衡水老白干酒發(fā)酵過程理化參數(shù)變化規(guī)律研究

朱會霞，李澤霞，佟蘭欣，程宗志，郭亞偉，安惠玲，王文晶，姜東明，肖冬光（.河北衡水老白干釀酒集團(tuán)，河北衡水05000；2.衡水學(xué)院生命科學(xué)系，河北衡水05000；.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津00457）

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衡水老白干酒發(fā)酵過程理化參數(shù)變化規(guī)律研究

朱會霞1，2，3，李澤霞1，佟蘭欣1，程宗志1，郭亞偉1，安惠玲1，王文晶1，姜東明1，肖冬光3
（1.河北衡水老白干釀酒集團(tuán)，河北衡水053000；2.衡水學(xué)院生命科學(xué)系，河北衡水053000；3.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津300457）

摘要：研究了不同季節(jié)衡水老白干酒“三排凈”工藝大茬酒醅理化參數(shù)在發(fā)酵過程中的變化規(guī)律，綜合分析不同季節(jié)老白干酒的酒質(zhì)差別。四季溫度變化趨勢基本相同，符合“前緩、中挺、后緩落”的規(guī)律，由高到低依次為夏＞秋＞春＞冬，特別是酒醅上層溫度差異更為明顯。淀粉含量下降速率由高到低依次為冬＞夏＞春＞秋，冬季淀粉含量下降速率明顯高于其他三季。水分變化與乙醇變化規(guī)律一致。還原糖跟蹤監(jiān)測結(jié)果為秋＞夏＞春＞冬，發(fā)酵中后期還原糖含量略有上升。酒醅酸度變化差異明顯，發(fā)酵前期酸度上升緩慢，中后期春夏兩季酸度上升迅速，秋季在最后5 d時酸度才急劇上升，冬季酸度一直未有明顯上升，變化趨勢與老白干“三排凈”大茬乳酸乙酯變化規(guī)律一致。冬季乳酸、乙酸含量明顯低于其他三季，整個發(fā)酵過程幾乎沒有明顯上升的趨勢，春、秋季乙酸在發(fā)酵過程中變化不大，而夏季乙酸含量在19 d時達(dá)到高峰后開始下降。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，溫度、淀粉、水分、還原糖、酸度、乳酸及乙酸等理化參數(shù)季節(jié)變化規(guī)律明顯。

關(guān)鍵詞：衡水老白干；釀造；理化參數(shù)；季節(jié)；變化規(guī)律

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2015-10-08；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151008.1326.003.html。

衡水老白干酒是我國特有的固態(tài)發(fā)酵蒸餾酒，其老白干香型于2004年正式列入中國白酒的第十一大香型[1]。衡水老白干酒經(jīng)歷2000多年的發(fā)展積累，形成了自身完整而獨(dú)特的生產(chǎn)工藝[2]。由于固態(tài)發(fā)酵的復(fù)雜性，其發(fā)酵過程仍是“黑箱系統(tǒng)”[3-4]，因此有必要對其發(fā)酵過程進(jìn)行研究與控制，從而穩(wěn)定和提高老白干酒的品質(zhì)。因此對老白干“三排凈”工藝大茬酒醅的主要風(fēng)味成分、理化參數(shù)及微生物群落變化進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測與分析。

由于白酒固態(tài)發(fā)酵的復(fù)雜性，導(dǎo)致發(fā)酵過程受各種因素的影響，最重要的就是受季節(jié)變化的影響[5]。研究不同季節(jié)老白干酒醅發(fā)酵過程中各理化參數(shù)隨發(fā)酵時間的變化規(guī)律，通過改變?nèi)氤販囟?、發(fā)酵溫度、調(diào)節(jié)酸度、降低入池水分、強(qiáng)化乳酸菌等方法，縮小老白干酒生產(chǎn)的季節(jié)差異，對提高基酒質(zhì)量和指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義。

