不同封窖方式對醬香白酒基礎釀造的影響

盧君，唐平，山其木格，王麗，王凡，孟天毅，梁青松，張樂，李長文*

1(貴州國臺酒業股份有限公司，貴州 仁懷，564501)2(天士力控股集團有限公司研究院，天津，300400)

“窖泥”是中國白酒發酵釀造過程中非常重要的元素之一。尤其是在濃香型和醬香型白酒釀造過程中，窖泥參與了釀酒發酵的進程，其中的復雜微生物菌群和相關酶系共同決定了白酒的風味特征和品質形成[1-5]。對于濃香型白酒窖泥的研究較多，因為濃香型白酒窖池的窖壁、窖底都由窖泥組成，封窖時也用到窖泥，所以窖泥質量的好壞直接決定著濃香型白酒的質量。近些年來關于窖泥中功能微生物菌群生物多樣性、篩選及應用的研究不斷開展，隨著“人工窖泥”技術的建立和成熟，濃香型白酒的質量也得到了明顯的提高[6-12]。相比之下，醬香型白酒在生產釀造過程中，僅在窖池的底部和頂部用到窖泥。因此，醬香型白酒生產過程中窖泥的質量直接決定著醬香白酒兩種調味酒——窖底酒和窖面酒的質量[13]。然而，行業內對于醬香型白酒窖泥在生產過程中作用的研究卻非常少見。針對醬香型白酒釀造過程中窖泥主要是應用在封窖階段，并且用量較大，成本較高的現象[14]，且只有茅臺鎮方圓幾千米的紫紅泥是唯一符合釀酒生產過程中使用標準的封窖泥[15]，本研究通過生產規模試驗，比對封窖時使用窖泥和不使用窖泥兩種情況，對于發酵進程、理化指標、基酒的產質量的影響，來分析和闡述封窖泥對于醬香型白酒釀造的重要作用，同時提出了在不同窖泥管理水平情況下的生產措施建議，力求揭示窖泥對于醬香白酒生產和質量影響的內在機制，并對酒廠的工藝提升提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料及窖池選擇：糟醅，貴州國臺酒業股份有限公司4輪次釀酒生產；選擇3個窖池作為“無窖泥”封窖的實驗窖池，選擇臨近班組相同堆積和下窖發酵時間的3個普通窖池(采用傳統的窖泥封窖方式)作為對照窖池。

試劑：KH2PO4(分析純)，津威晨化學試劑科貿有限公司；KCl、MgSO4、CaCl2、FeCl3、MnSO4(分析純)，天津威晨化學試劑科貿有限公司；HCl(分析純)，天津市風船化學試劑科技有限公司；酸、酯、醇、醛類標準品(色譜純)，天津光復精細化工廠。

1.2 儀器與設備

電子天平，上海精密科學儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱：天津市天宇實驗儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋：上海森信實驗儀器有限公司；Agilent 7890A氣相色譜儀、色譜柱(HP-FFAP, 30 m×0.53 mm, 1 μm)，美國安捷倫公司；T-105型探針溫度計，拓爾為電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 “無窖泥”封窖釀造實驗

本研究在醬香白酒4輪次生產釀造期間，選擇了3個窖池進行“無窖泥”封窖釀造實驗，并且選取了同一釀造時間的3個普通窖池作為對照窖池。實驗窖和對照窖唯一的差異是實驗窖在封窖過程中去掉了窖泥，其余生產操作環節均一致，且均按照茅臺鎮傳統大曲醬香白酒釀造工藝的要求。

在窖內發酵過程中，分別跟蹤監測窖池50 cm深度處(從窖池頂部垂直向下深度)糟醅的溫度變化情況、出窖糟醅的酸度、水分、糖分和淀粉的含量、窖面基酒和整體基酒的產量和感官評價情況、以及基酒的骨架物質組成情況。

1.3.2 測定分析方法

糟醅酸度、還原糖和淀粉含量：酸度測定采用酸堿滴定法；糖分和淀粉含量采用菲林滴定法；糟醅水分測定采用烘干法；具體檢測方法參見沈怡方編著的《白酒生產技術全書》[16]。

骨架物質(20種)的檢測利用氣相色譜法[17]，乙酸正戊酯作為內標，色譜條件：色譜柱(HP-FFAP, 30 m×0.53 mm, 1 μm)；升溫程序：37℃保持9 min，以3.5 ℃/min升溫至45 ℃，再以10 ℃/min升溫至100 ℃，保持4 min，再以22 ℃/min升溫至200 ℃，保持7 min；進樣口溫度200℃；檢測器溫度250 ℃；進樣量1 μL；分流比25 ∶1；氣體流速3.0 mL/min(恒流模式)。

1.3.3 基酒感官評價方法

組織4位國家一級品酒師，對本研究中的窖面基酒和醇甜基酒進行感官品評，分別從曲香、醬香、酒體醇和度、后味、干凈度這5個維度進行打分評價(0～9分，0代表感知不到，9代表特征極為明顯)。另外，還對基酒樣品的感官差異、特征、等級進行描述。

