丢糟制大曲应用于酿酒生产的研究

王　超，张宿义，董　异，敖宗华，税梁扬，李德林，，秦　辉，罗　明，王小军，曹振华，苏占元，张　方

（1.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000； 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.泸州科源生物科技有限公司，四川泸州646606；5.国家酒类及加工食品质量监督检验中心泸州实验室，四川泸州646000）

丢糟制大曲应用于酿酒生产的研究

王超1，张宿义2，3，董异2，敖宗华2，3，税梁扬4，李德林2，4，秦辉2，罗明4，王小军2，3，曹振华1，苏占元5，张方1

（1.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000； 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.泸州科源生物科技有限公司，四川泸州646606；5.国家酒类及加工食品质量监督检验中心泸州实验室，四川泸州646000）

以浓香型白酒生产工艺为基础，中温大曲为对照，定期取糟醅综合样测定各项理化指标，结合基酒的色谱分析及感官评定进行酿酒对比实验，探讨丢糟制大曲的酿酒效果。研究结果表明：（1）实验窖和对比窖的温度变化规律均符合“前缓、中挺、后缓落”的变化趋势；（2）实验窖和对比窖的酸度、淀粉、水分、还原糖、酒精度等理化指标的变化趋势基本保持了一致性；（3）丢糟制大曲的生产应用，显著提高大曲酒产量的同时还能一定程度上提高大曲酒酒质。

浓香型白酒； 淀粉； 丢糟制大曲

白酒丢糟是以高粱、小麦、玉米等谷物为原料经固态发酵、蒸馏取酒后的残留物，是白酒生产过程中最大的副产物［1］。据统计，每年白酒行业产生大约2500万t的丢糟［2］。由于白酒酿造工艺的特殊性，丢糟中含有多种氨基酸、矿物质和有机酸等丰富的营养物质，若能够充分合理利用丢糟中的有效成分，不仅能解决环境污染问题，也能节约粮食、降低生产成本，具有显著的经济效益。目前，我国关于白酒丢糟的资源化综合利用方面做了许多研究，主要包括生产饲料、肥料、食品、板材、燃料酒精、燃料棒等方面［3］。尽管现在已有利用丢糟代替部分小麦制曲、酿酒的研究［4-6］，但将丢糟与淀粉混合使用生产浓香型大曲，至今尚无相关报道。

大曲作为白酒酿造的糖化发酵剂，其本质为酿酒微生物的窖外培养基。从理论上讲，只要温度、湿度、pH值、含氧量适宜，微生物便能在其介质上迅速生长繁殖，进行物质的分解与合成代谢。丢糟中含有9%～13%的熟淀粉，比较丰富的醇、醛、酸、酯等多种有机物和以磷为主的多种矿物质［7］。直接添加淀粉可以保证大曲原料营养成分的完整性，确保大曲微生物的正常生长繁殖，提高大曲“提浆”效果，利于大曲“穿衣”，促进有益微生物的富集、生长繁殖；丢糟中的营养成分与小麦主成分相似，在现有制曲工艺条件下，丢糟、淀粉的添加在不改变大曲原有风格特征的同时还有利于酿酒有益微生物的生长繁殖，极大程度的降低大曲生产成本，减少环境污染。故本实验在浓香型白酒生产工艺的基础上，将添加丢糟和淀粉制成的丢糟大曲用于酿酒生产实验，探讨丢糟制大曲对酿酒生产的影响及其应用价值，以期为白酒生产企业对丢糟的资源化利用提供理论和实践依据。

1　材料与方法

1.1材料

实验曲：以传统浓香型大曲生产工艺为基础，在制曲拌料过程中分别加入A kg鲜丢糟和B kg淀粉制成的丢糟大曲。

对照曲：按传统浓香型大曲生产工艺生产的中温大曲。

糟醅：浓香型白酒正常发酵的粮食糟醅。

1.2药品及仪器

氢氧化钠，四川西陇化工有限公司；盐酸，四川西陇化工有限公司；五水合硫酸铜，广东省化学试剂工程技术研究开发中心；四水合酒石酸钾钠，广东省化学试剂工程技术研究开发中心；酚酞，四川西陇化工有限公司；次甲基蓝，天津市光复精细化工研究所；葡萄糖（一水）：成都市科龙化工试剂厂；LRH.250生化培养箱，上海一恒科技有限公司；窖池数显温度计，济南雪纳斯仪表有限公司；DT1002电子天平，常熟市佳衡天平仪器有限公司；DL-1万用电炉，北京市永光明医疗仪器有限公司；SHHW21.420恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器有限公司；500 mL全玻璃蒸馏器；DMA5000密度仪；酸碱滴定仪器等；Agilent 7890 B气相色谱，美国安捷伦公司等。

