功能型曲在清香型白酒生產中的應用

曹苗文，相里加雄，徐炳璋，雷振河，翟旭龍，徐恩闊

1(山西杏花村汾酒廠股份有限公司，中國汾酒城管理中心，山西 汾陽，032200)2(山東徐旭酒曲有限公司，山東 梁山，272600)

中國白酒是以糧谷類為材料，利用酒曲為糖化發酵劑，經過發酵、蒸餾、貯存和勾調而成的具有獨特風味的蒸餾酒[1]。其產生涉及微生物生長、酶產生、物質轉化等過程[2]。俗話說“生香靠發酵”，微生物對白酒風味的形成至關重要。微生物的來源主要有釀酒周圍環境、生產工具、原料及酒曲[3]。自19世紀60年代起，白酒工作者通過分離鑒定，將酒曲中的微生物種類及其代謝產物進行了確認[2]。從此，打開了白酒生產新世界的大門。研究者們通過化學、微生物學、生物技術等來定向調控白酒中的風味物質[4-5]，不僅提高了產品的產量和質量，降低了成本，而且可以根據消費者需求生產出具有特定風味和功能的白酒。

清香型白酒的主體香是乙酸乙酯和乳酸乙酯[6]，乙酸乙酯的主要合成途徑是酵母菌代謝，乳酸乙酯的主要合成途徑是酸和醇在酯化酶作用下的化學合成[7]，兩者都需要微生物的參與。研究指出，白酒發酵中，產酯能力強的酵母有漢遜酵母、畢赤酵母[8-9]、假絲酵母、酒香酵母、白地霉[10]等。因此，我們可以通過調整產酯微生物的數量和種類來生產高酯白酒。

該文使用的功能曲為高酯曲，是將能產生特定功能酶的微生物接種于曲塊，來產生釀酒所需的相應酶，是微生物和酶制劑的共同體。與大曲以一定比例進行搭配，輔助清香型大曲，產生具有獨特風味的高酯白酒，作為調味酒用于勾調清香型大曲白酒，使其協調、平衡。

1 材料與方法

1.1 實驗時間與地點

實驗時間：2019年5月—7月；實驗地點：山西省某大型清香型白酒廠。

1.2 實驗材料

高粱、稻殼、谷糠、清香型大曲、高酯曲，均由山東徐旭酒曲有限公司提供。

1.3 釀酒工藝操作

添加比例：大曲用量為高粱用量的10%，高酯曲用量為3%。

使用方法：先把大曲和高酯曲混合均勻，在下曲階段一并加到曲槽中。高粱粉碎、糧食攤晾、入池溫度、發酵時間等工藝操作與原工藝相同。大、二楂均連續進行6 d實驗，對中間4 d進行酒醅理化跟蹤。

1.4 理化性質測定

發酵前將iButton溫度信息紐扣(美國DALLA公司)埋入地缸中，置于酒醅材料的中心，深度約為50 cm，用于記錄發酵期間酒醅的溫度變化。發酵結束后，用TEMXVIEWER軟件讀取數據。對入缸發酵0、7、15 d、出缸酒醅使用Infraxact Lab近紅外光譜儀(丹麥FOSS公司)進行水分、淀粉和還原糖的檢驗。新產酒的總酸和總酯含量采用GB/T 10345—2007 白酒分析方法中的規定測定。使用Clarus 680 GC氣相色譜儀(美國Perkin Elmer公司)對新產酒的揮發性組分進行檢驗。另外，將添加高酯曲的生產設為實驗組，將不添加高酯曲的常規生產設為對照組，對照不進行酒醅跟蹤，只對新產酒進行理化分析。

1.5 數據分析

各種釀酒參數的多次重復進行平均值及標準誤計算。實驗組(添加高酯曲實驗)和對照組(不添加高酯曲的常規生產)各變量之間的顯著性差異均采用單因素方差分析[11]，使用SPSS 19.0和Excel 2013軟件進行結果分析。用R語言中“Vegan”程序包的Adonis(analysis of variance using distance matrices)函數分析實驗組和對照組之間理化性質的總體差異[12]。顯著性水平設為P<0.05，當P<0.05時，兩者存在顯著差異；否則，兩者不存在顯著差異；當P<0.01時，兩者存在極顯著差異。用小寫字母表示不同分組之間，同一性質的差異，含有相同字母的兩者表示之間無顯著差異；不含相同字母的兩者表示之間有顯著差異，沒有字母表示各個對象之間均無差異。

