不同品種稻殼對釀酒生產的影響研究

蔡小波 ，林 楊，楊 平，2，3，黃孟陽，宋 攀，陳 吉，趙鑫帥，周 軍，2，3，張慶良，秦 輝，2，3

(1.瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州 646000；2.國家固態釀造國家工程技術研究中心，四川瀘州 646000；3.釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川瀘州 646000）

中國白酒是世界著名的蒸餾酒之一，具有悠久的歷史，早在東漢時期，就有關于白酒的記載。在漫長的發展過程中，各地區由于釀造環境的不同，形成了自身獨特的工藝，發展出了以濃香型、醬香型、清香型、米香型為基礎的十二大香型白酒。其中濃香型白酒是中國白酒的典型代表，具有“窖香幽雅、醇厚綿甜、回味悠長”的風格特征[1]，該香型白酒以高粱為主要釀酒原料，曲藥為糖化發酵劑，經泥窖固態發酵、續糟配料、混蒸混燒、量質摘酒等工藝釀制而成[2]。在濃香型白酒原輔料中，稻殼發揮著重要作用，它是糟醅發酵和蒸餾過程中的填充劑，保障窖池內發酵前期微生物氧氣供應，并在蒸餾過程中起到疏松糟醅、增加界面的作用，因此稻殼的感官指標對糟醅的發酵以及后續基酒產質量有重要影響[3]。

為確保生產用稻殼的質量，使用之前會對稻殼的各項指標進行檢測，選擇水分、粗細度、夾雜物、異色粒指標合格且無異味的稻殼投入生產[4]；在生產過程中，一般將稻殼清蒸一段時間，去除稻殼中的異味[5]。本研究引入不同品種稻殼作為輔料投入生產，通過對各稻殼品種試驗組發酵糟醅理化指標和基礎酒產質量進行對比分析，選擇最適合釀酒生產的稻殼品種（生產試驗流程如圖1所示）。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

釀酒原輔料：試驗采用8 種稻殼作為釀酒輔料進行篩選，稻殼信息見表2；國窖紅1 號高粱；中溫大曲。

試劑：酚酞、氫氧化鈉、次甲基蘭、鹽酸(重慶川東化工有限公司)、葡萄糖、硫酸銅(成都市科龍化工試劑廠)、酒石酸鉀鈉(四川西隴化工有限公司)，以上試劑純度為分析純，標準品（色譜純，上海Aladdin股份有限公司）。

儀器設備：0.1 mg 電子天平(梅勒-托利多儀器(上海)有限公司)、電熱干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司)、數顯電子溫度計(武強精創儀器儀表廠)、Agilent7820A氣相色譜儀（美國安捷倫公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 糟醅取樣

采集出、入窖糟醅綜合樣進行理化指標檢測，首先在堆積的糟醅上選擇3 個點，每個點分別取上中下層糟醅混合為一個綜合樣，對不同點位糟醅進行理化指標檢測，以平均值作為某一品種稻殼糟醅理化指標值。

1.2.2 稻殼檢測

在生產試驗之前，對8 種稻殼的各項質量指標進行檢測分析，以初步對稻殼進行篩選。稻殼水分按照GB 10941—1989 中方法進行檢測；粗細度按照GB/T 5507—2008 介紹方法進行檢測；夾雜物和異色粒通過谷物檢測系統進行評估。檢測完成之后，邀請多位專業生產人員對稻殼的感官進行評價，綜合檢測結果篩選4 種適合釀酒生產的稻殼進行下一步研究。

1.2.3 生產工藝要點

本研究根據傳統濃香型白酒工藝進行生產，通過改變稻殼種類，以基酒產質量以及發酵情況為評價標準，對稻殼選擇進行優化。試驗流程如圖1 所示，每種稻殼試驗組分別選取3 口發酵期相近的窖池進行試驗，每個試驗窖池組單獨使用一個品種的稻殼進行生產配料，分別測定上排出窖糟酸度、水分、淀粉、還原糖等理化指標。按照工藝要求進行配料，保證每口窖池配料一致，將熟稻殼、高粱與糟醅拌和均勻后，通過上甑的方式將其轉移至甑桶內蒸餾取酒。蒸餾結束后，將出甑后的糟醅進行攤晾降溫、加曲入窖，測定入窖糟酸度、水分、淀粉含量等關鍵理化指標。入窖后，跟蹤記錄發酵期內窖池溫度變化以評估糟醅發酵情況。發酵期結束后，對各試驗組的出窖糟進行蒸餾、取酒，測定產酒情況，計算出酒率，并取基酒綜合樣進行色譜以及感官嘗評分析。按照上述方法連續進行3 排試驗，最終確定最優稻殼品種。

