功能型曲在清香型白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用

曹苗文，相里加雄，徐炳璋，雷振河，翟旭龍，徐恩闊

1(山西杏花村汾酒廠股份有限公司，中國(guó)汾酒城管理中心，山西 汾陽(yáng)，032200)2(山東徐旭酒曲有限公司，山東 梁山，272600)

中國(guó)白酒是以糧谷類為材料，利用酒曲為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)過(guò)發(fā)酵、蒸餾、貯存和勾調(diào)而成的具有獨(dú)特風(fēng)味的蒸餾酒[1]。其產(chǎn)生涉及微生物生長(zhǎng)、酶產(chǎn)生、物質(zhì)轉(zhuǎn)化等過(guò)程[2]。俗話說(shuō)“生香靠發(fā)酵”，微生物對(duì)白酒風(fēng)味的形成至關(guān)重要。微生物的來(lái)源主要有釀酒周圍環(huán)境、生產(chǎn)工具、原料及酒曲[3]。自19世紀(jì)60年代起，白酒工作者通過(guò)分離鑒定，將酒曲中的微生物種類及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行了確認(rèn)[2]。從此，打開(kāi)了白酒生產(chǎn)新世界的大門。研究者們通過(guò)化學(xué)、微生物學(xué)、生物技術(shù)等來(lái)定向調(diào)控白酒中的風(fēng)味物質(zhì)[4-5]，不僅提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本，而且可以根據(jù)消費(fèi)者需求生產(chǎn)出具有特定風(fēng)味和功能的白酒。

清香型白酒的主體香是乙酸乙酯和乳酸乙酯[6]，乙酸乙酯的主要合成途徑是酵母菌代謝，乳酸乙酯的主要合成途徑是酸和醇在酯化酶作用下的化學(xué)合成[7]，兩者都需要微生物的參與。研究指出，白酒發(fā)酵中，產(chǎn)酯能力強(qiáng)的酵母有漢遜酵母、畢赤酵母[8-9]、假絲酵母、酒香酵母、白地霉[10]等。因此，我們可以通過(guò)調(diào)整產(chǎn)酯微生物的數(shù)量和種類來(lái)生產(chǎn)高酯白酒。

該文使用的功能曲為高酯曲，是將能產(chǎn)生特定功能酶的微生物接種于曲塊，來(lái)產(chǎn)生釀酒所需的相應(yīng)酶，是微生物和酶制劑的共同體。與大曲以一定比例進(jìn)行搭配，輔助清香型大曲，產(chǎn)生具有獨(dú)特風(fēng)味的高酯白酒，作為調(diào)味酒用于勾調(diào)清香型大曲白酒，使其協(xié)調(diào)、平衡。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2019年5月—7月；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：山西省某大型清香型白酒廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

高粱、稻殼、谷糠、清香型大曲、高酯曲，均由山東徐旭酒曲有限公司提供。

1.3 釀酒工藝操作

添加比例：大曲用量為高粱用量的10%，高酯曲用量為3%。

使用方法：先把大曲和高酯曲混合均勻，在下曲階段一并加到曲槽中。高粱粉碎、糧食攤晾、入池溫度、發(fā)酵時(shí)間等工藝操作與原工藝相同。大、二楂均連續(xù)進(jìn)行6 d實(shí)驗(yàn)，對(duì)中間4 d進(jìn)行酒醅理化跟蹤。

1.4 理化性質(zhì)測(cè)定

發(fā)酵前將iButton溫度信息紐扣(美國(guó)DALLA公司)埋入地缸中，置于酒醅材料的中心，深度約為50 cm，用于記錄發(fā)酵期間酒醅的溫度變化。發(fā)酵結(jié)束后，用TEMXVIEWER軟件讀取數(shù)據(jù)。對(duì)入缸發(fā)酵0、7、15 d、出缸酒醅使用Infraxact Lab近紅外光譜儀(丹麥FOSS公司)進(jìn)行水分、淀粉和還原糖的檢驗(yàn)。新產(chǎn)酒的總酸和總酯含量采用GB/T 10345—2007 白酒分析方法中的規(guī)定測(cè)定。使用Clarus 680 GC氣相色譜儀(美國(guó)Perkin Elmer公司)對(duì)新產(chǎn)酒的揮發(fā)性組分進(jìn)行檢驗(yàn)。另外，將添加高酯曲的生產(chǎn)設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，將不添加高酯曲的常規(guī)生產(chǎn)設(shè)為對(duì)照組，對(duì)照不進(jìn)行酒醅跟蹤，只對(duì)新產(chǎn)酒進(jìn)行理化分析。

