濃香型白酒窖內強化酯化方法研究

周成龍，劉 念，倪海斌，潘建軍，趙晨捷

（1.四川輕化工大學釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川宜賓 644000；2.四川省食品發酵工業研究設計院，四川成都 611130）

在濃香型白酒的品評標準中，酯類物質含量一直是判斷濃香型白酒酒質的重要依據之一。酯類物質生成方式主要有兩個途徑，其一：醇和酸在釀酒過程中產生酯化作用生成酯類物質，其二：某些產酯酵母在代謝活動中的產物為酯類物質。酯類物質作為濃香大曲酒的呈香呈味主要風味成分，其含量對產品質量影響極大[1]。在發酵過程中，醇和酸作為酯化反應的底物會在產酯期間被大量的消耗，然而窖內醇或酸生成的含量并不穩定，可能會導致產酯期生成酯類物質含量偏少，又可能會導致酯化反應底物的醇類或酸類物質的大量余留，使得產品品質無法達到要求。

目前有多篇文獻對如何提高濃香白酒優質品率相關課題進行了闡述[2-8]。酯化反應是一類有機化學反應，是醇與羧酸或含氧無機酸在一定溫度和催化劑條件下生成酯和水的可逆反應。白酒釀造中屬于醇和羧酸的酯化反應，在釀造過程允許的溫度范圍內，溫度越高，推測酯化反應可能越強烈，同時反應底物的醇類和酸類物質濃度越高，酯化效果可能越好。由于黃水里和酒尾中含有大量的酸類物質，本試驗設計酸的濃度和溫度梯度不僅為了探究酯化的最佳反應條件，還可探究在不同反應條件下酯化后糟醅的物理性狀和酸度是否滿足糟醅下次的入窖要求，當糟醅酸度不夠時，所產白酒不夠香，味道單調；而糟醅酸度過高時會抑制有益微生物（主要為酵母菌）的生長繁殖，而導致出酒率低且酒味欠協調[9]。

本研究將黃水與酒尾按一定比例的混合液加入糟醅中進行模擬試驗，通過調整糟醅的酒精含量、酸度、混合液的初始溫度來探索不同條件下的酯化效果。可通過添加食用酒精與高酸糟醅發生酯化反應，解決糟醅酸度過高導致酒質下降、出酒率低和影響下一輪發酵的問題。本研究使用酸度高于黃水與酒尾的高酸糟醅，將黃水和酒尾混合液按比例添加到糟醅中，在一定程度上既可以起到降低酸度的作用，也可以通過醇酸酯化反應生成更多的酯類物質，以期為濃香型白酒生產的提質降耗提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

材料：出窖高酸度糟醅、優質窖泥、窖皮泥、發酵容器、優質黃水、優質酒尾12%vol、谷殼、粉碎后釀酒高粱、優質液態法高度白酒。

儀器設備：DNP-9082 型電熱恒溫培養箱、DHG-9071A 型電熱恒溫干燥箱、LDZX-75KBS 立式壓力蒸汽滅菌器、安捷倫7890A-5975B氣相色譜質譜聯用儀、H1300A型固相微萃取。

1.2 試驗方法

將優質老窖泥分別均勻地涂抹在8 個發酵容器的底面，每一個發酵容器內放入2.5 kg 的出窖高酸度糟醅，通過理化分析可得黃水、酒尾和出窖高酸度糟醅的酒精度和酸度，再通過計算混合反應體系中總酸含量與體積，推算出加入固定體積的黃水與酒尾混合液所能降低到最低的酸度為4.7 mmol/10 g，根據添加混合液比例差異顯著的原則設計5.2 mmol/10 g 的酸度與之對比。兩種比例的混合液又以25 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃共4 個溫度梯度分別加入到發酵容器中，加入食用酒精提升酒精度，最后涂抹窖皮泥進行封窖處理，使整個反應體系處于密閉的空間進行試驗，經歷20 d 左右的酯化期，在酯化期間每3 d對發酵容器進行翻轉，使整個容器內的糟醅與混合液能夠均勻混合。酯化結束后對糟醅進行風味物質的檢測分析。試驗以無混合液為空白對照組，以有混合液為試驗組；以兩組平行進行重復性試驗驗證結論可行性。

