浓香型白酒传统封窖方式与新型封窖方式的对比研究

赵扬扬，张 良，，霍丹群，* ，杨 平，秦 辉，侯长军，敖宗华，胡晓燕，蔡小波，涂荣坤

(1.重庆大学，生物工程学院，重庆400030;2.泸州老窖股份有限公司，四川泸州646000;3.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000;4.四川理工学院，四川自贡643000)

固态发酵法是中国白酒的传统生产方法，其漫长的发酵过程形成了白酒独特的风味特征［1－2］。在生产实践中虽然每口窖池的出酒率及优质酒率均存在差异，但通过研究生产较为稳定的窖内各种物质变化情况，摸索窖内物质转化趋势、规律，可以为白酒生产在线监测和工艺调控提供有效数据。

白酒生产过程中封窖的目的是为窖内糟醅微生物代谢提供一种有利于产酒、产香的厌氧环境。传统封窖方式为糟醅入满窖后在面糟表面封一层窖泥，来达到封窖的目的。但实际生产中由于封窖窖泥直接与外界接触，水分散失快且窖泥表面易出现裂缝易污染杂菌，无法保持糟醅微生物发酵所需的厌氧环境。此外，窖内微生物代谢过程产生的气体容易冲破窖泥，破坏窖内厌氧环境［3］。新型封窖方式采用不锈钢材料作为发酵窖池盖子，既能够减少水分散失又能够避免杂菌污染保证厌氧环境，从而很好地解决了这一问题。通过对比研究传统封窖方式与新型封窖方式发酵过程中窖内糟醅微生物数量变化情况及理化指标的变化、原酒出酒率、乳己比、杂醇油含量变化，在保证提高原酒质量及产量的情况下，为推动白酒产业由人工操作向机械化生产发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

窖池 泸州老窖股份有限公司罗汉酿酒基地同一生产车间窖龄相同的数口窖池进行实验(生产数据采集9～12月)，新型封窖方式选用不锈钢盖子进行封窖［4］，对照窖池选用传统窖泥进行封窖;糟醅 正常生产糟醅，理化指标基本一致。

气相色谱分析仪器GC－7890A U.S.Agilent;分析天平 梅特勒－托利多仪器有限公司;超纯水机 重庆摩尔水处理有限公司;电炉 北京市永光明医疗仪器厂。

1.2 实验方法

选取数口封窖高度相同的实验窖池，封窖高度为100 cm。用自制取样器对其发酵过程进行跟踪取样。根据入窖后实验窖内的温度变化，拟定取样时间为:第 0(入窖)、7、14、21、28、35、42、49、56、64 d(出窖)。

跟踪检测糟醅理化指标:酸度、淀粉含量、还原糖、糟醅残留酒精含量［5－8］及糟醅残留特征组分的变化。起窖时分层取二段综合原酒酒样，运用酸碱中和滴定法测其总酸［9］，皂化反应滴定法测其总酯［10］、特征组分及杂醇油［11］，并对相应窖池进行出酒率、优质酒率评定。糟醅特征组分检测［12］，各监测数据均为实验窖池对应样品的3次平均值。

培养条件及方法［10］:酵母菌和霉菌采用虎红琼脂培养基;细菌与芽孢杆菌采用营养琼脂糖培养基。酵母菌28℃恒温培养2～3 d，霉菌32℃恒温培养2～3 d，细菌与芽孢杆菌37℃恒温培养2～3 d。

微生物计数方法［10］:首先点清每个平皿板子上的生长的菌落数，再求出来每一个稀释度的平均的菌落数。判定结果的时候，应该选取平皿板子上菌落数目既清析可数，平均数目又在5～50范围之内的菌落数目，乘以其稀释的倍数后，做为实验样品所对应的菌落的总数。

