黃水提前移除對固態(tài)發(fā)酵濃香型原酒質(zhì)量與出酒率的影響

楊志龍 鄧嘉偉 余有貴 陳雪鵬 熊 翔 萬 勇

(1. 邵陽學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000；2. 生態(tài)釀酒技術(shù)與應(yīng)用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 邵陽 422000；3. 湖南湘窖酒業(yè)有限公司，湖南 邵陽 422000)

中國白酒是世界上六大蒸餾酒之一，以其獨(dú)特的生產(chǎn)工藝和風(fēng)格特征享譽(yù)全球，按香型可分為12種，其中濃香型白酒約占市場銷量的70%[1-3]。中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新時代，白酒由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，因此依靠技術(shù)進(jìn)步不斷提高優(yōu)質(zhì)酒率成為行業(yè)的首選[4-7]。黃水是固態(tài)法白酒生產(chǎn)的副產(chǎn)物，為發(fā)酵期間逐漸滲于發(fā)酵容器底部的棕黃色液體[8]，每年產(chǎn)量約6 500多萬t[9]，含有豐富的微生物源、營養(yǎng)源和香味源等有機(jī)質(zhì)[10-12]，其資源化再利用可提高酒質(zhì)、用作基質(zhì)、制備防腐劑和開發(fā)新產(chǎn)品等[13-15]。黃水在發(fā)酵過程中充當(dāng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量傳遞的介質(zhì)[9]，因?yàn)辄S水的產(chǎn)生，導(dǎo)致中上部糟醅為固態(tài)發(fā)酵，而被黃水浸泡的中下部糟醅為固液發(fā)酵，引起窖內(nèi)上中下糟醅發(fā)酵環(huán)境不一使微生物生長、代謝速率和代謝產(chǎn)物出現(xiàn)差異。固態(tài)法白酒取黃水的傳統(tǒng)操作法為入窖酒糟發(fā)酵一個周期后，開窖取醅至中下部出現(xiàn)黃水時，在酒醅中間挖一個約1 m的黃水坑，通過滴窖操作取走黃水。為了提高酒質(zhì)，已有關(guān)于發(fā)酵過程中添加黃水對酒質(zhì)影響的報道[16]，但未見關(guān)于在發(fā)酵過程中提前移除黃水的研究報道。研究擬在酒糟入窖發(fā)酵一個周期內(nèi)提前移除黃水，旨在探究黃水移除時間對濃香型酒醅發(fā)酵原酒的影響，以期為濃香型白酒生產(chǎn)工藝改進(jìn)提供借鑒，為提高原酒優(yōu)質(zhì)率提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原酒：湖南省湘窖酒業(yè)有限公司第一釀酒車間；

乙醛、仲丁醇、異丁醇、異戊醇、正丙醇、正丁醇、己酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸乙酯：色譜級，天津迪馬科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

超純水器：GWA-UN1型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

氣相色譜儀：Agilent 7890B型，安捷倫科技(中國)有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1) 試驗(yàn)分組：多糧濃香型白酒每輪次發(fā)酵周期不超過60 d，動態(tài)移除窖池中酒糟發(fā)酵產(chǎn)生的黃水，即分別在入窖酒糟發(fā)酵的第30，40，50，60天進(jìn)行黃水抽離，其中以第60天為對照組，第30，40，50天分別為試驗(yàn)1組、2組、3組。試驗(yàn)階段，第1輪次發(fā)酵隨機(jī)安排40個正常的發(fā)酵窖池，每組10個，指定一個班組對選擇的窖池連續(xù)試驗(yàn)4輪次。

(2) 黃水移除：在常規(guī)窖底一角挖一個坑，低于窖底預(yù)埋一個0.7 cm×0.4 cm×0.4 cm不銹鋼貯水器。酒糟入窖時，將直徑8 mm的不銹鋼管同步預(yù)埋在窖內(nèi)，不銹鋼管的窖內(nèi)端連接貯水器，窖外端口采用橡皮軟管和鋼夾密封。在試驗(yàn)時間段移除黃水時，采用自制專用手壓泵在預(yù)埋管的窖外端口處直接抽入專用黃水箱。每一試驗(yàn)組在設(shè)定時間首次抽除貯水器內(nèi)黃水后，讓酒醅中黃水再自流至貯水器，2 d內(nèi)反復(fù)抽除6次。每次取完黃水，用酒尾清洗不銹鋼管的窖外端口后，用橡皮軟管和鋼夾密封。

(3) 試驗(yàn)取樣：原酒樣為每個窖池發(fā)酵結(jié)束后中層酒醅和下層酒醅在蒸餾時各取500 mL，混合成綜合樣后平分為二，分別進(jìn)行感觀評價和微量成分分析。

1.4 檢測方法

1.4.1 感觀評定 參照GB/T 12315—2008，按色、香、味、格4個方面進(jìn)行感官描述，由湖南湘窖酒業(yè)有限公司9名品酒員完成。

1.4.2 原酒微量成分 依據(jù)GB/T 10345—2007，色譜條件參照陳雪鵬等[17]的方法，結(jié)果用mg/100 mL表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 23.0軟件中的one-way ANOVA和Origin 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對原酒乙醛含量的影響