1.3 檢測方法

糟醅指標參照現行DB34/T 2264—2014《固態發酵酒醅分析方法》[9]進行分析（糟醅酸度：酸堿滴定法，糟醅水分含量：恒溫干燥法，糟醅酒精度：蒸餾法與相對密度法，糟醅還原糖測定：斐林試劑法）；風味物質采用半定量方法測定[10]。

固相微萃取：稱取5 g 糟醅置于樣品瓶，加入內標20 μL（12 mL/100 mL 乙酸戊酯）將萃取纖維頭插入頂空部分，在50 ℃下預熱10 min，再萃取30 min，隨后迅速插入進樣孔在230 ℃下熱解析3 min，隨后將萃取頭取出。相同條件下進行3次平行，數據取平均值。

色譜條件：J&W122-7062毛細管色譜柱（60 m×250 μm×0.25 μm）；不分流模式；進樣口溫度230 ℃；壓力16.909 psi；載氣為99.999%氦氣；流速為1 mL/min。進樣口溫度230 ℃，采用程序升溫：初始溫度50 ℃保持2 min，以4 ℃/min 升至70 ℃保持1 min，以8 ℃/min 升至200 ℃保持2 min，以15 ℃/min升至230 ℃保持2 min。

2 結果與分析

2.1 黃水、酒尾和糟醅的理化分析結果

在試驗開始前，對所需的樣品進行基本理化檢測，為了計算在混合后反應體系的理化數據，通過計算得出最低酸度不低于4.7，再通過計算設置5.2酸度試驗組與之進行試驗對比。酒精度測定是為了計算混合后的乙醇含量，從而得出需要添加多少優級液態法高度白酒才能達到所需酒精度。總酸總酯測定是為了探究混合體系中本身帶有的酸和酯含量為多少，從而證明酯的生成不單是黃水和酒尾帶入的，而是通過酯化反應所生成的產物。還原糖測定為了說明生物代謝活動強弱程度以及判斷微生物對整個反應體系影響的大小。黃水、酒尾和糟醅樣品的理化指標檢測結果如表1。

表1 黃水、酒尾和糟醅樣品理化分析

通過驗證試驗與計算，在2.5 kg糟醅中加入黃水與酒尾混合液500 mL（混合液體積到達容器中部位置，根據發酵容器大小進行調整）的條件下，調整混合后的酸度達到4.7 mmol/10 g（A組）和5.2 mmol/10 g（B 組）所需黃水與酒尾的含量如下，無混合液試驗組僅添加食用酒精而不添加混合液。

通過計算調整混合反應體系的酸度A組所需黃水與酒尾的比例為13∶487，而混合反應體系的酸度B組所需黃水與酒尾的比例為304∶196。糟醅酸度調整后，對糟醅酒精度進行調整，通過計算并使用食用酒精將所有試驗組的酒精度都調整到10 mL/100 g，則A 組所需食用酒精171 mL，B 組所需食用酒精191 mL。

2.2 混合反應體系理化指標分析

本試驗對調整好酸度和酒精度的糟醅進行酯化試驗，通過混合反應后糟醅的理化指標檢測結果如表2 所示；不同溫度下反應后的糟醅酸度變化如圖1 所示；不同溫度下反應后的糟醅酸度降低情況如表3 所示；不同溫度下反應后的糟醅酒精度變化如圖2 所示；不同溫度下反應后糟醅的還原糖含量變化如圖3所示。

圖2 不同溫度下反應后糟醅的酒精度變化

圖3 不同溫度下反應后糟醅的還原糖含量變化

表2 反應后糟醅理化檢測結果

圖1 不同溫度下反應后的糟醅酸度變化

表3 不同溫度下反應后糟醅的降酸率

由表2可得出，由于添加混合液體積一致，故A組與B 組水分含量差距不大且無明顯規律性，對照組由于不添加混合液則水分含量最小。

由圖1 和表3 可得，由于對照組沒有添加混合液，酯化不強烈，故酸度最高。圖1 中A 組整體酸度比B 組高，說明B 組酯化反應更劇烈，消耗的總酸物質更多，從而使反應后糟醅酸度更低。A 組和B 組在不同溫度下反應程度不同，在60 ℃時反應后的酸度降低最明顯，A組降幅達45.7%，B組降幅達52.1 %。主發酵結束后，乙醇的生成基本停止。窖池進入產酸期，從這一時間開始窖池也同時進入了產酯期。酯類物質的生成主要是生化反應，窖池中的酸和醇在某些微生物所分泌的酯化酶作用下反應生成酯[11]。

