不同封窖方式對(duì)醬香白酒基礎(chǔ)釀造的影響

盧君，唐平，山其木格，王麗，王凡，孟天毅，梁青松，張樂，李長(zhǎng)文*

1(貴州國(guó)臺(tái)酒業(yè)股份有限公司，貴州 仁懷，564501)2(天士力控股集團(tuán)有限公司研究院，天津，300400)

“窖泥”是中國(guó)白酒發(fā)酵釀造過程中非常重要的元素之一。尤其是在濃香型和醬香型白酒釀造過程中，窖泥參與了釀酒發(fā)酵的進(jìn)程，其中的復(fù)雜微生物菌群和相關(guān)酶系共同決定了白酒的風(fēng)味特征和品質(zhì)形成[1-5]。對(duì)于濃香型白酒窖泥的研究較多，因?yàn)闈庀阈桶拙平殉氐慕驯?、窖底都由窖泥組成，封窖時(shí)也用到窖泥，所以窖泥質(zhì)量的好壞直接決定著濃香型白酒的質(zhì)量。近些年來關(guān)于窖泥中功能微生物菌群生物多樣性、篩選及應(yīng)用的研究不斷開展，隨著“人工窖泥”技術(shù)的建立和成熟，濃香型白酒的質(zhì)量也得到了明顯的提高[6-12]。相比之下，醬香型白酒在生產(chǎn)釀造過程中，僅在窖池的底部和頂部用到窖泥。因此，醬香型白酒生產(chǎn)過程中窖泥的質(zhì)量直接決定著醬香白酒兩種調(diào)味酒——窖底酒和窖面酒的質(zhì)量[13]。然而，行業(yè)內(nèi)對(duì)于醬香型白酒窖泥在生產(chǎn)過程中作用的研究卻非常少見。針對(duì)醬香型白酒釀造過程中窖泥主要是應(yīng)用在封窖階段，并且用量較大，成本較高的現(xiàn)象[14]，且只有茅臺(tái)鎮(zhèn)方圓幾千米的紫紅泥是唯一符合釀酒生產(chǎn)過程中使用標(biāo)準(zhǔn)的封窖泥[15]，本研究通過生產(chǎn)規(guī)模試驗(yàn)，比對(duì)封窖時(shí)使用窖泥和不使用窖泥兩種情況，對(duì)于發(fā)酵進(jìn)程、理化指標(biāo)、基酒的產(chǎn)質(zhì)量的影響，來分析和闡述封窖泥對(duì)于醬香型白酒釀造的重要作用，同時(shí)提出了在不同窖泥管理水平情況下的生產(chǎn)措施建議，力求揭示窖泥對(duì)于醬香白酒生產(chǎn)和質(zhì)量影響的內(nèi)在機(jī)制，并對(duì)酒廠的工藝提升提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料及窖池選擇：糟醅，貴州國(guó)臺(tái)酒業(yè)股份有限公司4輪次釀酒生產(chǎn)；選擇3個(gè)窖池作為“無窖泥”封窖的實(shí)驗(yàn)窖池，選擇臨近班組相同堆積和下窖發(fā)酵時(shí)間的3個(gè)普通窖池(采用傳統(tǒng)的窖泥封窖方式)作為對(duì)照窖池。

試劑：KH2PO4(分析純)，津威晨化學(xué)試劑科貿(mào)有限公司；KCl、MgSO4、CaCl2、FeCl3、MnSO4(分析純)，天津威晨化學(xué)試劑科貿(mào)有限公司；HCl(分析純)，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；酸、酯、醇、醛類標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純)，天津光復(fù)精細(xì)化工廠。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市天宇實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；Agilent 7890A氣相色譜儀、色譜柱(HP-FFAP, 30 m×0.53 mm, 1 μm)，美國(guó)安捷倫公司；T-105型探針溫度計(jì)，拓爾為電子科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 “無窖泥”封窖釀造實(shí)驗(yàn)

