濃香型白酒發(fā)酵過程中酒醅理化指標變化規(guī)律研究

張 霞，王中凱，鄭 佳，劉多濤，雷學俊，陳小文

（宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644000）

濃香型白酒的發(fā)酵是多種微生物和酶系共同作用的一個非常復雜的過程，其中發(fā)酵過程中酒醅的主要理化參數(shù)包括水分、酸度、淀粉和殘?zhí)呛康壤砘笜?。酒醅理化指標的檢測是各大濃香型白酒企業(yè)在釀造生產(chǎn)過程中用于監(jiān)控日常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是生產(chǎn)任務能否順利完成的保障。在實際生產(chǎn)過程中，需要保證酒醅理化指標在一定數(shù)值范圍內(nèi)，酒醅發(fā)酵才能達到最佳效果[1-2]。濃香型白酒酒醅的研究多數(shù)是針對入窖糟和出窖糟理化數(shù)據(jù)的監(jiān)控[3]，而窖內(nèi)發(fā)酵過程中酒醅卻研究得很少，這就導致了無法了解窖內(nèi)發(fā)酵過程“物系、酶系、菌系”發(fā)生了什么變化，更無法通過有限的數(shù)據(jù)找到

發(fā)酵過程中各項理化指標之間的關聯(lián)關系。如果能夠結合入窖、出窖酒醅和發(fā)酵過程中酒醅各項理化參數(shù)的數(shù)據(jù)，加以分析就能夠為后續(xù)的生產(chǎn)操作提供決策的依據(jù)，將生產(chǎn)異常的風險遏制在萌芽階段[4]。本研究目的在于探索窖池整個發(fā)酵過程酒醅各項理化指標的變化規(guī)律，揭示濃香型白酒的發(fā)酵規(guī)律和機理，在實際生產(chǎn)中利用理化指標數(shù)據(jù)更加精確的指導工藝操作，從而達到提高出酒率和酒質(zhì)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、低消耗的目的。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

樣品采集：在釀酒車間選取兩口窖池作為平行取樣，分別取入窖、入窖后3 d、7 d、14 d、21 d、28 d、42 d、56 d 和出窖的酒醅樣品，樣品檢測指標取兩口窖池的平均值。將取得的酒醅樣品放入無菌袋并密封，及時送實驗室進行理化指標的檢測和蒸餾液醇酯分析。

試劑：酚酞、氫氧化鈉、基準苯二甲酸氫鉀、鹽酸、葡萄糖、次甲基蘭、硫酸銅、丙三醇等，均為市售分析純。

儀器設備：酒類分析儀（安東帕），奧地利安東帕（中國）有限公司；AVC-4D1 垂直流超凈工作臺、HWS26 型電熱恒溫數(shù)字水浴鍋、電熱鼓風干燥箱、電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司等。

1.2 實驗方法

1.2.1 水分的檢測[5]

用已烘至恒重的坩堝稱取混勻試樣10 g，105～110 ℃烘3 h，取出，放入干燥器中冷卻后稱重，再烘30 min，直至前后2次重量差不超過0.001 g為止。含水量計算公式：f=(w-w1)／w×l00%。

1.2.2 酸度的檢測[5]

稱取樣品20 g 于250 mL 燒杯中，加入200 mL水攪勻，于室溫下浸泡30 min，前15 min 充分攪拌，后15 min靜置。吸取20 mL上清液于250 mL三角瓶中，再環(huán)繞瓶壁加入約25 mL水。加入酚酞指示劑2滴，以0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至微紅色為其終點，平行試驗滴定允許誤差不得超過0.1 mL。

1.2.3 淀粉的檢測[5]

①水解：稱取試樣10 g 于250 mL 三角瓶中，加入1∶4 鹽酸溶液，輕輕搖動三角瓶，在瓶口裝上回流管，于電爐上回流水解30 min；取出，迅速冷卻，并用20 %氫氧化鈉溶液中和至微酸性；用脫脂棉過濾，濾液定容至250 mL。

②定糖：用斐林試劑滴定糖液，平行試驗滴定允許誤差不超過0.1 mL。

1.2.4 殘?zhí)堑臏y定[5]

