功能菌在大曲清香型白酒生產中的應用

管 健，廖 蓓，常 煦，曹敬華，陳茂彬，方尚玲

(1.湖北工業大學湖北省工業微生物重點實驗室工業發酵湖北省協同創新中心發酵工程教育部重點實驗室，湖北武漢430068； 2.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌443000)

研究功能菌一般是為了彌補白酒中風味成分的不足，傳統方法生產的大曲容易受到環境因素的影響。因此，通過白酒功能菌的使用，提高曲的利用效果，豐富白酒發酵過程中的微生態環境，從而使得各香型白酒骨架香味成分得到提高。近年來，隨著對白酒功能菌研究的不斷深入，從大曲或者窖泥中分離篩選出上千種微生物菌種，許多廠家開始將有益功能菌應用于傳統白酒的生產中，以提高酒醅中微生物的種類和數量，提升白酒的質量，并取得了一定的成果[1-3]。

本研究以槽車為發酵容器，按照大曲清香型白酒的生產工藝進行發酵，對發酵過程中的理化指標和酒質進行比較，以期為功能菌在大曲清香型白酒釀造生產中的應用提供理論基礎和依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料及曲樣：紅高粱、谷殼、麩皮，從武泰閘糧油市場購買；清香大曲，由湖北某酒廠提供；強化麩曲，將酯化紅曲、生香酵母和釀酒酵母分別接種于麩皮制備成強化麩曲。

試劑：氫氧化鈉、酚酞指示劑、斐林試劑、葡萄糖、1∶4鹽酸溶液，國藥集團化學試劑有限公司。

儀器設備：不銹鋼槽車，煙臺良榮機械精業有限公司；GC7980氣相色譜儀，上海天美科學儀器有限公司；HH-4水浴鍋，常州國華電器有限公司；AR 1140電子分析天平，奧克斯國際貿易有限公司；PHX智能生化恒溫培養箱，寧波萊福科技有限公司；pH計，Ultra BASIC公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 釀造工藝（圖1）

圖1 大曲清香型大米查酒生產工藝流程

按參考文獻[4]的釀造工藝流程進行試驗，分為兩組試驗，每組投糧300 kg，以槽車發酵的方式進行試驗；試驗組工藝步驟與對照組相同，但分別按比例添加強化麩曲，強化麩曲的總添加量為原料的0.2%，其他工藝步驟和參數均保持一致。

1.2.2 理化指標測定

酒醅從槽車的四個角部位及中間的上、中、下層取樣，混合均勻后，作為供試樣品，每隔5 d取樣1次。分別檢測兩組試驗糟醅的溫度、水分、酸度、淀粉含量和還原糖含量[5]，用電子溫度計測定溫度，水分采用常壓干燥法測定，酸度采用酸堿中和法測定，淀粉含量采用鹽酸水解法測定，標準葡萄糖液采用反滴定法測定。

1.2.3 白酒風味物質分析

（1）預處理

對基酒用0.22 μm的濾膜進行過濾。

（2）色譜條件

氣相色譜儀：GC7980；色譜柱：DB-WAX；檢測器：FID；檢測器溫度：220 ℃；柱流量：0.79 mL/min；分流比：40∶1；進樣口溫度：200 ℃；進樣量：0.6 μL；柱溫條件：初始溫度35℃，維持5 min，以4℃/min升到60℃，后以6℃/min升到105℃，再以3℃/min升到125℃，最后以10℃/min升到200℃，維持8 min。

（3）內標的配制

準確量取乙酸正戊酯內標色譜純單體溶液各0.2 mL，用60%vol乙醇基體溶液定容到10 mL容量瓶中，并盡快封閉樣品瓶。標準溶液的配制：準確量取單標及內標混合溶液各2 mL，用60%vol乙醇溶液定容到100 mL容量瓶中，充分混勻后即可供進樣。

（4）定性定量分析

配制40組分混標，以各單標進行定性，得到各混標峰信息，以乙酸正戊酯為內標，使其在混標和各樣品內的終濃度為350.24 mg/L，建立分析方法，用于樣品的定量分析。

2 結果與分析

2.1 發酵過程理化指標的分析

2.1.1 大米查發酵過程中酒醅溫度變化規律

對槽車酒醅溫度變化情況進行跟蹤監測，可以得到發酵過程中酒醅的溫度變化曲線，如圖2所示。

圖2 發酵過程中酒醅溫度變化曲線

酒醅的溫度趨勢是先上升后下降。在發酵的前期，溫度快速的升高，到入缸15 d時，溫度達到最高點，分別為30.7℃和31.6℃；發酵15 d到20 d，溫度又有所下降。在發酵前期，由于淀粉被分解，還原糖含量的增加，使得細菌和酵母大量增殖，大量的生物熱得到釋放，由于白酒的固態發酵，熱量傳遞的速度較慢，溫度容易積累；發酵中期，微生物生長完畢，主要進行產乙醇的階段，生物熱能較少，由于酒醅的溫度與環境溫度差異較大，傳熱較快，導致生物熱散失，溫度下降；發酵20 d后，由于酒醅溫度與周圍環境基本一致，所以散熱較少，溫度基本維持恒定。發酵前中期，試驗組升溫速度要明顯高于對照組。

