不同堆曲模式對醬香大曲質量的影響

蔣英麗，沈 毅，王 西，張亞東，晏 永，楊靖洲*，尹杰兵，羅茂果

（1.四川郎酒股份有限公司，四川 瀘州 646523；2.四川省醬香型白酒生態釀造工程技術研究中心，四川 瀘州 646523）

醬香大曲是醬香型白酒釀造生產的糖化發酵劑、生香劑[1]，是釀酒過程中重要的微生物、酶類、香氣物質及其前體物質的主要來源，對醬香型白酒質量有著重要貢獻。醬香大曲的制作特征包括生料制曲、自然網羅微生物、季節性強、堆積培養、培養周期長，其中堆積培養是大曲培養的共同特點[2]，根據工藝和產品特點的需要，通過堆積培養和翻曲來調節和控制各階段的品溫，借以控制微生物的種類、代謝和生長繁殖。在醬香大曲的培菌發酵階段，曲坯品溫逐漸上升至60 ℃以上的高溫[3]，是傳統醬香型白酒工藝特點“四高兩長”之一，是醬香大曲獨有的制曲方式[4-5]；同時，安曲、翻曲環節是醬香大曲生產的重要操作環節，通過長期生產經驗發現，安曲、翻曲的堆曲模式決定了曲坯保溫、排潮效果，對大曲質量有著重要影響[6]。傳統醬香大曲在安曲、翻曲時，一般堆曲模式采用“橫三豎三交叉排列”進行堆置曲塊，每層曲塊均勻間隔堆置。而目前，國內外對高溫大曲的研究熱點主要集中大曲微生物組成與變化規律、產香機理，對大曲培菌階段的研究也主要圍繞機械翻去、曲間隔離或覆蓋物料、曲塊間距、制曲溫度等方面影響研究[7-9]，目前鮮見對大曲堆曲模式的質量影響研究。

本研究采用創新堆曲模式（innovative curve stacking mode，IM）與傳統堆曲模式（traditional curve stacking mode，TM），利用析因試驗，探索在安曲與翻曲環節采用不同堆曲模式對大曲質量的影響，確定大曲培菌發酵不同階段更優的堆曲模式，為進一步提升大曲質量提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 材料

小麥、母曲、稻草：四川省古藺郎酒廠有限公司。

1.1.2 化學試劑

氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、碘液、鹽酸溶液、斐林試劑、次甲基藍、酒石酸鉀鈉、無水乙酸鈉（均為分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

BSA224S電子天平：賽多利斯科學儀器有限公司；101-0EBS電熱鼓風恒溫干燥箱：北京市永光明醫療儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 傳統醬香大曲生產工藝流程及操作要點

操作要點：

a）潤麥：小麥加水潤麥，夏季潤麥水使用常溫自來水，用水量為原料的10%以內，潤麥時間20 h左右。

b）小麥粉碎：采用粉碎機進行粉碎，粉碎度感官要求“爛心不爛皮，呈梅花瓣狀”。

c）拌和：將粉碎后的粗麥粉，加入原料3%～8%的母曲和32%～40%水進入絞龍攪拌均勻，感官要求達到用手捏成團不粘手，無疙瘩及白色粉末。

d）踩曲：將拌勻曲料裝入曲模內，踩制成為曲坯，要求成型曲坯四周緊中間稍松、光滑平整、無缺角、邊毛高度要一致。

e）晾曲：將踩好成型的曲坯整齊有序、橫豎成列、預留間隙的擺放在晾堂，待曲坯表面水分收漿后轉入發酵倉，晾曲時間在40 min以內。

f）入倉安曲：曲坯轉入發酵倉，傳統方式在發酵倉地面和墻壁輔一定厚度的稻草，將曲坯按“橫三豎三交叉排列”方式進行安放堆置，曲坯之間、層與層之間使用稻草間隔，一般堆置5層5列。

g）噴灑量水：曲坯入倉安曲完成后，在曲堆的頂部噴灑量水，量水為常溫自來水，用量為原料5%以內。

h）培菌發酵：安曲、噴灑量水后，關閉門窗進行保溫培菌發酵，微生物逐漸在曲表面繁殖，曲堆品溫逐漸上升，最高溫度在60 ℃以上，在過程中可通過翻曲來調節曲坯的溫度、濕度。

