濃香型白酒糟醅質(zhì)構(gòu)的研究進(jìn)展

陳仕江，蘇 建，張富勇，茍梓希，劉 莉，袁春芳，安明哲

（四川宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644000）

現(xiàn)今，智能化產(chǎn)品已席卷各個(gè)領(lǐng)域，作為傳統(tǒng)的釀酒業(yè)也紛紛進(jìn)入機(jī)械化釀酒當(dāng)中。由于不同質(zhì)量的糟醅起糟后最佳配料比有所不同，還不能完全以機(jī)械化替代，這就阻礙了行業(yè)的智能化發(fā)展。目前瀘州老窖股份有限公司提出智能化看糟方案，利用發(fā)酵后糟醅的顏色判斷其質(zhì)構(gòu)，再和優(yōu)化過(guò)的大數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷其質(zhì)量，選擇合適的糠糧配比，開(kāi)啟了智能釀造在糟醅配料上的應(yīng)用前景。付勛等[也對(duì)糟醅質(zhì)構(gòu)及其發(fā)酵影響因素進(jìn)行了研究，以期了解在發(fā)酵過(guò)程中糟醅質(zhì)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。這說(shuō)明糟醅的質(zhì)構(gòu)對(duì)濃香型白酒的釀造起著很重要的作用。糟醅發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，影響其中的關(guān)鍵因素有很多，如：發(fā)酵過(guò)程中的水分、酸度、淀粉含量、糠殼配比、糧食配比、環(huán)境溫度和曲藥質(zhì)量等等。特別在發(fā)酵取酒階段，不同質(zhì)量的糟醅對(duì)應(yīng)不同糠殼和糧食的最佳配比，直接影響著釀造過(guò)程中的出酒率以及出酒質(zhì)量。經(jīng)過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，影響糟醅質(zhì)構(gòu)的因素雖然種類繁多，不過(guò)大體可以分為內(nèi)部因素和外部因素兩大類。內(nèi)部因素主要包括糧食、糠殼、曲藥等。外部因素包括溫度、發(fā)酵周期等。本文就濃香型白酒釀造過(guò)程中影響糟醅質(zhì)構(gòu)的因素進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述并進(jìn)行一些展望。

1 影響糟醅質(zhì)構(gòu)的內(nèi)部因素

1.1 糧食因素

糧食對(duì)糟醅質(zhì)構(gòu)的影響主要分為糧食成分和糧食配比。

1.1.1 糧食成分

糧食在釀酒過(guò)程中被稱為釀酒之源、釀酒之母。糧食通過(guò)大量的細(xì)菌和酵母菌進(jìn)行協(xié)同配合分解后形成了酒精，淀粉在其中起著重要的作用。而同一大類的不同糧食品種淀粉含量占比是不同的。以釀造瀘州老窖的主要成分糯高粱為例，高粱產(chǎn)地主要分為以華北、東北為主的北方及以西南為主的南方地區(qū)，但南北所種高粱品種卻不盡相同。在2011 年，袁蕊等對(duì)南北兩地6 個(gè)不同品種高粱的理化指標(biāo)和釀造性能進(jìn)行了研究與分析。結(jié)果表明，所有的高粱中淀粉和蛋白質(zhì)含量都比較相近，差異在于其中的3 種糯紅高粱的支鏈淀粉含量很高，直鏈淀粉未檢測(cè)出其差別，且粗脂肪和單寧含量也較高。最后對(duì)所有高粱進(jìn)行統(tǒng)一釀造操作，對(duì)其吸水性能、糊化溫度以及粘度進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，其中的3 種糯紅高粱所形成糟醅的理化性質(zhì)更為優(yōu)秀，相同條件下，釀出的酒略好。這是由于在糯紅高粱中，相比于其他種類的高粱，其總淀粉含量更高，影響了發(fā)酵過(guò)程中糟醅的質(zhì)構(gòu)組成，從而影響了出酒率和白酒中的香味物質(zhì)含量及白酒質(zhì)量。主要表現(xiàn)在分子量、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、凝沉作用、溶解度、黏度、與碘反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)活性等方面，因此也使得兩種淀粉在釀酒時(shí)的釀造性能差異較大。