2.1.2 大米查發酵過程中酒醅水分變化規律

對槽車酒醅的水分含量進行監測，得到大渣發酵過程中酒醅的水分含量變化曲線，如圖3所示。

圖3 發酵過程中酒醅水分含量變化曲線

在整個發酵過程中，水分含量的變化是先上升后平穩再上升。從入缸到發酵10 d水分上升較快；發酵10 d到15 d，水分變化的速度稍有下降；15 d到20 d，水分又有明顯上升。功能麩曲的添加促進微生物生長和發酵，使得酒醅水分增速稍快。在發酵前期，由于淀粉水解，生成酒精，同時產生大量二氧化碳，使得水分增加；發酵20 d后可能由于一些菌體的分解自溶，和一些產酸菌的代謝產生相應的水分，使水分含量略有升高。

2.1.3 大米查發酵過程中酒醅淀粉變化規律（圖4）

圖4 發酵過程中酒醅淀粉含量變化曲線

在整個發酵過程中，酒醅中淀粉含量的變化呈下降趨勢，但下降的趨勢逐漸變緩，前期下降速度較快，后期下降趨勢較慢，在發酵初期，淀粉下降速度最快。功能麩曲的添加使得淀粉的消耗速度要快于對照組。發酵前期，由于淀粉酶的作用，淀粉快速分解成葡萄糖，同時葡萄糖在酵母菌的作用下轉化為酒精，因此淀粉含量下降速度較快；發酵中期，隨著霉菌的消失和淀粉酶的分解、淀粉含量的減少，使淀粉水解的速率相對降低，同時由于酵母代謝減緩，導致還原糖的積累，形成反饋阻遏，使淀粉水解速率下降；發酵后期淀粉基本上被分解完全，只有少量的耐酸性細菌由于生長需要產生少量淀粉酶，使淀粉含量略有下降。

2.1.4 大米查發酵過程中酒醅還原糖變化規律（圖5）

圖5 發酵過程中酒醅還原糖含量變化曲線

如圖5所示，發酵10 d時為分界點，10 d前的還原糖含量呈增長趨勢，10 d后呈下降趨勢，10 d時還原糖最高，分別為2.21%和2.43%。功能菌的添加使得還原糖的增速更大，有利于乙醇的產生。發酵前期，在霉菌和淀粉酶的作用下淀粉快速水解為還原糖，并且其水解速率要大于還原糖轉變為酒精的速率，因此還原糖含量不斷積累增加；同時，到發酵10 d時，由于酒精含量的增加和酒醅環境的變化，霉菌的消失和淀粉酶的不斷分解，導致還原糖含量減少，而殘留的一部分酵母和細菌的生長均需要葡萄糖，因此還原糖含量呈逐漸下降趨勢。

2.1.5 大米查發酵過程中酒醅酸度變化規律

發酵環境中的酒醅可看作一個緩沖體系，酸度的變化可作為微生物在特定環境中代謝活動的一個指標。對槽車酒醅的酸度進行跟蹤監測，可以得到發酵過程中酒醅的酸度變化曲線，如圖6所示。

圖6 發酵過程中酒醅酸度變化曲線

由圖6可知，隨著發酵的進行，酒醅的酸度逐漸升高，20 d后，酸度較大幅度提升。這主要是由于發酵前期的酒醅中氧含量較高，產酸菌繁殖速度快，產酸多，酸度增加快。隨著發酵的進行，酒醅中乙醇含量增大，酸度逐漸增高，產酸菌的繁殖代謝會受到一定程度的抑制，產酸速度逐漸下降，同時在中后期，在生物酶的催化作用下酸醇縮合產生酯類物質也會大大降低酒醅的酸度，因此酸度增勢趨于平緩。發酵后期由于耐酸細菌的繼續繁殖，代謝產酸，導致后期酒醅酸度有一定程度上升。添加了功能菌的試驗組的酒醅酸度趨勢大體和對照組相似，中期試驗組的酸度略比對照組低，可能是由于中期試驗組酒醅中乙醇濃度較高，抑制了產酸菌的生長。

2.2 氣相色譜測定白酒風味物質

利用氣相色譜儀測定大米查白酒相關主要成分，結果見表1。

表1 菌種強化釀酒試驗色譜測定結果 (mg/100 mL)

由表1可知，試驗組原酒中與清香型白酒密切相關的成分，乙酸乙酯、乳酸乙酯等含量優于對照組，這與原酒的感官評價相契合，試驗組原酒清香味明顯，而對照組的清香味寡淡、不突出。圖7和圖8分別是對照組和試驗組白酒氣相色譜圖。

圖7 對照組氣相色譜圖

3 結論

3.1 分析檢測發酵過程中酒醅的溫度、水分、酸度、淀粉含量和還原糖含量變化，試驗組的溫度和水分含量幾乎始終高于對照組，最高分別為31.6℃和62.4%；與對照相比，試驗組由于添加了功能菌，對淀粉的利用程度比對照要高1.42%，發酵過程中的還原糖含量幾乎始終高于對照組，酒醅的糖化效果要優于對照組。對照組和試驗組的酸度隨發酵輪次增加呈上升趨勢，試驗組成熟酒醅的酸度要稍微高于對照組。

圖8 試驗組氣相色譜圖

3.2 試驗組添加強化麩曲，豐富了發酵微生態體系，有利于風味物質的形成。對白酒進行色譜分析發現，試驗組原酒中與清香型白酒密切相關的成分，乙酸乙酯、乳酸乙酯等含量優于對照組，這與原酒的感官評價相契合，試驗組原酒清香味明顯，而對照組的清香味寡淡、不突出。