1.3.4 數據統計和分析方法

采用氣相色譜法得到的基酒樣品的骨架物質定量結果，進一步采用SIMCA-p 13軟件進行偏小二乘法判別分析(partial least square discriminant analysis，PLS-DA)模型分析，尋找解釋窖面酒質量差異成因的物質組分(VIP得分大于 1)，作為不同感官差異、“無窖泥/有窖泥”釀造的酒樣差異的決定因子。

2 結果與分析

2.1 不同封窖方式窖內發酵過程溫度變化趨勢對比

白酒的發酵過程是微生物利用發酵基質進行繁殖和代謝的過程，最直觀的體現就是發酵糟醅溫度的變化，酒廠常通過監控糟醅溫度變化的情況來評價發酵進程是否正常。因此，本研究分別檢測了“無窖泥”的實驗窖和“有窖泥”的對照窖在窖內發酵過程中，50 cm 深度處糟醅的溫度變化情況，如圖1所示。

圖1 不同封窖方式窖內發酵過程溫度變化趨勢對比

由圖1可知，“無窖泥”的實驗窖相比于“有窖泥”的對照窖，整個窖池發酵階段糟醅的溫度均要略高，除了發酵第1、2天溫差達到了1.5～2 ℃，其余發酵時間的溫差均在1 ℃內。可能是未使用窖泥進行封窖的情況下，發酵前期的糟醅其含氧量更高，有利于微生物的快速繁殖和代謝，生物熱產生更明顯；而隨著發酵進程的推進，兩種封窖方式情況下的糟醅發酵均進入了厭氧發酵為主的時期，從糟醅溫度這個指標上反映出了此時窖內發酵進程趨向一致。總之，不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)窖內發酵過程溫度變化趨勢非常接近。

2.2 不同封窖方式出窖糟醅理化指標對比

白酒的窖池內發酵是一種復雜的微生物體系與糟醅固、液、汽三相相互作用的過程[18-19]，其中發酵結束后出窖的糟醅理化指標數據是這個復雜發酵過程的綜合體現。本研究對比了不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)出窖糟醅(50 cm 深度處糟醅，與溫度檢測位置一致)理化指標情況，包括出窖糟醅的水分、淀粉含量、酸度、還原糖含量的指標表現，如圖2所示。

a-不同封窖方式出窖糟醅水分和淀粉含量對比;b-不同封窖方式出窖糟醅酸度和還原糖含量對比

由圖2可知，“無窖泥”的實驗窖相比于“有窖泥”的對照窖的出窖糟醅，其4項理化指標，包括水分、淀粉含量、酸度、還原糖含量的數據非常接近，說明未使用窖泥進行封窖的方式，并不會對窖內發酵的主要性能指標產生明顯影響。能夠推斷出窖池頂部未使用窖泥封窖，主要的微生物生長和代謝、糟醅的物質和能量轉化未受到明顯影響。

2.3 不同封窖方式基酒產量對比

白酒企業關注的重要指標就是基酒產量，基酒產量的高低直接影響著企業的經濟效益。為了考察不使用窖泥進行封窖的方式是否會對基酒的產量產生影響，本研究對比了不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)時，實驗窖和對照窖的窖面基酒產量和整個窖池的基酒產量情況如圖3所示。

圖3 不同封窖方式基酒產量對比

由圖3可知，“無窖泥”的實驗窖相比于“有窖泥”的對照窖，其窖面基酒和整個窖池基酒的產量不僅沒有降低，相反還略有升高，這可能是未使用窖泥封窖時上層糟醅經歷了更長時間的有氧發酵階段，產酒相關的酵母屬的微生物得到了更好的繁殖；同時由于未使用窖泥封窖，糟醅發酵產生的生物熱更容易從窖池頂部排出，發酵過程中的菌系、物系、酶系更加協調，保障了發酵產酒的正常。總之，兩種封窖方式情況下，無論是窖面基酒還是整個窖池的基酒產量非常接近，甚至不使用窖泥時產量略有提高，說明“無窖泥”封窖并不會影響基酒的正常產量。

2.4 不同封窖方式基酒質量對比

基酒的質量是企業的“生命線”，基酒的質量決定著勾兌后成品酒的質量。為了考察不使用窖泥進行封窖的方式是否會對基酒的產量產生影響，本研究對比了不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)時，實驗窖和對照窖的窖面基酒質量和醇甜的基酒質量情況，得到了基酒樣品的感官打分雷達圖，結果如圖4所示。

圖4 不同封窖方式窖面基酒感官得分雷達圖

我們發現兩種不同封窖方式情況下生產的窖面基酒，其感官差別明顯，4名品酒師均能較為容易的挑選出來。“無窖泥”實驗窖的窖面基酒相比于“有窖泥”對照窖的窖面基酒在酒體的干凈度上得分更高，然而在醬香和酒體醇厚度方面則得分較低；在后味和曲香兩個特征的得分比較接近。以上感官得分結果說明，采用“無窖泥”的封窖方式，會對窖面基酒的感官質量產生一定影響，封窖的窖泥中的微生物菌群參與窖面糟醅的發酵和微量物質代謝的過程，對于酒體的某些特征風格的形成起到重要的作用，進而影響了基酒的感官質量。但是值得注意的是，兩種工藝的基酒均符合4輪次窖面基酒的風格特征要求，均為優質基酒。本研究還對兩種工藝的基酒的感官差異、特征、等級進行描述，如表1所示。