相关公式:出酒率(%)=出酒量/投粮量×100;菌量整体变化趋势为传统封窖方式不同发酵时期窖内相应微生物数量变化趋势。

感官品评:参考国家标准［13］《白酒分析方法GB/T 10345－2007》进行由5位(其中2位国家级白酒评委)省级及以上白酒评委对数口窖池原酒进行评级。采取编号暗评法，按照色5分、香25分、味60分、格10分、总分100分进行综合评定，各评委所打分数求平均值，即为该样品所得分。

2 结果与分析

2.1 发酵过程中糟醅微生物含量变化趋势

2.1.1 可培养细菌数量变化趋势 在发酵过程中，影响细菌数量变化的主要因素为溶氧量［14］。研究发现新型封窖方式与传统封窖方式同一时期不同层次的糟醅可培养细菌数量相差不大。

对比两种封窖方式面糟中，不同发酵时期可培养细菌数量相差甚微。中下层可培养细菌数量在第7 d时两种封窖方式有显著差异(p＜0.05)，在第14、21 d时表现为新型封窖方式＞传统封窖方式，而后两种封窖方式内可培养细菌数量相差不大。前者可能是由于随着发酵过程中的进行，窖内糟醅会出现不同程度下陷现象，采用窖泥封窖方式时窖帽会随着糟醅向下略移，造成窖内糟醅之间空隙较少，溶氧量下降，而不锈钢封窖方式的窖帽则不会出现这种情况，它能够保证窖内糟醅之间有足够的空间，便于物质能量传递的同时也增加了窖内溶氧量，更利于微生物生长。后者可能因为此时影响细菌生长代谢的决定因素已经不再是溶氧量，可能是包括可利用底物含量和低些产物积累量等因素在内的窖内环境。

图1 发酵过程中面糟细菌数量变化趋势Fig.1 Bacteria growth curve during fermentation process of the upper distilled grains

2.1.2 可培养酵母菌数量变化趋势 发酵过程中酵母菌数量的多少与窖内酒精浓度关联紧密，如图3和图4所示，酵母菌数量在第7 d均出现峰值，而后逐渐较少。面糟在第35 d、中下层糟醅在第21 d出现第二个峰值，而后逐渐减少。说明中下层糟醅比面糟更早进入无氧发酵，酵母菌先进行有氧繁殖而后进行厌氧生长。

图2 中下层糟醅发酵过程中细菌变化趋势Fig.2 Bacteria growth curve during fermentation process of thelower distilled grains

图3 发酵过程中面糟酵母菌数量变化趋势Fig.3 Yeast growth curve during fermentation process of the upper distilled grains

图4 发酵过程中中下层酵母菌数量变化趋Fig.4 Yeast growth curve during fermentation process of the lower distilled grains

由图可知:在同一窖池不同发酵时期酵母菌数量不同，这与发酵过程中前期糟醅之间溶氧量、窖池内营养物质及代谢产物有关。不同窖池同一发酵时期，新型封窖方式窖池内酵母菌数量略高于传统窖池内酵母菌数量，这可能与发酵过程中糟醅之间的溶氧量有关，与中下层糟醅可培养细菌的变化原因相同。糟醅中酵母菌数量变化与窖池内乙醇含量密切相关［15］。

2.1.3 可培养霉菌数量变化趋势 发酵过程中窖池内霉菌数量在第7 d均出现峰值，而面糟在第28 d，中下层糟醅在第42 d出现第二个峰值。

图5 发酵过程中面糟霉菌数量变化趋势Fig.5 Mould growth curve during fermentation process of the upper distilled grains

图6 发酵过程中中下层霉菌数量变化趋势Fig.6 Mould growth curve during fermentation process of the lower distilled grains

由图可知:同一时期，不同窖池内霉菌数量不同，这与窖池内溶氧量有关，其原因与细菌、酵母菌在发酵后期数量变化原因相同。面糟在第14、28、42、49 d时两种封窖方式有显著差异(p＜0.05)。中下层糟醅在第14、28、35、49、56 d 时两种封窖方式有显著差异(p＜0.05)。同一窖池内不同时期，霉菌数量亦不相同，这与窖内溶氧量、营养物质的消耗及代谢物质的积累有关。

