泥炭對人工窖泥培養的影響研究

楊 艷，張宿義，秦 輝，康承霞，邱川峰，徐 瓊，馬 蓉，張 健，徐 偉，殷鵬飛

（瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州 646000）

眾所周知，傳統新窖產酒酒質較差，新窖泥需要通過長年不斷周而復始的釀酒生產才能自然老熟，但其老熟時間漫長，遠不能滿足人們物質生活的需求。人工窖泥不僅能縮短窖泥老熟的時間，還能提高產質量，因此越來越多的應用于濃香型白酒的釀造生產。與此同時針對人工窖泥的各種研究層出不窮，例如人工窖泥的工藝[1]、菌種[2]、配方[3]以及培養過程中風味物質變化[4]等，然而人工窖泥中對泥炭的使用研究極少。泥炭是濕地條件下死亡植物殘體不完全碳化形成的產物，其保水性強、富含有機質、容重小[5]；泥炭的土顆粒由有機質和礦物質共同組成，有機質含量較高的還具有壓縮性[6]。由此特性，泥炭用于人工窖泥當中，能充當一種類似海綿體的結構，能吸納、儲存、釋放營養物質，這種功能很難找到其他泥土或輔料替代，并且對窖泥感官和微生物生長具有積極的作用。所以，本文將通過對人工窖泥培養過程是否添加泥炭的跟蹤測定，研究泥炭對人工窖泥的培養過程及結果的影響。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

1.1.1 材料

黃泥、老窖泥、窖皮泥、麩皮、豆粕、大曲粉、黃水、尾水、泥炭、磷酸氫二鉀、窖泥功能菌液A、B、C、D。

表1 主要儀器設備

1.1.2 主要儀器（表1）

1.2 實驗方法

1.2.1 窖泥培養方法

（1）方案設計（表2）

表2 方案設計

A、B、C、D 菌種液接種前的菌體數分別為：1.96×108個/mL、1.75×108個/mL、2.13×108個/mL、1.59×108個/mL；每種方案設置3次平行實驗。

（2）將地面清洗干凈，把黃泥均勻鋪在地面上，潑上一定量的黃水和尾水，然后按比例及順序將泥炭、麩皮、豆粕、曲粉、窖皮泥、老窖泥層層均勻鋪在黃泥上面，再根據需要潑上一定量的黃水和尾水。

（3）使用耙梳和鐵鏟將原料和黃泥拌和均勻，窖泥功能菌液采用潑灑的方式，邊潑灑菌液邊用攪拌機拌和窖泥。

（4）待所有原輔料拌和均勻后且窖泥柔熟之后，將窖泥收堆成長條狀，用鐵鏟拍光，蓋上窖皮，四周用黃泥壓封，密封發酵90 d以上。

1.2.2 數據采集方法

每天定時定點檢測溫度，每15 d 取樣測定理化指標及微生物數量，文中數據為3 次平行實驗的平均值。窖泥培養結束，經專家鑒定其質量后應用于釀酒生產。

1.2.3 檢測方法

己酸菌計數方法：血球計數板法。

溫度測定：窖池數顯溫度計。

水分、pH 值、氨態氮、有效磷測定：參照《白酒生產技術全書》窖泥分析[7]。

有效鉀測定：參照《土壤農化分析》土壤中鉀的測定[8]。

腐殖質測定：參照《森林土壤腐殖質組成的測定》[9]。窖泥微生物計數方法：稀釋平板法。

2 結果與分析

2.1 窖泥培養過程升溫情況（圖1）

圖1 窖泥培養過程溫度變化情況

從圖1a、圖1b 可以看出，人工窖泥在培養開始后，快速升溫，20 d 左右達頂溫，升溫幅度在10～15 ℃；中挺10 d 左右開始緩慢降溫，最后趨于穩定。圖1a 中加泥炭與不加泥炭的溫度變化差異不明顯，而圖1b 中加泥炭的整體溫度比不加泥炭的略高。

