濃香白酒釀造過程中黃水定向馴化功能菌窖外發酵醪的開發與應用研究

毛洪川，許德富，王勝威，羅 杰，付 鑫，雷 慶，何 璐

（瀘州老窖股份有限公司，四川瀘州 646000）

濃香白酒是四川白酒產業的主導產品，以“無色透明，窖香優雅，陳香舒宜，綿甜爽凈，酒體豐滿，余味悠長”名揚海內外。在各香型酒中，濃香白酒的產量最大，備受廣大消費者青睞，占據市場份額的70%以上。目前濃香白酒的生產還存在生產周期長、優級品率低等問題，嚴重制約了濃香白酒產業的發展。如何在保持傳統濃香白酒風格的基礎上節能降耗、提高酒質是目前酒類行業研究的重點[1-2]。

黃水是濃香白酒釀造過程產生的副產物之一，是發酵過程中在微生物作用下產生的一種具有明顯酸澀味的黏稠狀液體，其中含有大量的營養物質、有益微生物菌群、豐富的菌體蛋白以及酯類、醇類、有機酸類、醛類和酮類等微量有機成分，還含有少量的還原糖[3-4]。實際生產過程中黃水回收利用方式主要為回底鍋蒸餾，造成黃水中大量有機物及香味成分的損失，黃水綜合利用效率低，同時黃水伴隨底鍋的排放也為企業帶來了廢水處理的壓力[5-6]。因此，本研究通過對黃水定向馴化的釀酒微生物類群以及豐富物質成分的資源化利用，以黃水為生物源，配伍生料麩皮、食用級乙醇等營養源，進行密閉培菌發酵獲得生物發酵液；生物發酵液再度配伍食用級乙醇和生香酶強化發酵，獲得生物發酵醪，渣液分離后用于回蒸提香。從原酒提質控耗角度可提高黃水的綜合利用價值。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：新鮮黃水、麩皮、95 %食用級乙醇、生香酶。

試劑：酚酞指示液（10 g/L）、氫氧化鈉（0.1 mol/L）、硫酸（0.1 mol/L），標準品（色譜純），上海Aladdin 股份有限公司。

儀器設備：恒溫培養箱，0.1 mg 電子天平(梅勒-托利多儀器(上海) 有限公司)；Agilent7820A 氣相色譜儀（美國安捷倫公司）。

GC條件：色譜柱：CPWAX 57 CB（50 m×0.25 mm×0.20 μm）；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 μL。

1.2 實驗方法

1.2.1 方案設計

抽取新鮮黃水為生物源，添加麩皮為微生物發酵產酸提供能源物質，采用95 %食用級乙醇調節發酵體系酒精度，密閉發酵7～15 d 后制得復合發酵液。向制得的發酵液中添加適量的生香酶密閉發酵7～15 d，進行產香發酵，促進微量香味物質的生成。發酵醪工藝優化完成后，向發酵醪體系添加95 %食用級乙醇調節發酵體系酒精度至60 %vol終止發酵，并將制得的發酵醪應用于濃香白酒生產回蒸，提高原酒的優級品率。

1.2.2 發酵液實驗方法

以黃水為生物源，添加麩皮和95 %食用級乙醇調節發酵體系酒精度，進行發酵液的實驗條件研究。發酵過程中每間隔4 d 取發酵液液體，檢測其總酸、總酯含量，發酵期15 d。先進行單因素試驗對試驗條件進行探索，根據單因素試驗結果進行正交試驗設計。

發酵容器采用250 mL 錐形瓶，發酵體系裝液量200 mL。先向錐形瓶中注入100 mL 黃水，通過添加95%食用級乙醇和蒸餾水調節酒精度至實驗所需，調節酒精度后發酵溶液體積為200 mL，按試驗要求添加麩皮后混勻，密閉發酵7～15 d 制得發酵液。每一方案做6 個平行實驗樣，每間隔4 d 取其中一個平行樣檢測其總酸總酯含量，根據總酸總酯含量的變化情況，確定具體發酵時間。

1.2.3 發酵醪實驗設計

向發酵成熟的發酵液中按表1 方案依次添加生香酶后密閉發酵。發酵過程中每間隔4 d 檢測發酵醪中總酸、總酯含量，發酵周期15 d。

表1 發酵醪實驗發酵體系生香酶添加梯度單因素實驗

發酵容器采用250 mL 錐形瓶，發酵體系裝液量200 mL。按試驗方案設計分裝至錐形瓶中并添加不同量的生香酶，混勻后密閉發酵7～15 d，每一方案做6 個平行，每間隔4 d 取其中一個平行樣檢測其總酸、總酯含量，根據總酸、總酯含量的變化情況，確定具體發酵時間，發酵結束后將制得的發酵液用95 %食用級乙醇調節酒精度至60 %vol 備用。生物發酵液及生物發酵醪發酵過程中每5 d 檢測發酵過程中發酵液總酸、總酯數據變化。