吸取5 mL 已測酸度的酒醅液于三角瓶中，用斐林試劑滴定，平行試驗滴定允許誤差不超過0.1 mL，同時做平行空白試驗。

2 結果與分析

2.1 水分分析結果

水參與白酒發(fā)酵所有生化反應，是細菌、霉菌、酵母生長代謝不可缺少的重要物質(zhì)，微生物的生長和代謝與其存在的微環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的“三流運轉(zhuǎn)”，離不開水的直接或間接參與[6]。

由圖1 可見，無論是上層還是下層，中心還是邊緣，入窖酒醅水分均在54%～56%之間，酒醅水分總體趨勢都是隨著發(fā)酵天數(shù)的增多而逐漸升高，但是上升幅度卻有不同，整個發(fā)酵周期水分總體來說相差不大。發(fā)酵前期，窖池上層水分含量略大于邊緣酒醅水分含量，上層水分含量高于下層；發(fā)酵中后期，下層水分含量逐漸超過上層，發(fā)酵7 d 時上層中心酒醅水分含量急劇上升，14 d 變化幅度不明顯，上層邊緣酒醅水分在發(fā)酵7～21 d 也有個急劇上升階段，隨后略微下降，28 d 后逐漸升高，下層水分逐漸升高，7～14 d 升高速率較快。這是因為發(fā)酵初期窖池上層酒醅性狀疏松、氧氣充足，耗氧微生物繁殖迅速，代謝旺盛，使得上層水分略大于下層，而發(fā)酵中后期，隨著酒醅下層厭氧和兼性厭氧微生物的生長代謝，加上水分逐漸向下層滲透，導致發(fā)酵中后期下層水分含量逐漸增多；窖池邊緣水分要略大于窖池中心水分，我們猜測這應該是由于窖池邊緣更靠近窖壁，窖壁泥內(nèi)微生物更加豐富，其生長代謝能力更加旺盛，呼吸產(chǎn)生水分略多一些。

圖1 發(fā)酵過程中酒醅水分變化規(guī)律

2.2 酸度分析結果

酒醅窖內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)酒主要是微生物代謝過程，微生物生長代謝需要適宜的酸度，酸度過高或過低都不利于糖化和發(fā)酵，尤其是酒醅酸度過高，就會嚴重影響正常的生產(chǎn)過程。因此，發(fā)酵過程中酒醅酸度監(jiān)控也需要格外重視[7]。

由圖2 可見，無論是上層還是下層，中心還是邊緣，酒醅酸度總體趨勢都是隨著發(fā)酵天數(shù)的增多而逐漸升高，但是上升幅度卻明顯不同。發(fā)酵21 d前，窖池內(nèi)不同位置酒醅酸度幾乎沒有差別，上升幅度也很小，維持在2.5 左右，這應該是窖池內(nèi)微生物處于繁殖狀態(tài)，代謝產(chǎn)酸還不夠多。發(fā)酵21 d 之后，窖池不同層次酒醅的酸度發(fā)生明顯變化，下層酒醅酸度急劇上升，上層酒醅酸度也略有上升，但上升幅度沒有下層酒醅大，同一層次中心和邊緣酒醅酸度相差不大。這是因為發(fā)酵中后期，微生物生長繁殖速度減緩，主要是進行代謝，代謝產(chǎn)酸導致酒醅酸度升高，隨著發(fā)酵的進行，下層厭氧和兼性厭氧微生物代謝逐漸旺盛，這應該是發(fā)酵中后期下層酒醅酸度急劇升高的原因之一。

圖2 發(fā)酵過程中酒醅酸度變化規(guī)律

2.3 殘淀和殘?zhí)欠治鼋Y果

淀粉是發(fā)酵過程中微生物繁殖所需的主要碳源，淀粉在釀酒過程中，在微生物的作用下水解成葡萄糖等單糖，然后糖化過程中，在各種酶的參與下轉(zhuǎn)化成乙醇，因此濃香型白酒殘淀和殘?zhí)堑暮块g接反映了白酒發(fā)酵過程的情況[8]。

