地理標志產品宜賓酒窖泥理化特性研究

劉燕梅，陳 黎，江 鵬，黃 莎，侯 英，胡用軍，昌 琴

（1.宜賓市產品質量監督檢驗所，四川 宜賓 644002；2.宜賓職業技術學院，四川 宜賓 644003）

“宜賓酒”屬于典型的濃香型白酒，采用固態自然發酵，具有濃郁的風味和口感，其發酵窖泥擁有龐大的微生物生態系統，在濃香型白酒的發酵過程中有著重要的作用[1]。在窖泥中，窖泥的理化特性及礦質元素含量不僅決定著窖泥品質[2]，同時也是構成窖泥微生物生態系統的重要組成成分，影響著微生物的生長代謝，進而影響著白酒的發酵生產。如窖泥鈣化影響著白酒發酵生產，而鈣化窖泥的主要成分為乳酸鈣與乳酸鐵的結晶，因此，對窖泥中鈣鐵元素含量研究對窖泥有著重要作用。而窖泥有機酸含量又影響著窖泥的優劣及熟化程度[4-5]，在目前的研究中對有機酸的檢測方法有氣相色譜法、高效液相色譜法、離子色譜法等，其中離子色譜法具有簡便、高效、準確等優點[6-8]。

近年來對于“宜賓酒”的研究主要集中在原酒方面，如單體物質、總酸、總酯及品質方面，未見窖泥方面的相關研究。本研究主要對影響白酒生產的幾個指標——水分、pH、銨態氮、有效磷、腐殖酸、Fe、Ca、有機酸進行研究，這在“宜賓酒”的相關研究中尚屬于先例。因此，通過對“宜賓酒”窖泥理化特征指標的研究為進一步對窖泥微生物的研究提供數據基礎，同時對“宜賓酒”的系統評價、品質提升實現一定的社會經濟價值。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

窖泥：采自“宜賓酒”地理標志產品所屬的13家酒企（酒企編號JN-01～JN-13），分別取各窖池的上、中、底部位置的窖泥，每個位置取3口窖池。

鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、碘化汞、碘化鉀、酒石酸鈉鉀、氯化銨、氟化銨、鹽酸、鉬酸銨、氯化亞錫、硼酸、無水乙醇、腐殖酸鈉、焦磷酸鈉、氟化氫、高氯酸（均為分析純）：成都市科隆化學品有限公司；硝酸（分析純）：美國默克公司；乳酸（純度88.2%）：北京壇墨質檢科技有限公司；己酸、乙酸、丁酸（純度均為99.5%）：天津市光復精細化工研究所。

1.2 儀器與設備

UV 1102II紫外分光光度計：上海天美科學儀器有限公司；AAS原子吸收分光光度計：美國Agilent有限公司；ICS-1100離子色譜儀：美國Thermo Scientific公司；Hanon SH220消化儀：濟南海能儀器有限公司；FE20酸度儀：梅特勒-托利多（中國）儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 水分的測定

105～110℃烘干直接測定[9]。

1.3.2 pH的測定

稱取風干、粉碎后的土樣5.0 g，于100 mL燒杯中，加水50 mL，間歇攪拌30 min，放置30 min后，用pH計測定。1.3.3銨態氮的測定

采用鈉氏試劑比色法，在波長425 nm處測定窖泥銨態氮含量[9]。

1.3.4 有效磷的測定

采用氯化亞錫還原鉬藍比色法在波長700 nm條件下測定有效磷含量[9]。

1.3.5 腐殖酸的測定

吸取1‰腐殖酸鈉標準溶液0、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL、10.0 mL，分別加入100 mL容量瓶，用水定容，于波長420 nm條件下測定吸光度值。以吸光度值為縱坐標，標準液的含量為橫坐標，繪制標準曲線。

稱取風干窖泥5.0g，用60mL 0.5mol/L的HCl洗滌一次，用60 mL去離子水洗滌兩次，用60 mL提取劑（0.1 mol/L Na2P2O7與0.1 mol/L NaOH等體積混合）提取1 h，每隔10 min振蕩一次，在6 000 r/min條件下離心5 min，在波長420 nm條件下測定窖泥腐殖酸含量。

