濃香型窖泥養護液的研究和應用

桑其明，王超凱，陜小虎，文春平

（1.四川省古川酒業有限公司，四川邛崍611530；2.四川省食品發酵工業研究設計院，四川成都611130）

濃香型窖泥養護液的研究和應用

桑其明1，王超凱2，陜小虎1，文春平1

（1.四川省古川酒業有限公司，四川邛崍611530；2.四川省食品發酵工業研究設計院，四川成都611130）

對窖泥養護液制作和應用方法進行了研究，結果表明，利用甲烷桿菌、己酸菌、老窖泥混合培養制成的多元窖泥養護液，對窖泥有較為理想的養護效果，該養護液能明顯優化窖泥微生物菌群結構，提升窖泥質量，提高產酒品質。

窖泥；養護；微生物；窖泥養護液

窖泥是生產濃香型大曲酒的基礎，是濃香型白酒中以己酸乙酯為主體的多種香味物質的重要來源，窖泥質量直接影響濃香型白酒的產品質量。但窖泥在制作時如果配料不合理，或生產過程中對窖泥養護不科學，易出現老化衰退現象，主要表現在：窖泥缺水板結、出現白色結晶、pH值變小（達到4.0左右）、產酯能力下降等。

本公司2009年相繼擴建新車間，2011年個別新窖池開始出現窖泥板結、結晶、產酯能力下降等老化衰退現象。針對出現的問題，公司技術人員通過對不同窖泥養護液的研究、優化、培養、實驗和推廣應用，最終摸索出解決窖泥退化問題的理想方法。采用研制的多元窖泥養護液對公司兩百余口窖池連續兩年的養護，窖池產酯能力明顯提高，原酒質量同比提高1～2個等級，窖泥的理化指標、微生物指標以及產酯能力接近或達到本公司30年成熟老窖泥的效果，為公司創造了顯著的經濟效益。

1 材料與方法

1.1 材料

材料：甲烷桿菌（用酒精廠沼氣泥富集擴大培養）、己酸菌（從本公司30多年老窖泥富集培養分離）、老窖泥（15年成熟窖底泥）、醋酸鈉、酵母膏、磷酸氫二鉀（CP）、酒精（95%vol）。

儀器：大型發酵控溫儀、發酵陶壇（容量500 L）、氣相色譜儀（Agilent GC6890）、顯微鏡（OLYMPUS）。

1.2 實驗方法

1.2.1 窖泥養護液的制作

營養液：選用優質母糟、優質黃水、中高溫大曲、酵母膏、醋酸鈉、磷酸氫二鉀等按一定比例混合處理后用于窖池養護。

己酸菌液：采用優質母糟、大曲、醋酸鈉、磷酸氫二鉀、酵母膏等按一定比例混合處理后，接入己酸菌進行培養，待培養成熟用于窖池養護。

多元混合養窖液：選用優質母糟、優質黃水、中高溫大曲、酵母膏、醋酸鈉、磷酸氫二鉀等按一定比例混合處理后，加入30年以上窖齡的優質老窖泥、己酸菌、甲烷桿菌進行培養，待培養成熟將其用于窖池養護。

1.2.2 窖池的養護操作及窖泥養護液的優選

選4口產酯能力相近且出現退化現象的3年窖齡窖池，分別編號為窖池1、窖池2、窖池3、窖池4。其中窖池1采用營養液養護；窖池2采用己酸菌液養護；窖池3采用多元混合養護液養護；窖池4不養護，作為空白對照。

將實驗窖池底部用釘耙鉤散，窖壁釬深度3 cm左右的縫隙，相鄰縫隙間隔5～10 cm，每口窖池加入200 kg養護液，并將窖底和窖壁敷平，裝入糟醅。依照以上方法連續進行6排養護，優選出效果最好的養護液。

1.2.3 多元混合養護液的效果驗證

為了對上述優選出的養護液的應用效果進行驗證，選取6口窖池。窖池情況分別為：5與5′為同批次的新窖池，5用多元混合養護液養護，5′不養護；6與6′為退化非常明顯的5年窖池，6用多元混合養護液養護，6′不養護；7為新窖池，7′為10年成熟老窖池，7用多元混合養護液養護，7′不養護，連續養護6排。

2 結果與分析

2.1 窖泥養護液的優選

采用不同養護液所養護窖池的窖泥感官指標、窖泥理化與微生物指標和所產原酒的理化指標見表1、表2、表3。

表1 窖泥感官評價

表2 酒體主要理化指標(mg/100 g)