2 結果與分析

2.1 酒醅理化性質

2.1.1 酒醅發酵品溫變化

從圖1中可以看出，添加高酯曲后的大楂發酵符合“前緩、中挺、后緩落”的品溫變化規律[13]。

圖1 大楂發酵品溫變化

從得到的品溫變化數據可以得知，大楂發酵的頂火溫度為32.5～33 ℃。夏天常規生產的頂火溫度一般為28～33 ℃[14]。

常規生產的二楂品溫變化也呈先增加后降低的趨勢。而從圖2可以看出，有兩次發酵在1 d時就達到頂火溫度。說明添加高酯曲后，二楂前期的微生物增殖速度加快，其品溫變化有別于正常生產。大楂沒有此種情況是因為，大楂入溫和入缸水分與二楂不同。大楂入溫為13.9～15 ℃，入缸水分為52.5%～54.0%。而二楂入溫為21.8～22.0 ℃，入缸水分為60.5%～61.0%。

圖2 二楂發酵品溫變化

2.1.2 酒醅水分變化

從表1可以看出，添加高酯曲后的大楂酒醅水分逐步增加，0～7 d時水分增加迅速；7 d以后增勢變緩。發酵初期霉菌數量較多，主要起糖化的作用，在霉菌及糖化酶的作用下，淀粉被水解，釋放出大量水分[15]。

表1 發酵期間酒醅的理化性質

注：表中數據為平均值±標準誤

二楂酒醅在0～7 d水分增速同樣較快；在7～15 d之間水分有輕微降低，這個時期主要是酒精發酵不產水，但是前期的水分有部分會滲漏到地缸底部。由于我們采集的是中上部的酒醅，所以檢測到的水分減少。而大楂發酵不添加輔料，結構緊密，難以滲漏，所以大楂7～15 d沒有此現象。15 d后水分開始增長。

2.1.3 酒醅淀粉變化

從表1中可以看出，0～7 d是淀粉分解的高峰期，此時氧氣較多，利于糖化菌和淀粉酶發揮作用。7～15 d淀粉含量有所上升，是因為紅糝進一步變軟，將其中難糊化的淀粉釋放出來。這時，霉菌消失、淀粉酶分解及葡萄糖產物的負反饋，導致淀粉水解速率下降。到了后期，耐酸微生物可能產生淀粉酶，使淀粉含量略有下降[15]。

二楂酒醅從入缸開始淀粉含量逐漸下降，15 d以后，檢測到的淀粉含量有所提高。

2.1.4 酒醅還原糖變化

由表1可知，大楂入缸之后還原糖減少，這是因為酒精發酵消耗還原糖。7～15 d由于酒精生成的速度小于淀粉分解成還原糖的速度，所以含量增加。15 d后，由于霉菌消失，淀粉酶減少，還原糖生成量減少。但是產酒、產酸、產酯以及耐酸微生物的生長消耗還原糖，所以含量下降[15]。

15 d前，二楂還原糖一直減少。15 d后，由于耐酸微生物產生少量淀粉酶，產生少量還原糖。

2.2 新產酒理化指標

2.2.1 新產酒品評

從表2可以看到，添加高酯曲生產和正常生產的大楂新產酒在評分以及質量等級方面基本相同。

表2 大楂新產酒每日品評結果

添加高酯曲的二楂新產酒評分和質量等級低于正常生產產品(表3)。評語中多次提到“帶異香”，說明實驗組的二楂新產酒與對照組風味有所不同。

2.2.2 新產酒產量

從表4看出，實驗組與對照相比，大、二楂酒產量均降低，總產量顯著降低了17.70%。酯的合成會利用葡萄糖，經過酵母菌代謝或醇和酸化學反應合成酯，消耗了部分葡萄糖和酒精，所以產量會有所降低[7]。

表3 二楂新產酒每日品評結果

表4 大、二楂新產酒產量

注：同一列不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)

2.2.3 新產酒中的酸酯含量

從圖3中可以看出，添加高酯曲顯著提高了大楂新產酒中的總酸(實驗組0.83 g/L，對照組0.59 g/L)和總酯(實驗組7.06 g/L，對照組4.71 g/L)含量，但對二楂新產酒的總酸、總酯含量影響不大。這是因為二楂酒醅入缸時就有較高的酸度，從而影響酯化酶的活力，導致高酯曲不能充分發揮作用。

圖3 新產酒的總酸、總酯含量

2.2.4 新產酒揮發性組分

首先把所有揮發性組分作為整體進行Adonis分析，不管是大楂還是二楂，組間差異的顯著性均小于0.05，說明添加高酯曲對大、二楂酒的揮發性成分組成有顯著影響[16]。