本研究作為衡水老白干酒發(fā)酵過程系列研究內(nèi)容之一（主要風(fēng)味成分研究結(jié)果已發(fā)表，微生物群落分析正在進(jìn)行），通過監(jiān)測不同季節(jié)酒醅發(fā)酵過程中主要理化參數(shù)的變化，來揭示溫度、淀粉、還原糖、酸度、乳酸及乙酸隨發(fā)酵時間變化的規(guī)律。由于樣品處理方法的原因，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可能和大生產(chǎn)的結(jié)果不完全一致，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

1材料與方法

1.1材料及儀器

樣品：來自衡水老白干酒廠“三排凈”工藝大茬發(fā)酵缸，發(fā)酵過程每天采樣，做平行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)儀器：分析天平（上海海康電子儀器廠），蒸餾裝置（天津市玻璃儀器廠），液相色譜（美國安捷倫公司LC1200），恒溫干燥箱（北京鴻達(dá)天矩試驗(yàn)設(shè)備有限公司DHG-9030A）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1溫度測定方法

將3個熱敏電阻式溫度計探頭分別埋入“三排凈”工藝大茬發(fā)酵缸中軸線的上層、中層、下層3個位置，每天定時觀察并記錄溫度。

1.2.2淀粉測定方法

酸水解法[6]。

1.2.3水分測定方法

干重法[7]。

1.2.4還原糖測定方法

斐林法[8]。

1.2.5酸度測定方法

酸堿滴定法[9]。

1.2.6乳酸、乙酸測定方法

準(zhǔn)確稱取50 g酒醅置入500 mL三角瓶中，并加水250 mL，混勻后煮沸蒸餾，取75 mL蒸餾液。利用液相色譜測定乳酸、乙酸含量，最后折算其在酒醅中的含量。

2結(jié)果與討論

2.1不同季節(jié)酒醅溫度變化規(guī)律

對春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅的上層、中層、下層3部分的溫度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，結(jié)果見圖1。四季溫度變化趨勢基本相同，符合“前緩、中挺、后緩落”的規(guī)律。均在發(fā)酵前期，即0～4 d迅速達(dá)到“頂火”，隨后溫度開始緩慢下降。這主要是因?yàn)榘l(fā)酵前期酒醅中淀粉濃度高，在霉菌作用下迅速分解為可發(fā)酵性糖，被微生物利用后短時間內(nèi)生成大量發(fā)酵熱量，導(dǎo)致酒醅溫度升高[9]；之后發(fā)酵溫度緩慢下降。其原因?yàn)榘l(fā)酵中期酒醅中的氧氣被消耗殆盡及代謝物積累，微生物生長漸緩，后期的發(fā)酵環(huán)境已無法滿足微生物生長發(fā)酵，同時酯化過程也吸收了熱量。

圖1不同季節(jié)發(fā)酵過程中酒醅溫度變化規(guī)律

環(huán)境氣溫的上升，帶動了發(fā)酵溫度的升高。微生物也需要適宜的環(huán)境，因此北方春秋季節(jié)的氣候最適合釀酒微生物的生長與發(fā)酵，衡水老白干酒春秋季節(jié)的酒質(zhì)與風(fēng)味最能體現(xiàn)老白干香型白酒的特點(diǎn)。

綜合比較四季溫度差異明顯，由高到低為夏＞秋＞春＞冬，酒醅上層溫度差異更為明顯（見圖1）。

2.2不同季節(jié)酒醅淀粉變化規(guī)律

圖2不同季節(jié)發(fā)酵過程酒醅中淀粉變化規(guī)律

圖2為春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅淀粉跟蹤監(jiān)測結(jié)果。酒醅細(xì)菌及酵母一般不能直接利用淀粉，需通過霉菌和放線菌合成的糖化酶和淀粉酶將大分子淀粉降解為小分子可發(fā)酵性糖，這種降解作用在發(fā)酵初期最為顯著，發(fā)酵中后期由于霉菌逐漸消亡，淀粉分解利用的速率明顯降低[6，9]。也有文獻(xiàn)證實(shí)，部分乳酸菌也能產(chǎn)生淀粉酶，參與酒醅中淀粉的轉(zhuǎn)化及降解[10]。