1.3实验方法

选择窖龄相同、母糟基础相当的实验窖池。以传统中温大曲和丢糟制大曲为实验用曲，在确保其他工艺参数一致的条件下，分别按20%（投粮量计）的曲药用量组织酿酒生产实验。

1.3.1糟醅理化数据的影响研究。

入窖后，定期取窖池5个点的糟醅综合样，测定其理化指标，分析比较理化数据的变化。

1.3.2原料出酒率的影响研究。

发酵结束后，按照“量质摘酒”工艺要求蒸馏取酒，并统计每个窖池产酒重量，根据投入粮食的重量计算出原料的出酒率。

1.3.3基酒品质的影响研究。

按照“量质摘酒”工艺要求，分别摘取每个窖池中层糟醅二段酒综合酒样，采用气相色谱分析法测定酒中的总酸、总酯和四大酯等香味成分。

1.4指标测定方法

温度：采用数显温度计对窖内糟醅中的温度进行测定；水分：常压干燥法［1］；酸度：酸碱中和滴定［1］；淀粉：斐林氏法［1］；还原糖：斐林氏法［1］；酒精含量：蒸馏法［1］；香味物质成分分析：采用Agilent 7890 B气相色谱仪［8］。

2　结果与分析

2.1温度变化

发酵过程中的温度变化反映了窖池中糟醅的发酵情况，用窖池数显温度计对实验窖和对比窖进行定点测温，糟醅的温度变化见图1。

图1　糟醅发酵过程中温度变化

从图1可知，实验窖与对比窖的温度变化曲线均符合“前缓、中挺、后缓落”的规律。发酵过程中窖池温度的升降变化与窖池中微生物的生长繁殖代谢程度有关［9］，实验窖与对比窖在前期和中期的温度变化较为吻合，均缓慢上升至21 d时达到顶温，“中挺”时间接近，均为10 d左右。随着发酵进行，营养物质减少，微生物的生长代谢逐渐受到抑制以及酸、醇的酯化反应，热量生成低于窖池热量的散失，从而导致窖池温度的缓慢下降。其中实验窖相比对比窖更为“缓落”。

2.2酸度变化

酸是构成大曲酒香味成分的前体物质，也是酒中的一种重要的呈香呈味物质［10］。糟醅的酸度变化见图2。

图2　糟醅发酵过程中酸度变化

从图2可以看出，实验窖和对比窖酸度变化趋势基本保持了一致性，在整个发酵过程中酸度都呈现出增加的趋势。发酵前期，由于细菌和芽孢杆菌的生长繁殖产生一定的有机酸，且生酸量大于酯化减少量，使得糟醅酸度缓慢上升；随着发酵的进行，酵母菌的衰亡，细菌和芽孢菌的生长占优势，糟醅发酵进入产酸期而产生大量的有机酸，主要有乙酸、己酸、丁酸和乳酸等；至40 d时，糟醅酸度达到峰值，且实验窖明显低于对比窖，而后黄水的生成、沉淀和酸、醇的酯化反应作用的加强［11］及部分有机酸被微生物作为碳源和能源消耗掉［12］，酸的消耗量大于生成量，故酸度有明显的下降。出窖时，实验窖酸度明显低于对比窖。乳酸作为糟醅整个发酵过程中的主体酸，其变化趋势与糟醅的酸度变化是基本一致的［13］。小麦粉中添加丢糟制曲，丢糟中富含的有机酸发挥了“以酸抑酸”作用，抑制了产酸菌（主要为醋酸菌、乳酸菌）的过度生长繁殖，从而降低了糟醅中的乳酸含量。

2.3淀粉变化

淀粉作为糟醅微生物发酵代谢的最重要而非能直接加以利用的营养物质，必须先将淀粉酶解成小分子糖类才能被利用。发酵糟醅中淀粉的动态变化间接反映窖池发酵和乙醇的生成情况，还可以特征性反映窖池中微生物的生命活动状况［14］，淀粉含量变化见图3。

