濃香型白酒固態(tài)發(fā)酵周期中初級產物指標的變化研究

張 杰，李學思，李紹亮，楊 玲，李 妍

(1. 周口師范學院 生命科學與農學學院，河南 周口466001； 2. 河南省宋河酒業(yè)股份有限公司，河南 鹿邑 477265)

傳統白酒固態(tài)發(fā)酵是一個多菌種協同發(fā)酵過程，其中主要的微生物有酵母菌﹑霉菌和細菌，在整個發(fā)酵過程中這些微生物相互作用、相互影響，微生物的種類和數量都處在一個動態(tài)變化的過程中[1].在實際生產中， 很難精確對整個發(fā)酵過程中微生物的種類和數量進行連續(xù)的測定，微生物的生長代謝過程中導致的酒醅溫度發(fā)生的變化和代謝的產物是可測的.發(fā)酵過程中溫度的變化，必然會導致整個發(fā)酵過程中微生物的種類、數量和代謝產物發(fā)生變化[2].喬宗偉等對濃香型白酒優(yōu)質曲與普通曲的發(fā)酵力、糖化力、溫度和水分等理化指標的分析表明它們的變化趨勢大體一致，變化過程存在差異[3].陳丙友等認為地缸中的溫度場對清香型白酒發(fā)酵過程產生了影響，并且酒醅溫度及其變化模式對酒醅微生物群落的生長和代謝產生顯著影響[4].西鳳酒發(fā)酵過程中酒醅微生物功能多樣性與pH之間有重要關系[5].

白酒固態(tài)發(fā)酵過程中，溫度變化要求前緩、中挺、后緩落[2].在實際生產中為了了解酒醅的溫度變化情況，通常采用溫度計插入窖池內來測量酒醅發(fā)酵過程的溫度變化.另外在記錄溫度變化的過程中，將會分析產物的變化，產物主要有：乙醇、水分、酸、淀粉等[6-8].通過上述方法以宋河酒業(yè)的發(fā)酵酒醅為研究對象，系統研究窖池發(fā)酵過程中酒醅溫度變化及化學物質成分隨時間和溫度的動態(tài)變化過程，可以為了解宋河酒的成分和風味的關系奠定基礎[9-10].

本實驗將采取溫度計插入窖池內來測量酒醅發(fā)酵過程的溫度變化，在對應的時間段里跟蹤測量相應產物的變化情況[11].通過動態(tài)測量固態(tài)發(fā)酵過程的微生物及其代謝產物的變化規(guī)律，實現對固態(tài)發(fā)酵中溫度及產物的控制，可對白酒的生產實踐提供基礎的科學理論依據.

1 材料與方法

1.1 材料

酒醅(宋河酒廠發(fā)酵不同階段的酒醅).

1.2 實驗方法

1.2.1 溫度的檢測

溫度計插入窖池內來測量酒醅發(fā)酵過程中的溫度變化.具體操作方法如下：每隔5 d為一個單位測量，在窖池的同一位置、每天的同一時間測量窖池內酒醅的溫度.

1.2.2 酒醅酒精度的檢測

稱取100 g酒醅，置入500 mL圓底燒瓶中.加水200 mL進行蒸餾，用100 mL量筒接收餾出液100 mL.將蒸出酒液上下攪拌均勻，放入干凈的酒精計.穩(wěn)定后，以液面水平線為準，讀取酒精度數，同時測定酒液溫度.對照酒精度與溫度校正表，將酒精度校正為20 ℃時的酒精度.

1.2.3 酒醅酸度的檢測

酒醅酸度用精密pH計來測量，取樣本酒醅各100 mL，接通電源打開精密pH計，用中性緩沖液調試至中性，用濾紙吸干緩沖液，接著用蒸餾水沖洗.將測量棒放入酒醅樣品中讀數，待數值穩(wěn)定后記錄數據.依次記錄下十三個樣品的pH值.每個樣品測三次，取平均值.

1.2.4 淀粉含量的測定

淀粉含量的測定采用蒽酮比色法.

1.2.5 還原糖含量的測定

還原糖含量的測定采用比色法.

2 結果與分析

2.1 發(fā)酵過程中溫度的變化規(guī)律

圖1發(fā)酵溫度隨時間的變化圖

由圖1可知，在0 d時的溫度是室溫23 ℃,第5 d溫度達到最高溫度30 ℃，第5 d之后溫度開始下降，到第35 d時溫度下降到室溫23 ℃.

