地理標(biāo)志產(chǎn)品宜賓酒窖泥理化特性研究

劉燕梅，陳 黎，江 鵬，黃 莎，侯 英，胡用軍，昌 琴

（1.宜賓市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，四川 宜賓 644002；2.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644003）

“宜賓酒”屬于典型的濃香型白酒，采用固態(tài)自然發(fā)酵，具有濃郁的風(fēng)味和口感，其發(fā)酵窖泥擁有龐大的微生物生態(tài)系統(tǒng)，在濃香型白酒的發(fā)酵過程中有著重要的作用[1]。在窖泥中，窖泥的理化特性及礦質(zhì)元素含量不僅決定著窖泥品質(zhì)[2]，同時也是構(gòu)成窖泥微生物生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，影響著微生物的生長代謝，進(jìn)而影響著白酒的發(fā)酵生產(chǎn)。如窖泥鈣化影響著白酒發(fā)酵生產(chǎn)，而鈣化窖泥的主要成分為乳酸鈣與乳酸鐵的結(jié)晶，因此，對窖泥中鈣鐵元素含量研究對窖泥有著重要作用。而窖泥有機酸含量又影響著窖泥的優(yōu)劣及熟化程度[4-5]，在目前的研究中對有機酸的檢測方法有氣相色譜法、高效液相色譜法、離子色譜法等，其中離子色譜法具有簡便、高效、準(zhǔn)確等優(yōu)點[6-8]。

近年來對于“宜賓酒”的研究主要集中在原酒方面，如單體物質(zhì)、總酸、總酯及品質(zhì)方面，未見窖泥方面的相關(guān)研究。本研究主要對影響白酒生產(chǎn)的幾個指標(biāo)——水分、pH、銨態(tài)氮、有效磷、腐殖酸、Fe、Ca、有機酸進(jìn)行研究，這在“宜賓酒”的相關(guān)研究中尚屬于先例。因此，通過對“宜賓酒”窖泥理化特征指標(biāo)的研究為進(jìn)一步對窖泥微生物的研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時對“宜賓酒”的系統(tǒng)評價、品質(zhì)提升實現(xiàn)一定的社會經(jīng)濟(jì)價值。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

窖泥：采自“宜賓酒”地理標(biāo)志產(chǎn)品所屬的13家酒企（酒企編號JN-01～JN-13），分別取各窖池的上、中、底部位置的窖泥，每個位置取3口窖池。

鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、碘化汞、碘化鉀、酒石酸鈉鉀、氯化銨、氟化銨、鹽酸、鉬酸銨、氯化亞錫、硼酸、無水乙醇、腐殖酸鈉、焦磷酸鈉、氟化氫、高氯酸（均為分析純）：成都市科隆化學(xué)品有限公司；硝酸（分析純）：美國默克公司；乳酸（純度88.2%）：北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司；己酸、乙酸、丁酸（純度均為99.5%）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

UV 1102II紫外分光光度計：上海天美科學(xué)儀器有限公司；AAS原子吸收分光光度計：美國Agilent有限公司；ICS-1100離子色譜儀：美國Thermo Scientific公司；Hanon SH220消化儀：濟(jì)南海能儀器有限公司；FE20酸度儀：梅特勒-托利多（中國）儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 水分的測定

105～110℃烘干直接測定[9]。

1.3.2 pH的測定

稱取風(fēng)干、粉碎后的土樣5.0 g，于100 mL燒杯中，加水50 mL，間歇攪拌30 min，放置30 min后，用pH計測定。1.3.3銨態(tài)氮的測定

采用鈉氏試劑比色法，在波長425 nm處測定窖泥銨態(tài)氮含量[9]。

1.3.4 有效磷的測定

采用氯化亞錫還原鉬藍(lán)比色法在波長700 nm條件下測定有效磷含量[9]。

1.3.5 腐殖酸的測定

吸取1‰腐殖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL、10.0 mL，分別加入100 mL容量瓶，用水定容，于波長420 nm條件下測定吸光度值。以吸光度值為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)液的含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

稱取風(fēng)干窖泥5.0g，用60mL 0.5mol/L的HCl洗滌一次，用60 mL去離子水洗滌兩次，用60 mL提取劑（0.1 mol/L Na2P2O7與0.1 mol/L NaOH等體積混合）提取1 h，每隔10 min振蕩一次，在6 000 r/min條件下離心5 min，在波長420 nm條件下測定窖泥腐殖酸含量。