1.3.6 有機酸的測定

稱取新鮮窖泥25 g于250 mL帶蓋三角瓶中，加入體積分數為60%的乙醇，加入乙醇體積為（100～25×窖泥水分百分含量）mL，搖勻。在室溫條件下浸泡1 h，每隔15 min搖動1次。靜置，待泥沉降后，用精密濾紙將上層溶液過濾于潔凈干燥的50 mL帶蓋三角瓶中[1]，用離子色譜儀測定浸出液中各有機酸含量。

1.3.7 礦質元素的測定[10]

取風干窖泥0.1～0.3 g（精確至0.000 2 g）試樣于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕后加入5 mL濃鹽酸，于通風櫥內的電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解，當蒸發至約2～3 mL時，取下稍冷，然后加入5 mL硝酸，4 mL氫氟酸，2 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱1 h左右，然后開蓋，繼續加熱除硅，為了達到良好的除硅效果，應經常搖動坩堝。當加熱至冒濃厚高氯酸白煙時，加蓋，使黑色有機碳化物充分分解。待坩堝上的黑色有機物消失后，開蓋驅趕白煙至內容物呈粘稠狀。視消解情況，可再加入2 mL硝酸，2 mL氫氟酸，1 mL高氯酸，重復上述消解過程。將消解后的樣品用水轉移至25 mL比色管中，定容至刻度測定礦質元素。

2 結果與分析

2.1 水分

水分是窖泥的重要理化指標，直接影響著窖泥pH、腐殖酸，決定著窖泥微生物類群，最終決定產酒質量，若窖泥水分含量太高則影響窖泥掛壁[11]，若窖泥水分缺失會導致窖泥中乳酸鈣的生成及窖泥板結，從而導致窖泥老化。“宜賓酒”是典型的濃香型白酒，在發酵的過程中水分充當著載體的作用，將酒醅中的發酵產物與窖泥不斷進行著物質交換[12]。糟醅的發酵產物酸、酯、醇等隨水滲透到窖泥中，為窖泥微生物提供營養[13]。窖泥微生物代謝產生的己酸、乳酸等又隨水滲透到糟醅中，對糟醅起著增香的作用。因此，窖泥水分含量在酒醅生香和窖泥老熟過程中有著非常重要的作用。不同酒企及不同位置窖泥的水分含量見圖1。

圖1 不同酒企及不同位置窖泥的水分含量Fig.1 Water contents of pit mud from different factories and layers

由圖1分析可得，所有窖池不同位置窖泥水分含量在24.0%～61.4%，其中各部位窖池窖泥水分含量主要集中在30.0%～40.0%，窖池上部所占比例為53.8%，窖池中部所占比例為69.2%，窖池底部所占比例為46.2%，且窖池中下部窖泥水分含量豐富。窖池水分含量豐富，窖泥易老熟，酒醅生香效果好[14]。雖然不同酒企其窖池水分含量存在一定差異性，但是相同酒企不同位置間窖泥水分含量差別不大。

2.2 pH值

適宜的pH值不僅能促進酒精的發酵，同時可以促進香味物質及其前體物質的合成。據“北斗科研組”的研究結論[15]得出，己酸菌在pH 4.0以下不產己酸，pH在5.0～7.0均能產己酸，而產生己酸乙酯的最佳酸度為pH 4.0，在發酵過程中大曲與酵母都需要酸性環境，窖泥的pH應呈酸性。不同酒企及不同位置窖泥的pH值見圖2。

圖2 不同酒企及不同位置的窖泥的p H值Fig.2 pH of pit mud from different factories and layers

由圖2分析可得，窖池不同位置窖泥主要呈酸性，其pH值主要集中在4.0～6.0，窖池上部位置窖泥在該范圍內的比例為53.8%，窖池中部位置窖泥在該范圍內的比例為46.2%，窖池底部位置窖泥在該范圍內的比例為61.5%。pH值在7.0～8.0弱堿性范圍內的窖池比例也較高，其中窖池上部窖泥所占比例為23.1%，窖池中部位置窖泥所占比例為30.8%。

