曲房取樣位點(diǎn)對(duì)大曲溫度及質(zhì)量的影響研究

聶宏芳，鄧 俊，陳 波，王 西，許永明，王 會(huì)，車順?biāo)?，?永

（1.四川郎酒股份有限公司,四川古藺 646523；2.四川省醬香型白酒生態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心,四川古藺 646523）

大曲是白酒釀造中必不可少的發(fā)酵劑、粗酶制劑和原料之一，其發(fā)酵過程定向地調(diào)控功能菌群及代謝組分[1]。生產(chǎn)工藝特點(diǎn)為生料制曲、自然接種、自然發(fā)酵，生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度和微生物群落的多樣性顯著地影響大曲品溫和水分，從而影響大曲的質(zhì)量及后續(xù)基酒的產(chǎn)率和品質(zhì)[2-4]。據(jù)報(bào)道，在曲房中場(chǎng)地的異質(zhì)性會(huì)對(duì)大曲微生物群落及品質(zhì)造成影響[5]。對(duì)大曲的研究中，為探究曲房大曲不同階段的微生物差異，通常會(huì)選取不同制曲位置的大曲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[6-8]，但都沒有保持頂溫、挺溫時(shí)間等對(duì)大曲微生物有顯著影響的變量的一致[9]，保持幾種因素的一致能為探究大曲不同階段的差異有效減少誤差；同時(shí)，優(yōu)質(zhì)的大曲能為研究提供良好的菌系、物系及酶系[10]。

本試驗(yàn)通過對(duì)醬香高溫大曲（以下簡稱大曲）發(fā)酵過程進(jìn)行多位點(diǎn)測(cè)溫監(jiān)控，并對(duì)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，確定發(fā)酵過程最具代表性的取樣位點(diǎn)及如何減少各位點(diǎn)間大曲溫度及質(zhì)量的差異，為高溫大曲微生物的階段性研究提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

原料：小麥，市購，產(chǎn)自安徽、河南、四川等地的軟質(zhì)小麥；母曲，自產(chǎn)；稻草，市購，產(chǎn)自南方秈稻草；水，取自赤水河，符合生產(chǎn)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

儀器設(shè)備：發(fā)酵房、小麥暫存罐、去石機(jī)、色選機(jī)，普瑞特；智能曲房測(cè)溫儀，南京旗碩物聯(lián)科技有限公司；HS153電子天平，梅特勒。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 醬香高溫大曲發(fā)酵房不同位點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)

選取相同環(huán)境下毗鄰的4 間發(fā)酵房作為試驗(yàn)曲房進(jìn)行高溫大曲生產(chǎn)，生產(chǎn)條件及操作同常規(guī)生產(chǎn)保持一致。在發(fā)酵過程中，利用智能曲房測(cè)溫儀對(duì)不同點(diǎn)位溫度進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)試驗(yàn)曲房的半成品大曲進(jìn)行感官等級(jí)鑒定、理化指標(biāo)分析，以分析發(fā)酵房不同位點(diǎn)曲坯發(fā)酵溫度差異。

測(cè)溫點(diǎn)位選擇：發(fā)酵房內(nèi)曲列為5 列，入倉時(shí)以靠墻為第一列，向外類推第二列、第三列等；發(fā)酵曲堆為長方形，測(cè)溫位點(diǎn)為27 個(gè)（3×3×3，第1 列、3列、5 列、上中底層、臨門、中間、臨窗），在發(fā)酵曲堆中呈立體分布全覆蓋，常規(guī)測(cè)溫點(diǎn)為第三列臨門0.8～1.2 m 位置的頂層曲坯曲心部位，即第三列臨門上層位置。不同位置編號(hào)如表1所示。

表1 曲房位置編號(hào)

1.2.2 醬香高溫大曲感官質(zhì)量鑒定

組織大曲質(zhì)量鑒定委員會(huì)，對(duì)各點(diǎn)位大曲進(jìn)行感官等級(jí)鑒定，每組做3 個(gè)平行，記錄鑒定結(jié)果。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按表2執(zhí)行。

表2 感官評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用生信平臺(tái)基于R語言進(jìn)行PCA分析；使用Origin 2019b、IBM SPSS Statistics 26等軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 醬香高溫大曲發(fā)酵過程位點(diǎn)溫度變化情況