2.2 窖泥培養過程理化指標變化情況

2.2.1 窖泥培養過程水分含量變化（圖2）

圖2 窖泥培養過程水分含量變化情況

生物在生長繁殖代謝過程中會消耗水分，同時釋放熱量和水。從圖2a、圖2b 可以看出，人工窖泥培養過程水分呈上升趨勢，但升幅小，都在1%的范圍內變化。由于窖泥培養全過程是密封的，水分增大說明微生物在窖泥培養過程中代謝消耗的水分量小于代謝產生的水分量。加泥炭組窖泥初始水分比不加泥炭組高2%左右，且整個培養期水分均比不加泥炭組要高，說明在相同的水分下，加泥炭組窖泥水分比不加泥炭組水分更高，體現了泥炭良好的保水性能。

2.2.2 窖泥培養過程pH值變化（圖3）

圖3 窖泥培養過程pH值變化情況

窖泥在培養過程中，微生物生長代謝后會產生有機酸。從圖3a、圖3b 可以看出，隨著培養時間的延長，窖泥的pH 值略有下降。培養前45 d，pH 值下降速度較快，45 d 以后下降速度變緩，直到培養結束。加泥炭組與不加泥炭組pH 值差異不明顯，但加泥炭組變化幅度更小，可能原因是泥炭對窖泥培養過程形成的酸起到一定的緩沖作用。

2.2.3 窖泥培養過程氨態氮含量變化（圖4）

從圖4a、圖4b 可以看出，窖泥培養過程中氨態氮含量增加明顯，呈持續上升趨勢。窖泥中大多微生物都屬于異養微生物，它們分解利用蛋白質、氨基酸等有機氮后生成無機氮，窖泥中氨態氮的含量變化能反映微生物對營養物質利用情況。培養前45 d，微生物對有機氮利用速度快，45 d 以后速度變緩，這與窖泥中主體微生物細菌的數量變化趨勢相似，說明氨態氮含量的變化趨勢可能與微生物的數量和增殖速度有關。添加泥炭與否，對窖泥氨態氮含量無顯著影響。

2.2.4 窖泥培養過程有效磷含量變化（圖5）

圖4 窖泥培養過程氨態氮含量變化情況

圖5 窖泥培養過程有效磷含量變化情況

從圖5a、圖5b 可以看出，有效磷含量在培養的過程中前期呈急速下降趨勢，30 d 后平緩下降。微生物在生長繁殖過程中組成細胞結構需要大量的有效磷，在窖泥培養前期微生物呈對數生長，所以窖泥培養前15 d 有效磷含量急劇下降；30 d 后呈緩慢下降，后期基本穩定。其原因可能是微生物在消耗窖泥中原有有效磷的同時，也在利用微生物死亡自融后釋放出來的有效磷；此外，微生物代謝會產生有機酸，而有機酸能促使固定磷向有效磷轉化，從而在培養后期有效磷達成動態平衡。方案1 有效磷含量略低于方案2，方案3 有效磷含量略高于方案4，添加泥炭與否對窖泥有效磷含量無顯著影響。

圖6 窖泥培養過程有效鉀含量變化情況

2.2.5 窖泥培養過程有效鉀含量變化（圖6）

微生物在生長繁殖的過程中，對鉀的需求量較少。圖6a、圖6b 中添加泥炭組有效鉀含量無明顯規律，未添加泥炭組總體呈下降趨勢。

2.2.6 窖泥培養過程腐殖質含量變化（圖7）

腐殖質是已死的生物體在土壤中經微生物分解而形成的有機質，是窖泥培養過程中微生物生長的一種重要營養源。從圖7a、圖7b 可以看出，腐殖質含量在窖泥培養過程中呈緩慢下降趨勢，說明被微生物分解利用。泥炭中含有少量腐殖質，所以加泥炭組腐殖質含量略高于不加泥炭組，但差異較小。