由圖3 可知，無論是窖池上層還是下層，中心還是邊緣，酒醅淀粉含量都是隨著發(fā)酵天數(shù)的增多而逐漸降低，這符合微生物繁殖代謝消耗淀粉的規(guī)律。發(fā)酵前期，酒醅性狀疏松、有利于微生物利用淀粉用于自身生長或?qū)⒌矸坜D(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，此階段淀粉消耗量大，淀粉含量下降幅度較大。發(fā)酵第14 天，上層中心酒醅淀粉含量急劇下降，隨后變化幅度不明顯，這和水分變化規(guī)律比較一致，這應該是因為隨著發(fā)酵的進行，水分不斷增加的同時，酒醅中不斷積累著不利于微生物生長的代謝副產(chǎn)物，微生物利用淀粉的能力減弱[9]。而且，發(fā)酵后期酒醅中酸度增高，參與釀酒發(fā)酵過程的淀粉酶和糖化酶會受到一定程度的抑制，限制了微生物對于淀粉的利用[10]。結合圖1 和圖3，窖內(nèi)發(fā)酵過程中，酒醅水分與淀粉的變化規(guī)律呈相反關系，而結合圖2 和圖3 可知，釀酒發(fā)酵過程中部分微生物代謝淀粉的同時會產(chǎn)酸，此規(guī)律也符合微生物代謝的機理，同樣能為我們判斷酒醅淀粉利用程度提供依據(jù)，再結合酒醅水分與酸度變化規(guī)律一致性的關系，有助于生產(chǎn)現(xiàn)場的快速判斷和決策。

圖3 發(fā)酵過程中酒醅淀粉含量變化規(guī)律

由圖4 可知，總體來說，窖池中酒醅殘?zhí)呛侩S著發(fā)酵過程的進行而逐漸降低，不同層次不同位置降低幅度和速率不同，這是因為，微生物生長代謝消耗淀粉的同時，淀粉分解產(chǎn)生糖，而微生物生長又需要糖類作為碳源，此消彼長，使得殘?zhí)呛砍孰A段式下降趨勢。發(fā)酵第3 天下層酒醅殘?zhí)呛窟_到最高值，隨后下降，到第21 天時，又達到一個頂峰，隨后逐漸降低；而上層酒醅殘?zhí)窃诎l(fā)酵第7 天達到頂峰，比下層晚了幾天，隨后逐漸下降直至出窖。這應該是因為發(fā)酵初期微生物主要處于生長繁殖階段，淀粉分解產(chǎn)生的糖類遠大于微生物消耗的糖類，使酒醅在發(fā)酵前期殘?zhí)呛可?，隨著發(fā)酵的進行，微生物代謝加快，消耗糖類速度大于淀粉分解產(chǎn)生糖類的速度，因此，發(fā)酵后期殘?zhí)呛恐饾u降低。而發(fā)酵前期主要是上層酒醅的耗氧微生物的生長繁殖，上層酒醅微生物消耗糖類要大于下層酒醅糖類的消耗量，使得上層酒醅殘?zhí)呛窟_到最高值晚于下層酒醅。

圖4 發(fā)酵過程中酒醅殘?zhí)呛孔兓?guī)律

3 結論

通過對濃香型白酒發(fā)酵過程中酒醅理化指標變化規(guī)律的研究，分析整個發(fā)酵周期酒醅的水分、酸度、殘淀和殘?zhí)堑淖兓闆r，發(fā)現(xiàn)不同層次、不同位置的理化指標呈現(xiàn)一定的規(guī)律。窖內(nèi)發(fā)酵過程中：（1）窖池不同層次，不同位置的酒醅水分含量和酸度隨發(fā)酵逐漸升高，而殘淀和殘?zhí)呛縿t逐漸降低，不同層次、不同位置各指標變化幅度不同；（2）酒醅水分和酸度的增加量均與酒醅淀粉的消耗量正相關。由此可見，發(fā)酵過程中，可通過這些理化指標之間的規(guī)律來判定酒醅發(fā)酵的情況，為生產(chǎn)過程控制提供數(shù)據(jù)和理論支持。