翰墨点睛：贵州良工宝
栏头合书推介：惠民、乔杨
国土名片网钤印：王子廬
插播导读：国土名片网小编芬儿、新宇、张扬、李浩
竹篓溶氧器在酱香酒堆积发酵中的应用
《酿酒科技》杂志 2020年9期
作者团队：杨刚仁，路 虎，陈叶琴，吴婷婷，黄小军
(贵州茅台酒厂（集团）习酒有限责任公司，贵州习水 564622)
酱香型白酒，以酿造过程复杂，香气成分丰富而闻名于中外。酱香酒在酿造过程中的高温环境，明显区别与其他香型白酒，高温堆积是酱香酒独特的生产工艺之一，该工序能够网罗周围环境中的微生物[1-2]，行业内称为“二次制曲”。酱香酒所用高温大曲中酵母菌数量很少，酵母菌的大量繁殖富集是在堆积过程中实现的[3-4]，如果不进行堆积，直接入窖发酵，则不产酒或产酒质量差；同时，堆积发酵过程中，在微生物及酶类的共同作用下产生大量香味及前体物质，对提升酱香酒质量具有重要作用[5-7]。
酱香酒生产周期是一年，其中一轮次、二轮次生产一般是在冬季，气温较低，堆积发酵时，堆心氧含量少，微生物繁殖代谢缓慢，容易造成糖化堆升温较慢，甚至出现冷心现象[8]；同时，糖化堆长时间不升温，糟醅大量生酸，发酵不彻底，堆子香气差，进而会影响酒的产量和质量。
习酒公司近年来发展势头良好，将陆续投产1.9 万吨酱香产能，酱香新车间的微生物种类和数量较少，酿酒环境与老车间相比差距较大。冬季生产时，堆积发酵更容易出现冷心等异常现象。为解决此类问题，本试验试制竹篓溶氧器，应用于酱香新车间一轮次、二轮次堆积发酵过程，通过延长堆心与空气接触时间，提高堆心发酵品温，增加微生物种类和数量，进而提高糖化堆发酵质量。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂及仪器
1.1.1 竹篓溶氧器制作
形状选择：根据糖化堆半球形的形状，为方便置于糖化堆中心位置，设计成底部宽、上部窄类似锥形的形状。
材料选择：原则上选择天然材料，避免给糟醅发酵带来异味，同时避免与糟醅接触产生冷凝水，否则会使得糟醅变馊、变质，综合考虑，选择竹器作为溶氧器材料。
尺寸选择：糖化堆高度遵循冬高夏矮的原则，冬季时，糖化堆高度一般在1.8 m，设计两种规格溶氧器，高度分别为1.5 m和1.8 m，实物见图1。
图1 竹篓溶氧器实物图
1.1.2 试剂与仪器
试剂：营养琼脂、孟加拉红培养基均为生化试剂，北京奥博星生物有限公司；乙醛、丙醇、糠醛、乙酸乙酯、乙酸、丁酸等色谱分析用标准品均为色谱纯，天津市津科精细化工研究所；其他试剂均为国产分析纯。
仪器设备：6890N 型气相色谱仪，美国Agilent公司；YXQ-LS-100SⅡ型立式压力灭菌锅，上海博讯实业有限公司；SW-CJ-2F 型超净工作台，苏州净化设备有限公司；LRH-250 型生化培养箱，上海一恒科技有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 竹篓使用与糟醅取样
将两种规格溶氧器，分发给同厂房两个班组，做两组对照，在一轮次、二轮次酒堆积发酵时使用：糖化堆堆心放置1.8 m 溶氧器（A 堆）和不放置的对照，糖化堆堆心放置1.5 m 溶氧器（B 堆）和不放置的对照，同一组对照要求同时起堆，同时完堆，每天糟醅覆盖量相同，对糖化堆的处理措施相同。
糖化堆完堆后高度在1.8 m 左右，逐步完堆过程中，A 堆溶氧器要始终保持露头，B 堆溶氧器逐渐被糟醅覆盖，在离地100 cm，距离堆心20 cm 处测量温度，测温点与取样点对应，样品做微生物、理化、色谱等检测分析。
1.2.2 可培养微生物检测
采用稀释涂布法检测可培养微生物。细菌检测培养基：营养琼脂；酵母菌和霉菌检测培养基：孟加拉红培养基。
1.2.3 理化指标检测
糟醅水分、酸度、还原糖含量检测参照文献进行[9]。
1.2.4 气相色谱分析
Agilent 6890N 气相色谱仪，带7683B 自动进样器，配FID检测器。色谱条件：色谱柱：CP97723 CPWAX 57CB毛细管柱（50 m×0.25 mm×0.20 μm）；进样口温度230 ℃，载气为氮气、空气和氢气，分流比40∶1；升温程序：起始40 ℃，保持3 min，以2 ℃/min升温至80 ℃，不保持；再以7.5 ℃/min 升温至215 ℃，保持24 min。
1.2.5 基酒质量品评
对实验糖化堆所产基酒分别单独存放，请公司7名白酒国家评委对轮次酒感官质量进行鉴评。
2 结果与分析
2.1 糖化堆中温变化趋势
一次酒生产时间在1 月份，从图2 可以看出，室内温度在10 ℃左右，A 堆升温启动时间较早，且最后糖化堆中温最高，比对照组高5 ℃；B 堆与对照组接近，辅助堆心升温效果不显著。