圖7 窖泥培養過程腐殖質含量變化情況

2.3 窖泥培養過程微生物數量變化

2.3.1 窖泥培養過程細菌數量變化（圖8）

從圖8a、圖8b 可以看出，窖泥在發酵過程中，前期細菌呈快速生長態勢，維持一段時間后緩慢下降。其原因是窖泥培養前期，微生物數量少，營養充足，微生物呈對數生長；隨著營養物的消耗以及菌體代謝后窖泥內環境的改變，好氧菌等部分菌體的衰老死亡，微生物增殖速度減慢；最后死亡率大于繁殖率，微生物數量急劇下降。窖泥培養前期，不加泥炭組細菌增長速度與數量均大于加泥炭組，培養后期不加泥炭組細菌數量下降幅度更大，可能是泥炭中含有一定量的微生物，在培養后期表現出生長優勢，對衰亡細菌數量起到一定的補充作用；也可能是泥炭釋放出儲存的營養物質，提供給微生物生長利用，減緩了其衰亡速度。

2.3.2 窖泥培養過程芽孢桿菌數量變化（圖9）

圖8 窖泥培養過程細菌數量變化

圖9 窖泥培養過程芽孢桿菌數量變化

由圖9a、圖9b 可知，芽孢桿菌生長變化規律與細菌變化規律一致，呈現先增加后降低的趨勢，但加泥炭與不加泥炭組與細菌表現出的特征有所區別：加泥炭與不加泥炭組在培養45 d 以前，芽孢桿菌增長速度與數量基本一致，45 d 以后，方案1 芽孢桿菌降幅大于方案2，方案3 大于方案4，即加泥炭組下降幅度更大。可能是泥炭中本身含有的芽孢桿菌數量少，不能對衰亡的芽孢桿菌數量起到補充作用；同時接入的窖泥功能菌屬于兼性厭氧菌，在微氧條件下更具生長優勢。泥炭的疏松特性，給窖泥帶來了更多的氧含量，一定程度上抑制了窖泥功能菌的生長，導致芽孢桿菌數量在后期降幅明顯。

2.3.3 窖泥培養過程霉菌數量變化（圖10）

圖10 窖泥培養過程霉菌數量變化

從圖10a、圖10b 可以看出，霉菌數量在窖泥培養前期急劇下降，后期數量極少。其原因是霉菌為好氧菌，窖泥培養開始后，微生物數量呈指數增加，消耗了大量的氧，培養中后期窖泥環境難以滿足生長條件，數量快速下降。是否添加泥炭與霉菌數量變化無明顯關系。

2.3.4 窖泥培養過程酵母菌數量變化（圖11）

圖11 窖泥培養過程酵母菌數量變化

窖泥培養過程，酵母數量呈先減少、后增加、再減少的變化趨勢。酵母菌屬于兼性厭氧菌，窖泥培養前期，泥堆升溫快，最高達到45 ℃以上，高溫以及氧的快速消耗共同導致了酵母菌數量的急劇下降，并以少量孢子的形式存在；培養45 d左右，伴隨泥堆溫度降低，酵母菌孢子開始成長，酵母菌數量增加；窖泥培養后期，營養物減少、窖泥酸度變化，酵母菌數量逐漸下降。是否添加泥炭與酵母菌數量變化無明顯關系。

2.4 窖泥感官評價（表3）

人工窖泥培養結束后，通過對其色澤、氣味和手感來比較培養效果，4 種方案培養的窖泥皆為褐色，香氣純正、窖香味濃，柔熟、均勻，感官差異不明顯。

表3 窖泥感官評價

3 結論

針對本次實驗結果分析，可以得出以下結論：（1）相同的水分下，泥炭的添加有利于窖泥儲水和保水；（2）泥炭能為窖泥提供少量腐殖質營養；（3）泥炭對人工窖泥的酸度有緩沖調節作用；（4）泥炭對窖泥中細菌的衰亡有一定緩沖作用，但其培養后期芽孢桿菌衰亡更快，對酵母菌和霉菌數量影響不明顯；（5）泥炭對人工窖泥氨態氮、有效磷、有效鉀含量影響不明顯；（6）加泥炭與不加泥炭培養的窖泥感官質量無明顯差異。

后續將培養的窖泥應用于釀酒生產并進行多排跟蹤，對比基礎酒產質量、窖泥老熟程度，以此對培養人工窖泥是否需要添加泥炭作出科學的評判。