本研究在醬香白酒4輪次生產(chǎn)釀造期間，選擇了3個(gè)窖池進(jìn)行“無窖泥”封窖釀造實(shí)驗(yàn)，并且選取了同一釀造時(shí)間的3個(gè)普通窖池作為對(duì)照窖池。實(shí)驗(yàn)窖和對(duì)照窖唯一的差異是實(shí)驗(yàn)窖在封窖過程中去掉了窖泥，其余生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)均一致，且均按照茅臺(tái)鎮(zhèn)傳統(tǒng)大曲醬香白酒釀造工藝的要求。

在窖內(nèi)發(fā)酵過程中，分別跟蹤監(jiān)測(cè)窖池50 cm深度處(從窖池頂部垂直向下深度)糟醅的溫度變化情況、出窖糟醅的酸度、水分、糖分和淀粉的含量、窖面基酒和整體基酒的產(chǎn)量和感官評(píng)價(jià)情況、以及基酒的骨架物質(zhì)組成情況。

1.3.2 測(cè)定分析方法

糟醅酸度、還原糖和淀粉含量：酸度測(cè)定采用酸堿滴定法；糖分和淀粉含量采用菲林滴定法；糟醅水分測(cè)定采用烘干法；具體檢測(cè)方法參見沈怡方編著的《白酒生產(chǎn)技術(shù)全書》[16]。

骨架物質(zhì)(20種)的檢測(cè)利用氣相色譜法[17]，乙酸正戊酯作為內(nèi)標(biāo)，色譜條件：色譜柱(HP-FFAP, 30 m×0.53 mm, 1 μm)；升溫程序：37℃保持9 min，以3.5 ℃/min升溫至45 ℃，再以10 ℃/min升溫至100 ℃，保持4 min，再以22 ℃/min升溫至200 ℃，保持7 min；進(jìn)樣口溫度200℃；檢測(cè)器溫度250 ℃；進(jìn)樣量1 μL；分流比25 ∶1；氣體流速3.0 mL/min(恒流模式)。

1.3.3 基酒感官評(píng)價(jià)方法

組織4位國(guó)家一級(jí)品酒師，對(duì)本研究中的窖面基酒和醇甜基酒進(jìn)行感官品評(píng)，分別從曲香、醬香、酒體醇和度、后味、干凈度這5個(gè)維度進(jìn)行打分評(píng)價(jià)(0～9分，0代表感知不到，9代表特征極為明顯)。另外，還對(duì)基酒樣品的感官差異、特征、等級(jí)進(jìn)行描述。

1.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析方法

采用氣相色譜法得到的基酒樣品的骨架物質(zhì)定量結(jié)果，進(jìn)一步采用SIMCA-p 13軟件進(jìn)行偏小二乘法判別分析(partial least square discriminant analysis，PLS-DA)模型分析，尋找解釋窖面酒質(zhì)量差異成因的物質(zhì)組分(VIP得分大于 1)，作為不同感官差異、“無窖泥/有窖泥”釀造的酒樣差異的決定因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同封窖方式窖內(nèi)發(fā)酵過程溫度變化趨勢(shì)對(duì)比

白酒的發(fā)酵過程是微生物利用發(fā)酵基質(zhì)進(jìn)行繁殖和代謝的過程，最直觀的體現(xiàn)就是發(fā)酵糟醅溫度的變化，酒廠常通過監(jiān)控糟醅溫度變化的情況來評(píng)價(jià)發(fā)酵進(jìn)程是否正常。因此，本研究分別檢測(cè)了“無窖泥”的實(shí)驗(yàn)窖和“有窖泥”的對(duì)照窖在窖內(nèi)發(fā)酵過程中，50 cm 深度處糟醅的溫度變化情況，如圖1所示。