生物發酵醪工藝優化完成后，按照優化后的工藝條件進行中試實驗，制備生物發酵醪，將制得的生物發酵醪應用于濃香白酒回蒸（液體回升底鍋，渣子拌和上甑糟），將生物發酵醪回蒸的酒樣進行感官嘗評及色譜數據分析。

2 結果與分析

2.1 單因素（麩皮）發酵液實驗優化結果分析（圖1）

圖1 不同麩皮用量各試驗組總酸總酯指標對比

如圖1（A）所示，生物發酵液的起始總酸在16.5～17 g/L，隨著發酵的進行，在不同麩皮用量梯度條件下總酸含量緩慢增加，總酸含量在發酵前期增長緩慢，在發酵后期增長較快，至發酵結束總酸含量達到18～18.5 g/L，總酸含量增幅在1.63～1.88 g/L。發酵結束后總酸含量高低順序依次為麩皮用量3%＞5%＞1%＞0%。實驗結果表明未添加麩皮的總酸含量最低，添加麩皮發酵的總酸含量略高于未添加麩皮。發酵液中添加麩皮后為發酵液中微生物的生長繁殖提供了一定營養，有利于微生物的生長繁殖，導致微生物產酸增加。發酵液體系的總酸含量較高對微生物的生長繁殖存在一定的抑制作用，所以添加麩皮后總酸的增加不明顯。

圖1（B）為不同麩皮添加量條件下的總酯含量變化情況，隨發酵的進行總酯含量緩慢增加，發酵液起始總酯含量在6.1 g/L，至發酵15 d 發酵結束，總酯含量在6.82～6.94 g/L，總酯含量增幅在0.6～0.9 g/L，總酯含量相互之間無明顯差異，基本與總酸的含量變化相一致。總酯含量與各類有機酸的含量多寡密切相關，因此總酯含量的變化亦是前期增長緩慢，后期增長較快。

綜上所述，麩皮用量越大總酸的增長量越大，但麩皮用量增加，會導致發酵液中固體物的增加，不利于后續的發酵處理及使用。因此麩皮用量采用1 %較為適宜，在該用量條件下總酸增長量較大。

2.2 單因素（酒精度）發酵液實驗優化結果分析（圖2）

圖2 不同酒精度各試驗組總酸總酯指標對比

乙醇作為微生物發酵代謝的中間產物及合成各類酯的前體物質，其含量多寡對微生物生長代謝存在一定影響。乙醇含量在一定范圍內可促進微生物生長代謝生酸產酯，乙醇濃度超過一定量后則會對微生物的生長代謝產生抑制作用。同時乙醇是生成各類酯的前體物質，乙醇含量多則生成的酯多[7-8]。

酒精度梯度單因素實驗結果如圖2 所示，酒精度梯度分別為3 %vol、5 %vol、8 %vol 和10 %vol。如圖2（A）所示，不同乙醇濃度條件下初始總酸含量在16.53～16.74 g/L，隨發酵的進行總酸含量緩慢增加，至發酵結束總酸含量達到18～18.35 g/L。總酸含量最高的為乙醇濃度5%vol的發酵液，因此酒度選擇5%vol 較為適宜。

如圖2（B）所示，不同酒精度梯度條件下的初始總酯含量在6.15～6.33 g/L，至發酵結束總酯含量在7.08～7.33 g/L，總酯含量增幅在0.86～1.07 g/L。隨乙醇濃度的增加，總酯含量逐漸增加，當酒精度提高至10 %vol 時，總酯含量略有下降，這是因為隨著乙醇含量的增加，為微生物的生長代謝提供了前體物質，同時對醇與酸的酯化作用起到了促進作用[9-10]，因此總酯含量逐漸增加。隨著乙醇含量逐漸加大，過量的乙醇會對酯化酶產生抑制作用，因此總酯含量略有下降。