1.3.6 有機酸的測定

稱取新鮮窖泥25 g于250 mL帶蓋三角瓶中，加入體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇，加入乙醇體積為（100～25×窖泥水分百分含量）mL，搖勻。在室溫條件下浸泡1 h，每隔15 min搖動1次。靜置，待泥沉降后，用精密濾紙將上層溶液過濾于潔凈干燥的50 mL帶蓋三角瓶中[1]，用離子色譜儀測定浸出液中各有機酸含量。

1.3.7 礦質(zhì)元素的測定[10]

取風(fēng)干窖泥0.1～0.3 g（精確至0.000 2 g）試樣于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕后加入5 mL濃鹽酸，于通風(fēng)櫥內(nèi)的電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解，當(dāng)蒸發(fā)至約2～3 mL時，取下稍冷，然后加入5 mL硝酸，4 mL氫氟酸，2 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱1 h左右，然后開蓋，繼續(xù)加熱除硅，為了達(dá)到良好的除硅效果，應(yīng)經(jīng)常搖動坩堝。當(dāng)加熱至冒濃厚高氯酸白煙時，加蓋，使黑色有機碳化物充分分解。待坩堝上的黑色有機物消失后，開蓋驅(qū)趕白煙至內(nèi)容物呈粘稠狀。視消解情況，可再加入2 mL硝酸，2 mL氫氟酸，1 mL高氯酸，重復(fù)上述消解過程。將消解后的樣品用水轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中，定容至刻度測定礦質(zhì)元素。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分

水分是窖泥的重要理化指標(biāo)，直接影響著窖泥pH、腐殖酸，決定著窖泥微生物類群，最終決定產(chǎn)酒質(zhì)量，若窖泥水分含量太高則影響窖泥掛壁[11]，若窖泥水分缺失會導(dǎo)致窖泥中乳酸鈣的生成及窖泥板結(jié)，從而導(dǎo)致窖泥老化?！耙速e酒”是典型的濃香型白酒，在發(fā)酵的過程中水分充當(dāng)著載體的作用，將酒醅中的發(fā)酵產(chǎn)物與窖泥不斷進(jìn)行著物質(zhì)交換[12]。糟醅的發(fā)酵產(chǎn)物酸、酯、醇等隨水滲透到窖泥中，為窖泥微生物提供營養(yǎng)[13]。窖泥微生物代謝產(chǎn)生的己酸、乳酸等又隨水滲透到糟醅中，對糟醅起著增香的作用。因此，窖泥水分含量在酒醅生香和窖泥老熟過程中有著非常重要的作用。不同酒企及不同位置窖泥的水分含量見圖1。

圖1 不同酒企及不同位置窖泥的水分含量Fig.1 Water contents of pit mud from different factories and layers

由圖1分析可得，所有窖池不同位置窖泥水分含量在24.0%～61.4%，其中各部位窖池窖泥水分含量主要集中在30.0%～40.0%，窖池上部所占比例為53.8%，窖池中部所占比例為69.2%，窖池底部所占比例為46.2%，且窖池中下部窖泥水分含量豐富。窖池水分含量豐富，窖泥易老熟，酒醅生香效果好[14]。雖然不同酒企其窖池水分含量存在一定差異性，但是相同酒企不同位置間窖泥水分含量差別不大。

2.2 pH值

適宜的pH值不僅能促進(jìn)酒精的發(fā)酵，同時可以促進(jìn)香味物質(zhì)及其前體物質(zhì)的合成。據(jù)“北斗科研組”的研究結(jié)論[15]得出，己酸菌在pH 4.0以下不產(chǎn)己酸，pH在5.0～7.0均能產(chǎn)己酸，而產(chǎn)生己酸乙酯的最佳酸度為pH 4.0，在發(fā)酵過程中大曲與酵母都需要酸性環(huán)境，窖泥的pH應(yīng)呈酸性。不同酒企及不同位置窖泥的pH值見圖2。

圖2 不同酒企及不同位置的窖泥的p H值Fig.2 pH of pit mud from different factories and layers

由圖2分析可得，窖池不同位置窖泥主要呈酸性，其pH值主要集中在4.0～6.0，窖池上部位置窖泥在該范圍內(nèi)的比例為53.8%，窖池中部位置窖泥在該范圍內(nèi)的比例為46.2%，窖池底部位置窖泥在該范圍內(nèi)的比例為61.5%。pH值在7.0～8.0弱堿性范圍內(nèi)的窖池比例也較高，其中窖池上部窖泥所占比例為23.1%，窖池中部位置窖泥所占比例為30.8%。

