不同糖化發酵劑釀造復合香型白酒工藝研究

鄭偉，薛江林,,，張煉，楊貴,，范宏筠，楊艷，張煜亮，宋攀，陳吉，母娟，何躍，潘明，張宿義,*

1(瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州，646000)2(四川輕化工大學 生物工程學院，四川 宜賓，644000)3(瀘州國寶天釀集團股份有限公司，四川 瀘州，646000)

中國白酒最初有濃香、醬香、清香、米香等4種基本香型，為了使釀造的基礎酒口感更加綿柔細膩、層級豐滿[1-2]，白酒釀造工藝逐漸在四大香型白酒的基礎上復合發展到如今的12種香型。目前復合香型白酒的研究主要集中在濃香與醬香的融合。基于濃香型白酒釀造工藝，結合醬香型、清香型白酒工藝的復合香型白酒研究，行業內一直在探索前進。

現階段濃香型白酒的產量占比高、市場需求大，占我國白酒市場份額70%以上，且生產區域廣泛，具有芳香濃郁、綿柔甘冽、香味協調、入口甜、落口綿、尾凈余長等風格[3]。為滿足市場需求，通過融合多香型工藝生產復合香型白酒，迎合消費者的口感喜好，提升白酒風味口感是未來中國白酒發展的方向之一[4-6]。白酒生產的工藝、原料、糖化發酵劑、環境是決定白酒質量和風格特征的關鍵因素[7-8]。不同香型的白酒具有其獨特的生產工藝，而糖化發酵劑是白酒發酵的動力，其質量和種類直接關系到基礎酒的口感風味和產量。本文結合濃香型和醬香型白酒生產工藝，進行復合香型白酒工藝研究，通過監測堆積發酵和入窖發酵后糟醅的溫度及理化指標的變化，探究不同糖化發酵劑對白酒質量和風味的影響。利用第二代高通量測序技術檢測堆積和發酵前后糟醅微生物種類及豐度變化，探究不同糖化發酵劑對糟醅微生物的影響。采用頂空-固相微萃取-氣質聯用技術分析基礎酒中的風味物質，并由專業的嘗評員進行感官品評，綜合評定使用不同糖化發酵劑添加方案對復合香型白酒產量和質量的影響并選出較優方案，以期在傳統中國白酒釀造工藝技術基礎上，形成復合香型白酒生產工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

川南糯紅高粱、糠殼，瀘州首龍糧油貿易有限公司；高溫大曲，貴州省仁懷市酒之骨大曲制造有限公司；河內白曲，山東梁山徐坊大曲有限公司；糖化曲，安琪酵母股份有限公司。

NaOH、鄰苯二甲酸氫鉀、鹽酸、無水碳酸鈉、無水乙醇；乙醇、叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基丁酸、乙醛等，均為色譜純，上海聚合化工有限公司。

1.2 儀器與設備

電子分析天平，德國賽多利斯公司；酒精計，北京百萬電子科技有限公司；SP-756P紫外可見分光光度計，上海屹譜儀器有限公司；MLS-375L全自動滅菌鍋，日本日立公司；DHG-9245A烘箱，上海一恒科學儀器有限公司；DL-1電爐，北京中興偉業儀器有限公司；5804R高速冷凍離心機，德國艾本德公司；GC/MS-QP2020氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司；TL2010S中通量組織研磨儀，北京鼎昊源科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 復合香型白酒生產工藝流程及操作要點

以粉碎高粱為原料，以瀘州某酒廠濃香釀酒車間糧糟為母糟，進行續糟配料、混蒸混燒、分層蒸酒、攤晾下曲、高溫堆積、糖化發酵劑分別采用高溫大曲+河內白曲和高溫大曲+糖化曲2種實驗方案(以下簡稱F1和F2)，入泥底石窖發酵30 d，發酵結束后掐頭去尾摘取中段酒進行理化分析及口感嘗評。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

1.3.2 分析方法

理化指標測定方法參考《瀘型酒技藝大全》[9]。

取樣：同時跟蹤相鄰2口大小(3.2 m×2.4 m×1.8 m)一樣的窖池，按五點取樣法分別取糟醅堆積前后以及發酵結束后的糟樣500 g，將所取糟醅混合均勻后分成2份，一份用作常規理化分析，另一份-80 ℃冰箱保存，用于提取總DNA。

