通氧發(fā)酵技術(shù)對醬香白酒堆積過程的影響研究

席 玉，席永佶，李朝云

（1.貴州仁懷宏盛酒業(yè)有限公司，貴州遵義 564500；2.仁懷醬香白酒科研所，貴州遵義 564500）

發(fā)酵工藝是決定白酒產(chǎn)量和質(zhì)量的決定性因素，在醬香型白酒生產(chǎn)堆積發(fā)酵過程中經(jīng)常發(fā)生溫度達不到下窖要求的情況，這大大影響了出酒率和基酒質(zhì)量，現(xiàn)階段普遍認(rèn)為是在堆積發(fā)酵過程中氧氣供應(yīng)不足導(dǎo)致微生物（主要是酵母）的數(shù)量達不到要求，從而導(dǎo)致后續(xù)發(fā)酵升溫較慢或達不到下窖溫度?，F(xiàn)階段是通過翻堆增大與空氣的接觸面積來解決升溫問題，但是翻堆浪費大量人力物力，延長了生產(chǎn)周期，是一種較傳統(tǒng)落后的手段，而通過引入通氧發(fā)酵技術(shù)的方法，可以有效的節(jié)約人力資源，還可以通過調(diào)節(jié)通入氧氣的量以縮短自然堆積的時間，是醬香白酒生產(chǎn)堆積發(fā)酵技術(shù)有效的革新手段。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品：將堆積發(fā)酵中溫度達不到下窖溫度的糟醅使用取樣袋取樣后迅速抽真空，迅速轉(zhuǎn)移至厭氧工作平臺中使其保持無氧狀態(tài)，將糟醅混勻后按每份15 kg 分裝到6 個可充氧密閉發(fā)酵罐中，6 個發(fā)酵設(shè)備按照0 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、8 mL/h、10 mL/h充入空氣讓其連續(xù)發(fā)酵，并在發(fā)酵0 h、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h分別取樣分析，將充入0 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、8 mL/h、10 mL/h 的空氣的樣品及所得基酒分別編號為：H-0、H-2、H-4、H-6、H-8、H-10，將傳統(tǒng)翻堆工藝后自然發(fā)酵作為對照組編號為H-Y。

培養(yǎng)基配制：PDA 瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基，WL營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基。

儀器設(shè)備：厭氧工作站，川宏儀器YQX-II；超凈工作臺，蘇凈安泰SW-CJ-1BU；蒸餾釜，泰斯特蒸餾水器水蒸氣冷凝不銹鋼20LDZ TT。

1.2 試驗方法

1.2.1 微生物的計數(shù)、分離

將樣品研磨粉碎，取1.0 g 粉碎樣品于無菌三角瓶中，加入100 mL 無菌生理鹽水和玻璃珠，放入搖床160 r/min 振蕩30 min 使其充分混勻。采用稀釋涂布法涂布于不同培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)，觀察記錄菌落的顏色、狀態(tài)和數(shù)量，完成微生物的分離和計數(shù)。

1.2.2 風(fēng)味分析方法

在蒸餾酒的風(fēng)格特征研究中，風(fēng)味感官分析是蒸餾酒分析的重要手段，是在分析酒體中風(fēng)味物質(zhì)種類及含量的基礎(chǔ)上，從人的感官上補充蒸餾酒的風(fēng)格特征，對蒸餾酒的整體風(fēng)格具有重要意義。酒體風(fēng)格特征主要根據(jù)品評基礎(chǔ)分值進行風(fēng)味蜘蛛網(wǎng)分析。根據(jù)文獻報道方法：從本實驗室選擇20 名嗅覺靈敏的師生參與品評實驗（品酒員采用三杯二品法篩選得到：采用52%vol 的酒精水溶液模擬蒸餾酒酒基，采用乙酸乙酯作為果香評定物質(zhì)，苯乙醛作為花香評定物質(zhì)，乙醛作為草香評定物質(zhì)，糠醛作為焦香評定物質(zhì)，以測試結(jié)果最靠近設(shè)計結(jié)果的20 人作為實驗品酒人員），將20 名品酒員集中培訓(xùn)1 個月，熟悉掌握蒸餾酒風(fēng)格中各特征（焦糊，果香，花香等）。