2.3 銨態(tài)氮

在窖泥中氮分為有機氮和無機氮兩種，有機氮是氮含量的主要成分，而銨態(tài)氮則屬于一種無機氮源，是窖泥微生物生長繁殖及代謝所需的主要氮源[16]。因此，窖池中銨態(tài)氮含量在一定程度上可以表征窖泥營養(yǎng)元素含量的分布狀況。不同酒企及不同位置窖泥的銨態(tài)氮結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同酒企及不同位置窖泥的銨態(tài)氮含量Fig.3 Ammonium nitrogen contents of pit mud from different factories and layers

由圖3分析可得，窖池上部窖泥銨態(tài)氮含量在24.9～94.6mg/100g；其含量主要集中在47.5～54.6mg/100g，其比例為46.2%。窖池中部窖泥銨態(tài)氮含量在12.8～86.1mg/100g；其含量主要集中在44.7～57.6 mg/100 g，其比例為46.2%；含量在70.0mg/100g左右的窖池所占比例為23.1%。窖池底部窖泥銨態(tài)氮含量在20.1～99.9 mg/100g；其含量主要集中在43.0～59.9mg/100g，其比例為53.8%；含量在70.0mg/100g左右的窖池所占比例為23.1%。綜上可得，窖池各位置窖泥銨態(tài)氮的含量主要集中在40.0～60.0 mg/100 g。

2.4 有效磷

有效磷大多是植酸狀態(tài)下的有機磷，在真菌和細(xì)菌分泌的植酸酶的作用下生成的。磷是微生物細(xì)胞的重要組成成分，因此，有效磷是細(xì)菌、霉菌、酵母等微生物生長、繁殖所需的重要營養(yǎng)元素之一[17]。不同窖泥有效磷含量如圖4所示。

圖4 不同酒企及不同位置窖泥的有效磷含量Fig.4 Available phosphorus contents of pit mud from different factories and layers

由圖4分析可得，窖池上部位置有效磷含量在5.7～218.7mg/100g；其中有53.8%的窖池含量低于20.0mg/100g；30.8%的窖池窖泥有效磷含量在100.0～200.0 mg/100 g。窖池中部位置有效磷含量在9.7～310.3 mg/100 g；其中有46.2%的窖池有效磷含量低于30 mg/100 g；23.1%的窖池有效磷含量在100.0～200.0 mg/100 g。窖池底部位置有效磷含量在4.1～252.2 mg/100 g；其中有38.5%的窖池有效磷含量低于30.0 mg/100 g；23.1%的窖池有效磷含量在100.0～200.0 mg/100 g。綜上可得，窖池不同位置間窖泥有效磷含量主要集中在低于30.0 mg/100 g。

2.5 腐殖酸

腐殖酸是窖泥中重要的有機質(zhì)[18]，是腐殖質(zhì)的重要組成部分，由微生物日積月累形成的，在土壤學(xué)中，其含量能夠反映窖泥肥力。窖泥腐殖酸含量如圖5所示。

圖5 不同酒企及不同位置窖泥的腐殖酸含量Fig.5 Humic acid contents of pit mud from different factories and layers

由圖5分析可得，窖池上部窖泥腐殖酸含量在1.5‰～6.4‰；主要含量集中在2.2‰～3.2‰，其所占比例達(dá)53.8%。窖池中部窖泥腐殖酸含量在1.6‰～6.1‰；主要含量集中在2.0‰～3.0‰，其比例為53.8%。窖池底部窖泥其腐殖酸含量范圍在1.0‰～6.1‰；主要含量集中在3.0‰～4.0‰，其比例為46.2%。因此，在窖池上部及中部位置腐殖酸含量主要集中在2.0‰～3.0‰，窖池底部位置腐殖酸含量主要集中在3.0‰～4.0‰。

2.6 有機酸

圖6 不同酒企及不同位置窖泥的有機酸含量Fig.6 Organic acid content of pit mud from different factories and layers