1.2.4 糟醅和基酒檢測方法

1.2.4.1 糟醅理化指標檢測

出入窖糟醅的檢測參照《瀘型酒技藝大全》進行[6]，水分檢測：干燥法；乙醇含量檢測：蒸餾酒精計法；酸度檢測：酚酞中和滴定法；淀粉檢測：鹽酸水解法；還原糖檢測：斐林滴定法。

1.2.4.2 基酒氣相色譜檢測

GC 條件：色譜柱：CPWAX 57 CB（50 m×0.25 mm×0.20 μ m）；進樣口溫度：240 ℃，檢測器溫度：250 ℃；載氣：氮氣（99.9 %）、氫氣（99.9 %）、空氣（99.9%）；載氣流量:20 mL/min；分流比：20∶1；進樣量：1 μ L。具體色譜程序見表1。

表1 升溫程序

2 結果與分析

2.1 稻殼理化指標及感官鑒定

首先，我們通過檢測稻殼的理化和感官指標，對8 種稻殼進行初步篩選，結果如表2 所示，其中SCLNRH、HBRH、BDHRH 異色粒和夾雜物等指標較高，而HBNRH-2 異味較大，用于釀酒生產會在蒸餾過程帶入酒體中，影響基酒品質。綜上所述，選擇HBNRH-1、SCLRH、ZLRH、SCHRH 稻殼作為試驗稻殼，進行濃香型白酒生產。

2.2 出窖糟醅理化指標對比（圖2）

通過對8 種稻殼的質量指標進行對比分析，篩選出NBNRH-1、SCLRH、ZLRH、SCHRH 4 種指標合格、無異味且物理特性適合釀酒生產的稻殼作為輔料投入生產。首先通過檢測出窖糟理化指標評估糟醅發酵情況，出窖糟是指發酵完成后的糟醅，其經歷了一個完整的發酵周期，微生物通過無氧呼吸等代謝途徑將淀粉和還原糖轉化成乙醇和微量組分[7]，因此，其理化指標可以反映微生物發酵代謝情況。如圖2 所示，HBNRH-1 試驗組糟醅在酸度、淀粉以及還原糖含量均要大于其他試驗組，這可能與稻殼感官特性有關，HBNRH-1 稻殼整體外觀細長，且皮張較薄，在發酵過程中不能很好的起到支撐作用，造成糟醅間溶氧量不足，影響釀酒有益微生物群落前期對淀粉和還原糖的利用，雜菌利用部分營養物質產酸，使出窖糟醅酸度、淀粉、還原糖含量增高[6]。

表2 不同品種稻殼理化指標及感官鑒定結果

2.3 入窖糟醅理化指標對比（圖3）

入窖糟的理化指標直接影響糟醅窖內發酵，因為微生物的生長需要合適的酸度、淀粉以及水分，以保證發酵過程中的生長和代謝。淀粉為微生物提供直接的碳源和能源，是發酵產熱的主要來源[8]；每種微生物都需要合適的酸度，酸度過高會抑制有益微生物的生長發酵，從而影響基酒產量，酸度過低，易感染雜菌，導致升溫過快，直接影響基酒的口感和風味[9]；水不僅是微生物必需營養成分的良好介質，更是代謝產物分泌至胞外的良好載體，對發酵產酒有重要影響[10]。入窖糟醅理化指標如圖3所示。從圖3可以看出，相同配料下，各試驗組之間入窖糟理化指標相差不大，處于入窖糟正常理化指標范圍，這為微生物后續發酵提供了適宜的環境。

2.4 發酵溫度變化情況（圖4）

在糟醅發酵過程中，溫度變化是窖內微生物代謝活動釋放能量最直觀的體現[11]，圖4 為不同品種稻殼試驗組糟醅窖內溫度變化情況。從圖4 可以看出，入窖后糟醅溫度總體呈“前緩，中挺，后緩落”的變化趨勢，符合濃香型白酒窖池發酵溫度變化規律。糟醅入窖后，溫度增長，并在13 d 左右到達頂溫。在這一時期，糟醅之間存在少量氧氣，微生物通過有氧呼吸產生大量能量，以滿足自身生長和繁殖需要；隨著發酵的進行，窖池內氧氣被逐漸消耗，以酵母菌為主的微生物群落開始通過無氧呼吸生成乙醇，并伴隨著部分能量的產生[13]。到達頂溫后發酵進入穩定期，此時糖化產生的葡萄糖與酵母菌發酵所需的葡萄糖基本平衡，乙醇含量增加，酸度變化不大[6]。穩定期維持7 d 左右后，由于發酵環境變化，微生物數量減少，糟醅溫度逐漸下降[14]。此外，不同品種稻殼試驗組升溫情況顯示，ZLRH稻殼試驗組平均升溫幅度為7.5 ℃，略大于其他試驗組，這可能是因為ZLRH 稻殼較粗且皮殼較厚，在發酵過程中可以更好的起到支撐作用，提高糟醅之間的氧氣含量，有利于微生物代謝釋放能量[15]。