1.1.2 糧食與母糟配比

所謂千年老窖，萬(wàn)年糟。傳統(tǒng)白酒固態(tài)發(fā)酵的釀造過(guò)程采取續(xù)糟工藝，隨著取酒的次數(shù)增加，糟醅的數(shù)量在減少，在保留糟醅的同時(shí)會(huì)加入新的糧食進(jìn)行混蒸，而每次取酒所遺留下來(lái)的糟醅稱作母糟，也叫做萬(wàn)年糟，這就是續(xù)糟工藝。這種續(xù)糟發(fā)酵的工藝，由于糟醅中拌入了大量上一輪發(fā)酵的母糟，而上一輪發(fā)酵的母糟當(dāng)中含有大量的有機(jī)酸，使得混合后的糟醅明顯呈酸性。這種呈酸性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)酵初期的微生物增殖過(guò)程中，對(duì)不能適應(yīng)這種酸性環(huán)境的霉菌等雜菌有嚴(yán)重的抑制作用，使其幾乎不能得到增殖。而酵母菌等與酸性環(huán)境相適應(yīng)的微生物得到快速增殖，形成優(yōu)勢(shì)微生物群落。進(jìn)入主發(fā)酵期以后，以酵母菌等微生物為主的以乙醇等為主要產(chǎn)物，有利于發(fā)酵進(jìn)行旺盛，而以霉菌等雜菌為主的以辛辣味物質(zhì)等產(chǎn)物為主的不利于產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)酵則由于微生物數(shù)量極少，十分微弱。這也是濃香型白酒普遍采用續(xù)糟法的原因之一。不同糧食與母糟的配比對(duì)糟醅質(zhì)構(gòu)的影響非常大。唐賢華等對(duì)不同糧食用量影響糟醅的質(zhì)構(gòu)特性和理化參數(shù)進(jìn)行了研究，將不同比例糧粉添加到母糟中進(jìn)行窖外模擬發(fā)酵，分析了發(fā)酵期間糟醅的酸度、水分、淀粉濃度等理化參數(shù)和糟醅理化性質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糟醅的初始糧食含量對(duì)質(zhì)構(gòu)有很大的影響。糧食含量越高，其糟醅的硬度、彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性呈減小的趨勢(shì)，而黏著性呈現(xiàn)顯著增大的趨勢(shì)。其中糧粉含量15 %～25%的糟醅質(zhì)構(gòu)變化較為規(guī)律，與實(shí)際生產(chǎn)中將糧粉用量控制在母糟量的20%左右相符。如何獲得最佳的糟糧配比，這就需要投入大量的研究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。

1.2 糠殼

在出窖配料過(guò)程中，除了加入糧粉之外，還需要添加一定量的糠殼。糠殼是濃香型白酒生產(chǎn)主要輔料，是大曲酒釀造過(guò)程的填充劑和蒸餾過(guò)程的疏松劑。付勛等對(duì)影響糟醅發(fā)酵典型因素進(jìn)行了相應(yīng)研究，發(fā)現(xiàn)用糠量大，產(chǎn)出的基酒糙辣且淡薄。用糠量小，酒味略顯醇甜，香味持久。但是，用糠量小，糟醅中包含的水分就大，滴窖、拌料、蒸餾都不易掌握。所以，用糠量的多少也是有一定的考究，至少在感觀上要求做到使糟醅柔熟而不膩、疏松而不糙。在保證糟醅不糙的情況下，盡量少用糠，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨后，唐賢華等對(duì)不同糠殼用量影響糟醅的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行了研究分析。利用物性測(cè)試儀測(cè)定發(fā)酵期間糟醅的硬度、彈性、內(nèi)聚性、黏著性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)的變化情況，并就不同糠殼用量對(duì)糟醅質(zhì)構(gòu)特性的影響進(jìn)行了研究與分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糠殼含量對(duì)入窖糟醅的質(zhì)構(gòu)特性沒(méi)有顯著影響，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，糠殼含量越大的，糟醅的硬度、內(nèi)聚性和回復(fù)性增大，且水分和酸度均增大，淀粉含量降低。其中，硬度為2000～2200 g，內(nèi)聚性為22 %～23 %，黏著性為50 %～55 %，回復(fù)性為6 %～7 %的入窖糟醅為最佳質(zhì)構(gòu)范圍，其出酒率和出酒質(zhì)量都很好。