霉菌出现第二次峰值对应可培养细菌的减少时期，表明此时窖内溶氧量已经基本消耗殆尽。大部分霉菌已基本死亡，但仍以孢子形式存在。检测到的霉菌是由于培养过程中孢子壁破裂，释放出来所致［16］。

2.2 发酵过程中各项理化指标变化

2.2.1 发酵过程中糟醅淀粉含量变化 传统封窖方式与新型封窖方式窖池发酵过程中糟醅淀粉含量变化如图7所示:

由图7、图8可知:面糟淀粉含量在入窖、35、42、49、56、64 d时两种封窖方式在p＜0.05水平上有显著差异，前21 d下降最快，第28 d时出现略微上升而后缓慢下降。前者可能是曲药中的淀粉酶及入窖糟醅中的霉菌、好氧细菌生长分解大部分淀粉;后者可能是窖池内的兼性厌氧细菌的生长产生的淀粉酶，这与张文学［17］、周瑞平［18］等人的研究结果相似。中下层糟醅淀粉含量在入窖时两种封窖方式有显著差异(p＜0.05)，在第14 d以后直至63 d出窖两种封窖方式有极显著差异(p＜0.05)。值得注意的是，中下层糟醅淀粉含量在第21 d出现略微上升趋势。可能是因为发酵产生水的下淋作用，把可溶性的还原糖带到了底层，使得底层糟醅的还原糖增加(淀粉的检查包含了还原糖在内的)，导致淀粉含量略有上升，但是发酵过程中面糟没有得到补给。

图7 发酵过程中面糟淀粉含量变化Fig.7 Changes of starch content during fermentation process of the upper distilled grains

图8 发酵过程中中下层糟醅淀粉含量变化Fig.8 Changes of starch content during fermentation process of the lower distilled grains

2.2.2 发酵过程中糟醅还原糖含量变化 传统封窖方式与新型封窖方式发酵过程中糟醅还原糖含量变化如图9、图10所示:

图9 发酵过程中面糟还原糖含量变化Fig.9 Changes of reducing sugar content during fermentation process of the upper distilled grains

由图9、图10可知:面糟发酵前7 d还原糖含量出现上升趋势，在第7、42、56 d时两种封窖方式差异性显著(p＜0.05)。这与面糟淀粉含量变化相对应，微生物以淀粉为碳源进行代谢生成还原糖等物质。而中下层糟醅在入窖、7、42、49 d时两种封窖方式差异性显著(p＜0.05)，在第14 d出现上升，第21～28 d出现大幅度下降，而后缓慢上升。前14 d上升是因为微生物以淀粉为主要碳源进行代谢，产生大量中间产物(还原糖)。第21 d下降是因为随着好氧菌的死亡，酵母菌生长消耗大量还原糖所致，这与淀粉含量变化相对应。面糟、中下层糟醅在第28 d出现上升是由于微生物代谢的消耗量小于代谢产生量所致。

图10 发酵过程中中下层糟醅还原糖含量Fig.10 Changes of reducing sugar content during fermentation process of the lower distilled grains

2.2.3 发酵过程中糟醅残留酒精含量变化 传统封窖方式与新型封窖方式发酵过程中糟醅还原糖含量变化如图11、图12所示:

图11 发酵过程中面糟酒精度含量变化趋势Fig.11 Changes of alcoho content during fermentation process of the upper distilled grains

图12 发酵过程中中下层糟醅酒精度含量变化Fig.12 Changes of alcoho content during fermentation process of the lower distilled grains

由图11、图12可知:各层次糟醅酒精度数均在第21 d上升到最大值，发酵过程中糟醅残留酒精度:新型封窖方式＞传统封窖方式，这与窖池内酵母菌数量有关，同时也说明新型封窖方式更适合于酵母菌的繁衍。而从第28 d开始各层次乙醇含量均出现下降趋势，可能和乙醇参与各类酯化反应及作为微生物代谢所需碳源有关。这与发酵后期窖内糟醅酸度和总酯的增加相对应，同时也印证了发酵后期窖内发酵以酯化作用为主的传统认识。