2.5 發酵產酒情況（圖5）

將糟醅轉移至甑桶中進行蒸餾，通過計算各試驗組出酒率，對糟醅發酵情況進行評估，結果如圖5 所示。4 種稻殼試驗組出酒率均處于正常產酒范圍與常用生產稻殼出酒率基本一致。在4 種稻殼中，SCLRH 和ZLRH 出酒率要明顯高于其他稻殼，比平均出酒率分別提高2.28%和2.43%，表明這兩種稻殼較適合微生物發酵產酒。

2.6 色譜數據分析（圖6）

采用直接進樣法和氣相色譜聯用檢測不同試驗組基酒綜合樣微量組分，結果如圖6 所示。4 種稻殼糟醅發酵所生產基酒主要微量組分為酯類，其中濃香型白酒傳統香味組分己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯含量較多。各試驗組中，基酒的香味物質輪廓接近，都是以己酸乙酯為主，乙酸乙酯和乳酸乙酯為輔。后兩排基酒使用試驗稻殼作為輔料發酵，平均己乳比與第一排稻殼相近，均在1～2 的范圍內，其中HBNRH-1 試驗組基酒酯含量偏低，平均己乳比低于其他試驗組。相比之下，SCLRH、ZLRH、SCHRH 的己乳比較高，分別達到1.84、1.92、1.82，顯示這3 種稻殼作為糟醅發酵過程中的填充劑，為釀酒微生物香味物質代謝提供了更好的環境。

2.7 感官嘗評結果（圖7）

為對不同品種稻殼試驗組發酵所產基酒做出評價，分別選擇各組基酒綜合樣進行感官嘗評，并針對基酒在色澤、香氣、口感、風格維度的表現進行打分（各維度滿分5 分），結果如圖7 所示。各試驗組基酒在不同維度得分各不相同，根據3 個排次平均得分（表3），SCLRH 和ZLRH 基酒在4 個方面得分較高，表明這兩種稻殼基酒香味物質較為協調，品質最好。品酒師對各組基酒的評語表明，第一排糟醅在加入試驗稻殼蒸餾后，所產基酒主要呈濃香和糧香的風格，符合濃香型白酒基本特征。第二排基酒呈香氣濃郁，糧香的酒體風格，其中HBNRH-1 和SCHRH 試驗組基酒略帶澀味和雜味，這可能與酒體中乳酸含量較高有關[16]。第三排基酒香氣都呈糧香，HBNRH-1 試驗組基酒香味較淡，持續時間短，帶有明顯的澀味；SCLRH、ZLRH 和SCHRH 試驗組基酒酒體味凈、綿甜，無異雜味。綜上所述，采用不同品種稻殼作為釀酒輔料對基酒質量有顯著影響，SCLRH、ZLRH 試驗組基酒質量較好，最適合用于釀酒生產。

表3 不同品種稻殼試驗組3排基酒平均得分

3 展望

本研究通過研究釀酒生產重要輔料稻殼，探究不同品種稻殼對基酒產質量的影響。結果表明，不同品種稻殼由于感官特性上的差異，造成發酵過程中糟醅氧氣含量不同，從而影響微生物的生長和發酵。通過對發酵糟醅理化指標和基酒產質量的分析，在研究的稻殼中SCLRH 和ZLRH 試驗組基酒產量高于其他稻殼，且酒體醇甜感好、香氣濃郁，帶有糧香，無異雜味。后續研究可對稻殼主要成分纖維素和衛生指標進行檢測，探究稻殼成分和衛生指標在糟醅和基酒中遷移規律，并繼續探索不同品種稻殼以及稻殼添加量對微生物群落和代謝產物的影響，通過高通量測序技術研究不同品種稻殼條件下微生物的分布，對發酵過程的代謝產物變化規律進行檢測，了解糟醅氧氣含量與微生物群落以及代謝產物之間的內在聯系，為改進工藝措施、優化稻殼使用奠定理論基礎。