由圖2 可得，糟醅中乙醇是作為酯化反應的底物，酯化越強烈，則乙醇消耗量越大，可以看出，B組測得的酒精度均比A 組低，無混合液對照組酒精度最高。試驗組內對比發現，酒精度隨著混合液溫度升高整體呈現下降趨勢，A 組酒精度變化較小，而B 組酒精度下降幅度較大且在60 ℃時含量最低為4.51%vol，A 組和B 組所有試驗組酒精度降幅接近50%，無混合液對照組降幅達25%。

由圖3 可得，對兩個試驗組組內進行對比，在溫度梯度下反應后的還原糖無明顯規律性。由于B 組所用黃水比A 組多，而黃水中還原糖和淀粉含量豐富，淀粉在酶的作用下分解為葡萄糖，在酯化反應過程中附著在糟醅上，故B 組的還原糖含量普遍比A組高，而無混合液對照組還原糖含量最低。

2.3 酯化反應前后糟醅風味成分對比分析

2.3.1 酯化反應前后糟醅的酯類物質含量分析

本試驗對混合反應前后的糟醅的酯類物質進行了GC-MS分析，結果如表4所示。

由表4可知，B組酯類物質總含量均比A 組多，而其中處理前總酯含量遠少于加混合液后的試驗組，無混合液對照組由于添加了乙醇作為反應底物并且在發酵容器內同樣進行了酯化反應，酯含量依然有所增加但增幅最小。其中A 組的乙酸乙酯含量普遍比B 組高。而乙酸己酯、己酸丙酯、庚酸乙酯、乳酸乙酯、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸異戊酯等酯類物質含量又普遍低于B 組，可以看出在以己酸為酯化反應前驅物質的酯類成分中，B 組中的含量均比A 組高，其中體現濃香型白酒主體香氣成分的己酸乙酯含量差異尤為突出。

表4 糟醅風味物質中酯類物質含量 (mg/kg)

2.3.2 酯化反應前后糟醅的酸類物質含量分析

本試驗對混合反應前后的糟醅的酸類物質進行了GC-MS分析，結果如表5所示。

表5 糟醅風味物質中酸類物質含量 (mg/kg)

由表5 可知，B 組反應后混合體系的總酸含量明顯高于A 組，其中異丁酸、正戊酸、庚酸、辛酸和己酸含量在B 組中均比A 組和對照組高，尤其是己酸含量明顯，由于B 組添加黃水含量遠高于A 組，而黃水中酸類物質種類豐富，故在添加的同時也提供了大量的酸類物質作為反應底物。綜合表4 可得出，B 組酯化后所得總酯含量大于A 組，但酸度過高會影響下次發酵和出酒質量，因此后期需進一步研究探討合適的配比方案，可檢測入池糟醅各項理化是否符合入池要求，也可輔以用物性儀對糟醅的感官質量進行探索[12-13]。

3 結論

本研究通過對出窖糟醅添加黃水和酒尾后進行強化酯化的試驗，探究了反應前后糟醅的理化指標和風味成分變化情況，結果表明混合液的不同溫度對促進酯化反應效果不明顯，通過測定處理后糟醅的酸度和酒精度變化，發現A 組酒精度和酸度略高于B 組，由于酯化反應的進行，醇類物質和酸類物質作為反應底物其含量便會相對減少，可證明B組酯化反應較A 組更劇烈。研究發現加入黃水與酒尾混合液后進行酯化反應的效果顯著，添加混合液前后的酯類物質總含量相差3 倍以上。即使不進行黃水與酒尾的添加，僅添加食用酒精也能因提高了乙醇含量而促使酯化反應的正常進行，其酯類物質含量也超過了處理前糟醅的2 倍，而總酸含量在試驗前糟醅中最少，無混合液的總酸含量較高，可能由于好氧微生物的代謝作用在酯化期間產酸速度快于酯化速度。而B 組酸類物質含量高于A組，其中己酸的含量最明顯。

本研究將黃水與酒尾和糟醅結合探索對糟醅進行強化酯化的方法，后續可以通過物性分析、理化分析和感官分析，進一步考察更多的影響因素來達到更好的酯化和釀酒效果，從而提升酒質，實現黃水、酒尾、糟醅的資源化利用。