i）拆曲出倉：曲坯再發酵倉內培菌發酵40 d后，品溫降到接近室溫時，曲塊大部分已經干燥，即可拆曲出房，要求將曲坯上的粘連稻草清除干凈。

j）貯存：曲坯拆曲出倉后，轉至儲曲房儲存6個月以上，即得醬香大曲成品。

1.3.2 堆曲模式

本研究基于長期生產經驗，結合空氣動力學的原理，提出了一種名為“疊層反向傾斜排列”的創新堆曲模式。如圖1A所示，主要技術是在曲塊培菌發酵各次翻曲環節，同層曲塊同向傾斜20°～60°排列，不同層曲塊呈傾角45°交叉排列，形成“疊層反向傾斜排列”；同列從下往上每層曲塊之間的間隙逐漸減小（下寬上窄）。如圖1B所示，與“橫三豎三交叉排列”傳統堆曲模式相比，“疊層反向傾斜排列”堆曲模式的技術原理可使每塊曲塊承受壓力均衡，減少發酵曲塊變形，利于曲坯水分揮發及后火期溫度穩定；“下寬上窄”有利于下層曲塊的排潮，上層曲塊的保濕，利于整個曲堆的溫濕度與氧氣合適。與“橫三豎三交叉排列”傳統堆曲模式相比，創新堆曲模式整體排潮效果更優、操作更加便捷。

圖1 醬香大曲堆曲模式Fig.1 Stacking patterns of Jiangxiang Daqu

1.3.3 試驗設計

通過利用一種創新堆曲模式（IM）與傳統堆曲模式（TM），在不同應用環節（即安曲、翻曲環節）進行析因試驗[10]，以不同應用環節（H）與堆曲模式（M）為影響因素，設計2因素2水平析因試驗見表1。

表1 堆曲模式與應用環節析因試驗設計Table 1 Factorial experiments design of stacking patterns and production segments

為確保研究結果科學嚴謹、可行，試驗遵循控制變量原則、重復性原則、對照性原則，設置試驗A、B、C、D組共4個生產試驗組合見表2。同一生產班組內開展生產試驗，每天A、B、C、D組4個試驗組同時生產，每天每組生產1間發酵倉，連續生產16 d，每組共生產150 t，以每組生產16間作為實驗平行。盡可能排除環境、投糧、潤糧、麥料粉碎度等影響因素[11]，保證試驗變量單一、可控，避免試驗結果的偶然性。每天固定時間使用溫度計和濕度計分別對大曲發酵過程中的大曲品溫、曲堆相對濕度進行檢測。

表2 堆曲模式試驗組合Table 2 Tests combination of stacking patterns

1.3.4 大曲理化指標測定方法

水分測定：采用快速烘干法[12]；酸度測定：采用酸堿中和法[12]；糖化力測定：參照輕工行業標準QB/T 4257—2011《釀酒大曲通用分析方法》[12]中的方法。

1.3.5 大曲質量鑒定

大曲質量評價指標包含理化指標和感官指標兩部分，以“感官為主，理化為輔”。大曲理化指標要求符合水分≤13.0%，酸度≤3.0 mmol/10 g，糖化力50～400 mg/（g·h）。由5名以上鑒定技術人員對大曲表面色澤、香氣、斷面等方面進行感官評定，大曲感官指標評價標準見表3。