由表1可以看出，實驗窖池1沒有明顯的改變；實驗窖池2感官指標表明，具有明顯的酯香味；實驗窖池3感官指標符合老窖泥的特征，其色澤烏黑、滋潤、酯香明顯且帶有硫化氫氣味，結晶體完全消失。

由表2可以看出，實驗窖池3酒質有明顯提高，尤其己酸乙酯含量增加200%以上，酒體等級達到級；實驗窖池1和2的酒質均有一定的提高，但提高幅度較小。

由表3可以看出，經過處理后窖池變化最為明顯的是pH值和總菌數，實驗窖池3的pH值明顯變大，微生物總數和芽孢桿菌數明顯增多。

通過上述實驗結果可知，對窖泥基本相同的窖池用不同養護液養護，多元混合養護液對窖泥老熟和酒質的提高有明顯促進作用，故確定采用本養護液進行窖泥養護。本方法是通過人為改變微生物菌群結構，促進窖泥菌群結構的優化。

表3 窖泥理化與微生物指標

為進一步研究多元混合養護液對窖泥的養護效果，本研究進行了驗證實驗。

2.2 多元混合養護液的效果驗證

2.2.1 窖泥感官指標對比

經連續6排養護對比實驗，窖泥感官指標變化見表4。由表4可以看出，窖泥感官指標經多元混合養護液的養護處理以后出現較為明顯的改善。如新窖池經多元混合養護液的養護處理以后，新窖泥異雜味消失，酯香味和老窖泥氣味明顯增加；對于出現退化的窖泥，經處理后色澤由淺黃色變為深黑色，板結現象消失且窖泥出現明顯的酯香味和成熟老窖泥特有的硫化氫氣味。

2.2.2 窖泥理化與微生物指標對比

經連續6排窖池養護對比實驗，窖泥理化與微生物指標變化見表5。由表5可以看出，窖泥理化指標的主要差異體現在，窖泥含水量、pH值、總菌數和芽孢桿菌數的差異。通過采用多元菌液養護，窖泥水分和pH值有所提高；同時總菌數和芽孢桿菌數有所增加。而其余理化指標，如氨態氮、有效磷、腐殖質等沒有明顯的改變，故筆者認為上述幾個指標只要能夠滿足窖泥微生物需要的最低值且超過窖泥微生物對無機鹽的最高耐受范圍，就能滿足微生物的生長又不會抑制微生物的生長。

表4 窖泥感官評價

2.2.3 窖池出酒品質對比

經連續6排窖池養護對比實驗，窖池出酒品質對比見表6和表7。表6和表7對比結果表明，對于相同批次的新窖泥，多元混合養護液對新窖老熟具有明顯的促進作用，主要體現在出酒品質中以己酸乙酯為主體的香味物質成分的明顯增加（本實驗中己酸乙酯含量增加76.3%），酒體更加醇厚、后味更加干凈。

同時，利用該混合菌液養護出現板結退化的窖泥，具有明顯的改善作用，同時對產酒品質也有較明顯的提高，主要表現為以己酸乙酯為主體香含量的增加（其中己酸乙酯含量增加達到164%），窖香較明顯且酒體變得較醇厚、干凈。

表5 窖泥理化與微生物指標

表6 酒體主要理化指標(mg/100 g)

表7 酒體感官評價

3 結論

通過對3種濃香型白酒窖池養護液實際應用效果的對比，發現多元混合養護液對新窖老熟具有明顯的促進作用，且對窖泥老化衰退現象具有顯著的改善。經反復實驗和驗證，取得較理想的效果。2013年由生產部申請，公司批準，技術中心人員對公司新建3年兩百余口窖池進行養護。連續養護兩年多后，兩百余口窖池產酯能力明顯提高，原酒質量同比提高1～2個等級，為公司創造價值50多萬元/年。同時經分析檢測，發現經養護的窖泥其理化指標、微生物指標以及產酯能力，接近或達到本公司30年老車間成熟窖泥的效果，課題組獲得了公司的嘉獎。

3.1 窖泥失水嚴重是窖泥退化的主要原因之一

任何微生物生長代謝繁殖都離不開水，窖泥微生物更是如此。窖泥微生物既要從糟醅中獲取營養物質，又要把代謝產物排泄到糟醅中，這都要借助水來完成。窖泥板結、結晶、變酸退化的重要原因之一就是缺水。

造成窖泥失水的原因主要有以下幾個方面：一是窖泥制作的原料黃泥黏性不強，帶砂多；二是窖壁采用磚塊砌筑；三是在釀酒生產過程中，糟醅過糙，或發酵期過長，或敞窖時間過長。