由圖1可知，優(yōu)級酒和一級酒的乙醛含量變化趨勢一致，各組間原酒中乙醛含量差異顯著(P<0.05)，試驗(yàn)2組在降低原酒中乙醛含量方面具有顯著優(yōu)勢。尹倩倩等[18]研究認(rèn)為，原酒風(fēng)味物質(zhì)主要受發(fā)酵窖池內(nèi)氧氣和黃水酸度的影響。郭輝祥等[19]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵初期黃水生成少，酒醅處于固態(tài)發(fā)酵的含氧量相對充足，發(fā)酵中后期因黃水量的增加使酒醅相對缺氧；黃水酸度隨發(fā)酵時間延長先升高后趨于平緩，發(fā)酵35～45 d時酸度最高。乙醛是由乙醇氧化、丙酮酸脫羧等途徑生成，繼而通過縮醛反應(yīng)生成乙縮醛或與雙乙酰氧化還原生成乙酸和3-羥基丁酮等途徑轉(zhuǎn)化。因此，第40天適時移除黃水，使酒醅含有適量的氧氣和降低酒醅酸度，解除高酸對微生物的抑制作用[20]，有利于促進(jìn)乙醛的繼續(xù)轉(zhuǎn)化，從而降低原酒的乙醛含量。王莉等[16]研究發(fā)現(xiàn)，黃水可促進(jìn)酒醅中乙醛含量的增加；尹倩倩等[18]認(rèn)為，上層原酒的醛類物質(zhì)含量顯著低于下層原酒(P<0.05)，與試驗(yàn)結(jié)論一致。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 黃水移除時間對原酒乙醛含量的影響Figure 1 Effect of removal time of Huangshui fluid on the acetaldehyde content of crude Baijiu

2.2 對原酒雜醇油含量的影響

由圖2可知，仲丁醇、異丁醇和異戊醇含量變化一致，為對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，各組間的優(yōu)級原酒中仲丁醇、異丁醇和異戊醇含量差異均顯著(P<0.05)；正丙醇和正丁醇含量變化一致，為對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，試驗(yàn)1組、試驗(yàn)2組分別與對照組之間的優(yōu)級原酒中正丙醇和正丁醇含量差異顯著(P<0.05)，三試驗(yàn)組之間的優(yōu)級原酒中正丙醇和正丁醇含量差異顯著(P<0.05)；雜醇油總量變化為對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，且各組間差異顯著(P<0.05)，試驗(yàn)2組在降低優(yōu)級原酒中雜醇油含量方面具有顯著優(yōu)勢。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖2 黃水移除時間對優(yōu)級原酒雜醇油含量的影響Figure 2 Effect of removal time of Huangshui fluid on the fusel oil content of the superior crude Baijiu

由圖3可知，仲丁醇、異戊醇和異丁醇含量變化一致，為對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，各組間的一級原酒中仲丁醇和異戊醇含量差異顯著(P<0.05)；試驗(yàn)組與對照組之間一級原酒中異丁醇含量差異顯著(P<0.05)；正丙醇和正丁醇含量變化一致，為對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，各組間一級原酒中正丙醇和正丁醇含量差異顯著(P<0.05)；雜醇油總量變化為對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，且各組間差異顯著(P<0.05)，試驗(yàn)2組在降低一級原酒中雜醇油含量方面具有顯著優(yōu)勢。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖3 黃水移除時間對一級原酒雜醇油含量的影響Figure 3 Effect of removal time of Huangshui fluid on the fusel oil content of the first-class crude Baijiu

雜醇油在酒中稱為“上頭”物質(zhì)，主要由酵母利用糖及氨基酸合成。在正常的發(fā)酵窖池中，越靠近窖底，正丙醇和正丁醇含量越高[21]，可能主要是后期黃水酸度高和含氧量低，酒醅中酵母菌活性受抑制而自溶所致[22]。因此，第40天適時移除黃水，可以防止后期酒醅中酵母菌早衰自溶，可顯著減少雜醇油中高含量組分正丙醇和正丁醇含量，從而有利于降低原酒中雜醇油含量。

2.3 對原酒三大酯含量的影響

由圖4可知，己酸乙酯含量為試驗(yàn)2組>對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組，試驗(yàn)2組分別與試驗(yàn)1組、試驗(yàn)3組和對照組之間差異顯著(P<0.05)。乳酸乙酯含量為試驗(yàn)1組>對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)2組。乙酸乙酯含量為試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組>試驗(yàn)3組>對照組。己酸乙酯/乳酸乙酯為試驗(yàn)2組>對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組，試驗(yàn)2組分別與試驗(yàn)1組、3組及對照組之間差異顯著(P<0.05)。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖4 黃水移除時間對優(yōu)級原酒三大酯的影響Figure 4 Effect of removal time of Huangshui fluid on the three kinds of major esters of the superior crude Baijiu