圖1 不同封窖方式窖內(nèi)發(fā)酵過程溫度變化趨勢(shì)對(duì)比

由圖1可知，“無窖泥”的實(shí)驗(yàn)窖相比于“有窖泥”的對(duì)照窖，整個(gè)窖池發(fā)酵階段糟醅的溫度均要略高，除了發(fā)酵第1、2天溫差達(dá)到了1.5～2 ℃，其余發(fā)酵時(shí)間的溫差均在1 ℃內(nèi)。可能是未使用窖泥進(jìn)行封窖的情況下，發(fā)酵前期的糟醅其含氧量更高，有利于微生物的快速繁殖和代謝，生物熱產(chǎn)生更明顯；而隨著發(fā)酵進(jìn)程的推進(jìn)，兩種封窖方式情況下的糟醅發(fā)酵均進(jìn)入了厭氧發(fā)酵為主的時(shí)期，從糟醅溫度這個(gè)指標(biāo)上反映出了此時(shí)窖內(nèi)發(fā)酵進(jìn)程趨向一致?？傊?，不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)窖內(nèi)發(fā)酵過程溫度變化趨勢(shì)非常接近。

2.2 不同封窖方式出窖糟醅理化指標(biāo)對(duì)比

白酒的窖池內(nèi)發(fā)酵是一種復(fù)雜的微生物體系與糟醅固、液、汽三相相互作用的過程[18-19]，其中發(fā)酵結(jié)束后出窖的糟醅理化指標(biāo)數(shù)據(jù)是這個(gè)復(fù)雜發(fā)酵過程的綜合體現(xiàn)。本研究對(duì)比了不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)出窖糟醅(50 cm 深度處糟醅，與溫度檢測(cè)位置一致)理化指標(biāo)情況，包括出窖糟醅的水分、淀粉含量、酸度、還原糖含量的指標(biāo)表現(xiàn)，如圖2所示。

a-不同封窖方式出窖糟醅水分和淀粉含量對(duì)比;b-不同封窖方式出窖糟醅酸度和還原糖含量對(duì)比

由圖2可知，“無窖泥”的實(shí)驗(yàn)窖相比于“有窖泥”的對(duì)照窖的出窖糟醅，其4項(xiàng)理化指標(biāo)，包括水分、淀粉含量、酸度、還原糖含量的數(shù)據(jù)非常接近，說明未使用窖泥進(jìn)行封窖的方式，并不會(huì)對(duì)窖內(nèi)發(fā)酵的主要性能指標(biāo)產(chǎn)生明顯影響。能夠推斷出窖池頂部未使用窖泥封窖，主要的微生物生長(zhǎng)和代謝、糟醅的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化未受到明顯影響。

2.3 不同封窖方式基酒產(chǎn)量對(duì)比

白酒企業(yè)關(guān)注的重要指標(biāo)就是基酒產(chǎn)量，基酒產(chǎn)量的高低直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為了考察不使用窖泥進(jìn)行封窖的方式是否會(huì)對(duì)基酒的產(chǎn)量產(chǎn)生影響，本研究對(duì)比了不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)時(shí)，實(shí)驗(yàn)窖和對(duì)照窖的窖面基酒產(chǎn)量和整個(gè)窖池的基酒產(chǎn)量情況如圖3所示。

圖3 不同封窖方式基酒產(chǎn)量對(duì)比

由圖3可知，“無窖泥”的實(shí)驗(yàn)窖相比于“有窖泥”的對(duì)照窖，其窖面基酒和整個(gè)窖池基酒的產(chǎn)量不僅沒有降低，相反還略有升高，這可能是未使用窖泥封窖時(shí)上層糟醅經(jīng)歷了更長(zhǎng)時(shí)間的有氧發(fā)酵階段，產(chǎn)酒相關(guān)的酵母屬的微生物得到了更好的繁殖；同時(shí)由于未使用窖泥封窖，糟醅發(fā)酵產(chǎn)生的生物熱更容易從窖池頂部排出，發(fā)酵過程中的菌系、物系、酶系更加協(xié)調(diào)，保障了發(fā)酵產(chǎn)酒的正常?？傊瑑煞N封窖方式情況下，無論是窖面基酒還是整個(gè)窖池的基酒產(chǎn)量非常接近，甚至不使用窖泥時(shí)產(chǎn)量略有提高，說明“無窖泥”封窖并不會(huì)影響基酒的正常產(chǎn)量。