對(duì)27 個(gè)位點(diǎn)的發(fā)酵頂溫、挺溫時(shí)間進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1 所示。發(fā)酵頂溫與挺溫時(shí)間的變化情況相似，隨列數(shù)增加、層級(jí)上升和從窗到門都呈先升后降的趨勢(shì)。發(fā)酵頂溫最高為位點(diǎn)2bB，最低為位點(diǎn)3cA，且某些位點(diǎn)間的發(fā)酵頂溫有顯著差異；挺溫時(shí)間最長為位點(diǎn)2bB，最短為位點(diǎn)3cA，且某些位點(diǎn)的挺溫時(shí)間有顯著的降低。大曲生產(chǎn)過程中，發(fā)酵熱逐層向上，導(dǎo)致上、中、下層大曲溫度差異顯著[5]；墻位點(diǎn)通風(fēng)能力較門、窗位點(diǎn)位較弱，使靠門、中間、靠窗的大曲溫度間也有差異[11]。生產(chǎn)時(shí)，為解決不同位點(diǎn)曲坯發(fā)酵溫度間差異的問題，一般通過加入適量的老草來控溫[12]，或是通過改變翻曲方式來調(diào)整溫度的差異?？傊谇恐?，空間位置對(duì)曲房大曲溫度有顯著的影響。

圖1 不同位點(diǎn)發(fā)酵頂溫、挺溫時(shí)間變化圖

2.2 不同位點(diǎn)大曲理化指標(biāo)變化情況

大曲的理化指標(biāo)作為大曲發(fā)酵代謝的終極狀態(tài)指標(biāo)，是大曲成熟與否的重要靜態(tài)指標(biāo)，在一定程度上反映大曲品質(zhì)。大曲理化指標(biāo)包括水分、酸度、糖化力等，水分含量過低不能為微生物提供良好的生長繁殖條件，過高大曲易生霉，從而導(dǎo)致大曲的質(zhì)量降低；酸度是微生物綜合作用的結(jié)果，主要受其分解代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸影響，以及脂肪和蛋白質(zhì)的水解，酸度過高或過低均不利于微生物生長繁殖；糖化力代表大曲中現(xiàn)有的酶和微生物將淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖類的能力。根據(jù)專業(yè)鑒定小組對(duì)半成品曲質(zhì)量進(jìn)行判定，直觀的表達(dá)出大曲質(zhì)量差異。不同位點(diǎn)大曲理化指標(biāo)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同位點(diǎn)酸度、糖化力、水分含量變化圖

由圖2 可知，不同位點(diǎn)的大曲理化指標(biāo)間有顯著的差異。隨列數(shù)增加、層級(jí)上升和從窗到門大曲水分、酸度、糖化力和質(zhì)量感官判定都呈先升后降的趨勢(shì)，且在位點(diǎn)2bB 的酸度、糖化力、水分是最高的。不同位點(diǎn)酸度和糖化力都有差異，某些位點(diǎn)差異顯著，但各位點(diǎn)水分差異不明顯，這也說明受場(chǎng)地異質(zhì)性的影響，大曲的某些理化指標(biāo)會(huì)有顯著的變化，在唐慧芳等[5]的研究中，發(fā)現(xiàn)由于場(chǎng)地異質(zhì)性的原因，導(dǎo)致不同曲層位置的大曲水分、溫度、酶活等有顯著差異，與本研究相似。

可通過控制大曲發(fā)酵環(huán)境的溫、濕度間接控制大曲水分的散失和酸度變化[13]。

2.3 不同位點(diǎn)大曲質(zhì)量差異

根據(jù)感官評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)（表2），對(duì)大曲品質(zhì)進(jìn)行評(píng)判，以特級(jí)曲為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果如圖3 所示。不同位點(diǎn)大曲質(zhì)量間有顯著差異，其中位點(diǎn)1aB 的特級(jí)曲比例最高，位點(diǎn)2bB 特級(jí)曲比例最低。大曲理化指標(biāo)（酸度、糖化力、水分）在位點(diǎn)2bB 最高，在位點(diǎn)1aB 大曲理化指標(biāo)都不占優(yōu)勢(shì)，這與鄧燦等[8]的研究相似，曲質(zhì)越好，其水分、糖化力與較次一級(jí)的曲相比較低。有研究表明，醬香大曲的質(zhì)量與發(fā)酵頂溫和挺溫時(shí)間息息相關(guān)，較高的發(fā)酵頂溫能對(duì)大曲中嗜熱微生物進(jìn)行選擇培養(yǎng)，促進(jìn)嗜熱微生物生成醬香前體物質(zhì)，挺溫時(shí)間越長，大曲優(yōu)質(zhì)率更高，但過高的發(fā)酵頂溫和過長的挺溫時(shí)間也會(huì)對(duì)大曲質(zhì)量造成不利影響[14-18]。