1.5 數(shù)據(jù)分析

各種釀酒參數(shù)的多次重復(fù)進(jìn)行平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤計(jì)算。實(shí)驗(yàn)組(添加高酯曲實(shí)驗(yàn))和對(duì)照組(不添加高酯曲的常規(guī)生產(chǎn))各變量之間的顯著性差異均采用單因素方差分析[11]，使用SPSS 19.0和Excel 2013軟件進(jìn)行結(jié)果分析。用R語(yǔ)言中“Vegan”程序包的Adonis(analysis of variance using distance matrices)函數(shù)分析實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間理化性質(zhì)的總體差異[12]。顯著性水平設(shè)為P<0.05，當(dāng)P<0.05時(shí)，兩者存在顯著差異；否則，兩者不存在顯著差異；當(dāng)P<0.01時(shí)，兩者存在極顯著差異。用小寫(xiě)字母表示不同分組之間，同一性質(zhì)的差異，含有相同字母的兩者表示之間無(wú)顯著差異；不含相同字母的兩者表示之間有顯著差異，沒(méi)有字母表示各個(gè)對(duì)象之間均無(wú)差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒醅理化性質(zhì)

2.1.1 酒醅發(fā)酵品溫變化

從圖1中可以看出，添加高酯曲后的大楂發(fā)酵符合“前緩、中挺、后緩落”的品溫變化規(guī)律[13]。

圖1 大楂發(fā)酵品溫變化

從得到的品溫變化數(shù)據(jù)可以得知，大楂發(fā)酵的頂火溫度為32.5～33 ℃。夏天常規(guī)生產(chǎn)的頂火溫度一般為28～33 ℃[14]。

常規(guī)生產(chǎn)的二楂品溫變化也呈先增加后降低的趨勢(shì)。而從圖2可以看出，有兩次發(fā)酵在1 d時(shí)就達(dá)到頂火溫度。說(shuō)明添加高酯曲后，二楂前期的微生物增殖速度加快，其品溫變化有別于正常生產(chǎn)。大楂沒(méi)有此種情況是因?yàn)椋箝霚睾腿敫姿峙c二楂不同。大楂入溫為13.9～15 ℃，入缸水分為52.5%～54.0%。而二楂入溫為21.8～22.0 ℃，入缸水分為60.5%～61.0%。

圖2 二楂發(fā)酵品溫變化

2.1.2 酒醅水分變化

從表1可以看出，添加高酯曲后的大楂酒醅水分逐步增加，0～7 d時(shí)水分增加迅速；7 d以后增勢(shì)變緩。發(fā)酵初期霉菌數(shù)量較多，主要起糖化的作用，在霉菌及糖化酶的作用下，淀粉被水解，釋放出大量水分[15]。

表1 發(fā)酵期間酒醅的理化性質(zhì)

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤

二楂酒醅在0～7 d水分增速同樣較快；在7～15 d之間水分有輕微降低，這個(gè)時(shí)期主要是酒精發(fā)酵不產(chǎn)水，但是前期的水分有部分會(huì)滲漏到地缸底部。由于我們采集的是中上部的酒醅，所以檢測(cè)到的水分減少。而大楂發(fā)酵不添加輔料，結(jié)構(gòu)緊密，難以滲漏，所以大楂7～15 d沒(méi)有此現(xiàn)象。15 d后水分開(kāi)始增長(zhǎng)。

2.1.3 酒醅淀粉變化

從表1中可以看出，0～7 d是淀粉分解的高峰期，此時(shí)氧氣較多，利于糖化菌和淀粉酶發(fā)揮作用。7～15 d淀粉含量有所上升，是因?yàn)榧t糝進(jìn)一步變軟，將其中難糊化的淀粉釋放出來(lái)。這時(shí)，霉菌消失、淀粉酶分解及葡萄糖產(chǎn)物的負(fù)反饋，導(dǎo)致淀粉水解速率下降。到了后期，耐酸微生物可能產(chǎn)生淀粉酶，使淀粉含量略有下降[15]。

二楂酒醅從入缸開(kāi)始淀粉含量逐漸下降，15 d以后，檢測(cè)到的淀粉含量有所提高。

2.1.4 酒醅還原糖變化

由表1可知，大楂入缸之后還原糖減少，這是因?yàn)榫凭l(fā)酵消耗還原糖。7～15 d由于酒精生成的速度小于淀粉分解成還原糖的速度，所以含量增加。15 d后，由于霉菌消失，淀粉酶減少，還原糖生成量減少。但是產(chǎn)酒、產(chǎn)酸、產(chǎn)酯以及耐酸微生物的生長(zhǎng)消耗還原糖，所以含量下降[15]。