利用多元混合養護液來養護窖池，就是給退化窖泥添加了水分，從而使出現板結退化現象的窖池明顯改善，出酒品質明顯的提高。

3.2 窖泥營養成分不合理是窖泥微生物衰退的重要原因之一

在窖泥培養過程中，營養物質添加不合理、必需營養成分缺乏是限制窖泥微生物生長繁殖的重要因素。

利用多元混合養護液來養護窖池，不僅給窖泥微生物補充添加了非常需要的，從釀酒發酵副產物獲取的含氮、碳有機物質，還給窖泥微生物補充添加了微量物質，如磷、鉀、硫、鎂和醋酸鈉等，窖泥營養成分合理，從而有利于窖泥微生物的生長繁殖，窖泥質量逐漸變好。

3.3 窖泥功能微生物群菌結構協調是窖泥逐漸成熟的重要保證

在窖泥培養實際生產過程中，由于受到實際條件的限制，如：老窖泥太少，無條件進行老窖泥、己酸菌擴大培養，或對窖泥功能微生物認識不足等，造成營養成分豐富且復雜，而忽視窖泥有益功能微生物的接種和培養，從而使窖泥功能微生物群菌結構不協調，窖泥產己酸乙酯能力差，酒體濃香風格不突出。

利用多元混合養護液來養護窖池，不僅給窖泥添加了以己酸菌為主的有益微生物，還添加了甲烷桿菌、老窖泥中的硫酸鹽還原菌、硝酸鹽還原菌，有效的改善了窖泥功能微生物群菌結構，利用窖泥有益微生物種群優勢，促進窖泥微生物菌群篩選、優化、相互協調等，菌群之間實現解除底物抑制，功能菌不斷富集，進而建立窖泥微生物循環體系，窖泥質量逐漸變好，產酯能力不斷提高，酒體濃香風格突出。

3.4 窖泥功能微生物群菌結構與代謝機理的探討

窖泥中厭氧細菌的菌群與作用關系到優質曲酒的釀制，而菌系組成的合理性，決定其潛在功能的發揮，厭氧功能菌系之間的協同作用是生產以己酸乙酯為主體香及各香味物質協調的濃香型優質酒的前提。窖泥厭氧菌菌群中主要有己酸細菌、丁酸菌、乳酸菌、甲烷細菌、硫酸鹽還原細菌、硝酸鹽還原細菌等。

（1）己酸菌與丁酸菌同屬于厭氧梭狀芽孢桿菌，老窖中以己酸菌占優勢，數量遠大于新窖，己酸菌是窖泥成熟的標志，也是老窖的特征。丁酸菌在新窖泥中占優勢，由于它在自然界普遍存在，對窖泥產生優質酒不具有特殊意義。丁酸菌因耐酸性差，在窖池底pH值低環境中難以生長繁殖，在厭氧發酵后期，所形成的醇、酸等物質，有利于己酸菌生長，因此在老窖中己酸菌得到自然富集，數量上占優勢，功能上由于己酸菌除發酵產生己酸外，還產生丁酸，因此在老窖中丁酸菌的產酸功能可為己酸菌代替，這一論點對指導人工培養窖泥和生產優質曲酒有特殊意義。

（2）己酸菌發酵形成己酸，甲烷菌發酵形成甲烷。單一的己酸菌發酵除形成己酸外，還有H2的積累，甲烷菌又能以H2為基質，有利于甲烷菌生長繁殖；反過來己酸菌產生的H2被甲烷菌消耗了，生長條件得到改善，己酸菌就會生長得更好，代謝產生更多的己酸。甲烷細菌與己酸細菌為了利用共同的基質（如：H2、C2H5OH、CO2），建立了互營共生關系，這種關系稱為“種間氫轉移”。甲烷菌與己酸菌共棲生長，共同培養時則產生雙重效應，既產生甲烷又增加己酸。這是窖泥培養中“甲烷菌和己酸菌二元發酵技術”的理論依據，并在實踐中也得到了證實和應用，因此可以把窖泥中甲烷菌含量的多少作為窖泥是否成熟或是否是老窖泥的標準。

（3）硫酸鹽還原菌在低硫酸根濃度時，單獨培養氧化乙醇、乳酸等產生乙酸、氫氣和二氧化碳，避免了乳酸過量，產生的乙酸是合成己酸的前體物質，這就是己酸菌與硫酸鹽還原菌共酵，己酸產量有所提高的原因。與甲烷菌共同培養時，甲烷菌利用硫酸鹽還原菌的產物作基質和還原劑，又解除了硫酸鹽還原菌的產物抑制，故兩者的關系是互利的。而在高硫酸鹽濃度時，硫酸鹽還原菌利用環境中的氫來還原硫酸根，形成大量的硫化氫，產生成熟窖泥具有硫化氫臭味。有的人不理解，而在培養窖泥中加入腸衣水、血粉、骨粉、蠶蛹粉，將窖泥搞得臭氣熏天，使生產的原酒雜味過重，酒質低劣。