表3 大曲感官質量評價標準Table 3 Sensory quality evaluation standards of Daqu

1.3.6 大曲成型率計算公式

1.3.7 數據處理

利用Excel 2016、IBM SPSS Statistics 26.0等統計軟件進行數據處理、分析、作圖。

2 結果與分析

2.1 不同堆曲模式對曲坯溫濕度的影響

大曲培菌發酵過程中的大曲品溫和倉內濕度變化是反映醬香型大曲發酵情況的重要標志，也是醬香型大曲發酵過程不可缺少的關鍵性控制因素[13]。

2.1.1 不同堆曲模式對曲坯溫度的影響

高溫制曲是醬香型白酒風格的關鍵，大曲在合適品溫、水分等條件下，才能使微生物得以良好生長及生化反應的正常進行[14]。由圖2可知，不同組別的大曲在發酵過程中品溫變化趨勢均符合“前緩、中挺、后緩落”規律[15]，但發酵頂溫和后火期溫度有所差異，其中發酵頂溫A、B組低于C、D組，這是由于A、B組的創新堆曲模式，曲坯間隔均勻、空氣流通好，發酵前期曲坯表面水分散發快，導致曲坯升溫較緩慢，頂溫較低。C、D組的傳統堆曲模式發酵時曲塊更緊密，曲堆保溫效果好，發酵前期曲塊升溫過快，頂火溫度不易控制。后火期溫度穩定性最好是C組，A、B組次之，D組穩定稍差，這是由于C組在安曲時采用傳統堆曲模式，曲塊間隔均勻且受力均勻，水分散失均勻，曲塊變形小，保障了后火期溫度穩定；D組在安曲和翻曲均采用傳統堆曲模式，在安曲后曲堆保溫保濕效果好，曲坯水分揮發慢，曲坯偏軟、變形大，翻曲后由曲堆排潮效果差，水分揮發困難、不及時，導致曲塊發酵時間延長，從而后火期溫度波動較大。

圖2 不同試驗組曲坯溫度在發酵過程中的變化Table 2 Changes of koji bricks temperature of different experimental group during fermentation process

2.1.2 不同堆曲模式對曲坯發酵環境濕度的影響

發酵環境濕度指曲坯發酵環境干濕程度，一般主要受曲坯發酵過程品溫與曲坯水分影響，是判斷大曲發酵環境情況的重要指標[16]。一般發酵品溫越高，蒸發的水汽越多，曲堆內曲坯發酵環境濕度越高[17]。

由圖3可知，不同組別的發酵環境濕度變化趨勢相同，而發酵前期發酵環境濕度A、B組低于C、D組，發酵后期D組最高，C組次之，其次是A、B組。

圖3 不同試驗組環境濕度在發酵過程中的變化Fig.3 Changes of environment humidity of different experimental groups during fermentation process

A、B組安曲采用創新堆曲模式，發酵前期排潮效果好，曲坯水分揮發至曲堆以外，曲堆內發酵環境濕度小，曲坯表面水分散失早，到發酵后期曲坯水分不足，發酵環境濕度較小。

C、D組安曲采用傳統堆曲模式，發酵前期排潮效果差，發酵前期品溫高，曲坯水分揮發大，增加了發酵環境濕度；翻曲時C組翻曲后由于改為創新堆曲模式，排潮效果優于D組，C組到發酵中期曲坯水分基本揮發完全，發酵后期濕度小；而D組持續采用傳統堆曲模式，曲堆排潮效果差，中期曲堆內一直處于高溫高濕，曲坯水分揮發困難，導致發酵后期品溫降低后，曲坯水分仍較大，從而發酵環境濕度高于其他組。

2.2 不同堆曲模式對大曲理化指標的影響

大曲水分在制曲過程中與微生物的生長和酶的生成密切相關，是大曲一個重要的指標，對大曲的培養和貯存起著關鍵性的作用[18-19]。大曲酸度能定性反映出大曲復合曲香物質的強弱程度，大曲酸度的形成主要來源于生酸微生物進行的有機酸代謝以及脂肪、淀粉和蛋白質的降解，酸度適當可一定程度上抑制雜菌，還可為有益微生物提供適宜的生長繁殖環境[20]。大曲糖化力是指大曲中具有糖化作用的酶及微生物將淀粉轉化為糖分的能力，能夠將淀粉轉化為被酵母菌等所利用的可發酵性糖[21]。

各組別每間發酵倉在入倉、一次翻曲、二次翻曲、三次翻曲及出倉曲出倉時，抽樣對大曲的水分、酸度、糖化力指標進行檢測，結果見圖4。由圖4a可知，大曲培菌發酵過程的平均水分整體呈下降趨勢，各組別下降幅度及出倉曲水分均呈C組＞A組＞B組＞D組，其中水分下降速率在一次翻曲前A、B組高于C、D組，一次翻曲后C、A組高于B、D組，反映了創新堆曲模式對大曲水分揮發具有促進作用。由圖4b可知，大曲培菌發酵過程的平均酸度變化呈先升后降的拋物線，各組別在各環節的酸度無明顯差異。由圖4c可知，大曲培菌發酵過程的平均糖化力整體呈先下降后略微上升，入倉至一次翻曲時A、B組下降幅度低于C、D組，出倉曲糖化力呈現A組＞B、C組＞D組，B、C組差異不明顯。