基礎酒主體風味成分分析、酒精度、總酸以及總酯的含量測定參考國標GB/T 10781.1—2021《白酒質量要求 第一部分：濃香型白酒》。

白酒感官品評方法參考國標GB/T 33404—2016《白酒感官品評導則》、GB/T 33405—2016《白酒感官品評術語》。

微生物總DNA提取方法參考文獻[10]。

2 結果與分析

2.1 理化及感官指標變化分析

因方案F1和F2的母糟是經過統一混勻后再添加糖化劑和麩皮，然后進入釀造過程，故從圖2可見，在堆積前糟醅的理化特性雖存在顯著性差異，但從堆積開始至發酵結束2種方案變化趨勢一致。其中酸度、淀粉含量以及水分含量都出現一定程度的下降；酸度下降的原因可能是堆積過程中，微生物新陳代謝消耗了部分有機酸，或者易揮發性酸在堆積高溫條件下揮發。雖然淀粉水解會產生一定水分，但由于堆積溫度的增加，使得部分水分不斷揮發，同時微生物大量生長繁殖，需要攝取糟醅中的水分[11]，所以水分含量在該過程變化不明顯。淀粉含量減少是因為一部分被堆積糟醅中大量的霉菌生長代謝產生的淀粉酶水解，一部分被微生物的生長繁殖所消耗；此外，在發酵結束后，淀粉不斷被微生物代謝，使得在淀粉含量繼續降低的同時糟醅酸度和水分出現增長。同時，對比2個方案可以發現，在發酵階段，F1比F2產酸更多，而淀粉利用率卻更小，這與后文中F1相較于F2的原酒中總酸更高、出酒率更低相一致。

a-酸度；b-淀粉含量；c-水分含量圖2 糟醅理化性質對比分析Fig.2 Physical and chemical properties of different fermented grains注：D、R、C分別表示堆積前、堆積后、發酵后；1、2分別表示F1、F2方案(下同)

在堆積過程中，2個方案的糟醅上堆溫度28.4～29.2 ℃，堆積時間72 h，堆積頂溫48.5～51.2 ℃。如圖3所示，不同堆積時間，糟醅表面呈現的狀態有明顯差異；當糟醅堆積頂溫達50 ℃左右，表層長滿白色菌絲，將手插入其中，能明顯感受到其熱度，此時需要進行破堆入窖，入窖糟醅顏色為深褐色，且帶有果香氣味。根據2個方案糟醅堆積升溫情況(至48～52 ℃)和堆積糟醅菌絲生長情況(2～3 cm)來判斷，2個方案組的糟醅堆積升溫情況都較為理想，其中F2組糟醅堆積反應較F1組糟醅堆積效果更好，堆積前后的酸度都有所下降，其中F2組糟醅酸度下降幅度高于F1組，說明添加糖化曲的糟醅在堆積過程中有機酸類物質利用率更高。

高溫堆積工藝使糟醅能夠網羅富集周圍環境中的微生物，促進其糖化、酯化等一系列化學反應的進行，達到二次制曲的目的，并產生醬香型白酒風味，堆積后的糟醅除感官上有著較大的變化外，其所含的營養物質、微量成分以及微生物等同樣有所改變。在堆積發酵期間嗜熱芽胞桿菌等有益于糟醅生香的嗜熱、嗜溫微生物會大量繁殖，為后續的入窖發酵提供充足的微生物[6,12-13]。

a-堆積0 h；b-堆積36 h；c-堆積48 h圖3 糟醅發酵過程中糟醅變化情況Fig.3 Appearances of fermented grains during stacking fermentation