參照國標(biāo)GB/T 10345—2007 對所得酒樣進行感官品評，對酒樣的醇香，果香，草香，醇甜，烘培香，酸味，爛蔬菜味，草本/青生、泥土味（霉味）等氣味的感官強度進行分析，評定分?jǐn)?shù)為0～5 分，0 分意味著沒有聞到，5 分則表示聞到的氣味最強。將所得到的結(jié)果平均值做成蜘蛛網(wǎng)圖。同時選擇上述品酒人員，再隨機選擇50 名具有3 年以上消費酒齡的人員進行基酒整體感官品質(zhì)的品評評定，感官品質(zhì)指標(biāo)分為香氣特征（香氣、香氣強度、香氣復(fù)合度、干凈度）、口感口味指標(biāo)（醇厚、細(xì)膩/協(xié)調(diào)、綿柔、回味、凈爽）和基本感官指標(biāo)（酸、甜、苦、咸、澀、口腔刺激、喉部刺激）三部分。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同通氧量糟醅溫度變化情況

在堆積發(fā)酵過程中，溫度是衡量是否達到下窖要求的主要指標(biāo)之一，糟醅在自然發(fā)酵過程中由于微生物的代謝作用釋放熱量，使得糟醅在堆積過程中溫度持續(xù)上升，從而達到下窖溫度，堆積溫度從側(cè)面反映了糟醅中微生物的生長情況。由圖1可以看出，糟醅的發(fā)酵溫度與發(fā)酵時間和充入的空氣含量均呈正相關(guān)，充入的空氣量越大糟醅升溫速度越快，當(dāng)充入的空氣量大于10 mL/h 時，在發(fā)酵第5 天就可以達到41.4 ℃，已經(jīng)接近入窖溫度要求；充入空氣量低于6 mL/h 在發(fā)酵結(jié)束時溫度也無法超過37.2 ℃，達不到入窖要求；當(dāng)空氣充入量為8 mL/h 最接近自然發(fā)酵時溫度變化趨勢。由于采用發(fā)酵罐發(fā)酵糟醅僅15 kg，很難完全模擬自然發(fā)酵的升溫情況，但是總的來說充入的空氣量和糟醅的升溫有直接關(guān)聯(lián)，在實際生產(chǎn)過程中可以通過改變充入糟醅的空氣量來調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度。

圖1 不同通氧量糟醅溫度變化情況

2.2 不同通氣量酵母的變化情況

圖2 不同通氣量酵母的變化情況

受醬香型白酒高溫制曲工藝的限制，大曲無法為窖內(nèi)發(fā)酵過程供應(yīng)充足的酵母資源，因此需要經(jīng)過堆積過程來實現(xiàn)酵母的增殖和富集，也為后續(xù)發(fā)酵過程積累香味及前體物質(zhì)。在發(fā)酵罐中充入不同量的空氣使得酵母的增殖情況也不盡相同，酵母的增殖與充入空氣的量和糟醅溫度相關(guān)，當(dāng)沒有充入空氣的時候，在無氧狀態(tài)下酵母主要進行無氧發(fā)酵，產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物(乙醇)，酵母數(shù)量增長較為緩慢，在120 h 的發(fā)酵過程中僅增長約200 %；當(dāng)充入的空氣量為6 mL/h 時酵母由于有充足的氧氣迅速出芽繁殖使其數(shù)量急劇增多，酵母數(shù)量在120 h的發(fā)酵過程中增長約2700 %；當(dāng)充入空氣流量達到8 mL/h，發(fā)酵達到96 h 以后由于糟醅溫度逐漸升高超過40 ℃，超過酵母最適生長溫度，使得酵母數(shù)量有所下降。在堆積過程中充入不同量的空氣能夠調(diào)控酒醅中酵母的含量，顯著減少由于大曲品質(zhì)、環(huán)境溫度、環(huán)境酵母的不同所造成的酵母含量差異，使不同輪次入窖酒醅中酵母的含量處于相對穩(wěn)定的范圍。

2.3 不同通氣量細(xì)菌的變化情況

由圖3 可看出，細(xì)菌在整個通氧發(fā)酵階段數(shù)量均有明顯增長，與充入空氣的量呈正相關(guān)，但是其增殖速度相比酵母較低，是因為在發(fā)酵前期發(fā)酵溫度較低比較適合酵母生長使得細(xì)菌生長較緩慢，后期糟醅溫度升高，酵母增殖變緩給細(xì)菌增殖空間，使得細(xì)菌得以快速增殖，后續(xù)由于生長空間和物質(zhì)制約，細(xì)菌在發(fā)酵后期增殖放緩。但是總體來看，堆積過程酒醅中的細(xì)菌呈現(xiàn)增長趨勢，增殖倍數(shù)在1.9～5.8 倍之間，增長幅度遠(yuǎn)低于酵母。細(xì)菌在堆積過程中增殖較少，但是堆積過程對于細(xì)菌仍具有重要的意義。堆積酒醅中細(xì)菌主要來源于高溫大曲，高溫大曲出庫后含水量低且需經(jīng)過一定時間的陳放才能用于制酒生產(chǎn)。長期的干燥環(huán)境使得高溫大曲中的細(xì)菌生物活性受到一定的抑制。堆積過程中，酒醅含水量豐富，能夠活化從高溫大曲接入到酒醅中的細(xì)菌，有利于細(xì)菌發(fā)揮作用。