圖4 不同試驗組在制曲過程中大曲水分（a），酸度（b）及糖化力（c）的變化Fig.4 Changes of water contents (a), acidity (b) and saccharifying power (c) of Daqu with different experimental groups during Daqu-making process

2.3 不同堆曲模式對出倉曲感官質量的影響

2.3.1 不同堆曲模式對出倉曲成型率的影響

大曲成型率是反映發酵過程損耗的指標，一般作為成本考核指標。不同堆曲模式對出倉曲成型率的影響結果見圖5。

圖5 不同試驗組大曲成型率對比Fig.5 Comparison of forming rate of Daqu with different experimental groups

由圖5可知，出倉曲成型率由大到小順序為A組＞B組＞C組＞D組。A組最高主要由于安曲、翻曲操作均采用創新堆曲模式，曲坯受力均勻，安曲后曲坯表面水分容易揮發，曲坯硬度大、變形小，翻曲時曲坯不易散爛。B組與A組一樣，在安曲后曲坯硬度大，第一次翻曲操作時不易散爛，但由于翻曲采用傳統堆曲模式，后續第二次翻曲存在一定程度散爛和變形。D組安曲、翻曲時采用傳統堆曲模式，在發酵前期曲坯表面水分揮發困難，曲坯硬度偏小、變形大，翻曲操作時易出現曲坯掉角、斷裂等現象，造成出倉曲的成型率低。C組與D組一樣，在安曲后曲坯偏軟，但翻曲時改采用創新堆曲模式，因曲坯安置方式統一，減少操作造成的掉角、斷裂等現象，在翻曲采用創新堆曲模式后曲坯硬度增大，成型率較D組有所增加。

2.3.2 不同堆曲模式對出倉曲色澤的影響

大曲色澤是指大曲表面所呈現的顏色，一般分為黃褐色、黑褐色、灰白色。不同色澤曲塊的香味、理化特性、風味物質有所不同[22-23]，優質大曲一般呈黃褐色，醬香、曲香濃郁，菌絲明顯，糖化力大小合適[24]。出倉曲表面不同色澤的形成是由于曲坯在發酵倉內不同位置的溫度、水分有差異，整倉色澤比例反映了曲堆發酵穩定及保溫排潮操作的有效性。不同堆曲模式對出倉曲色澤的影響結果見圖6。

圖6 不同試驗組大曲色澤對比Fig.6 Comparison of color of Daqu with different experimental groups

由圖6可知，出倉曲黃褐色比例由大到小順序為C組＞B組＞A組＞D組，黑褐色比例由大到小順序為D組＞C組＞B組＞A組，灰白色比例由大到小順序為A組＞B組＞D組＞C組。黑褐色比例D組最大，C組次之，其次是A、B組，D、C組黑褐色曲的形成主要是由于D、C組曲坯在翻曲前曲堆中心位置濕氣重、溶氧少，曲坯發酵品溫高，曲坯表面發生美拉德等生化反應產生大量黑色素，形成黑曲[25]；在翻曲時，C組采用創新堆曲模式，曲坯能有效排潮，控制了持續熱曲的時間，減少黑褐色曲產生。灰白色比例A組最大，B組次之，其次是C、D組，A、B組，灰白色曲的形成主要是翻曲前曲堆排潮過大，曲坯表面水分散失過快、熱曲時間短；翻曲后A組曲坯水分持續散失，導致曲坯出現表面干皮，發酵品溫低，而B組采用傳統堆曲模式，曲坯能有效保濕，發酵品溫較高，曲坯正常發酵。黃褐色比例C組最大，主要是由于采用“安曲傳統堆曲，翻曲創新堆曲”模式，安曲后曲坯發酵前期，能保證大曲水分揮發適當，翻曲后曲堆保溫排潮效果好，曲坯溶氧均勻，確保了曲坯正常的培菌發酵。

