通氧發酵技術對醬香白酒堆積過程的影響研究

席 玉，席永佶，李朝云

（1.貴州仁懷宏盛酒業有限公司，貴州遵義 564500；2.仁懷醬香白酒科研所，貴州遵義 564500）

發酵工藝是決定白酒產量和質量的決定性因素，在醬香型白酒生產堆積發酵過程中經常發生溫度達不到下窖要求的情況，這大大影響了出酒率和基酒質量，現階段普遍認為是在堆積發酵過程中氧氣供應不足導致微生物（主要是酵母）的數量達不到要求，從而導致后續發酵升溫較慢或達不到下窖溫度。現階段是通過翻堆增大與空氣的接觸面積來解決升溫問題，但是翻堆浪費大量人力物力，延長了生產周期，是一種較傳統落后的手段，而通過引入通氧發酵技術的方法，可以有效的節約人力資源，還可以通過調節通入氧氣的量以縮短自然堆積的時間，是醬香白酒生產堆積發酵技術有效的革新手段。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品：將堆積發酵中溫度達不到下窖溫度的糟醅使用取樣袋取樣后迅速抽真空，迅速轉移至厭氧工作平臺中使其保持無氧狀態，將糟醅混勻后按每份15 kg 分裝到6 個可充氧密閉發酵罐中，6 個發酵設備按照0 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、8 mL/h、10 mL/h充入空氣讓其連續發酵，并在發酵0 h、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h分別取樣分析，將充入0 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、8 mL/h、10 mL/h 的空氣的樣品及所得基酒分別編號為：H-0、H-2、H-4、H-6、H-8、H-10，將傳統翻堆工藝后自然發酵作為對照組編號為H-Y。

培養基配制：PDA 瓊脂培養基、孟加拉紅瓊脂培養基，WL營養瓊脂培養基。

儀器設備：厭氧工作站，川宏儀器YQX-II；超凈工作臺，蘇凈安泰SW-CJ-1BU；蒸餾釜，泰斯特蒸餾水器水蒸氣冷凝不銹鋼20LDZ TT。

1.2 試驗方法

1.2.1 微生物的計數、分離

將樣品研磨粉碎，取1.0 g 粉碎樣品于無菌三角瓶中，加入100 mL 無菌生理鹽水和玻璃珠，放入搖床160 r/min 振蕩30 min 使其充分混勻。采用稀釋涂布法涂布于不同培養基上連續培養，觀察記錄菌落的顏色、狀態和數量，完成微生物的分離和計數。

1.2.2 風味分析方法

在蒸餾酒的風格特征研究中，風味感官分析是蒸餾酒分析的重要手段，是在分析酒體中風味物質種類及含量的基礎上，從人的感官上補充蒸餾酒的風格特征，對蒸餾酒的整體風格具有重要意義。酒體風格特征主要根據品評基礎分值進行風味蜘蛛網分析。根據文獻報道方法：從本實驗室選擇20 名嗅覺靈敏的師生參與品評實驗（品酒員采用三杯二品法篩選得到：采用52%vol 的酒精水溶液模擬蒸餾酒酒基，采用乙酸乙酯作為果香評定物質，苯乙醛作為花香評定物質，乙醛作為草香評定物質，糠醛作為焦香評定物質，以測試結果最靠近設計結果的20 人作為實驗品酒人員），將20 名品酒員集中培訓1 個月，熟悉掌握蒸餾酒風格中各特征（焦糊，果香，花香等）。

參照國標GB/T 10345—2007 對所得酒樣進行感官品評，對酒樣的醇香，果香，草香，醇甜，烘培香，酸味，爛蔬菜味，草本/青生、泥土味（霉味）等氣味的感官強度進行分析，評定分數為0～5 分，0 分意味著沒有聞到，5 分則表示聞到的氣味最強。將所得到的結果平均值做成蜘蛛網圖。同時選擇上述品酒人員，再隨機選擇50 名具有3 年以上消費酒齡的人員進行基酒整體感官品質的品評評定，感官品質指標分為香氣特征（香氣、香氣強度、香氣復合度、干凈度）、口感口味指標（醇厚、細膩/協調、綿柔、回味、凈爽）和基本感官指標（酸、甜、苦、咸、澀、口腔刺激、喉部刺激）三部分。

2 結果與分析

2.1 不同通氧量糟醅溫度變化情況

在堆積發酵過程中，溫度是衡量是否達到下窖要求的主要指標之一，糟醅在自然發酵過程中由于微生物的代謝作用釋放熱量，使得糟醅在堆積過程中溫度持續上升，從而達到下窖溫度，堆積溫度從側面反映了糟醅中微生物的生長情況。由圖1可以看出，糟醅的發酵溫度與發酵時間和充入的空氣含量均呈正相關，充入的空氣量越大糟醅升溫速度越快，當充入的空氣量大于10 mL/h 時，在發酵第5 天就可以達到41.4 ℃，已經接近入窖溫度要求；充入空氣量低于6 mL/h 在發酵結束時溫度也無法超過37.2 ℃，達不到入窖要求；當空氣充入量為8 mL/h 最接近自然發酵時溫度變化趨勢。由于采用發酵罐發酵糟醅僅15 kg，很難完全模擬自然發酵的升溫情況，但是總的來說充入的空氣量和糟醅的升溫有直接關聯，在實際生產過程中可以通過改變充入糟醅的空氣量來調節發酵溫度。