2.3 銨態氮

在窖泥中氮分為有機氮和無機氮兩種，有機氮是氮含量的主要成分，而銨態氮則屬于一種無機氮源，是窖泥微生物生長繁殖及代謝所需的主要氮源[16]。因此，窖池中銨態氮含量在一定程度上可以表征窖泥營養元素含量的分布狀況。不同酒企及不同位置窖泥的銨態氮結果如圖3所示。

圖3 不同酒企及不同位置窖泥的銨態氮含量Fig.3 Ammonium nitrogen contents of pit mud from different factories and layers

由圖3分析可得，窖池上部窖泥銨態氮含量在24.9～94.6mg/100g；其含量主要集中在47.5～54.6mg/100g，其比例為46.2%。窖池中部窖泥銨態氮含量在12.8～86.1mg/100g；其含量主要集中在44.7～57.6 mg/100 g，其比例為46.2%；含量在70.0mg/100g左右的窖池所占比例為23.1%。窖池底部窖泥銨態氮含量在20.1～99.9 mg/100g；其含量主要集中在43.0～59.9mg/100g，其比例為53.8%；含量在70.0mg/100g左右的窖池所占比例為23.1%。綜上可得，窖池各位置窖泥銨態氮的含量主要集中在40.0～60.0 mg/100 g。

2.4 有效磷

有效磷大多是植酸狀態下的有機磷，在真菌和細菌分泌的植酸酶的作用下生成的。磷是微生物細胞的重要組成成分，因此，有效磷是細菌、霉菌、酵母等微生物生長、繁殖所需的重要營養元素之一[17]。不同窖泥有效磷含量如圖4所示。

圖4 不同酒企及不同位置窖泥的有效磷含量Fig.4 Available phosphorus contents of pit mud from different factories and layers

由圖4分析可得，窖池上部位置有效磷含量在5.7～218.7mg/100g；其中有53.8%的窖池含量低于20.0mg/100g；30.8%的窖池窖泥有效磷含量在100.0～200.0 mg/100 g。窖池中部位置有效磷含量在9.7～310.3 mg/100 g；其中有46.2%的窖池有效磷含量低于30 mg/100 g；23.1%的窖池有效磷含量在100.0～200.0 mg/100 g。窖池底部位置有效磷含量在4.1～252.2 mg/100 g；其中有38.5%的窖池有效磷含量低于30.0 mg/100 g；23.1%的窖池有效磷含量在100.0～200.0 mg/100 g。綜上可得，窖池不同位置間窖泥有效磷含量主要集中在低于30.0 mg/100 g。

2.5 腐殖酸

腐殖酸是窖泥中重要的有機質[18]，是腐殖質的重要組成部分，由微生物日積月累形成的，在土壤學中，其含量能夠反映窖泥肥力。窖泥腐殖酸含量如圖5所示。

圖5 不同酒企及不同位置窖泥的腐殖酸含量Fig.5 Humic acid contents of pit mud from different factories and layers

由圖5分析可得，窖池上部窖泥腐殖酸含量在1.5‰～6.4‰；主要含量集中在2.2‰～3.2‰，其所占比例達53.8%。窖池中部窖泥腐殖酸含量在1.6‰～6.1‰；主要含量集中在2.0‰～3.0‰，其比例為53.8%。窖池底部窖泥其腐殖酸含量范圍在1.0‰～6.1‰；主要含量集中在3.0‰～4.0‰，其比例為46.2%。因此，在窖池上部及中部位置腐殖酸含量主要集中在2.0‰～3.0‰，窖池底部位置腐殖酸含量主要集中在3.0‰～4.0‰。

2.6 有機酸

圖6 不同酒企及不同位置窖泥的有機酸含量Fig.6 Organic acid content of pit mud from different factories and layers