2.4 不同封窖方式基酒質(zhì)量對(duì)比

基酒的質(zhì)量是企業(yè)的“生命線”，基酒的質(zhì)量決定著勾兌后成品酒的質(zhì)量。為了考察不使用窖泥進(jìn)行封窖的方式是否會(huì)對(duì)基酒的產(chǎn)量產(chǎn)生影響，本研究對(duì)比了不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)時(shí)，實(shí)驗(yàn)窖和對(duì)照窖的窖面基酒質(zhì)量和醇甜的基酒質(zhì)量情況，得到了基酒樣品的感官打分雷達(dá)圖，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同封窖方式窖面基酒感官得分雷達(dá)圖

我們發(fā)現(xiàn)兩種不同封窖方式情況下生產(chǎn)的窖面基酒，其感官差別明顯，4名品酒師均能較為容易的挑選出來?！盁o窖泥”實(shí)驗(yàn)窖的窖面基酒相比于“有窖泥”對(duì)照窖的窖面基酒在酒體的干凈度上得分更高，然而在醬香和酒體醇厚度方面則得分較低；在后味和曲香兩個(gè)特征的得分比較接近。以上感官得分結(jié)果說明，采用“無窖泥”的封窖方式，會(huì)對(duì)窖面基酒的感官質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，封窖的窖泥中的微生物菌群參與窖面糟醅的發(fā)酵和微量物質(zhì)代謝的過程，對(duì)于酒體的某些特征風(fēng)格的形成起到重要的作用，進(jìn)而影響了基酒的感官質(zhì)量。但是值得注意的是，兩種工藝的基酒均符合4輪次窖面基酒的風(fēng)格特征要求，均為優(yōu)質(zhì)基酒。本研究還對(duì)兩種工藝的基酒的感官差異、特征、等級(jí)進(jìn)行描述，如表1所示。

表1 不同封窖方式窖面基酒感官描述

由表1可知，當(dāng)封窖泥管理不善時(shí)，會(huì)出現(xiàn)窖泥霉變、泥水摻入糟醅等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致了窖面糟醅和窖面酒帶有異雜味，如泥臭味、霉味等，嚴(yán)重影響了窖面基酒的質(zhì)量。另外，對(duì)于酒廠實(shí)際生產(chǎn)來說，也存在著封窖泥廢棄比例過高的現(xiàn)象，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。以上兩點(diǎn)窖泥管理不善的情況，茅臺(tái)酒廠和董酒廠的研究中也曾提到相似的現(xiàn)象[15, 20]。所以，建議企業(yè)加強(qiáng)對(duì)于封窖“窖泥”的質(zhì)量管理，例如在制作封窖泥時(shí)，要浸泡松軟、踩細(xì)，不能有滴水現(xiàn)象，才能應(yīng)用于封窖過程；開窖烤酒之前要有足夠的敞窖時(shí)間，冬季提前5～6 d 敞窖，夏季提前3～4 d 敞窖，以開窖時(shí)窖泥硬化為標(biāo)準(zhǔn)，利于醅泥分離；開窖時(shí)封窖泥要切成小塊小心取出，將粘在泥塊上的糧醅剔干凈，防止糧醅混入窖泥致使窖泥發(fā)霉發(fā)臭。另外，根據(jù)本文的研究結(jié)果，不使用窖泥封窖生產(chǎn)出的窖面酒雖然醬香和酒體醇和度方面略有降低，但仍然是質(zhì)量合格窖面酒。所以，對(duì)于窖泥管理水平不高的酒廠也可嘗試使用“無窖泥”封窖的方式，來解決窖面酒的異雜味現(xiàn)象。當(dāng)然，企業(yè)應(yīng)當(dāng)努力提高窖泥管理水平，生產(chǎn)出更為優(yōu)質(zhì)的窖面基酒。

另外，本研究發(fā)現(xiàn)兩種不同封窖方式情況下生產(chǎn)的醇甜基酒，其感官特征非常接近，品酒師不能準(zhǔn)確的分辨出來，因此該部分結(jié)果不在文中展示。