（4）硝酸鹽還原菌能有效地消除窖內對厭氧發酵不利的NO-3，產生N2、NO和N2O等，在有機質含量高的土壤中，還能轉化NO-3為CO2及NH3，作為窖內空間的填充氣相，阻止氧氣的進入，維持窖內厭氧環境。

窖泥成熟最主要的是形成自我循環體系，菌群之間實現解除底物抑制的微生物系統，將窖泥環境體系pH值維持在6.0以上。因此種間氫轉移、產氨菌以及微生物分解蛋白質的脫氨作用，是維持窖泥pH值穩定的重要因素。

4 促進窖泥老熟的經驗總結

濃香型大曲酒窖泥逐漸成熟，形成自我循環體系，菌群之間實現解除底物抑制的前提是窖泥水分含量充足、營養成分合理、功能菌群結構協調。如果在窖泥培養過程中或生產過程中有不足之處，造成窖泥自然成熟緩慢或有退化現象，可以用濃香型窖泥多元混合養護液對窖池進行養護，效果非常理想。

在窖泥老熟過程中，古細菌、硫酸鹽還原菌、醋酸菌、己酸菌、甲烷桿菌等之間相互依賴，互為對方創造與維持生命活動所需要的良好環境條件，同時它們之間又互相制約，在窖泥中逐漸趨于平衡狀態。

經過本課題研究認為在人工窖泥培養過程中，接種適當比例的甲烷桿菌和己酸菌，將有利于人工窖泥的成熟。目前隨著分子生物學技術的快速發展，為進一步揭示窖泥老熟機理的研究，可以借鑒分子生物學相關方法進行研究。

[1]杜禮泉,唐聰,蒲浩.淺談窖泥的養護與改造[J].釀酒, 2005(6)：38-41.

[2]陳曦,駱筑.養窖的原理及方法[J].釀酒科技,2011(8)：63-64.

[3]周恒剛.漫談己酸菌與窖泥[J].釀酒,1998(3)：1-5.

[4]胡承,應鴻,許德富,等.窖泥微生物群落的研究及其應用[J].釀酒科技,2005(3)：34-38.

[5]蔡靜,鄭平,張蕾.硫酸鹽還原菌及其代謝途徑[J].科技通報,2009(7)：427-431.

[6]劉威,朱偉云,姚文,等.一株乳酸利用、丁酸產生菌的分離與鑒定及代謝特性的初步研究[J].微生物學,2007,47 (3)：435-440

[7]吳生文,辛秀明,鄧丹雯,等.丙酸菌的分離鑒定及對特型酒風格風味的影響[J].中國食品添加劑,2011(4)：130-134.

[8]杜禮泉,古加強,唐聰,等.己酸菌、液體窖泥的發酵罐混合培養及應用的進一步研究[J].釀酒,2004(1)：31-32.

Research on and App lication of PitM ud M aintenance Liquid of Nongxiang Baijiu

SANGQim ing1,WANG Chaokai2,SHAN Xiaohu1andWEN Chunping1
(1.Guchuan Distillery Co.Ltd.,Qionglai,Sichuan 611530;2.Sichuan Food Fermentation Industry Research &Design Institute,Chengdu,Sichuan 611130,China)

In this study,the preparation and the application of pitmudmaintenance liquid of Nongxiang Baijiu were introduced.The use of methane bacteria,caproic acid bacteria and aged pitmud in the preparation of pitmud maintenance liquid had satisfactory maintenance effects on pitmud.It could obviously optim ize the structure ofm icrobial groups in pitmud,improve pitmud quality, and further improve liquorquality.

pitmud;maintenance;m icroorganism;pitmudmaintenance liquid

TS262.3；TS261.4；TS261.1

A

1001-9286（2017）04-0071-05

10.13746/j.njkj.2017063

2017-03-20

桑其明（1964-），男，四川彭州人，副總經理、大學本科、高級釀酒師、工程師，從事釀酒生產管理及相關研究29年。

陜小虎（1985-），男，山西臨汾人，發酵工程碩士，主要從事發酵工程與釀酒生產相關研究，E-mail：shanxiaohu-2008@163.com.cn。