綜合比較四季淀粉下降速率趨勢差異明顯，由高到低依次為冬＞夏＞春＞秋，特別是冬季淀粉下降速率明顯高于其他三季。由于老白干酒醅中淀粉分解的主要微生物種類正在研究中，其原因很快會揭曉。

2.3不同季節(jié)酒醅水分變化規(guī)律

圖3不同季節(jié)發(fā)酵過程酒醅中水分變化規(guī)律

圖3為春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅水分跟蹤監(jiān)測結(jié)果，與“三排凈”大茬乙醇變化規(guī)律一致[11]。

酒醅中不僅包括水，也包括乙醇及其他醇、酸、酯等物質(zhì)，并隨發(fā)酵時間的延長不斷地增加，說明酒醅中淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)在微生物的作用下逐步代謝為醇、醛、酸、酯等小分子物質(zhì)，在各種生理生化反應(yīng)中，同時產(chǎn)生大量的水，導(dǎo)致酒醅水分增加[12]。伴隨水分生成，后期會利用水分生成一些風(fēng)味物質(zhì)，且有部分水分流失；整個過程水分含量保持在47 %～63 %，水分不足會影響微生物生長發(fā)酵，降低出酒率，水分過多致使細(xì)菌生長旺盛從而使酒醅酸度劇增，敗壞酒質(zhì)；因此，夏季會采取降低入窖酒醅水分含量來延緩微生物生長。酒醅中含水量高低的實(shí)驗(yàn)比對分析表明，入池水分低的酒醅出酒率低，但產(chǎn)酒香味較好。

2.4不同季節(jié)酒醅還原糖變化規(guī)律

圖4不同季節(jié)發(fā)酵過程酒醅中還原糖變化規(guī)律

春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅還原糖跟蹤監(jiān)測結(jié)果見圖4。隨酒醅中淀粉的分解，還原糖含量在發(fā)酵前期迅速上升，隨即被酒醅中的細(xì)菌及酵母消耗，微生物的消耗導(dǎo)致還原糖含量趨于穩(wěn)定。發(fā)酵中后期還原糖含量略有上升，但同時期淀粉含量趨于穩(wěn)定，并沒有明顯的下降趨勢。說明有其他大分子物質(zhì)降解，并提供了小分子可發(fā)酵性糖，大部分文獻(xiàn)認(rèn)為是纖維素和蛋白質(zhì)的降解形成的[3，9，12]。纖維素結(jié)構(gòu)的破壞會釋放其中包裹的淀粉顆粒，同時纖維素降解也生成麥芽糖和葡萄糖等小分子糖；蛋白質(zhì)降解過程中，除釋放氨基酸和小分子肽，也會伴隨生成有機(jī)酸和糖進(jìn)入三羧酸循環(huán)。來源于這些大分子的可發(fā)酵性糖為中后期微生物的代謝提供能源和碳源，同時造成還原糖含量的上升。

還原糖變化規(guī)律反映糖化與發(fā)酵的平衡程度，酵母發(fā)酵作用大時，還原糖減少，霉菌糖化作用大時，還原糖增加。從整個釀酒過程中可發(fā)現(xiàn)，還原糖呈現(xiàn)先升高后波動平衡的趨勢。

2.5不同季節(jié)酒醅酸度變化規(guī)律

由圖5可知春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅酸度變化差異明顯。發(fā)酵前期酸度上升緩慢，表明霉菌、酵母及好氧細(xì)菌不是產(chǎn)酸的主體；發(fā)酵中后期春夏兩季酸度上升迅速，說明在溫度較高的酒醅中，厭氧及兼性厭氧細(xì)菌的大量增殖生成了多種有機(jī)酸，導(dǎo)致酒醅酸度迅速增加。而秋季在發(fā)酵最后5 d時，酸度才急劇上升，冬季則一直未有明顯上升，表明溫度過低，不利于細(xì)菌產(chǎn)酸。這一酸度變化趨勢與老白干“三排凈”大茬酒醅中乳酸乙酯含量的變化規(guī)律一致[11]，說明老白干酒醅中乳酸乙酯的含量與酸度呈正相關(guān)，間接說明乳酸為老白干“三排凈”大茬酒醅酸度的主要貢獻(xiàn)者之一。