2.5 不同封窖方式基酒質(zhì)量差異成因分析

醬香白酒基酒感官風(fēng)格的差異是由于酒體中風(fēng)味物質(zhì)組成差異決定的，因此，為了探索不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)基酒質(zhì)量差異成因，本研究對(duì)3個(gè)“無窖泥”實(shí)驗(yàn)窖的窖面基酒，以及6個(gè)“有窖泥”對(duì)照窖的窖面基酒(額外增加了3組對(duì)照樣品)的骨架物質(zhì)含量，利用氣相色譜的方法進(jìn)行了定量分析。不同酒樣之間的差異性分析采用SIM-CA 13軟件進(jìn)行PLS-DA 模型分析，尋找解釋窖面酒質(zhì)量差異成因的物質(zhì)組分(VIP得分大于1)，結(jié)果如圖5所示。

a-PLS-DA得分圖；b-PLS-DAVIP數(shù)據(jù)圖

由圖5可知，利用PLS-DA 模型分析，能夠?qū)⒉煌饨逊绞?“無窖泥/有窖泥”)的窖面基酒進(jìn)行分類。VIP得分大于1的物質(zhì)有甲酸乙酯、丙酸、丁酸、正丁醇、乙酸、正丙醇、戊酸乙酯、辛酸乙酯、己酸、異戊醇。這10種物質(zhì)可以初步作為區(qū)分無窖泥封窖釀造出的窖面基酒和傳統(tǒng)的有窖泥封窖釀造出的窖面基酒的重要因子，但目前的數(shù)據(jù)樣本還比較小，需要未來在大量數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)的方法，進(jìn)一步確定哪些物質(zhì)組分是關(guān)鍵因子，從而指導(dǎo)釀酒生產(chǎn)和質(zhì)量控制。

3 結(jié)論

針對(duì)醬香白酒的窖池發(fā)酵過程，本文探討了封窖時(shí)使用窖泥和不使用窖泥這兩種方式，對(duì)于發(fā)酵進(jìn)程、理化指標(biāo)、基酒的產(chǎn)質(zhì)量的影響，來分析和闡述封窖的窖泥對(duì)于醬香型白酒釀造的重要作用。結(jié)果表明，不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)窖內(nèi)發(fā)酵過程溫度變化趨勢(shì)、出窖糟醅的水分、淀粉含量、酸度、還原糖含量、窖面基酒產(chǎn)量和整個(gè)窖池的基酒產(chǎn)量均非常接近?！盁o窖泥”實(shí)驗(yàn)窖的窖面基酒相比于“有窖泥”對(duì)照窖的窖面基酒在酒體的干凈度上得分更高，然而在醬香和酒體醇厚度方面則得分較低；在后味和曲香2個(gè)特征的得分比較接近。但兩種方式釀造的窖面基酒質(zhì)量均為合格。另外，根據(jù)醬香白酒企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求，本研究提出了關(guān)于封窖泥的質(zhì)量管理建議。最后，利用PLS-DA 模型分析，初步確定出了10種風(fēng)味物質(zhì)作為質(zhì)量差異成因的關(guān)鍵因子。未來，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)醬香型白酒窖泥的研究，如封窖窖泥的微生物菌群多樣性、相互作用機(jī)制、代謝產(chǎn)香規(guī)律等研究。篩選出一些功能微生物，并強(qiáng)化應(yīng)用于封窖的窖泥中，建立醬香白酒的人工活性窖泥的技術(shù)，進(jìn)一步提升窖面酒這種重要調(diào)味酒的質(zhì)量。另外，隨著醬香型白酒機(jī)械化生產(chǎn)模型轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求，未來封窖窖泥可能會(huì)被其他材質(zhì)的設(shè)備所替代，因此，對(duì)于窖泥及其微生物與產(chǎn)酒產(chǎn)香關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究，應(yīng)當(dāng)是日后研究的熱點(diǎn)之一。