1.3 曲藥

大曲作為濃香型白酒發(fā)酵必不可少的三大原料（組成成分）之一，在濃香型白酒發(fā)酵過(guò)程中起著重要的作用。大曲是濃香型白酒釀造的糖化發(fā)酵劑，其原料以小麥為主，在釀酒生產(chǎn)中具有以下作用：第一，向酒體提供風(fēng)味物質(zhì)及其前體物質(zhì)；第二，提供將窖泥功能菌代謝的酸類物質(zhì)與一些酯類物質(zhì)的酯化酶；第三，提供復(fù)合曲香香氣物質(zhì)，這也是傳統(tǒng)白酒釀造離不開(kāi)大曲參與發(fā)酵的奧秘所在。根據(jù)制作方式的不同，可分為高溫大曲，中溫大曲和低溫大曲。唐賢華等通過(guò)窖外模擬發(fā)酵試驗(yàn)研究了不同比例大曲用量對(duì)濃香型白酒發(fā)酵糟醅質(zhì)構(gòu)特性的影響。使用物性測(cè)試儀對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糟醅的初始含曲量越高，糟醅的硬度、內(nèi)聚性和黏著性呈增大的趨勢(shì)。也就是說(shuō)，用曲量的不同也會(huì)導(dǎo)致糟醅在發(fā)酵期間的質(zhì)構(gòu)變化。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：含曲量占比為15 %～25%的糟醅質(zhì)構(gòu)變化較為規(guī)律，發(fā)酵較為正常。曲藥通過(guò)作用微生物和原料從而間接影響糟醅在發(fā)酵期間的質(zhì)構(gòu)變化，進(jìn)而影響出酒的質(zhì)量。

1.4 水分

糊化、糖化、發(fā)酵等釀造過(guò)程及霉菌、酵母菌等菌種的活動(dòng)都離不開(kāi)水。粉碎后的高粱需要吸入一定量的水后才能進(jìn)行加熱糊化，霉菌只有在水中，才能與糊化好的淀粉充分接觸，在水中完成全部糖化過(guò)程。糖只有溶解在水中才能被酵母菌利用，酵母菌只有在水中才能進(jìn)行生化反應(yīng)，最終將糖轉(zhuǎn)化為酒精。入池水分大，糖化效果較好，淀粉糖消耗較多，池內(nèi)的溫度也會(huì)伴隨升高。酵母菌離開(kāi)水就無(wú)法生存，生化反應(yīng)也就無(wú)法進(jìn)行。水分在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中起著舉足輕重的作用，所以，研究水分對(duì)糟醅質(zhì)構(gòu)的影響意義重大。方軍等對(duì)濃香型白酒打量水工藝進(jìn)行了深入研究，對(duì)不同的量水溫度對(duì)糟醅感官及酒的產(chǎn)質(zhì)影響進(jìn)行了探討，并對(duì)蒸糧后糧糟的水分變化以及量水用量與糧糟入窖水分之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，出窖母糟酸度大，淀粉含量高，則可多打量水。量水溫度控制在80 ℃以上時(shí)對(duì)酒的產(chǎn)質(zhì)較好。蒸餾出甑時(shí)的糧糟水分與拌料后的糧糟水分基本上是一致的，在蒸酒蒸糧這一過(guò)程中，糧糟的水分含量是不發(fā)生變化的。王宏等為解決智能打量水問(wèn)題，建立了打量水比例與糟醅水分增加比例之間的模型，以期能達(dá)到用上甑前的糟醅含水量指導(dǎo)蒸餾出甑后量水的用量，從而實(shí)現(xiàn)用在線化驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。結(jié)果表明，打量水比例與糟醅水分增加比例之間確實(shí)存在較好的線性關(guān)系，這對(duì)項(xiàng)目以后的研究提供了一個(gè)良好的開(kāi)端。

2 影響糟醅質(zhì)構(gòu)的外部因素

2.1 溫度

傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵最大的特點(diǎn)就是自然發(fā)酵，而在發(fā)酵過(guò)程中感受最為直觀的便是發(fā)酵期間溫度的變化。溫度會(huì)影響糟醅里面的細(xì)菌、真菌等微生物的生長(zhǎng)代謝，從而影響發(fā)酵過(guò)程的發(fā)展方向。通常來(lái)說(shuō)，糟醅的入窖溫度在18～22 ℃比較適宜。如果入窖溫度過(guò)高，糟醅就會(huì)變得較為黑硬、酸度大，酒氣味較大，酒味糙辣、淡薄，香氣短，不連綿。入窖溫度過(guò)低，發(fā)酵初期升溫緩慢，有時(shí)2～3 d不升溫，主發(fā)酵期太長(zhǎng)，有的長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月左右，糟醅顏色嫩，黃水黏，產(chǎn)酒甜味重，香味差，出酒質(zhì)量都不好且不利于生產(chǎn)。應(yīng)靜等對(duì)溫度這一因素進(jìn)行了探究，采用實(shí)驗(yàn)室模擬固態(tài)控溫發(fā)酵方式，對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行控溫，并監(jiān)測(cè)糟醅理化指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在高溫的環(huán)境中發(fā)酵會(huì)加快糟醅水分蒸發(fā)，提前更改糟醅內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使酵母菌及霉菌數(shù)量快速減少，不利于發(fā)酵。中溫和低溫發(fā)酵中好氧細(xì)菌及酵母數(shù)量較多，有利于持續(xù)產(chǎn)酒產(chǎn)酸。通過(guò)各種理化指標(biāo)分析，發(fā)酵溫度宜在30 ℃左右，并可以通過(guò)控制發(fā)酵溫度生產(chǎn)特定基酒。

