醬香型白酒下沙、造沙輪次堆積發(fā)酵過程中酒醅溫度與微生物的變化規(guī)律分析

涂昌華，郝 飛，汪地強，吉小超，王宗強，錢書楊

（貴州茅臺酒股份有限公司，貴州仁懷 564500）

高溫堆積發(fā)酵是醬香型白酒生產(chǎn)過程中的核心工藝[1-2]，該過程為酒醅富集培養(yǎng)了大量的微生物，并為入窖前酒醅理化參數(shù)的調(diào)整及各類風(fēng)味前體物質(zhì)的形成奠定基礎(chǔ)，故堆積發(fā)酵工藝也被稱之為“二次制曲”。

目前，學(xué)者們對于堆積發(fā)酵工藝過程開展了大量的研究。唐玉明等[3]對醬香型白酒第4 輪次酒糖化堆糟醅在堆積過程中溫度和微生物區(qū)系的變化進行跟蹤測定，分析了不同溫度區(qū)域酒醅中的微生物差異。杜新勇等[4]分析了北方醬香型白酒主要產(chǎn)酒輪次堆積酒醅微生物數(shù)量及升溫情況，發(fā)現(xiàn)了堆積溫度對于微生物生長的促進作用。游玲等[5]采用分段控溫的方式，研究了溫度對微生物生長的影響，進而提出了一種堆積過程的梯度升溫方式。李小東等[6]在實驗室模擬芝麻香型白酒實際堆積發(fā)酵過程，發(fā)現(xiàn)在不同堆積溫度條件下酵母菌和芽孢桿菌的數(shù)量差異明顯。以上研究揭示了堆積發(fā)酵過程溫度與微生物的變化情況，對于解析白酒釀造機理具有重要意義。

醬香型白酒以一年為一個生產(chǎn)周期，經(jīng)過8 個輪次的發(fā)酵，各輪次酒醅因所處的環(huán)境氣候不同，其堆積發(fā)酵過程的溫度與微生物變化存在一定差異。下沙、造沙輪次是醬香型白酒生產(chǎn)初始投糧階段[7]，糧醅經(jīng)過初次糊化，顆粒疏松度較好，堆積發(fā)酵充分。本文以下沙、造沙輪次堆積發(fā)酵酒醅為研究對象，分析了溫度與微生物的變化規(guī)律及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，為解析醬香型白酒堆積發(fā)酵過程釀造機理提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

樣品：下沙、造沙輪次堆積發(fā)酵過程中的酒醅；所用微生物計數(shù)培養(yǎng)基（肉湯瓊脂培養(yǎng)基、YEPD培養(yǎng)基）均為國產(chǎn)分析純。

1.2 實驗方法

1.2.1 酒醅樣品的采集

將酒醅堆子分為堆頂、堆中（高度約1 m）、堆底（高度約30 cm）3 個位置進行取樣，每個位置取3個深度（20 cm、50 cm、80 cm），每個深度取樣為繞堆子1周取3個樣品的混合樣。取樣位置見圖1。

1.2.2 微生物培養(yǎng)方法

稱取25 g 酒醅于裝有250 mL 無菌水的三角瓶中，置于搖床振蕩10 mim。分別吸取1 mL 菌懸液到9 mL無菌水試管，稀釋一定的倍數(shù)，吸取100 μL稀釋液于微生物計數(shù)培養(yǎng)基，各3 個平行，涂布均勻，置于30～37 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)1～2 d，對微生物進行計數(shù)。

1.2.3 溫度測量

采用探針食品溫度計對各取樣點進行溫度測量，待溫度計數(shù)值穩(wěn)定后記錄溫度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 下沙、造沙輪次堆積發(fā)酵過程中酒醅的溫度變化情況

2.1.1 下沙輪次堆積發(fā)酵酒醅的溫度變化

下沙、造沙堆積從起堆至丟堆（堆積完成）需要3～4 d，由圖2可以看出，丟堆后堆積溫度由內(nèi)向外逐漸降低，這與上堆過程中每排攤晾酒醅溫度逐級遞減的情況相符。

在下沙輪次，堆子內(nèi)部酒醅（80 cm、50 cm 處）溫度最先開始升高，其中堆子頂部、中部80 cm 處溫度分別在27 h、18 h 達到最大值45.4 ℃、40.6 ℃，堆子底部80 cm 處在30 h 達到最大為35.6 ℃。堆子50 cm 處溫度在堆積42～45 h 達到最大，其中堆子頂部、中部、底部溫度分別為48.9 ℃、48.3 ℃、37.8 ℃。

堆子外層（20 cm 處）溫度變化呈S 型曲線，可以分為3 個階段：①延遲期：在堆積前12 h，溫度變化緩慢，堆子頂部、中部、底部各處溫度均維持在20～25 ℃；②上升期：堆積12～42 h，酒醅溫度快速上升，至42 h堆子頂部、中部、底部溫度分別達到53.2 ℃、53.7 ℃、45.6 ℃。③穩(wěn)定期：堆積42～48 h，溫度維持在各處最高溫度，并在入窖前略有降低。

下沙輪次堆積發(fā)酵外層酒醅溫度變化呈“S”形曲線，這與微生物生長曲線類似，說明酒醅升溫過程與微生物的生長存在一定的關(guān)聯(lián)；而內(nèi)層酒醅（特別是堆積80 cm 處）升溫變化并未呈現(xiàn)相似規(guī)律，這與內(nèi)、外層酒醅中的營養(yǎng)環(huán)境的差異有關(guān)。