圖1 不同通氧量糟醅溫度變化情況

2.2 不同通氣量酵母的變化情況

圖2 不同通氣量酵母的變化情況

受醬香型白酒高溫制曲工藝的限制，大曲無法為窖內發酵過程供應充足的酵母資源，因此需要經過堆積過程來實現酵母的增殖和富集，也為后續發酵過程積累香味及前體物質。在發酵罐中充入不同量的空氣使得酵母的增殖情況也不盡相同，酵母的增殖與充入空氣的量和糟醅溫度相關，當沒有充入空氣的時候，在無氧狀態下酵母主要進行無氧發酵，產生大量代謝產物(乙醇)，酵母數量增長較為緩慢，在120 h 的發酵過程中僅增長約200 %；當充入的空氣量為6 mL/h 時酵母由于有充足的氧氣迅速出芽繁殖使其數量急劇增多，酵母數量在120 h的發酵過程中增長約2700 %；當充入空氣流量達到8 mL/h，發酵達到96 h 以后由于糟醅溫度逐漸升高超過40 ℃，超過酵母最適生長溫度，使得酵母數量有所下降。在堆積過程中充入不同量的空氣能夠調控酒醅中酵母的含量，顯著減少由于大曲品質、環境溫度、環境酵母的不同所造成的酵母含量差異，使不同輪次入窖酒醅中酵母的含量處于相對穩定的范圍。

2.3 不同通氣量細菌的變化情況

由圖3 可看出，細菌在整個通氧發酵階段數量均有明顯增長，與充入空氣的量呈正相關，但是其增殖速度相比酵母較低，是因為在發酵前期發酵溫度較低比較適合酵母生長使得細菌生長較緩慢，后期糟醅溫度升高，酵母增殖變緩給細菌增殖空間，使得細菌得以快速增殖，后續由于生長空間和物質制約，細菌在發酵后期增殖放緩。但是總體來看，堆積過程酒醅中的細菌呈現增長趨勢，增殖倍數在1.9～5.8 倍之間，增長幅度遠低于酵母。細菌在堆積過程中增殖較少，但是堆積過程對于細菌仍具有重要的意義。堆積酒醅中細菌主要來源于高溫大曲，高溫大曲出庫后含水量低且需經過一定時間的陳放才能用于制酒生產。長期的干燥環境使得高溫大曲中的細菌生物活性受到一定的抑制。堆積過程中，酒醅含水量豐富，能夠活化從高溫大曲接入到酒醅中的細菌，有利于細菌發揮作用。

圖3 不同通氣量細菌的變化情況

2.4 不同通氣量對基酒及其風格的影響

樣品來源：將通氧發酵后的糟醅密封發酵30 d后取出，采用蒸餾斧蒸餾，取其53%vol 的基酒，以翻堆后發酵所得基酒作為對照組。

2.4.1 不同通氣量對出酒率的影響

出酒率是白酒生產中衡量產量的重要指標，由圖4 可以看出，在密封發酵期酵母數量與充入的空氣量呈正相關，使得在0～6 mL/h 的充氣量區間白酒產量隨充入的空氣增加而增大，當充氣量高于8 mL/h時出酒率又有一個明顯的下降趨勢，這可能是因為充入空氣的量較大，酵母和細菌數量增加導致高粱中的物質和反應生成的乙醇參與其他反應使得出酒率下降。

圖4 不同通氣量的出酒率

2.4.2 不同通氣量對酒質的影響

評分標準見表1，所得結果取平均值（結果保留2位小數）結果繪制蜘蛛網圖。

表1 酒體風格特征評分細則

從基酒的香氣及口感特征來看：通入空氣量對基酒有著一定的影響，隨著通入空氣量的增加基酒的香氣、回味、協調和香氣強度有一定的提升，可能和發酵后期微生物數量有一定的關系，微生物生長到后期特別是進入穩定期后其代謝產物更加豐富，這一部分代謝產物在后期發酵和蒸餾過程進入到基酒中，使得基酒的香氣、回味和香氣強度有所提升；同時由于物質含量更加豐富，物質含量增多使得基酒的凈爽、綿柔欠佳；隨著通入空氣量的不同基酒的醇厚、香氣凈度無明顯規律。從基酒的整體香氣輪廓分析來看：通入不同的空氣量對基酒的醇甜和酯香有一定的提升；對果香、草香、酯香、烘焙香、酸味、花香、發酵香、醬香、糧香、曲香無明顯改善。

圖5 酒體香氣輪廓及口感口味特征評定分析

3 結論

糟醅的發酵溫度與發酵時間和充入的空氣含量均呈正相關，充入的空氣量越大糟醅升溫速度越快；酵母的增殖與充入空氣的量和糟醅溫度相關，在完全不充入空氣時酵母進行無氧發酵，增殖緩慢，其數量在120 h 的發酵過程中僅增長約200%，當充入的空氣量為6 mL/h 時酵母由于有充足的氧氣迅速出芽繁殖使其數量急劇增多，酵母數量增長約2700%，當充入空氣量達到8 mL/h，發酵至96 h時由于糟醅溫度逐漸升高達40℃以上，已經超過酵母最適生長溫度，使得酵母數量有所下降；細菌在整個通氧發酵階段其數量均有明顯增長，與充入空氣的量呈正相關，增殖倍數在1.9～5.8 倍之間，但增長幅度遠低于酵母；出酒率隨充入的空氣量呈現先增大后減少的趨勢，當充氣量高于6 mL/h 時出酒率達到最大，隨后開始降低，這可能是發酵代謝產生副產物造成；從基酒的香氣及口感特征來看，通入空氣量不同對基酒有著一定的影響，隨著通入的空氣量增加基酒的香氣、回味、協調和香氣強度有一定的提升，但是其凈爽、綿柔欠佳；從基酒的整體香氣輪廓分析來看，通入空氣對基酒的醇甜和酯香有一定的提升。