濃香型白酒窖泥水分含量與水分活度的對比研究

謝 軍,朱莉莉,鄧 波,羅惠波,鄧 杰,衛春會,黃治國*

(1.四川理工學院 釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室,四川 自貢 643000；2.瀘州老窖股份有限公司,四川 瀘州 646000；3.浙江大學 自貢創新中心,四川 自貢 643000)

以瀘州老窖為典型代表的濃香型白酒是中國白酒的一顆璀璨明珠,它具有窖香濃郁、綿甜醇厚、香味協調、尾凈余長的特點,“泥窖固態發酵、續糟配料、混蒸混燒”最能體現其有別于其他香型白酒的獨特釀造工藝[1]。濃香型白酒是以泥料制作的窖池為發酵設備,其不僅起著蓄積糟醅發酵的作用,還與酒中各種呈香呈味的香味成分的形成息息相關。濃香型白酒的釀造是在大量窖泥微生物和其他微生物共同作用下進行的[2],窖泥質量的優劣與濃香型白酒的產量和品質密切相關。

水是生命之源,在白酒釀造過程中水具有舉足輕重的作用,對于窖池窖泥來說更是尤為重要。窖泥水分含量過高會導致窖泥掛壁難甚至垮窖,水分缺失又會導致窖泥板結、鹽類析出、窖泥中部分微生物死亡最終導致窖泥老化[3-4],嚴重影響生產。在目前濃香型白酒窖泥評價標準中窖泥水分含量是一個重要指標,但其檢測結果往往受不同地區、不同酒廠生產工藝的影響較大,如黃水的不同提取方式以及提取時間、黃水坑在窖池中的分布位置和窖泥取樣的時間等都會對窖泥水分含量測定結果造成影響,因此水分含量指標在反映窖泥質量方面存在一定的缺陷。

水分活度(water activity,Aw)[5],是指溶液中水的逸度與純水逸度之比,也可以近似地表示為溶液中水蒸汽分壓與純水蒸汽壓之比[6]。水分活度是食品行業中一個重要檢測指標,與水分含量相比水分活度主要反應食品平衡狀態下自由水分的多少,反應食品的穩定性和微生物繁殖的可能性,水分活度值越高,微生物生長越快,反之亦然[6-8]。因此目前普遍認為食品是否被微生物所污染,并不取決水分的總含量而是由食品的水分活度決定的[9-10],即水分活度主要和微生物的生長有關[10-12]。故本實驗將水分活度引入窖泥質量評價方面進行研究,分析水分含量與水分活度在不同質量窖泥間的差異,研究水分活度能否彌補窖泥水分含量在反映窖泥質量方面的缺陷,更加真實地反映窖泥質量狀況。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

窖泥樣品:窖泥樣品采自綿陽、邛崍、宜賓三個地區的名優濃香型白酒廠(均為五糧型釀造工藝),根據酒廠常年的產酒情況,將全廠窖池分為三個質量等級:產優級酒對應的窖池窖泥(簡稱優級窖泥)；產良級酒對應的窖池窖泥(簡稱良級窖泥)；產差級酒對應的窖池窖泥(簡稱差級窖泥)。每個質量等級取3口窖池,開窖糟醅起完后立即在窖底四個角、中心五個點,按照5～10 cm的深度進行取樣并混合均勻,迅速置于冰盒中運回,4℃保藏。

氯化鎂、氯化鈉(均為分析純):成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

DHG-9245A電熱鼓風干燥箱；上海一恒科學儀器有限公司；AX124ZH分析天平:奧豪斯儀器(上海)有限公司；HD-4智能水分活度測量儀:無錫市華科儀表有限公司；GZ-1200-X電腦恒溫層析柜:韶關市廣智科技設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 窖泥水分含量的測定

窖泥水分含量的測定采用烘干法[13-14]:稱取5～10 g新鮮窖泥于烘干至恒質量的三角瓶中,于103℃烘至質量恒定,干燥器中冷卻30 min稱質量,每個樣品做3次平行。窖泥水分含量計算公式如下:

1.3.2 窖泥水分活度的測定

采用水分活度測量儀進行測定。

1.3.3 數據分析

每個樣品均做3組平行試驗,數據以平均值±標準差(xˉ±SD)形式表示,借助Excel、IBM SPSS 20.0軟件進行數據分析及作圖。其中不同質量等級窖泥間差異用雙因素方差分析進行分析,聚類分析采用Ward聚類法,以Euclidean為距離。

2 結果與分析

2.1 水分含量在不同地區不同質量等級窖泥間的差異

研究了不同地區不同質量等級窖泥間水分含量的差異,結果見圖1。由圖1可知,研究發現綿陽地區和邛崍地區不同質量等級窖泥間水分含量具有相同的變化趨勢,優級窖泥水分含量顯著高于差級窖泥(P＜0.05),宜賓地區優級窖泥水分含量則顯著低于差級窖泥(P＜0.05),優級與良級窖泥、差級窖泥間差異不顯著(P＞0.05),宜賓地區不同質量等級窖泥間水分含量變化趨勢與綿陽、邛崍地區之間的差異如前面所分析的一樣,可能是不同地區酒廠生產工藝、黃水的不同提取方式以及提取時間、黃水坑在窖池中的分布位置和窖泥取樣的時間等原因造成的。

圖1 水分含量在不同質量等級窖泥間的差異Fig.1 Differences of water content in different quality grades of pit mud

以水分含量為指標對3個地區不同質量等級窖泥樣品進行聚類分析,結果見圖2。由圖2可知,3個地區不同質量等級窖泥樣品可分為4大類,優級窖泥可以明確地劃分出來,但良級和差級窖泥間劃分則不明確,與實際情況存在一定差異,表明水分含量未能完全反映窖泥的質量狀況。

圖2 三個地區窖泥水分含量聚類分析結果Fig.2 Cluster analysis results of water content in three regions of pit mud

2.2 水分活度在不同地區不同質量等級窖泥間的差異

研究了不同地區不同質量等級窖泥間水分活度的差異,結果見圖3。由圖3可知,3個地區不同質量等級窖泥間水分活度具有相同的變化趨勢,優級和良級窖泥中水分活度顯著高于差級窖泥(P＜0.05),優級與良級窖泥間水分活度差異不顯著(P＞0.05)。

以水分活度為指標,對3個地區不同質量窖泥樣品進行聚類分析,結果見圖4。由圖4可知,將三個地區不同質量窖泥樣品分為3大類,差級窖泥可以明確地歸為一類,但優級和良級窖泥未能完全區分開,與實際情況存在一定差異。

圖3 水分活度在不同質量等級窖泥間的差異Fig.3 Differences of water activity in different quality grades of pit mud

圖4 三個地區窖泥水分活度聚類分析結果Fig.4 Cluster analysis results of water activity in three regions of pit mud

通過測定窖泥水分活度可以將差級窖泥區分開,但未能區分開優級和良級窖泥,表明同水分含量一樣,不能完全區分開不同質量等級的窖泥。但與水分含量指標相比,水分活度指標在不同地區、不同酒廠窖泥間的分布趨勢是一致的,水分活度指標受外界干擾因素更小,更能真實反映窖泥質量狀況,值得后續擴大取樣范圍、擴大樣品量進行深入研究。

3 結論

目前水分活度指標在食品行業應用廣泛,但在濃香型白酒窖泥中的研究尚鮮見報道。本研究創新性地引入水分活度指標作為濃香型窖泥質量評價指標進行研究,以彌補水分含量指標在反映窖泥質量狀況方面的不足。研究發現,水分含量與水分活度指標均未能完全區分開不同質量等級窖泥,但二者相比,水分含量指標容易受不同地區酒廠生產工藝、黃水的提取方式以及提取時間、黃水坑在窖池中的分布位置和窖泥取樣的時間等外界因素的影響,難以準確、客觀地反映窖泥質量狀況；而水分活度指標受外界干擾因素更小,可以更加真實地反映窖泥質量狀況,同時在反映窖泥微生物生長環境優劣方面也比水分含量更加精確[15-20]。

研究結果中水分活度指標能將差級窖泥完全區分開,但未能區分開優級和良級窖泥,這可能是與本試驗樣品量和取樣區域不足有關,因此后期研究中可擴大取樣區域范圍、加大樣品量進行深入研究,得到更加準確的分布規律,以進一步完善窖泥質量評價標準。

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