有機酸是濃香型白酒重要的呈香呈味物質(zhì)，對提高白酒的風(fēng)味物質(zhì)起著重要作用[20]。己酸乙酯作為濃香型白酒的主體香味物質(zhì)，而己酸乙酯的生成又來源于窖泥中的梭狀芽孢桿菌代謝產(chǎn)生的己酸與酒醅微生物代謝產(chǎn)生的酒精，在酯化酶的作用下，生成己酸乙酯[12]。窖泥中生成的丁酸是己酸合成的前體物質(zhì)[20]，而己酸又作為濃香型香味物質(zhì)的前體物質(zhì)，對濃香型白酒的質(zhì)量有著重要的作用，不同窖泥中己酸、乙酸、乳酸、丁酸含量的測定結(jié)果見圖6。

由圖6分析可得，己酸含量主要集中在窖池底部，而窖池底部己酸含量主要集中在300～600 mg/100 g；窖池上部及中部己酸含量主要集中在低于100 mg/100 g。乙酸在窖池上部和中部其含量主要集中在100～200 mg/100 g，所占比例分別為38.5%、30.8%；窖池底部含量主要集中在100～300mg/100g；但是在窖池上部有15.4%左右的窖池未檢測出，窖池中部有23.1%左右的窖池也未檢測出乙酸。乳酸含量主要集中在窖池底部，其中61.5%的窖池底部乳酸含量主要集中在500～1 000 mg/100 g。丁酸含量在窖池中主要集中窖池底部，在窖池上部有23.1%左右的窖泥樣品中未檢測出，在窖池中部窖泥中有38.5%的左右的窖泥也未檢測出丁酸。

綜上可得，窖池中各有機酸含量存在一定差異，其中乳酸含量相對高于其他3種酸，而丁酸含量略低于其他幾種酸。

2.7 礦質(zhì)元素

圖7 不同酒企及不同位置窖泥的礦質(zhì)元素含量Fig.7 Mineral element content of pit mud from different factories and layers

微生物在生長繁殖及其代謝活動過程中，需要的營養(yǎng)物質(zhì)除了碳源、氮源、生長因子、能源和水之外，還需要一些無機鹽及其微量礦質(zhì)元素。不同微生物所需的礦質(zhì)元素濃度不同，由于不同窖齡窖泥微生物的群落結(jié)構(gòu)不同，因而其濃度也不同。有效鈣對微生物細(xì)胞壁、細(xì)胞膜起著穩(wěn)定性的作用，同時具有調(diào)節(jié)滲透壓和酶促作用。但是當(dāng)窖泥中有效鈣的含量過高時，會與乳酸作用形成乳酸鈣白色晶體，會加速已存在老化現(xiàn)象窖泥的老化程度。窖池中Fe、Ca的含量如圖7所示。

由圖7分析可得，在窖池不同位置窖泥中Fe元素含量主要集中在10.0～25.0 mg/100 g，窖池上部和中部位置所占比例均為61.5%，窖池底部位置窖泥所占比例為53.8%。而Ca含量相較于Fe含量在窖池中偏低，主要集中在1.0～2.0 mg/100 g，在窖池上部38.5%左右的窖池其含量均在此范圍內(nèi)，在窖池中部和底部均有46.2%窖池其含量在此范圍內(nèi)。縱觀整個窖池，在窖池底部Fe和Ca含量相較于上部和中部偏低。

3 結(jié)論

通過對13家典型的“宜賓酒”酒企窖池理化指標(biāo)及礦質(zhì)元素分析發(fā)現(xiàn)，“宜賓酒”窖池窖泥的常規(guī)理化指標(biāo)中水分含量主要集中在30.0%～40.0%之間，pH呈弱酸性集中在4.0～6.0，銨態(tài)氮含量主要集中在40.0～60.0 mg/100 g之間，有效磷的含量普遍低于30.0 mg/100 g，腐殖酸的含量在窖池上部及中部位置窖泥主要集中在2.0‰～3.0‰，窖池底部位置主要集中在3.0‰～4.0‰之間；在窖泥有機酸中，乳酸含量較高于己酸、乙酸、丁酸，各有機酸含量主要集中在窖池底部；Fe和Ca元素在窖池底部含量略低于上部和中部。濃香型白酒的釀造離不開窖泥微生物、糟醅微生物、空氣微生物等，在這個復(fù)雜的微生態(tài)環(huán)境下通過發(fā)酵過程微生物的生長代謝，造就了濃香型白酒獨特的品質(zhì)。因此，通過本研究為進(jìn)一步研究“宜賓酒”窖泥微生物生態(tài)系統(tǒng)，探索“宜賓酒”的發(fā)酵機理，為“宜賓酒”的品質(zhì)提升打下基礎(chǔ)。