2.3.3 不同堆曲模式對出倉曲感官評分的影響

各組拆曲完成后，抽樣對出倉曲進行感官鑒定評價[26]，結果見表4。由表4可知，各組平均感官評分較高，其中C組感官評分最高，曲塊表面為黃褐色為主，曲心較干燥，焦香、復合香、豉香較明顯；其余三組感官評價略次，總體不同堆置環節采用不同堆曲模式大曲感官有一定規律性。C組感官評分最高，主要由于采用“安曲傳統堆曲，翻曲創新堆曲”模式，使得發酵過程不同階段的發酵條件更適宜，大曲能達到更加良好培菌發酵效果。其余三組的出倉曲均存在少部分的異常曲，B組出倉曲存在斷面曲心存在濕潤感、有少量水分；A組出倉曲存在較多灰白色曲塊，斷面菌絲不明顯；D組出倉曲存在較多黑褐色曲塊，少部分斷面曲心水分重，香味不明顯。

表4 不同試驗組大曲感官評價結果Table 4 Sensory evaluation results of Daqu with different experimental groups

2.4 不同堆曲模式對大曲質量的影響

2.4.1 不同堆曲模式對出倉曲質量等級的影響

出倉曲質量等級是按質量標準以“感官為主，理化為輔”方式，根據感官鑒定和理化結果進行質量等級判定，評選整間出倉曲特級、優級、普級比例。不同堆曲模式對出倉曲質量等級的影響結果見圖7。

圖7 不同試驗組大曲質量等級對比Fig.7 Comparison of quality grades of Daqu with different experimental groups

由圖7可知，出倉曲特級比例C組最高，B、C組次之，D組最低；普級比例D組最高，B、C組次之，C組無普級。說明C組培菌發酵模式大曲質量有明顯提升，其主要由于氣溫高、空氣濕度大，采用創新堆曲模式能更合理控制大曲發酵溫濕度，為微生物生產創造條件，進而影響大曲質量。

2.4.2 不同堆曲模式對出倉曲質量等級的方差分析

利用雙因素方差分析去研究應用環節和模式對于特級比例的影響關系，結果見表5。由表5可知，應用環節沒有呈現出顯著性（F=0.005，P=0.942＞0.05），說明環節并不會對特級比例產生差異關系。模式呈現出顯著性（F=7.203，P=0.009＜0.05），說明主效應存在，模式會對特級比例產生差異關系。模式呈現出顯著性，并且環節和模式的交互項呈現出顯著性（F=10.654，P=0.002＜0.05）；進一步分析簡單效應發現，在H1下，F1、F2差異不顯著，說明在安曲環節，采用傳統堆曲模式與創新堆曲模式對特級曲比例影響不大；在H2下，M1顯著高于M2，說明在翻曲環節，采用創新堆曲模式的特級曲比例明顯優于傳統堆曲模式。

表5 析因試驗設計雙因素方差分析結果Table 5 Variance analysis results of factorial experiments design

3 結論

本試驗研究了醬香大曲不同堆曲模式對大曲質量的影響，為對比兩種不同堆曲模式模擬應用于安曲與翻曲兩個環節對大曲質量的影響，通過設計開展2因素2水平析因試驗研究，分析大曲培菌發酵過程溫濕度、理化指標變化和出倉曲的感官、理化指標及質量情況。結果表明，醬香大曲模擬采用“安曲傳統堆曲模式，翻曲創新堆曲模式”進行培菌發酵生產，安曲后大曲發酵前期保溫保潮效果好，發酵品溫升溫正常；翻曲后提升了后火期大曲的排潮能力，調控了灰白色、黑褐色曲塊產生，出倉曲理化指標合理，感官黃褐色占比大，斷面菌絲一致豐滿，曲心干燥，醬香、曲香更突出，焦香、復合香、豉香較明顯，出倉曲特級占比和整體評分最高，大曲質量最優。

由于醬香大曲生產是開放性生產，影響大曲質量的因素眾多[27]，本研究是模擬實際生產，數量相對較少，取得的階段性成果僅供同行參考。創新堆曲模式可為調控大曲品質提供了更多生產借鑒，但對發酵大曲微生物及風味物質變化等機理還需進一步深入剖析。