2.2 發(fā)酵周期

發(fā)酵周期即糟醅發(fā)酵的時(shí)間。濃香型大曲酒的釀造采用續(xù)糟工藝，續(xù)糟的次數(shù)越多，其發(fā)酵周期越長(zhǎng)，更能在空氣中捕獲更多的微生物，含有益成分越多，酒質(zhì)越好。唐賢華等在研究濃香型白酒發(fā)酵糟醅的質(zhì)構(gòu)特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，無(wú)論是上層糟醅、中層糟醅還是下層糟醅，其酸度都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，其中底層酸度最高。通過(guò)物性測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，糟醅整體的硬度在上升，內(nèi)聚性也在提高。這是由于糟醅在發(fā)酵過(guò)程中淀粉的含量在逐漸減少，相應(yīng)的，糠殼也會(huì)失去許多成分，導(dǎo)致糟醅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)占比發(fā)生了變化，從而影響酒的質(zhì)量。以宜賓五糧液股份有限公司為例，采用獨(dú)特的雙輪底發(fā)酵工藝，除了在發(fā)酵過(guò)程中捕獲更多的微生物之外，也有延長(zhǎng)發(fā)酵周期的目的，使酒里面的酯類物質(zhì)更加豐富，口味更飽滿。故一個(gè)合理的發(fā)酵周期對(duì)釀酒工藝來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

3 總結(jié)與展望

糟醅作為出酒的原料，其在發(fā)酵過(guò)程中的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)濃香型白酒的釀造起著至關(guān)重要的作用，直接影響著白酒的質(zhì)量。目前越來(lái)越多的研究者都開(kāi)始致力于這方面的工作，探索出了許多影響其質(zhì)構(gòu)的因素，如：糠殼，糧食，曲藥，溫度，發(fā)酵周期等，讓我們對(duì)其釀酒發(fā)酵過(guò)程中糟醅的動(dòng)態(tài)變化有了更深入的了解。在發(fā)酵過(guò)程中時(shí)刻關(guān)注糟醅結(jié)構(gòu)的變化，確定糟醅質(zhì)量的優(yōu)劣，在配糧過(guò)程中選擇合適的比例，會(huì)提高對(duì)釀酒質(zhì)量的把控。不過(guò)遺憾的是，目前對(duì)于糟醅質(zhì)構(gòu)的研究，大多數(shù)研究集中在成分（如：酸度，水分，淀粉含量）和物性測(cè)試（TPA 測(cè)試糟醅硬度，彈性，內(nèi)聚性等）上，雖然唐賢華、趙東等利用TA.XTplus 物性測(cè)試儀在傳統(tǒng)白酒生產(chǎn)中進(jìn)行了許多探索，也確定了其可靠性，但僅僅依靠糟醅的硬度和彈性等不能直觀的說(shuō)明其微觀結(jié)構(gòu)的變化，內(nèi)在的機(jī)理還不能得以詮釋。所以，在糟醅質(zhì)構(gòu)方面的探索中我們還有一段很長(zhǎng)的路要走：在一定的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)可以使用一些交叉學(xué)科的表征手段，如掃描電鏡（SEM），氣壓監(jiān)測(cè)計(jì)，X 光機(jī)，熱重分析儀（TGA）等，結(jié)合TPA 等物性測(cè)試手段，多方位揭露糟醅在微觀形貌上，在物理化學(xué)性能上，在比重特性上隨著發(fā)酵時(shí)間而產(chǎn)生的內(nèi)部變化。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)建模的方式，以谷糠、淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變化為突破口，剖析釀造發(fā)酵不同階段糟醅物理結(jié)構(gòu)的典型特征，融合糟醅理化指標(biāo)及釀酒微生物菌群代謝參數(shù)，推導(dǎo)糟醅物理結(jié)構(gòu)特性對(duì)釀酒微生物種群代謝演替的影響路徑，豐富糟醅發(fā)酵物理結(jié)構(gòu)變化的理論基礎(chǔ)，完善固態(tài)白酒釀造機(jī)制，推動(dòng)人工看糟配料往智能配料方向進(jìn)一步發(fā)展。時(shí)代在進(jìn)步，不同發(fā)酵時(shí)期的糟醅微觀結(jié)構(gòu)變化研究領(lǐng)域需要更多的投入才能進(jìn)一步穩(wěn)定控制釀酒質(zhì)量。