chǎn)量則有負相關(guān)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，見圖8。

由圖8可知，醬香白酒釀酒生產(chǎn)過程中二輪次至六輪次期間入窖糟醅酸度與基酒產(chǎn)量之間呈反比關(guān)系，R2值達到0.5844，線性擬合公式為y=-0.0705x+0.343，x代表入池糟醅酸度，y代表基酒產(chǎn)量。即入池糟醅酸度高，那么基酒的產(chǎn)量低。因此，二輪次至六輪次也可以根據(jù)入窖糟醅的酸度提前對基酒的產(chǎn)量進行預警，實踐也表明糟醅酸度是基酒產(chǎn)量的風向標。根據(jù)研究建立的擬合公式，可以根據(jù)入窖糟醅的酸度，預測出下一輪次大致的基酒產(chǎn)量，對于釀酒生產(chǎn)來說具有重要指導意義。

圖8 二輪次至六輪次入窖酸度與基酒產(chǎn)量的相關(guān)性

3 結(jié)論

本研究通過對大量數(shù)據(jù)的分析，探索了醬香白酒發(fā)酵過程中各項理化指標之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對于醬香型白酒發(fā)酵機理的探明，指導實際生產(chǎn)都具有重要的理論價值和應(yīng)用意義。

（1）窖內(nèi)發(fā)酵過程中，糟醅水分的增加量與糟醅酸度的增加量成正比關(guān)系，R2值達到0.7569，線性擬合公式為y=0.2406x+0.1845，x代表水分增加量，y代表酸度增加量。

（2）入窖發(fā)酵前入窖糟醅的水分與發(fā)酵結(jié)束后出窖糟醅酸度的增加量呈反比關(guān)系，R2值達到0.681，線性擬合公式為y=-0.1731x+8.7566，x代表入窖水分，y代表酸度增加量。

（3）窖內(nèi)發(fā)酵過程中，糟醅水分的增加量與糟醅淀粉的消耗量成正比關(guān)系，R2值達到0.7762，線性擬合公式為y=0.7263x+0.2461，x代表水分增加量，y代表淀粉消耗量。

（4）入窖發(fā)酵前入窖糟醅的水分與發(fā)酵結(jié)束后出窖糟醅淀粉的消耗量呈反比關(guān)系，R2值達到0.6246，線性擬合公式為y=-0.6024x+30.41，x代表入窖水分，y代表淀粉消耗量。

（5）窖內(nèi)發(fā)酵過程中，糟醅酸度的增加量與糟醅淀粉的消耗量成正比關(guān)系，R2值達到0.642，線性擬合公式為y=2.4695x+0.3626，x代表酸度增加量，y代表淀粉消耗量。

（6）入窖發(fā)酵前入窖糟醅的酸度與發(fā)酵結(jié)束后出窖糟醅淀粉的消耗量呈反比關(guān)系，R2值達到0.7989，擬合公式為y=-2.901x+11.07，x代表入窖糟醅酸度，y代表淀粉消耗量。

（7）醬香白酒釀酒生產(chǎn)過程中糙沙至二輪次期間，入窖水分與基酒產(chǎn)量之間呈正比關(guān)系，R2值達到0.645，線性擬合公式為y=2.4014x-0.8676，x代表入窖糟醅水分，y代表基酒產(chǎn)量。三輪次至六輪次期間入窖水分與基酒產(chǎn)量之間沒有明顯的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

（8）生產(chǎn)過程中二輪次至六輪次期間入窖糟醅酸度與基酒產(chǎn)量之間呈反比關(guān)系，R2值達到0.5844，線性擬合公式為y=-0.0705x+0.343，x代表入窖糟醅酸度，y代表基酒產(chǎn)量。糙沙至一輪次期間入窖水分與基酒產(chǎn)量之間沒有明顯的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

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