有機酸是濃香型白酒重要的呈香呈味物質，對提高白酒的風味物質起著重要作用[20]。己酸乙酯作為濃香型白酒的主體香味物質，而己酸乙酯的生成又來源于窖泥中的梭狀芽孢桿菌代謝產生的己酸與酒醅微生物代謝產生的酒精，在酯化酶的作用下，生成己酸乙酯[12]。窖泥中生成的丁酸是己酸合成的前體物質[20]，而己酸又作為濃香型香味物質的前體物質，對濃香型白酒的質量有著重要的作用，不同窖泥中己酸、乙酸、乳酸、丁酸含量的測定結果見圖6。

由圖6分析可得，己酸含量主要集中在窖池底部，而窖池底部己酸含量主要集中在300～600 mg/100 g；窖池上部及中部己酸含量主要集中在低于100 mg/100 g。乙酸在窖池上部和中部其含量主要集中在100～200 mg/100 g，所占比例分別為38.5%、30.8%；窖池底部含量主要集中在100～300mg/100g；但是在窖池上部有15.4%左右的窖池未檢測出，窖池中部有23.1%左右的窖池也未檢測出乙酸。乳酸含量主要集中在窖池底部，其中61.5%的窖池底部乳酸含量主要集中在500～1 000 mg/100 g。丁酸含量在窖池中主要集中窖池底部，在窖池上部有23.1%左右的窖泥樣品中未檢測出，在窖池中部窖泥中有38.5%的左右的窖泥也未檢測出丁酸。

綜上可得，窖池中各有機酸含量存在一定差異，其中乳酸含量相對高于其他3種酸，而丁酸含量略低于其他幾種酸。

2.7 礦質元素

圖7 不同酒企及不同位置窖泥的礦質元素含量Fig.7 Mineral element content of pit mud from different factories and layers

微生物在生長繁殖及其代謝活動過程中，需要的營養物質除了碳源、氮源、生長因子、能源和水之外，還需要一些無機鹽及其微量礦質元素。不同微生物所需的礦質元素濃度不同，由于不同窖齡窖泥微生物的群落結構不同，因而其濃度也不同。有效鈣對微生物細胞壁、細胞膜起著穩定性的作用，同時具有調節滲透壓和酶促作用。但是當窖泥中有效鈣的含量過高時，會與乳酸作用形成乳酸鈣白色晶體，會加速已存在老化現象窖泥的老化程度。窖池中Fe、Ca的含量如圖7所示。

由圖7分析可得，在窖池不同位置窖泥中Fe元素含量主要集中在10.0～25.0 mg/100 g，窖池上部和中部位置所占比例均為61.5%，窖池底部位置窖泥所占比例為53.8%。而Ca含量相較于Fe含量在窖池中偏低，主要集中在1.0～2.0 mg/100 g，在窖池上部38.5%左右的窖池其含量均在此范圍內，在窖池中部和底部均有46.2%窖池其含量在此范圍內?？v觀整個窖池，在窖池底部Fe和Ca含量相較于上部和中部偏低。

3 結論

通過對13家典型的“宜賓酒”酒企窖池理化指標及礦質元素分析發現，“宜賓酒”窖池窖泥的常規理化指標中水分含量主要集中在30.0%～40.0%之間，pH呈弱酸性集中在4.0～6.0，銨態氮含量主要集中在40.0～60.0 mg/100 g之間，有效磷的含量普遍低于30.0 mg/100 g，腐殖酸的含量在窖池上部及中部位置窖泥主要集中在2.0‰～3.0‰，窖池底部位置主要集中在3.0‰～4.0‰之間；在窖泥有機酸中，乳酸含量較高于己酸、乙酸、丁酸，各有機酸含量主要集中在窖池底部；Fe和Ca元素在窖池底部含量略低于上部和中部。濃香型白酒的釀造離不開窖泥微生物、糟醅微生物、空氣微生物等，在這個復雜的微生態環境下通過發酵過程微生物的生長代謝，造就了濃香型白酒獨特的品質。因此，通過本研究為進一步研究“宜賓酒”窖泥微生物生態系統，探索“宜賓酒”的發酵機理，為“宜賓酒”的品質提升打下基礎。