由圖5可知，己酸乙酯含量為試驗(yàn)2組>對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組。乳酸乙酯含量為試驗(yàn)3組>對照組>試驗(yàn)1組>試驗(yàn)2組，試驗(yàn)2組與試驗(yàn)3組之間差異顯著(P<0.05)。乙酸乙酯含量為試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組>對照組>試驗(yàn)2組，試驗(yàn)3組分別與試驗(yàn)2組和對照組之間差異顯著(P<0.05)。己酸乙酯/乳酸乙酯為試驗(yàn)2組>對照組>試驗(yàn)3組>試驗(yàn)1組，試驗(yàn)2組分別與試驗(yàn)1組、3組之間差異顯著(P<0.05)。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖5 黃水移除時間對一級原酒三大酯的影響Figure 5 Effect of removal time of Huangshui fluid on the three kinds of major esters of the first-class crude Baijiu

尹倩倩等[18]報道，己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯和乳酸乙酯四大酯在上層原酒中含量顯著低于下層(P<0.05)，酯類物質(zhì)主要是主發(fā)酵后期在某些微生物所分泌的酯化酶作用下，酒醅中酸和醇反應(yīng)生成[23]，特別是下層發(fā)酵酒醅因接近窖泥，豐富的己酸菌發(fā)酵產(chǎn)生更多的己酸乙酯。謝旭等[21]研究發(fā)現(xiàn)，酒醅的乙酸乙酯含量在窖內(nèi)各層發(fā)酵酒醅中變化不大；乳酸乙酯含量在黃水浸泡層隨黃水深度增加逐漸降低，黃水對乳酸乙酯具有顯著的“洗脫效果”。因此，第40天適時移除黃水，既有利于己酸乙酯的生成，更有利于黃水帶走乳酸乙酯，從而達(dá)到“增己降乳”的顯著效果。

2.4 對原酒出酒率的影響

由圖6可知，試驗(yàn)2組>試驗(yàn)3組>對照組>試驗(yàn)1組；試驗(yàn)2組與試驗(yàn)組1之間的出酒率差異顯著(P<0.05)。提前抽黃水窖池的酒體較之正常抽黃水窖池的酒體來看，前者酒體香氣純正，味甜，酒體干凈。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖6 黃水移除時間對淀粉出酒率的影響Figure 6 Effect of removal time of Huangshui fluid on the yield of crude Baijiu

濃香型固態(tài)法白酒的發(fā)酵過程是邊糖化邊發(fā)酵，酒糟入窖后在霉菌和酵母菌的協(xié)同作用下，淀粉通過生化反應(yīng)生成酒精。窖內(nèi)酒醅酸度過高和缺氧時會抑制霉菌、酵母等真菌的生長與代謝，而導(dǎo)致出酒率低且酒味欠協(xié)調(diào)[9,24]。因此，第40天適時移除黃水，既保證了發(fā)酵前期和中期酒醅中淀粉在霉菌、酵母的協(xié)同作用下邊糖化邊發(fā)酵充分使出酒率高，又避免了發(fā)酵后期酒醅中酸度和缺氧程度的偏高對霉菌、酵母的抑制作用所致出酒率下降，從而總的出酒率相對較高。

2.5 對原酒優(yōu)質(zhì)率的影響

由圖7可知，試驗(yàn)2組>試驗(yàn)3組>對照組>試驗(yàn)1組，試驗(yàn)2組、3組分別與試驗(yàn)1組、對照組之間的原酒優(yōu)質(zhì)酒率差異顯著(P<0.05)。濃香白酒的窖內(nèi)發(fā)酵是一個復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，微生物體系與酒醅之間遵循“五三原理”，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)化過程[25]。上下層酒醅中氧氣含量和酸度不同，會影響微生物的生長狀況、代謝強(qiáng)度的差異性[26]，發(fā)酵結(jié)束后酒醅的各項(xiàng)指標(biāo)是發(fā)酵過程的綜合體現(xiàn)[27-28]。因此，第40天適時移除黃水，可改善窖內(nèi)微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)有益于釀酒微生物的生長代謝，可適當(dāng)降低原酒中乙醛、高級醇含量，而顯著提高原酒中己酸乙酯含量和己酸乙酯/乳酸乙酯比值，從而提高優(yōu)質(zhì)酒率。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖7 黃水移除時間對原酒優(yōu)質(zhì)率的影響Figure 7 Effect of removal time of Huangshui fluid on the high quality ratio of crude Baijiu

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，獲得較優(yōu)的黃水提前移除時間為酒糟入窖發(fā)酵第40天。與常規(guī)(對照組)相比，原酒的出酒率較高，原酒優(yōu)質(zhì)酒率、優(yōu)級酒中己酸乙酯含量和己酸乙酯/乳酸乙酯比值3個指標(biāo)均顯著提升(P<0.05)，可顯著降低原酒中乙醛、高級醇含量(P<0.05)，且優(yōu)于其他時間段移除黃水的試驗(yàn)組釀酒效果。后續(xù)可對發(fā)酵過程中黃水的理化指標(biāo)、微生物類群和代謝產(chǎn)物的動態(tài)變化進(jìn)行深入研究。