2.2.4 发酵过程中糟醅酸度变化 传统封窖方式与新型封窖方式发酵过程中糟醅酸度含量变化如图13、图14所示:

图13 发酵过程中面糟酸度含量变化趋势Fig.13 Changes of acidity content during fermentation process of the upper distilled grains

图14 发酵过程中中下层酸度含量变化趋势Fig.14 Changes of acidity content during fermentation process of the lower distilled grains

由图13、图14可知:面糟在第24、49 d时两种封窖方式差异性显著(p＜0.05)，在第 35、42、56、63 d两种封窖方式差异性极显著(p＜0.05)。中下层糟醅在第21、49 d时两种封窖方式有显著差异性，在第28、35、42、56、63 d 时两种封窖方式差异性极显著(p＜0.05)。各层糟醅酸度前42 d均出现逐渐上升趋势，直至第21 d以后各层次糟醅酸度均出现下降趋势。下降的原因可能与窖池中的酸参加酯化反应有关。这与发酵后期乙醇含量及总酯含量的变化相对应，而在发酵后期出现略微上升趋势这可能与窖内菌体自溶，释放有机酸有关。

2.3 原酒特征组分分析

取2种窖池各层次糟醅蒸馏二段原酒综合样，用气相色谱测其特征组分如图15、图16所示:

由图可知:两种封窖方式糟醅原酒乙酸、丁酸、己酸含量相差在0.1～0.2 g/L之间，己酸乙酯含量除中层相差不大外，面糟相差1.0 g/L左右，中下层相差1.8 g/L左右。而总醇(包含甲醇)含量各层次均为新型封窖方式＜传统封窖方式，说明新型封窖方式能够有效减少原酒中杂醇油含量，发酵效果更好。面糟、中下层糟的总酯含量相差在0.1～0.5 g/L之间。这与前文中发酵后期糟醅乙醇含量及酸度变化相对应。

2.4 出酒率和感官评价分析

对2种封窖方式实验窖池的出酒率和乳己比进行分析，其中原酒品评结果为5位省级及以上白酒评委综合评定，满分为100分，结果见表1:

图15 两种封窖方式面糟原酒特征组分含量Fig.15 The main characteristics of components of the upper base liquor of two pit sealing mode liquor

图16 两种封窖方式中下层糟原酒特征组分Fig.16 The main characteristics of components of the lower base liquor of two pit sealing mode liquor

由表1可知:面糟和中下层糟醅出酒率均为新型封窖方式＞传统封窖方式，乳己比为新型封窖方式＜传统封窖方式，原酒品评分数为新型封窖方式＞传统封窖方式。这说明，新型封窖方式能够更好地利用发酵空间，为发酵过程中微生物代谢提供更好的环境，充分利用窖内物质使发酵更加彻底，原酒酒质更好。

3 结论与讨论

在同一口窖池中，各层次糟醅理化指标存在显著差异。可能是因为各层次微生物群落最大峰出现时间以及数目不同。这些差异导致底物利用效率、转化效率、代谢产物积累等情况不同，同时这些差异又反过来影响微生物的生长，最终影响微生物代谢而影响原酒的产量及品质。

新型封窖方式与传统封窖方式相比，为窖内微生物生长代谢提供了更好的发酵空间，使窖内物质能量传递更加充分，各项理化指标更加协调，微生物代谢发酵更加充分、彻底。需要强调的是传统封窖方式面糟更多地接触封窖窖泥容易被杂菌污染，这也是造成面糟酒质差的原因。新型封窖方式就避免了这个问题，从而可以更有效地减少原酒中杂醇油含量。

新型封窖方式因为密封效果更好，发酵过程中窖内压力增大［3］，可以提高窖池内黄水线，增大整个窖内物质循环效果。使窖内物质发酵更加充分，降低原酒乳己比。综合以上因素，新型封窖方式的出酒率更高。

表1 两种封窖方式出酒率和感官评价对比Table 1 A comparison of rate and taste evaluation result of the base liquor

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