通氧发酵技术对酱香白酒堆积过程的影响研究

席 玉，席永佶，李朝云

（1.贵州仁怀宏盛酒业有限公司，贵州遵义 564500；2.仁怀酱香白酒科研所，贵州遵义 564500）

发酵工艺是决定白酒产量和质量的决定性因素，在酱香型白酒生产堆积发酵过程中经常发生温度达不到下窖要求的情况，这大大影响了出酒率和基酒质量，现阶段普遍认为是在堆积发酵过程中氧气供应不足导致微生物（主要是酵母）的数量达不到要求，从而导致后续发酵升温较慢或达不到下窖温度。现阶段是通过翻堆增大与空气的接触面积来解决升温问题，但是翻堆浪费大量人力物力，延长了生产周期，是一种较传统落后的手段，而通过引入通氧发酵技术的方法，可以有效的节约人力资源，还可以通过调节通入氧气的量以缩短自然堆积的时间，是酱香白酒生产堆积发酵技术有效的革新手段。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

样品：将堆积发酵中温度达不到下窖温度的糟醅使用取样袋取样后迅速抽真空，迅速转移至厌氧工作平台中使其保持无氧状态，将糟醅混匀后按每份15 kg 分装到6 个可充氧密闭发酵罐中，6 个发酵设备按照0 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、8 mL/h、10 mL/h充入空气让其连续发酵，并在发酵0 h、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h分别取样分析，将充入0 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、8 mL/h、10 mL/h 的空气的样品及所得基酒分别编号为：H-0、H-2、H-4、H-6、H-8、H-10，将传统翻堆工艺后自然发酵作为对照组编号为H-Y。

培养基配制：PDA 琼脂培养基、孟加拉红琼脂培养基，WL营养琼脂培养基。

仪器设备：厌氧工作站，川宏仪器YQX-II；超净工作台，苏净安泰SW-CJ-1BU；蒸馏釜，泰斯特蒸馏水器水蒸气冷凝不锈钢20LDZ TT。

1.2 试验方法

1.2.1 微生物的计数、分离

将样品研磨粉碎，取1.0 g 粉碎样品于无菌三角瓶中，加入100 mL 无菌生理盐水和玻璃珠，放入摇床160 r/min 振荡30 min 使其充分混匀。采用稀释涂布法涂布于不同培养基上连续培养，观察记录菌落的颜色、状态和数量，完成微生物的分离和计数。

1.2.2 风味分析方法

在蒸馏酒的风格特征研究中，风味感官分析是蒸馏酒分析的重要手段，是在分析酒体中风味物质种类及含量的基础上，从人的感官上补充蒸馏酒的风格特征，对蒸馏酒的整体风格具有重要意义。酒体风格特征主要根据品评基础分值进行风味蜘蛛网分析。根据文献报道方法：从本实验室选择20 名嗅觉灵敏的师生参与品评实验（品酒员采用三杯二品法筛选得到：采用52%vol 的酒精水溶液模拟蒸馏酒酒基，采用乙酸乙酯作为果香评定物质，苯乙醛作为花香评定物质，乙醛作为草香评定物质，糠醛作为焦香评定物质，以测试结果最靠近设计结果的20 人作为实验品酒人员），将20 名品酒员集中培训1 个月，熟悉掌握蒸馏酒风格中各特征（焦糊，果香，花香等）。

参照国标GB/T 10345—2007 对所得酒样进行感官品评，对酒样的醇香，果香，草香，醇甜，烘培香，酸味，烂蔬菜味，草本/青生、泥土味（霉味）等气味的感官强度进行分析，评定分数为0～5 分，0 分意味着没有闻到，5 分则表示闻到的气味最强。将所得到的结果平均值做成蜘蛛网图。同时选择上述品酒人员，再随机选择50 名具有3 年以上消费酒龄的人员进行基酒整体感官品质的品评评定，感官品质指标分为香气特征（香气、香气强度、香气复合度、干净度）、口感口味指标（醇厚、细腻/协调、绵柔、回味、净爽）和基本感官指标（酸、甜、苦、咸、涩、口腔刺激、喉部刺激）三部分。

2 结果与分析

2.1 不同通氧量糟醅温度变化情况

在堆积发酵过程中，温度是衡量是否达到下窖要求的主要指标之一，糟醅在自然发酵过程中由于微生物的代谢作用释放热量，使得糟醅在堆积过程中温度持续上升，从而达到下窖温度，堆积温度从侧面反映了糟醅中微生物的生长情况。由图1可以看出，糟醅的发酵温度与发酵时间和充入的空气含量均呈正相关，充入的空气量越大糟醅升温速度越快，当充入的空气量大于10 mL/h 时，在发酵第5 天就可以达到41.4 ℃，已经接近入窖温度要求；充入空气量低于6 mL/h 在发酵结束时温度也无法超过37.2 ℃，达不到入窖要求；当空气充入量为8 mL/h 最接近自然发酵时温度变化趋势。由于采用发酵罐发酵糟醅仅15 kg，很难完全模拟自然发酵的升温情况，但是总的来说充入的空气量和糟醅的升温有直接关联，在实际生产过程中可以通过改变充入糟醅的空气量来调节发酵温度。