微生物代謝產(chǎn)生的酸既能增加白酒的后味、降低水味，使酒體更加豐滿；又對微生物的生長代謝起著重要的調(diào)控作用[13]。酒醅酸度迅速升高，說明微生物代謝旺盛，生酸作用明顯；適宜的酸度有利于酒醅糊化、糖化作用，還可以起到“以酸抑酸”的作用，防止雜菌侵染。整個釀造過程的酸度必須有一個合理、嚴(yán)格的控制范圍[14]。從圖5可以看出，衡水老白干酒醅的酸度一般控制在0.3～3.0之間。

圖5不同季節(jié)發(fā)酵過程酒醅中酸度變化規(guī)律

2.6不同季節(jié)酒醅乳酸變化規(guī)律

圖6不同季節(jié)發(fā)酵過程酒醅中乳酸變化規(guī)律

春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅乳酸含量跟蹤監(jiān)測結(jié)果見圖6。乳酸數(shù)據(jù)為蒸餾樣品經(jīng)液相色譜測定結(jié)果。由于乳酸沸點(diǎn)高，很難由酒醅中蒸餾至鎦出液，因此測得乳酸的數(shù)據(jù)整體低于酒醅乳酸實(shí)際含量，但4個季節(jié)乳酸蒸餾、測定方法完全一致，因此乳酸含量的變化規(guī)律與酒醅乳酸變化規(guī)律一致。由圖6可以看出，冬季乳酸含量明顯低于其他三季，在整個發(fā)酵過程中幾乎沒有明顯上升的趨勢，說明冬季酒醅溫度過低，乳酸的生成受到抑制；而春季乳酸含量在發(fā)酵末期有迅速下降的趨勢，同時乳酸乙酯的含量迅速上升[11]，表明乳酸及乳酸乙酯在春季發(fā)酵末期迅速轉(zhuǎn)化。

冬季乳酸及乳酸乙酯的含量過低，乳酸乙酯與乙酸乙酯比例失調(diào)，會嚴(yán)重影響衡水老白干酒的品質(zhì)。根據(jù)溫度、酸度、乳酸含量及乳酸乙酯含量的綜合分析，可以通過提高發(fā)酵溫度、強(qiáng)化乳酸菌等方法改善發(fā)酵工藝，從而提高乳酸及乳酸乙酯在酒醅中的含量，穩(wěn)定老白干酒的品質(zhì)與風(fēng)格。

2.7不同季節(jié)酒醅乙酸變化規(guī)律

圖7不同季節(jié)發(fā)酵過程酒醅中乙酸變化規(guī)律

春、夏、秋、冬4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅中乙酸含量跟蹤監(jiān)測結(jié)果見圖7。冬季乙酸含量明顯低于其他三季，整個發(fā)酵過程幾乎沒有明顯上升的趨勢，說明冬季乙酸的生成也受到抑制[15]。春、秋季乙酸的含量在整個發(fā)酵過程中變化不大，而夏季乙酸含量在19 d時達(dá)到高峰，隨后開始下降。酒醅中乙酸的來源主要由酵母菌和醋酸菌代謝生成。冬季酒醅溫度較低，影響乙酸的生物合成。

3　結(jié)論

本研究對不同季節(jié)衡水老白干酒“三排凈”工藝大茬酒醅中主要理化數(shù)據(jù)在發(fā)酵過程中的變化進(jìn)行了探討，是衡水老白干酒發(fā)酵過程系列研究內(nèi)容的第二部分（第一部分主要風(fēng)味成分研究已發(fā)表）。