此外，將各個指標按物質類型對實驗組和對照組進行Adonis分析(表5)，實驗組和對照組大楂酒之間的差異，主要是酯類和醛類，顯著性分別為0.024和0.035。二楂酒的差異主要在酯類、醇類和醛類，顯著性分別為0.009、0.014和0.016。

表5 實驗組與對照組新產酒各類物質Adonis顯著性分析

注：*表示具有顯著性差異(P<0.05)；**表示具有極顯著性差異(P<0.01)

然后，我們又對實驗組和對照組的每個揮發性組分進行了比較。從表6中可以看到，實驗組(3 869.44 mg/L)的乙酸乙酯含量顯著高于對照組(2 702.37 mg/L)，乙酸乙酯為白酒帶來一種水果香，極大影響酒體的感官和風味[17]。此外，實驗組的乳酸乙酯含量略高于對照組(實驗組3 938.48 mg/L，對照組3 268.67 mg/L)。可見，添加高酯曲有助于清香型白酒主體香含量的提高。醇類物質中，實驗組大楂酒的正戊醇、醋嗡與對照相比有顯著提高。高級醇類是白酒中重要的風味物質，適量的高級醇類能賦予白酒濃郁、芬芳、醇甜等特殊感官特征[18]。實驗組的3種酸類物質含量均高于對照組。適當的酸類物質能夠增加白酒的后味。

添加高酯曲后，二楂酒的乙醛和乙縮醛含量均有顯著提高。醛類物質增加，會增加白酒的刺激感。實驗組的乙酸乙酯(實驗組2 723.74 mg/L, 對照組1 794.25 mg/L)含量顯著高于對照組，但是乳酸乙酯(實驗組1 979.5 mg/L, 對照組3 243.48 mg/L)含量顯著低于對照組。二楂中添加高酯曲只能提高乙酸乙酯含量，不能提高乳酸乙酯含量。醇類物質中，除甲醇、3-甲基-1-丁醇和醋嗡外，其他醇類均為實驗組含量低于對照組。酸類物質中，異丁酸含量顯著降低，乙酸和異戊酸含量提高(表6)。

3 結論與討論

溫度是判斷及預測酒醅發酵狀態的重要指標。在添加高酯曲后，大楂品溫呈現“前緩、中挺、后緩落”的趨勢，這是由于在生產中，地缸、土壤和發酵室環境形成一個有機整體，地缸與土壤的溫差導致地缸熱量傳遞到土壤，進而傳遞到空氣，彼此進行熱交換導致的[13, 19]。二楂酒醅溫度變化有別于常規生產，意味著二楂微生物發酵過程發生了變化，影響酒醅的理化，最終影響新產酒的性質。從新產酒理化分析也可以看出，實驗組和對照組的新產酒產量、酸酯和揮發性組分都有顯著差異(表4、5、6，圖3)。

表6 大楂新產酒揮發性組分

注：同一行不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)

據前人的研究可知[15]，本次實驗和常規生產的大楂酒醅理化差異主要在淀粉和還原糖。常規生產的淀粉含量持續下降。而本次實驗在7～15 d有小幅度的上升，然后才繼續下降。常規生產的酒醅還原糖在10 d前呈指數增長，10 d以后呈拋物線下降。而本次實驗在0～7 d還原糖有小幅度降低，7～15 d增加，15 d以后減少。

近年來，在白酒生產中應用功能曲或微生物菌劑的研究越來越多。在二鍋頭白酒生產中添加生香酵母，酒體中的總酯含量平均提高了0.40 g/L，乙酸乙酯的含量提高了0.30 g/L[20]。而我們的實驗，大楂酒總酯提高了2.35 g/L，乙酸乙酯提高了1 167.07 mg/L。而且二楂酒乙酸乙酯也提高了929.49 mg/L。與二鍋頭生香酵母實驗相比，我們的總酯和乙酸乙酯含量提升幅度更大。

另外，從清香型酒醅中篩選出1 株高產乙酸乙酯酵母菌，其固態發酵產物不僅有乙酸乙酯，還有苯乙醇、異戊酸、苯乙醛等[21]。同樣地，本次實驗添加高酯曲不僅影響了酯類物質的含量，而且多元醇和酸類物質均有提高。高酯曲的作用效果和高產乙酸乙酯酵母菌相似。

綜上所述，可以得出以下結論：

1.在大曲中添加高酯曲，可以改變酒醅發酵品溫、淀粉和還原糖的變化趨勢，進而改變新產酒理化性質和口感風味。

2.添加高酯曲雖然在一定程度上降低了新產酒產量，但是對新產酒的總酯、總酸、乙酸乙酯含量有極大提高。而且對醇、酸、醛等物質成分也有極大改變，進一步產生風格獨特的新產酒，可以用于調味。