圖3 不同通氣量細(xì)菌的變化情況

2.4 不同通氣量對基酒及其風(fēng)格的影響

樣品來源：將通氧發(fā)酵后的糟醅密封發(fā)酵30 d后取出，采用蒸餾斧蒸餾，取其53%vol 的基酒，以翻堆后發(fā)酵所得基酒作為對照組。

2.4.1 不同通氣量對出酒率的影響

出酒率是白酒生產(chǎn)中衡量產(chǎn)量的重要指標(biāo)，由圖4 可以看出，在密封發(fā)酵期酵母數(shù)量與充入的空氣量呈正相關(guān)，使得在0～6 mL/h 的充氣量區(qū)間白酒產(chǎn)量隨充入的空氣增加而增大，當(dāng)充氣量高于8 mL/h時出酒率又有一個明顯的下降趨勢，這可能是因為充入空氣的量較大，酵母和細(xì)菌數(shù)量增加導(dǎo)致高粱中的物質(zhì)和反應(yīng)生成的乙醇參與其他反應(yīng)使得出酒率下降。

圖4 不同通氣量的出酒率

2.4.2 不同通氣量對酒質(zhì)的影響

評分標(biāo)準(zhǔn)見表1，所得結(jié)果取平均值（結(jié)果保留2位小數(shù)）結(jié)果繪制蜘蛛網(wǎng)圖。

表1 酒體風(fēng)格特征評分細(xì)則

從基酒的香氣及口感特征來看：通入空氣量對基酒有著一定的影響，隨著通入空氣量的增加基酒的香氣、回味、協(xié)調(diào)和香氣強度有一定的提升，可能和發(fā)酵后期微生物數(shù)量有一定的關(guān)系，微生物生長到后期特別是進入穩(wěn)定期后其代謝產(chǎn)物更加豐富，這一部分代謝產(chǎn)物在后期發(fā)酵和蒸餾過程進入到基酒中，使得基酒的香氣、回味和香氣強度有所提升；同時由于物質(zhì)含量更加豐富，物質(zhì)含量增多使得基酒的凈爽、綿柔欠佳；隨著通入空氣量的不同基酒的醇厚、香氣凈度無明顯規(guī)律。從基酒的整體香氣輪廓分析來看：通入不同的空氣量對基酒的醇甜和酯香有一定的提升；對果香、草香、酯香、烘焙香、酸味、花香、發(fā)酵香、醬香、糧香、曲香無明顯改善。

圖5 酒體香氣輪廓及口感口味特征評定分析

3 結(jié)論

糟醅的發(fā)酵溫度與發(fā)酵時間和充入的空氣含量均呈正相關(guān)，充入的空氣量越大糟醅升溫速度越快；酵母的增殖與充入空氣的量和糟醅溫度相關(guān)，在完全不充入空氣時酵母進行無氧發(fā)酵，增殖緩慢，其數(shù)量在120 h 的發(fā)酵過程中僅增長約200%，當(dāng)充入的空氣量為6 mL/h 時酵母由于有充足的氧氣迅速出芽繁殖使其數(shù)量急劇增多，酵母數(shù)量增長約2700%，當(dāng)充入空氣量達到8 mL/h，發(fā)酵至96 h時由于糟醅溫度逐漸升高達40℃以上，已經(jīng)超過酵母最適生長溫度，使得酵母數(shù)量有所下降；細(xì)菌在整個通氧發(fā)酵階段其數(shù)量均有明顯增長，與充入空氣的量呈正相關(guān)，增殖倍數(shù)在1.9～5.8 倍之間，但增長幅度遠(yuǎn)低于酵母；出酒率隨充入的空氣量呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，當(dāng)充氣量高于6 mL/h 時出酒率達到最大，隨后開始降低，這可能是發(fā)酵代謝產(chǎn)生副產(chǎn)物造成；從基酒的香氣及口感特征來看，通入空氣量不同對基酒有著一定的影響，隨著通入的空氣量增加基酒的香氣、回味、協(xié)調(diào)和香氣強度有一定的提升，但是其凈爽、綿柔欠佳；從基酒的整體香氣輪廓分析來看，通入空氣對基酒的醇甜和酯香有一定的提升。