2.1.2 造沙輪次堆積發(fā)酵酒醅的溫度變化

在造沙輪次，堆積發(fā)酵酒醅溫度變化趨勢與下沙輪次一致，但堆積發(fā)酵的時間延長（圖3）。堆子內(nèi)部酒醅溫度先升高，其中堆子內(nèi)部80 cm 處頂部、中部、底部分別在8 h、40 h、32 h 達到最大值為42.9 ℃、40.2 ℃、26.8 ℃。堆子內(nèi)部50 cm 處酒醅溫度不斷升高，在堆積結(jié)束時頂部、中部、底部分別為45 ℃、46.5 ℃、27 ℃。堆子外層20 cm 處酒醅溫度變化可分為延遲期與上升期，延遲期的時長頂部＜中部＜底部，最終頂部、中部、底部的最高溫度分別為50.9 ℃、52.5 ℃、31 ℃。

綜合下沙、造沙輪次堆積發(fā)酵情況可知，堆積過程中酒醅溫度逐步升高，堆積內(nèi)層酒醅升溫要早于外層，但外層酒醅的升溫幅度更高，頂部與中部酒醅的升溫幅度要高于底部，堆積酒醅溫度升高是由內(nèi)部向外層逐漸傳遞的結(jié)果。

2.2 下沙、造沙輪次堆積發(fā)酵酒醅的微生物變化

2.2.1 下沙輪次堆積發(fā)酵酒醅的微生物變化

對下沙輪次堆子底部和中部深20 cm 和50 cm處細菌、酵母菌數(shù)量進行統(tǒng)計分析（圖4），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，堆積初期內(nèi)層酒醅中細菌和酵母菌數(shù)量均在106數(shù)量級，而外層酒醅中細菌數(shù)量高于酵母菌。在堆積0～16 h，細菌和酵母菌開始生長繁殖，其數(shù)量快速增加。在堆積16～34 h，隨著堆積酒醅溫度的升高，細菌和酵母菌的數(shù)量繼續(xù)增加并達到最大值107數(shù)量級。在堆積34～48 h，當酒醅溫度升高至50 ℃左右時，細菌和酵母菌的數(shù)量均開始降低。

2.2.2 造沙輪次堆積發(fā)酵酒醅的微生物變化(圖5)

堆積初始階段，酒醅中細菌數(shù)量在106數(shù)量級，酵母菌數(shù)量在105數(shù)量級。隨著堆積發(fā)酵的進行，酒醅中的細菌和酵母菌數(shù)量不斷升高，至堆積結(jié)束時最高均能達到108數(shù)量級，且酵母菌的數(shù)量略高于細菌。堆子底部酒醅中，細菌和酵母菌在酒醅升溫的延遲期即開始快速增長，并在溫度上升期繼續(xù)繁殖。堆子中部酒醅中細菌和酵母菌數(shù)量在堆積發(fā)酵結(jié)束前即達到最大值，當酒醅溫度升高至50 ℃左右時，細菌和酵母菌數(shù)量均有所降低。

3 小結(jié)與討論

堆積發(fā)酵過程中酒醅溫度不斷升高，但堆子不同位置升溫情況有差異。堆子內(nèi)部由于起堆溫度較高，同時保溫效果好，所以在堆積初始階段溫度較高。而堆子外部酒醅剛剛覆蓋于堆子表層，其溫度與室溫接近。而隨著堆積發(fā)酵的進行，堆子內(nèi)部溫度逐漸升高并傳遞至堆子外層。同時，由于外層酒醅相對疏松，溶氧較好，適合好氧微生物的生長[8]，其溫度快速升高并最終高于內(nèi)層酒醅。堆子頂部、中部酒醅溫度高于底部，一是底部酒醅離地面較近，溫度散失快，二是底部酒醅填壓緊實，溶氧不佳，導(dǎo)致好氧微生物生長受限，所以底部酒醅溫度較低。

醬香型白酒高溫大曲中的微生物以細菌為主[9]，酵母菌較少，因此，堆積發(fā)酵初期酒醅中的微生物以細菌占優(yōu)。而經(jīng)過堆積發(fā)酵過程，酵母菌的數(shù)量逐漸增大并最終超過細菌，說明堆積發(fā)酵能夠網(wǎng)羅環(huán)境中的微生物，并將其富集培養(yǎng)，堆積發(fā)酵過程為酒醅窖內(nèi)發(fā)酵提供了充足的產(chǎn)酒功能酵母菌。

在堆積升溫過程的延遲期，微生物即開始快速生長，微生物的生長及其代謝活動產(chǎn)生的生物熱[10]帶動了酒醅溫度的升高，而適宜的溫度又進一步促進了微生物的生長繁殖。但當酒醅溫度繼續(xù)升高至50 ℃時，不耐高溫的微生物開始消亡，表現(xiàn)為微生物總數(shù)量的降低。

下沙、造沙輪次酒醅溫度變化趨勢一致，但造沙輪次堆積升溫過程要晚于下沙。一是由于造沙生產(chǎn)時的環(huán)境氣溫低于下沙，二是由于造沙酒醅糊化程度加大，酒醅的疏松度不如下沙，溶氧條件相對較差，因此，造沙堆積升溫較緩慢。同時，造沙堆積酒醅中微生物的總數(shù)高于下沙，這是由于造沙酒醅中熟沙糖分較容易被微生物利用。