四季溫度變化趨勢基本相同，符合“前緩、中挺、后緩落”的規(guī)律。綜合比較四季溫度差異明顯，由高到低依次為夏＞秋＞春＞冬，特別是酒醅上層溫度差異更為明顯。4個季節(jié)淀粉含量下降速率趨勢差異明顯，依次為冬＞夏＞春＞秋，特別是冬季淀粉含量下降速率明顯高于其他三季。四季“三排凈”大茬酒醅中水分變化與乙醇變化規(guī)律一致。4個季節(jié)“三排凈”大茬酒醅中還原糖含量跟蹤監(jiān)測結(jié)果為秋＞夏＞春＞冬。隨酒醅淀粉的分解，還原糖含量在發(fā)酵前期迅速上升，隨即被酒醅中的細(xì)菌及酵母消耗，微生物的消耗導(dǎo)致還原糖含量趨于穩(wěn)定。發(fā)酵中后期還原糖含量略有上升。

四季“三排凈”大茬酒醅酸度變化差異明顯。發(fā)酵前期的酸度上升緩慢；發(fā)酵中后期春夏季的酸度上升迅速。而秋季在發(fā)酵最后5 d時酸度才急劇上升，冬季則酸度一直未有明顯上升，表明溫度過低不利于細(xì)菌產(chǎn)酸。這一酸度變化趨勢與老白干“三排凈”大茬乳酸乙酯變化規(guī)律一致，說明老白干酒醅中乳酸乙酯的含量與酸度呈正相關(guān)。冬季乳酸含量明顯低于其他三季，在整個發(fā)酵過程中幾乎沒有明顯上升的趨勢，原因是冬季酒醅溫度過低，乳酸的合成受到抑制。同樣冬季乙酸含量明顯低

于其他三季，在整個發(fā)酵過程中幾乎沒有明顯上升的趨勢，說明冬季乙酸的合成也受到抑制。春、秋季乙酸的含量在整個發(fā)酵過程變化不大，而夏季乙酸含量在19 d時達(dá)到高峰，隨后開始緩慢降低。

本實(shí)驗(yàn)研究根據(jù)衡水老白干酒“三排凈”工藝大茬酒酒醅上層、中層、下層溫度、水分、酸度、淀粉、還原糖、乳酸含量及乙酸含量的研究結(jié)果，結(jié)合之前四季風(fēng)味成分的研究結(jié)果，綜合分析不同季節(jié)老白干酒的酒質(zhì)差別。通過調(diào)整入池溫度、發(fā)酵溫度、調(diào)節(jié)酸度、降低入池水分、強(qiáng)化乳酸菌等方法，縮小老白干酒生產(chǎn)的季節(jié)差異，對探索最佳發(fā)酵期、提高白酒質(zhì)量、穩(wěn)定酒體風(fēng)格和指導(dǎo)生產(chǎn)有著非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁云連，范文來，徐巖，等.老白干香型白酒香氣成分分析[J].釀酒，2008，35(4)：109-113.

[2]張煜行，黃建華，王明遠(yuǎn)，等.衡水老白干酒醅發(fā)酵主要酶活與微生物變化[J].釀酒科技，2007(3)：32-34.

[3]沈怡方.白酒生產(chǎn)技術(shù)全書[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007：235.

[4]呂浩.老白干香型酒感官品評特色[J].釀酒，2009，36(1)：43-44.

[5]張文學(xué)，岳元媛，向文良，等.濃香型白酒酒醅中化學(xué)物質(zhì)的變化及其規(guī)律性[J].四川大學(xué)學(xué)報：工程科學(xué)版，2005，37(4)：44-48.

[6]章肇敏，吳文生，李科發(fā).特香型白酒釀造過程中物質(zhì)變化規(guī)律研究[J].食品工業(yè)科技，2012，33(9)：108-113.

[7]曹云剛，胡永鋼，馬燕紅，等.汾酒酒醅發(fā)酵過程中香氣成分的變化規(guī)律[J].食品科學(xué)，2010，31(22)：367-371.