15 d前，二楂還原糖一直減少。15 d后，由于耐酸微生物產(chǎn)生少量淀粉酶，產(chǎn)生少量還原糖。

2.2 新產(chǎn)酒理化指標(biāo)

2.2.1 新產(chǎn)酒品評(píng)

從表2可以看到，添加高酯曲生產(chǎn)和正常生產(chǎn)的大楂新產(chǎn)酒在評(píng)分以及質(zhì)量等級(jí)方面基本相同。

表2 大楂新產(chǎn)酒每日品評(píng)結(jié)果

添加高酯曲的二楂新產(chǎn)酒評(píng)分和質(zhì)量等級(jí)低于正常生產(chǎn)產(chǎn)品(表3)。評(píng)語(yǔ)中多次提到“帶異香”，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組的二楂新產(chǎn)酒與對(duì)照組風(fēng)味有所不同。

2.2.2 新產(chǎn)酒產(chǎn)量

從表4看出，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照相比，大、二楂酒產(chǎn)量均降低，總產(chǎn)量顯著降低了17.70%。酯的合成會(huì)利用葡萄糖，經(jīng)過(guò)酵母菌代謝或醇和酸化學(xué)反應(yīng)合成酯，消耗了部分葡萄糖和酒精，所以產(chǎn)量會(huì)有所降低[7]。

表3 二楂新產(chǎn)酒每日品評(píng)結(jié)果

表4 大、二楂新產(chǎn)酒產(chǎn)量

注：同一列不同小寫(xiě)字母表示具有顯著性差異(P<0.05)

2.2.3 新產(chǎn)酒中的酸酯含量

從圖3中可以看出，添加高酯曲顯著提高了大楂新產(chǎn)酒中的總酸(實(shí)驗(yàn)組0.83 g/L，對(duì)照組0.59 g/L)和總酯(實(shí)驗(yàn)組7.06 g/L，對(duì)照組4.71 g/L)含量，但對(duì)二楂新產(chǎn)酒的總酸、總酯含量影響不大。這是因?yàn)槎契敫讜r(shí)就有較高的酸度，從而影響酯化酶的活力，導(dǎo)致高酯曲不能充分發(fā)揮作用。

圖3 新產(chǎn)酒的總酸、總酯含量

2.2.4 新產(chǎn)酒揮發(fā)性組分

首先把所有揮發(fā)性組分作為整體進(jìn)行Adonis分析，不管是大楂還是二楂，組間差異的顯著性均小于0.05，說(shuō)明添加高酯曲對(duì)大、二楂酒的揮發(fā)性成分組成有顯著影響[16]。

此外，將各個(gè)指標(biāo)按物質(zhì)類型對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行Adonis分析(表5)，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組大楂酒之間的差異，主要是酯類和醛類，顯著性分別為0.024和0.035。二楂酒的差異主要在酯類、醇類和醛類，顯著性分別為0.009、0.014和0.016。

表5 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組新產(chǎn)酒各類物質(zhì)Adonis顯著性分析

注：*表示具有顯著性差異(P<0.05)；**表示具有極顯著性差異(P<0.01)

然后，我們又對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的每個(gè)揮發(fā)性組分進(jìn)行了比較。從表6中可以看到，實(shí)驗(yàn)組(3 869.44 mg/L)的乙酸乙酯含量顯著高于對(duì)照組(2 702.37 mg/L)，乙酸乙酯為白酒帶來(lái)一種水果香，極大影響酒體的感官和風(fēng)味[17]。此外，實(shí)驗(yàn)組的乳酸乙酯含量略高于對(duì)照組(實(shí)驗(yàn)組3 938.48 mg/L，對(duì)照組3 268.67 mg/L)。可見(jiàn)，添加高酯曲有助于清香型白酒主體香含量的提高。醇類物質(zhì)中，實(shí)驗(yàn)組大楂酒的正戊醇、醋嗡與對(duì)照相比有顯著提高。高級(jí)醇類是白酒中重要的風(fēng)味物質(zhì)，適量的高級(jí)醇類能賦予白酒濃郁、芬芳、醇甜等特殊感官特征[18]。實(shí)驗(yàn)組的3種酸類物質(zhì)含量均高于對(duì)照組。適當(dāng)?shù)乃犷愇镔|(zhì)能夠增加白酒的后味。