綜上所述，乙醇濃度梯度選用5 %vol 較為適宜，該酒精度亦是黃水原有酒精度范圍，有利于保持黃水中微生物及各類酶的活性，促進生酸產酯。

2.3 麩皮用量和酒精度梯度正交試驗結果分析（圖3）

圖3 麩皮用量和酒精度梯度正交試驗設計總酸總酯含量變化情況

圖3（A）為正交試驗設計總酸含量變化情況圖，如圖所示，發酵起始總酸含量在17.03～17.22 g/L，至發酵15 d發酵結束總酸含量在18.54～18.83 g/L，其中A1B1方案的總酸含量最高達到18.83 g/L。

圖3（B）為正交試驗設計總酯含量變化情況圖，如圖所示，發酵起始總酯含量在6.16～6.34 g/L，隨發酵液發酵酯化的進行，總酯含量緩慢增加，至發酵15 d 發酵結束，總酯含量在7.24～7.42 g/L，其中總酯含量最高為A1B1 方案的7.42 g/L，其次為A1B2和A2B2方案。

結合正交試驗總酸總酯含量結果分析，發酵結束后，A1B1 方案發酵制得的生物發酵液總酸和總酯含量均較高。

2.4 發酵醪實驗優化結果分析（圖4）

圖4 不同生香酶用量發酵醪總酸總酯變化

向已經發酵成熟的發酵液中添加不同量生香酶，繼續進行密閉發酵。發酵過程中每間隔4 d 檢測發酵醪中的總酸、總酯含量，發酵過程中的總酸、總酯含量變化如圖4所示。

如圖4（A）所示，不同生香酶添加量條件下，起始總酸含量在18.5 g/L 左右，隨生物發酵醪發酵的進行，總酸含量呈現逐漸增加的趨勢，發酵前期0～4 d 總酸含量緩慢增加，4～12 d 總酸含量增長較快，至發酵15 d 發酵期結束總酸含量達到19.73～20.54 g/L，并且主要由乙酸、乳酸等酸類構成。

如圖4（B）所示，發酵醪中不同生香酶用量條件下，起始總酯含量在7.30 g/L左右，隨發酵醪發酵的進行總酯含量逐漸增加，至發酵結束總酯含量達到8.15～8.38 g/L。

酯類是回甑蒸餾提香主要利用的香味物質，3%生香酶添加量下總酸、總酯絕對增加量分別為1.53 g/L、1.03 g/L，總酯含量增加最多，該生香酶添加量較為適宜。

2.5 發酵醪蒸餾酒樣色譜數據及感官分析

向發酵結束后的發酵醪體系添加95%食用級乙醇調節發酵體系酒精度至60%vol 終止發酵，并將發酵醪渣汁分離，醪液回升底鍋、渣汁拌和上甑糟蒸餾，蒸餾酒醅取同一窖池同一層次按相同配料進行拌糟上甑蒸餾。取等量傳統黃水為對比進行蒸餾酒樣的色譜及感官鑒定。由5 位白酒評委采用暗評法按照感官評價表2 嘗評打分，感官分析見表3。

表2 濃香型原酒嘗評打分表

表3 原酒感官分析表

白酒中的酯類是影響白酒風味的重要因素[11-12]，我國名優白酒多以乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯四大酯類為主[13]。結合圖5 及表3，可以看出發酵醪用于回蒸取酒對于酒體質量有較明顯的提升，發酵醪組四大酯含量豐富、比例較協調，有窖香、糧香，具有濃香白酒典型風格。回蒸黃水組乙酸乙酯、乳酸乙酯偏高，四大酯量比失衡，口感澀味明顯。

圖5 發酵醪蒸餾酒樣及對比酒樣色譜數據

3 結論

通過對黃水定向馴化的釀酒微生物類群以及豐富物質成分的資源化利用，分步研究制得發酵液、發酵醪，并將發酵醪用于回蒸提香，提高了黃水的綜合利用價值。

研究發現A1B1 方案發酵制得的生物發酵液總酸和總酯含量均較高（總酸18.83 g/L、總酯7.42 g/L），結合不同生香酶添加量研究，生香酶添加量為3%較為適宜，在該生香酶用量條件下總酸含量達到20.01 g/L，并且主要由乙酸、乳酸等酸類構成，總酯含量達到8.36 g/L。發酵醪用于回蒸取酒對于酒體質量有較明顯的提升，發酵醪組四大酯含量豐富、比例較協調，有窖香、糧香，具有濃香白酒典型風格。回蒸黃水組乙酸乙酯、乳酸乙酯偏高，四大酯量比失衡，口感澀味明顯。

后續將繼續優化發酵醪的中試實驗研究，提高發酵醪產酸產酯能力，進一步優化發酵醪應用于回窖發酵、回蒸提香工藝參數，提高黃水的綜合利用價值。