圖3 不同位點(diǎn)大曲質(zhì)量變化

2.4 取樣位點(diǎn)的探究

現(xiàn)有研究表明，在高溫大曲生產(chǎn)中，頂溫是影響高溫大曲微生物群落結(jié)構(gòu)的重要因素之一[19]，同時(shí)酸度、糖化力是表明大曲質(zhì)量的重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)中，為探明取樣最適的位點(diǎn)，使用不同的分組方法對(duì)不同位點(diǎn)的發(fā)酵頂溫、酸度、糖化力進(jìn)行PCA聚類分析，結(jié)果如圖4 所示。對(duì)酸度（S）進(jìn)行聚類分析，由圖4 可知，不同分組方式的p 值都大于0.05，說明在3 種分類方式下各組分間差異不顯著，且PCA1 和PCA2 能解釋94.59 %的樣品差異；對(duì)3種分類方式下的位點(diǎn)進(jìn)行分析可知，位點(diǎn)1aC、1bA、3bA、3cB、3cC、3bC、2aC 在不同分類方式下各組分都存在的位點(diǎn)，即為酸度代表性位點(diǎn)。對(duì)糖化力（T）進(jìn)行聚類分析，由圖可知不同分組方式的p值都大于0.05，說明在3 種分類方式下各組分間差異不顯著，且PCA1 和PCA2 能解釋96.45%的樣品差異；對(duì)3 種分類方式下的位點(diǎn)進(jìn)行分析可知，位點(diǎn)1aC、1bA、1bB、1bC、2aB、2aC、2bC、2cA、3bA、3bC、3cB、3cC 在不同分類方式下各組分都存在的位點(diǎn)，即為糖化力代表性位點(diǎn)。對(duì)溫度（W）進(jìn)行聚類分析，由圖可知曲層的底層、中層、頂層聚類p＜0.05,說明曲房中底層、中層、頂層的溫度有顯著差異，但三者間也有聚在一起的位點(diǎn)，同時(shí)其他兩種聚類方式下溫度間沒有顯著差異（p＞0.05），3 種聚類方式中，位點(diǎn)1aC、1aA、1cA、1cC、2cA、2cC、3aA、3aB、3aC、3bC、3cB都為三者聚在一起的位點(diǎn)，即為溫度代表性位點(diǎn)。

圖4 不同位點(diǎn)PCA聚類分析

綜上所述，對(duì)酸度、糖化力、溫度的代表性位點(diǎn)進(jìn)行分析可知，位點(diǎn)1aC、2aC、3bC是高溫大曲曲房研究微生物變化和對(duì)大曲質(zhì)量進(jìn)行評(píng)級(jí)的代表性位點(diǎn)。

3 結(jié)論

在對(duì)不同位點(diǎn)的發(fā)酵頂溫及挺溫時(shí)間的分析中，不同位點(diǎn)的發(fā)酵頂溫和挺溫時(shí)間不同，且不同位點(diǎn)間有顯著差異，但兩者同時(shí)在位點(diǎn)2bB 即第二列中層中間最高，在3cA 即第三列頂層靠窗最低。在對(duì)不同位點(diǎn)特級(jí)曲比例的分析中發(fā)現(xiàn)，特級(jí)曲比例在位點(diǎn)1aB 即第一列底層中間最高，在位點(diǎn)2bB即第二列中層中間最低，與發(fā)酵頂溫和挺溫時(shí)間的變化不一致，這是由于在適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵頂溫與挺溫時(shí)間時(shí)，高溫大曲質(zhì)量才會(huì)有明顯的提升。

在對(duì)大曲理化指標(biāo)的探究中，酸度、糖化力越好的大曲，其感官評(píng)價(jià)不一定越好，這是由于酸度、糖化力越高，相應(yīng)的嗜酸或高產(chǎn)糖化酶的微生物大量生長，由于種間相互作用會(huì)導(dǎo)致其他微生物的生存被影響，使微生物群落結(jié)構(gòu)被破壞，使大曲質(zhì)量降低[20]。在探尋微生物分析的最適取樣位點(diǎn)中，結(jié)合最適的發(fā)酵頂溫、酸度、糖化力位點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，位點(diǎn)1aC、2aC、3bC 是高溫大曲曲房研究微生物變化和對(duì)大曲質(zhì)量進(jìn)行評(píng)級(jí)的代表性位點(diǎn)。

總之，在曲房不同位點(diǎn)由于大曲溫度、理化的不同，造成大曲質(zhì)量間有顯著的差異，曲房的代表性取樣位點(diǎn)為1aC、2aC、3bC。