二次酒生产在2～3 月，从图3 可以看出，空气温度已升至15 ℃左右，A、B 堆升温规律与一次酒基本类似，A堆在提高糖化堆中温方面效果显著，B堆与对照组相差无几，分析原因是完堆过程中，糟醅将溶氧器完全覆盖，与空气接触时间较短，酵母菌等好氧菌尚未得到大量繁殖，氧气即消耗殆尽，因此升温不明显，对糖化堆中温提升效果不显著。
图3 二次酒糖化堆A、B及对照组中温变化趋势
2.2 堆积时间分析（图4）
从图4可以看出，A堆在一轮次、二轮次堆积发酵时堆积时间最短，糖化堆升温最快，一次酒生产时比对照组堆积发酵时间平均缩短20 h 左右，二次酒时比对照组平均缩短16 h 左右；B 堆堆积时间介于A 堆和对照之间，虽能缩短堆积时间，但幅度不大。
2.3 微生物种类和数量分析（表1）
表1 一轮次、二轮次糖化堆A、B及对照组微生物种类和数量分析
图4 一次、二次酒糖化堆A、B及对照组堆积时间对比
在糖化堆入窖时，对糟醅中微生物种类和数量进行分析，发现A、B 堆酵母菌数量最多，在可分离微生物总数中占比最高，尤其以A 堆更为明显，并且A 堆酵母菌数量在两个轮次生产中均比对照组高3 个数量级。分析原因是A 堆堆心处接触空气时间更长，酵母等好氧菌得到大量繁殖。
对照组酵母菌数量明显较少，分析原因是堆心处温度较低，与外界空气没有接触，堆心处氧气迅速消耗，不适宜酵母菌的生长。
2.4 糟醅理化指标数据分析（表2）
从表2 可以看出，A、B 堆水分含量略低于对照组，可能与堆心水分散失较多有关；A、B 堆酸度和还原糖明显低于对照组，尤其是A 堆更加明显，分析原因可能是堆心处通过竹篓溶氧器与空气接触时间较长，微生物生长繁殖较快，对还原糖的消耗较多。同时，产酸的厌氧乳酸菌等受到抑制，产酸较少，因此堆心处酸度低于对照组。
2.5 糟醅理化色谱数据分析（表3）
从糖化堆感官差异方面看，二轮次生产时，A、B 堆和对照组在感官质量上差距相对较大，选择二轮次糟醅进行理化色谱数据分析。从表3 可以看出，酯类、乙醛、糠醛、醋酉翁、苯乙醇等香气成分A堆含量明显高于其他糖化堆，一般认为糠醛、醋酉翁等对酱香风格形成有重要贡献，从糖化堆感官质量看，A 堆糟醅香气更加浓郁，与理化色谱数据分析一致。从酸类、醇类等香气成分来看，A、B 堆明显低于对照组，尤其乙酸含量A 堆最少，说明在有氧条件下，堆心处产酸较少。
表2 一轮次、二轮次糖化堆A、B及对照组糟醅理化数据分析
表3 二轮次糖化堆A、B及对照组糟醅理化色谱数据分析 (μg/g)
2.6 糟醅窖产出酒率分析（图5）
从图5来看，A堆出酒率均最高，一次酒比对照组高1.3 个百分点，二次酒比对照组高1.8 个百分点，B堆与对照组差距较小。
分析原因可能是A 堆延长堆心与空气接触时间，好氧菌尤其是酵母菌得到大量繁殖，有利于后期入窖产酒。另一方面原因是对照组酸度较大，一般认为糟醅酸大，会抑制微生物的生长繁殖，进而影响糟醅产酒。
表4 一轮次、二轮次糖化堆A、B及对照组所产基酒质量评分表
图5 一轮次、二轮次酒糖化堆A、B及对照组窖产出酒率分析
2.7 糟醅所产基酒质量分析
将使用竹篓溶氧器糖化堆和对照组糖化堆所产基酒，进行分类贮存取样，邀请公司7 位国家评委进行打分，分值在70～80之间，结果见表4。
从表4 可以看出，A 堆所产基酒得分最高，B 堆所产基酒与对照组差距较小。评委一致认为A 堆所产基酒风格典型，香气纯正，酸涩味较小。分析原因是糟醅与空气接触时间长，堆子中温较高，糟醅酸度小，能富集更多的微生物种类和数量，产酯类、醛类、酮类等较多，进而所产基酒风格更加典型，放香较好。若糟醅酸度大，温度低，则会抑制微生物生长繁殖，对产酒、产香都有影响。
3 结论
3.1 通过试制竹篓溶氧器，并且应用到一轮次、二轮次堆积发酵，能较好的解决冬季气温低导致的糖化堆冷心现象，能显著提高糖化堆中温，缩短堆积时间，降低糟醅酸度，更好的富集有利于酿酒的酵母菌等微生物，从而产生更多的香味和前体物质，使得轮次酒产量、质量得到进一步提升。
3.2 竹篓溶氧器高度应超过堆子高度，完堆过程中不完全覆盖，留一小部分一直保持与空气接触，能较好提高堆心发酵中温，如果完堆过程中完全覆盖溶氧器，堆心处氧气迅速消耗殆尽，不能很好解决冷心现象。
3.3 一轮次、二轮次酒生产时，空气温度较低，使用竹篓溶氧器能产生较好效果，但其余轮次酒生产时，空气温度较高，堆积发酵时不宜使用竹篓溶氧器，否则糟醅霉变现象严重，导致竹篓溶氧器使用效率低，若长时间不用，容易变质，影响下一年使用。
3.4 溶氧器材料选择为竹子，属于天然材料，与糖化堆和谐共生，但大规模定制难度较大，同时在下窖时，容易被抱斗等设备损坏，是否有其他可行性材料需要进一步探讨。