2.2 發(fā)酵過程中發(fā)酵產物變化

2.2.1 發(fā)酵過程中酒醅酒精度的變化

圖2酒精含量隨發(fā)酵時間的變化曲線圖

從圖2可知，從0～10 d這段時間內可以觀察到酒精度一直在迅速升高，從10～40 d這段時間內酒精度數上升到最高值；40 d以后，微生物發(fā)酵已經進入后期，這段時間內的酒精度波動不大，進入穩(wěn)定期.

2.2.2 發(fā)酵過程中酸度的變化

從圖3可以看出，窖池內的酒醅在0 d的時候已經有了少許酸的存在，在0～10 d這段時間內酒醅中的酸度明顯增加，并且速度很快；在10～15 d內，酸的含量明顯減少，15～20 d內，酸度減少緩慢.20～25 d之后，酸度量有增加趨勢之后又降落，直到沒有很大的變化，進入平穩(wěn)期.

2.2.3 發(fā)酵過程中淀粉含量的變化

圖3酸度隨時間的變化曲線圖

圖4 淀粉含量隨發(fā)酵時間的變化曲線圖

由圖4可知，0～25 d這段時間內淀粉的含量一直在減少；25～60 d這段時間淀粉的含量沒有太大的變化，進入平穩(wěn)期.

2.2.4 發(fā)酵過程中還原糖的變化

圖5 還原糖的含量隨發(fā)酵時間的變化曲線圖

由圖5可知， 0～15 d的時間段內，還原糖的量不斷下降，下降的速度很快；15～30 d時間段內，還原糖的量保持穩(wěn)定，可能是微生物種類發(fā)生了改變，沒有消耗太多的還原糖； 15～30 d時間段內還原糖的含量又呈下降趨勢.

3 討論

0～5 d這段時間溫度在不斷上升，這說明此固態(tài)發(fā)酵的前中期溫度變化比較明顯，微生物的生長情況比較明顯，微生物處在高速繁殖的階段，在快速繁殖的過程中也在進行著很快的新陳代謝，所以在此階段溫度達到了發(fā)酵過程中的最大值，這與文獻報道相一致[12].5～60 d這段時期是發(fā)酵的中后期，微生物數量最大，但代謝速率下降，溫度逐漸下降.同時觀察到前期和中期時間較短也不易區(qū)分，后期發(fā)酵時間較長，推測這樣的時間分布有助于酒醅固態(tài)發(fā)酵過程中發(fā)酵成分的生成和質量的提升.

在0～20 d這段時期內微生物的數量和生長狀態(tài)處于最高和最好的時期，在這一段時期內微生物處于快速生長的時期，所以酒精作為一種產物其量在不斷地升高.10～15 d這個時期在發(fā)酵過程中屬于中期，微生物的數量達到最高值，代謝產物也大量產生，所以酸的量也達到最高值，這與醬香型白酒窖內糟醅微生物的研究相一致[13].從15～60 d可看出這主要是因為發(fā)酵過程已經進入了后期，微生物停止生長和死亡，所以酸的量沒有很大的變化.

20～60 d可以看出在這段時間內微生物的數量沒有太大的生長波動，所以導致了酒精的量沒有太大的變化.在發(fā)酵的前期微生物一直在大量生長，新陳代謝的主要能量和產物主要用于微生物的生長和繁殖，所以酸的量增長的很少.由0～60 d的曲線可知，微生物處于快速生長狀態(tài)，很高的新陳代謝速度必定要消耗很多的能量[14].淀粉作為能量的來源被消耗了，所以淀粉的量一直在減少[15-16]，表明微生物的數量已經達到了最大值，并且開始進入發(fā)酵的后期.

因為在發(fā)酵的前中期微生物的生長需要很多能量，所以這段時間微生物消耗了很大一部分還原糖.微生物的數量達到平衡狀態(tài)，這主要是因為還原糖的分解所導致的結果[16-19].傳統的固態(tài)發(fā)酵工藝中高級醇的生成受外界波動較小[20]，這與本研究結果相類似.堆積酒醅和窖池發(fā)酵酒醅之間微生物種類存在較大差異也表明窖池是個獨立的體系[21].湯向陽等也認為窖齡的延長使得原漿酒的酒精度、總酸、總酯含量高于新窖窖池原漿酒，而固形物含量低于新窖窖池原漿酒[22].