表1 不同封窖方式窖面基酒感官描述

由表1可知，當封窖泥管理不善時，會出現窖泥霉變、泥水摻入糟醅等現象，進而導致了窖面糟醅和窖面酒帶有異雜味，如泥臭味、霉味等，嚴重影響了窖面基酒的質量。另外，對于酒廠實際生產來說，也存在著封窖泥廢棄比例過高的現象，增加企業的生產成本。以上兩點窖泥管理不善的情況，茅臺酒廠和董酒廠的研究中也曾提到相似的現象[15, 20]。所以，建議企業加強對于封窖“窖泥”的質量管理，例如在制作封窖泥時，要浸泡松軟、踩細，不能有滴水現象，才能應用于封窖過程；開窖烤酒之前要有足夠的敞窖時間，冬季提前5～6 d 敞窖，夏季提前3～4 d 敞窖，以開窖時窖泥硬化為標準，利于醅泥分離；開窖時封窖泥要切成小塊小心取出，將粘在泥塊上的糧醅剔干凈，防止糧醅混入窖泥致使窖泥發霉發臭。另外，根據本文的研究結果，不使用窖泥封窖生產出的窖面酒雖然醬香和酒體醇和度方面略有降低，但仍然是質量合格窖面酒。所以，對于窖泥管理水平不高的酒廠也可嘗試使用“無窖泥”封窖的方式，來解決窖面酒的異雜味現象。當然，企業應當努力提高窖泥管理水平，生產出更為優質的窖面基酒。

另外，本研究發現兩種不同封窖方式情況下生產的醇甜基酒，其感官特征非常接近，品酒師不能準確的分辨出來，因此該部分結果不在文中展示。

2.5 不同封窖方式基酒質量差異成因分析

醬香白酒基酒感官風格的差異是由于酒體中風味物質組成差異決定的，因此，為了探索不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)基酒質量差異成因，本研究對3個“無窖泥”實驗窖的窖面基酒，以及6個“有窖泥”對照窖的窖面基酒(額外增加了3組對照樣品)的骨架物質含量，利用氣相色譜的方法進行了定量分析。不同酒樣之間的差異性分析采用SIM-CA 13軟件進行PLS-DA 模型分析，尋找解釋窖面酒質量差異成因的物質組分(VIP得分大于1)，結果如圖5所示。

a-PLS-DA得分圖；b-PLS-DAVIP數據圖

由圖5可知，利用PLS-DA 模型分析，能夠將不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)的窖面基酒進行分類。VIP得分大于1的物質有甲酸乙酯、丙酸、丁酸、正丁醇、乙酸、正丙醇、戊酸乙酯、辛酸乙酯、己酸、異戊醇。這10種物質可以初步作為區分無窖泥封窖釀造出的窖面基酒和傳統的有窖泥封窖釀造出的窖面基酒的重要因子，但目前的數據樣本還比較小，需要未來在大量數據分析的基礎上，結合多元統計的方法，進一步確定哪些物質組分是關鍵因子，從而指導釀酒生產和質量控制。

3 結論

針對醬香白酒的窖池發酵過程，本文探討了封窖時使用窖泥和不使用窖泥這兩種方式，對于發酵進程、理化指標、基酒的產質量的影響，來分析和闡述封窖的窖泥對于醬香型白酒釀造的重要作用。結果表明，不同封窖方式(“無窖泥/有窖泥”)窖內發酵過程溫度變化趨勢、出窖糟醅的水分、淀粉含量、酸度、還原糖含量、窖面基酒產量和整個窖池的基酒產量均非常接近。“無窖泥”實驗窖的窖面基酒相比于“有窖泥”對照窖的窖面基酒在酒體的干凈度上得分更高，然而在醬香和酒體醇厚度方面則得分較低；在后味和曲香2個特征的得分比較接近。但兩種方式釀造的窖面基酒質量均為合格。另外，根據醬香白酒企業的實際生產需求，本研究提出了關于封窖泥的質量管理建議。最后，利用PLS-DA 模型分析，初步確定出了10種風味物質作為質量差異成因的關鍵因子。未來，應當加大對醬香型白酒窖泥的研究，如封窖窖泥的微生物菌群多樣性、相互作用機制、代謝產香規律等研究。篩選出一些功能微生物，并強化應用于封窖的窖泥中，建立醬香白酒的人工活性窖泥的技術，進一步提升窖面酒這種重要調味酒的質量。另外，隨著醬香型白酒機械化生產模型轉型升級的要求，未來封窖窖泥可能會被其他材質的設備所替代，因此，對于窖泥及其微生物與產酒產香關聯機制的研究，應當是日后研究的熱點之一。