2.2 糟醅發酵過程中溫度變化趨勢

如圖4所示，入窖溫度控制在28～30 ℃，升溫幅度在10 ℃左右，發酵溫度整體符合“前緩-中挺-后緩落”的趨勢，其中前2輪發酵溫度升高較快，推測是由于第1～2輪發酵在熱季進行，環境溫度較高引起；其次，因該復合香白酒釀造過程中還加有高溫大曲，故發酵溫度主要以高溫大曲為主，從而2種方案溫度變化差異并不顯著。入窖發酵3～4 d，微生物利用糟醅中帶入的O2快速繁殖產生熱量，使窖內發酵溫度在15～20 d一直保持在30～36 ℃，在此期間，糖化所產生的葡萄糖與酵母菌維持生命所需的葡萄糖基本平衡，發酵基本停止，酵母菌逐漸衰老死亡，而細菌和其他微生物生長占優勢[14]，此時酒精含量、酸度、淀粉變化不大。入窖第20～30天，酒精發酵基本完成，隨著發酵時間的延長，有機酸增加，從入窖第20～30天至開窖，窖內處于溫度緩慢下降的產酯期，也是香味物質逐漸生成的時期[15]。此時酵母菌已失去活力，主要是細菌作用產酸，發酵糟中醇類與有機酸發生酯化反應，酒精含量稍有下降，酸度逐漸上升，微生物細胞中所含酯化酶促使酯類物質生成，能促進糟醅產生較多的風味物質[16-17]。

a-第1輪發酵；b-第2輪發酵；c-第3輪發酵圖4 糟醅發酵過程中發酵溫度的變化Fig.4 Changes in fermentation temperature during the fermentation process of fermented grains

2.3 堆積前、后和發酵結束糟醅微生物多樣性的特征分析

糟醅原核微生物群落組成(<1%合并為Others)如圖5-a所示，整體上來看，2種方案優勢微生物都為醋酸桿菌屬(Acetobacter)、乳桿菌屬(Lactobacillus)以及芽胞桿菌屬(Bacillus)等；不同方案中共檢出14種優勢細菌，因河內白曲和糖化曲2種曲藥都是以真核微生物為優勢微生物，故2種方案在細菌種類組成上較為相似，但豐度存在差異。通過對比堆積前糟醅樣D1和D2發現，細菌群落結構具有相似性，但D2中克羅彭斯特菌屬(Kroppenstedtia)豐度顯著高于D1，可能是由糖化發酵劑引入所致；對比堆積后糟醅樣R1和R2，兩者原核微生物群落結構趨于一致，可能是由于堆積過程中兩者都加麩皮，提高了糟醅疏松度和含氧量，好氧微生物的豐度顯著增加[18]；該現象表明麩皮在調味酒釀造過程中影響顯著。另外，在F2發酵結束糟醅樣本C2中還存在一定量的Acetobacter，這可能是由于麩皮的增氧特性或者是糖化曲對該發酵體系產生的影響使得整體酸度下降(圖2-a)，從而減輕了對Acetobacter的抑制，使其參與整個釀造過程；原核微生物多樣性分析結果表明，在整個釀造過程中，2種方案的糟醅發酵過程中細菌群落結構受河內白曲和糖化曲的影響較小，受高溫大曲影響較大。

糟醅真核微生物群落組成(<1%合并為Others)如圖5-b所示，不同方案中共檢出20種優勢真菌，真菌種類和豐度都存在顯著差異。在堆積前，方案F1的真菌優勢微生物為嗜熱真菌屬(Thermomyces89%)；方案F2為絲衣霉屬(Byssochlamys12%)、Thermomyces31%、曲霉屬(Aspergillus16%)、嗜熱子囊菌屬(Thermoascus30%)。堆積后，方案F1的優勢微生物主要為酵母，包括伊薩酵母屬(Issatchenkia29%)、畢赤酵母屬(Pichia29%)以及哈薩克斯坦酵母屬(Kazachstania25%)；而方案F2的優勢微生物主要為霉菌，主要為Byssochlamys87%。發酵結束后，不同方案糟醅中真菌微生物種類基本一致，但其豐度不同；方案F1優勢微生物群落結構復雜，包括Byssochlamys8.8%、Thermomyces2.6%、Aspergillus7.9%、Issatchenkia27%、Pichia15%、青霉屬(Penicillium4.2%)、節擔菌屬(Wallemia7.4%)、Thermoascus3.1%；方案F2優勢微生物包括Byssochlamys14%、Aspergillus6%和Penicillium52%。可見，不同糖化發酵劑對整個發酵過程真菌群落結構的影響不盡相同，F1中真菌主要集中在酵母屬，F2中真菌主要集中在霉菌屬[19]。

a-細菌；b-真菌圖5 堆積前、堆積后、發酵后糟醅微生物多樣性Fig.5 Microbial diversity of fermented grains before stacking,after stacking and after fermentation