图1 不同通氧量糟醅温度变化情况

2.2 不同通气量酵母的变化情况

图2 不同通气量酵母的变化情况

受酱香型白酒高温制曲工艺的限制，大曲无法为窖内发酵过程供应充足的酵母资源，因此需要经过堆积过程来实现酵母的增殖和富集，也为后续发酵过程积累香味及前体物质。在发酵罐中充入不同量的空气使得酵母的增殖情况也不尽相同，酵母的增殖与充入空气的量和糟醅温度相关，当没有充入空气的时候，在无氧状态下酵母主要进行无氧发酵，产生大量代谢产物(乙醇)，酵母数量增长较为缓慢，在120 h 的发酵过程中仅增长约200 %；当充入的空气量为6 mL/h 时酵母由于有充足的氧气迅速出芽繁殖使其数量急剧增多，酵母数量在120 h的发酵过程中增长约2700 %；当充入空气流量达到8 mL/h，发酵达到96 h 以后由于糟醅温度逐渐升高超过40 ℃，超过酵母最适生长温度，使得酵母数量有所下降。在堆积过程中充入不同量的空气能够调控酒醅中酵母的含量，显著减少由于大曲品质、环境温度、环境酵母的不同所造成的酵母含量差异，使不同轮次入窖酒醅中酵母的含量处于相对稳定的范围。

2.3 不同通气量细菌的变化情况

由图3 可看出，细菌在整个通氧发酵阶段数量均有明显增长，与充入空气的量呈正相关，但是其增殖速度相比酵母较低，是因为在发酵前期发酵温度较低比较适合酵母生长使得细菌生长较缓慢，后期糟醅温度升高，酵母增殖变缓给细菌增殖空间，使得细菌得以快速增殖，后续由于生长空间和物质制约，细菌在发酵后期增殖放缓。但是总体来看，堆积过程酒醅中的细菌呈现增长趋势，增殖倍数在1.9～5.8 倍之间，增长幅度远低于酵母。细菌在堆积过程中增殖较少，但是堆积过程对于细菌仍具有重要的意义。堆积酒醅中细菌主要来源于高温大曲，高温大曲出库后含水量低且需经过一定时间的陈放才能用于制酒生产。长期的干燥环境使得高温大曲中的细菌生物活性受到一定的抑制。堆积过程中，酒醅含水量丰富，能够活化从高温大曲接入到酒醅中的细菌，有利于细菌发挥作用。

图3 不同通气量细菌的变化情况

2.4 不同通气量对基酒及其风格的影响

样品来源：将通氧发酵后的糟醅密封发酵30 d后取出，采用蒸馏斧蒸馏，取其53%vol 的基酒，以翻堆后发酵所得基酒作为对照组。

2.4.1 不同通气量对出酒率的影响

出酒率是白酒生产中衡量产量的重要指标，由图4 可以看出，在密封发酵期酵母数量与充入的空气量呈正相关，使得在0～6 mL/h 的充气量区间白酒产量随充入的空气增加而增大，当充气量高于8 mL/h时出酒率又有一个明显的下降趋势，这可能是因为充入空气的量较大，酵母和细菌数量增加导致高粱中的物质和反应生成的乙醇参与其他反应使得出酒率下降。

图4 不同通气量的出酒率

2.4.2 不同通气量对酒质的影响

评分标准见表1，所得结果取平均值（结果保留2位小数）结果绘制蜘蛛网图。

表1 酒体风格特征评分细则

从基酒的香气及口感特征来看：通入空气量对基酒有着一定的影响，随着通入空气量的增加基酒的香气、回味、协调和香气强度有一定的提升，可能和发酵后期微生物数量有一定的关系，微生物生长到后期特别是进入稳定期后其代谢产物更加丰富，这一部分代谢产物在后期发酵和蒸馏过程进入到基酒中，使得基酒的香气、回味和香气强度有所提升；同时由于物质含量更加丰富，物质含量增多使得基酒的净爽、绵柔欠佳；随着通入空气量的不同基酒的醇厚、香气净度无明显规律。从基酒的整体香气轮廓分析来看：通入不同的空气量对基酒的醇甜和酯香有一定的提升；对果香、草香、酯香、烘焙香、酸味、花香、发酵香、酱香、粮香、曲香无明显改善。

图5 酒体香气轮廓及口感口味特征评定分析

3 结论

糟醅的发酵温度与发酵时间和充入的空气含量均呈正相关，充入的空气量越大糟醅升温速度越快；酵母的增殖与充入空气的量和糟醅温度相关，在完全不充入空气时酵母进行无氧发酵，增殖缓慢，其数量在120 h 的发酵过程中仅增长约200%，当充入的空气量为6 mL/h 时酵母由于有充足的氧气迅速出芽繁殖使其数量急剧增多，酵母数量增长约2700%，当充入空气量达到8 mL/h，发酵至96 h时由于糟醅温度逐渐升高达40℃以上，已经超过酵母最适生长温度，使得酵母数量有所下降；细菌在整个通氧发酵阶段其数量均有明显增长，与充入空气的量呈正相关，增殖倍数在1.9～5.8 倍之间，但增长幅度远低于酵母；出酒率随充入的空气量呈现先增大后减少的趋势，当充气量高于6 mL/h 时出酒率达到最大，随后开始降低，这可能是发酵代谢产生副产物造成；从基酒的香气及口感特征来看，通入空气量不同对基酒有着一定的影响，随着通入的空气量增加基酒的香气、回味、协调和香气强度有一定的提升，但是其净爽、绵柔欠佳；从基酒的整体香气轮廓分析来看，通入空气对基酒的醇甜和酯香有一定的提升。