添加高酯曲后，二楂酒的乙醛和乙縮醛含量均有顯著提高。醛類物質(zhì)增加，會(huì)增加白酒的刺激感。實(shí)驗(yàn)組的乙酸乙酯(實(shí)驗(yàn)組2 723.74 mg/L, 對(duì)照組1 794.25 mg/L)含量顯著高于對(duì)照組，但是乳酸乙酯(實(shí)驗(yàn)組1 979.5 mg/L, 對(duì)照組3 243.48 mg/L)含量顯著低于對(duì)照組。二楂中添加高酯曲只能提高乙酸乙酯含量，不能提高乳酸乙酯含量。醇類物質(zhì)中，除甲醇、3-甲基-1-丁醇和醋嗡外，其他醇類均為實(shí)驗(yàn)組含量低于對(duì)照組。酸類物質(zhì)中，異丁酸含量顯著降低，乙酸和異戊酸含量提高(表6)。

3 結(jié)論與討論

溫度是判斷及預(yù)測(cè)酒醅發(fā)酵狀態(tài)的重要指標(biāo)。在添加高酯曲后，大楂品溫呈現(xiàn)“前緩、中挺、后緩落”的趨勢(shì)，這是由于在生產(chǎn)中，地缸、土壤和發(fā)酵室環(huán)境形成一個(gè)有機(jī)整體，地缸與土壤的溫差導(dǎo)致地缸熱量傳遞到土壤，進(jìn)而傳遞到空氣，彼此進(jìn)行熱交換導(dǎo)致的[13, 19]。二楂酒醅溫度變化有別于常規(guī)生產(chǎn)，意味著二楂微生物發(fā)酵過(guò)程發(fā)生了變化，影響酒醅的理化，最終影響新產(chǎn)酒的性質(zhì)。從新產(chǎn)酒理化分析也可以看出，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的新產(chǎn)酒產(chǎn)量、酸酯和揮發(fā)性組分都有顯著差異(表4、5、6，圖3)。

表6 大楂新產(chǎn)酒揮發(fā)性組分

注：同一行不同小寫(xiě)字母表示具有顯著性差異(P<0.05)

據(jù)前人的研究可知[15]，本次實(shí)驗(yàn)和常規(guī)生產(chǎn)的大楂酒醅理化差異主要在淀粉和還原糖。常規(guī)生產(chǎn)的淀粉含量持續(xù)下降。而本次實(shí)驗(yàn)在7～15 d有小幅度的上升，然后才繼續(xù)下降。常規(guī)生產(chǎn)的酒醅還原糖在10 d前呈指數(shù)增長(zhǎng)，10 d以后呈拋物線下降。而本次實(shí)驗(yàn)在0～7 d還原糖有小幅度降低，7～15 d增加，15 d以后減少。

近年來(lái)，在白酒生產(chǎn)中應(yīng)用功能曲或微生物菌劑的研究越來(lái)越多。在二鍋頭白酒生產(chǎn)中添加生香酵母，酒體中的總酯含量平均提高了0.40 g/L，乙酸乙酯的含量提高了0.30 g/L[20]。而我們的實(shí)驗(yàn)，大楂酒總酯提高了2.35 g/L，乙酸乙酯提高了1 167.07 mg/L。而且二楂酒乙酸乙酯也提高了929.49 mg/L。與二鍋頭生香酵母實(shí)驗(yàn)相比，我們的總酯和乙酸乙酯含量提升幅度更大。

另外，從清香型酒醅中篩選出1 株高產(chǎn)乙酸乙酯酵母菌，其固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物不僅有乙酸乙酯，還有苯乙醇、異戊酸、苯乙醛等[21]。同樣地，本次實(shí)驗(yàn)添加高酯曲不僅影響了酯類物質(zhì)的含量，而且多元醇和酸類物質(zhì)均有提高。高酯曲的作用效果和高產(chǎn)乙酸乙酯酵母菌相似。

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：

1.在大曲中添加高酯曲，可以改變酒醅發(fā)酵品溫、淀粉和還原糖的變化趨勢(shì)，進(jìn)而改變新產(chǎn)酒理化性質(zhì)和口感風(fēng)味。

2.添加高酯曲雖然在一定程度上降低了新產(chǎn)酒產(chǎn)量，但是對(duì)新產(chǎn)酒的總酯、總酸、乙酸乙酯含量有極大提高。而且對(duì)醇、酸、醛等物質(zhì)成分也有極大改變，進(jìn)一步產(chǎn)生風(fēng)格獨(dú)特的新產(chǎn)酒，可以用于調(diào)味。