[8]莊名揚(yáng).中國白酒香味物質(zhì)形成機(jī)理及釀酒工藝的調(diào)控[J].釀酒，2007，34(2)：109-113.

[9]周瑞平，游玲，陳云宗，等.多糧兼香型白酒窖內(nèi)發(fā)酵動態(tài)變化初探[J].食品工業(yè)科技，2012，33(18)：214-216.

[10] Leroy F, Vuyst L D. Lactic acid bacteria as functional starter cultures for the food fermentation industry[J]. Trends in Food Science and Technology, 2004, 15(2)：67-78.

[11]朱會霞，張煜行，程宗志，等.衡水老白干酒發(fā)酵主要風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律研究[J].釀酒科技，2015(2)：36-39.

[12]呂輝，張宿義，馮治平，等.濃香型白酒發(fā)酵過程中微生物消長與香味物質(zhì)變化研究[J].食品與發(fā)酵科技，2010，46(3)：37-40.

[13]呂云懷，王莉，汪地強(qiáng)，等.不同香型白酒大曲風(fēng)味物質(zhì)與其產(chǎn)品風(fēng)格特征關(guān)系的分析[J].釀酒科技，2012(7)：72-76.

[14]云敏，周洪楷.有機(jī)酸在醬香型白酒釀造過程的調(diào)控作用[J].釀酒科技，2011(7)：44-46.

[15]劉源才，郭圣祥，李銳利，等.高產(chǎn)乙酸乙酯酵母的產(chǎn)酯條件研究[J].食品與發(fā)酵科技，2011，47(2)：22-24.

The Change Rules of Physiochemical Parameters of the Fermented Grains of Hengshui Laobaigan during the Fermentation Process

ZHU Huixia1,2,3，LI Zexia1，TONG Lanxin1，CHENG Zongzhi1，GUO Yawei1，AN Huiling1，WANG Wenjing1，JIANG Dongming1and XIAO Dongguang3
（1.Hengshui Laobaigan Distillery Group,Hengshui, Hebei 053000; 2.College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000; 3.College of Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China）

Abstract:In this study, the change rules of physiochemical parameters of the fermented grains of Hengshui Laobaigan during the fermentation process in different seasons were investigated. Furthermore, the quality of liquor produced in different seasons was compared and analyzed. Specifically, temperature change trends were almost the same in four seasons (summer>autumn>spring>winter, there was significant different in temperature of fermented grains in upper layer) in accord with the rule of“slow increase in prior period, stable in medium period, and slow decrease in late period”. The decreasing rate of starch content ranked in decreasing sequence as winter>summer>spring>autumn (the decreasing rate in winter was the highest among the four seasons). The change rules of moisture content were the same as ethanol. The content of reducing sugar ranked in decreasing sequence in four seasons (autumn>summer>spring>winter) and it slightly increased in late fermentation period. There was evident difference in the change of acidity of fermented grains, the change rules of which being the same as ethyl lactate (it increased slowly in prior fermentation period, it increased rapidly in late fermentation period in spring and in summer, however, it increased sharply in the final 5d in the fermentation in autumn, and it slightly increased in winter). The content of lactic acid and acetic acid in winter was evidently lower than that in other three seasons, and there was no evident increase in the whole fermentation process, there was little change in acetic acid content in spring and in autumn, however, its content reached the peak at 19d after the fermentation and then dropped afterwards. This study proved that there was significant change rules in physiochemical parameters in different seasons.

Key words:Hengshui Laobaigan; production; physiochemical parameters; seasons; change rules

作者簡介：朱會霞（1977-），女，河北省景縣人，博士，副教授，中國微生物協(xié)會會員，衡水學(xué)院生命科學(xué)系教師。

收稿日期：2015-05-27；修回日期：2015-07-29

DOI：10.13746/j.njkj.2015236

中圖分類號：TS262.3；TS261.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）01-0037-04