2.4 基礎酒產酒率及特征風味物質分析

對2個實驗方案進行蒸餾取酒，分級儲存。綜合酒樣色譜數據如表1所示。

表1 基礎酒產酒率及色譜數據理化指標分析Table 1 An analysis of yield, chromatographic data, and physical and chemical index of basic liquor

2個實驗方案3輪次發酵的平均出酒率分別為F1(29.33±1.27)%、F2(30.2±1.72)%。由表1可見，四大酯中，乙酸乙酯含量最高，其次是乳酸乙酯、己酸乙酯和丁酸乙酯；己酸乙酯賦予基礎酒濃香型酒風格特點，乙酸乙酯賦予基礎酒清香型風格特點，綜合其他酸酯物質使得基礎酒的口感復合綿甜，豐滿協調[20-22]。方案F1中，隨著發酵輪次的增加，總酸含量逐漸降低，總體維持在(2.79±0.92)g/L。方案F2酸度逐漸增加，總體維持在(2.72±0.35)g/L；另外，對于酯類物質而言，2種方案都呈現先減少后增加的趨勢，分別維持在(10.27±2.25)、(10.14±2.63)g/L，推測與糖化發酵劑中真菌微生物的種類相關。

2.5 基礎酒品評結果分析

公司嘗評委員會就2個實驗方案3個輪次共6個綜合酒樣進行感官品評，嘗評委員會由2名國家級白酒評委，4名省級評委組成，白酒感官品評嚴格按照國家標準GB/T 33404—2016進行，評分細則主要包括色澤(5分)、香氣(25分)、口感(60分)、風格(10分)4個方面。嘗評委員會給出的綜合平均結果如表2所示。

表2 基礎酒綜合樣對比品評記錄表Table 2 Comparison and evaluation record of comprehensive samples of basic liquor

結合基礎酒的品評結果，經過高溫堆積后入窖發酵，結合了醬、濃香工藝的基礎酒在香氣、口味、口感、酒體、風格等方面融合了醬、濃兩香型之長，特點突出。酒體皆表現為無色或微黃透明，特別是在貯存6個月及一年以后，F2的基礎酒相較于F1酒體而言，顏色更顯微黃，口味醇厚綿甜、豐滿協調、回味悠長、還帶有一定醬味，具有舒適優雅的復合香氣。專家總體評價表明，F1方案基礎酒在香氣和風格比F2方案基礎酒更為突出。

3 結果與討論

不同糖化發酵劑釀造特殊風格白酒工藝，結合了濃香型白酒的續糟配料工藝、醬香型白酒的高溫堆積等關鍵工藝特點，通過對復合香型白酒釀造過程中發酵溫度的持續性監測，以及對糟醅堆積前、堆積后和發酵結束后糟醅進行高通量測序并分析微生物多樣性，結果表明2種方案在釀造過程中，理化指標變化趨勢一致，且方案F1釀造過程中理化指標變化差異更明顯；糟醅發酵溫度都呈現“前緩、中挺、后緩落”的趨勢，區別在于不同輪次因季節差異，導致發酵前期升溫速度不同，但總體升溫幅度都在10 ℃左右；添加河內白曲(F1)和糖化曲(F2)的基礎酒出酒率分別為(29.33±1.27)%、(30.2±1.72)%，總酸分別為(2.79±0.92)、(2.72±0.35)g/L，總酯分別為(10.27±2.25)、(10.14±2.63)g/L；感官評價表明2種方案所釀基礎酒在香氣、口味、口感等方面都較為突出，其中F2方案的基礎酒優于F1方案。通過對第3輪堆積前、入窖和出窖糟醅進行微生物多樣性分析發現，2種方案在整個釀造過程中細菌群落結構相似，真菌結構差異顯著；最終結合專家組對于基礎酒綜合評分得出添加糖化曲的方案在香氣和風格更為突出，總體評價更高。以上結果表明不同香型白酒釀酒工藝的相互借鑒融合，不同糖化發酵劑的配比使用，在提升基礎酒質量和生產口感豐富的復合香型白酒方面具有一定效果。