天津临港海洋经济发展示范区的主要任务是发展海水淡化与综合利用技术，推动海水淡化产业规模化应用创新示范。

图3　糟醅发酵过程中淀粉含量变化

由图3可知，实验窖淀粉在发酵前期的下降速率明显大于对比窖，这主要是由于丢糟大曲中酶类物质的代入和发酵初期霉菌等好氧微生物的生长繁殖代谢产生了大量的糖化酶、淀粉酶，其高效的酶解作用将淀粉降解为了小分子糖类物质，使得淀粉含量急剧下降。发酵后期代谢产物的不断积累，酶活性受到抑制，微生物的生长受到限制，逐渐衰亡，淀粉含量下降减缓。其中实验窖消耗了9.49%，对比窖消耗了8.58%，由此说明添加丢糟、淀粉制曲使得大曲更为疏松，且提高了大曲的“提浆”效果，益于大曲的“穿衣”，富集更多的酿酒有益微生物，提高大曲糖化酶、淀粉酶等酶类活性，进而提高糟醅中淀粉利用率。

2.4水分变化

在发酵过程中定期从实验窖和对比窖池中取糟醅综合样测定水分含量，水分含量变化见图4。

图4　糟醅发酵过程中水分变化

由图4可知，实验窖与对比窖水分随着发酵时间的延长而逐渐的增大，在发酵10 d时，微生物生长繁殖代谢和有氧呼吸作用，产生一部分水分的同时也要消耗一部分水分，而繁殖代谢产生的水分是大于消耗的，故水分呈缓慢上升；10 d之后水分开始急剧增加，这主要是因为优势菌——酵母菌进行酒精发酵作用产生大量水分及其他微生物代谢产生酸、醇等一些易挥发性香味物质成分。至40 d达到最大值，而后黄水的下沉、滴窖、舀黄水等使得糟醅的水分下降，达到出窖要求。从图4还可以看出，实验窖与对比窖水分增长的速度基本保持了一致性，且实验窖在各时期的水分均高于对比窖，故实验窖中微生物的生长繁殖更为旺盛，代谢活动更强，为其他的生化反应提供了良好的介质条件，添加有丢糟、淀粉的大曲中富集、驯化了更多的有益微生物，为糟醅的正常发酵提供前提保证。

2.5还原糖变化

在发酵周期中定期取糟醅综合样测定还原糖含量的变化，还原糖变化见图5。

由图5可知，随着发酵时间的延长，实验窖与对比窖糟醅中还原糖含量均呈现出先上升后下降，最后逐渐趋于稳定的趋势。在发酵初期，大曲和霉菌生长繁殖代谢的糖化酶、淀粉酶等酶类物质将大量的淀粉酶解成小分子糖类物质，使得糟醅中还原糖含量急剧增加，与此同时微生物的生长繁殖代谢也会消耗一部分的糖类物质，如酵母菌将糖类物质转化为酒精。若淀粉转化速度快于还原糖利用速度，还原糖含量上升，反之则下降，后期还原糖含量的急剧下降也从侧面反应了转化和利用的相对速度［15］。从图5还可以看出，实验窖和对比窖糟醅中还原糖含量的变化趋势基本保持了一致性，且实验窖在各时期均低于对比窖，说明实验窖中微生物生长繁殖代谢更为旺盛。

图5　糟醅发酵过程中还原糖含量变化

2.6酒精度变化

糟醅中酒精生成量是判断发酵正常与否的重要依据［16］，窖池发酵生成的酒精中除乙醇以外还含有少量的一元醇、多元醇和芳香醇等，各种醇类物质大多是由霉菌、酵母和细菌等微生物利用糖、氨基酸和脂肪等代谢生成。在发酵期间定期取糟醅综合样测定酒精含量变化，酒精含量变化见图6。

图6　糟醅发酵过程中酒精度变化

由图6可以看出，实验窖与对比窖糟醅中酒精度均随着发酵时间的进行呈先上升后下降的趋势，30 d后增大速率逐渐减缓，50 d达到峰值，且实验窖略高于对比窖，而后急剧下降，这主要是因为发酵后期酵母的逐渐衰亡，酸、醇的酯化反应以及糖类物质供应不足，导致部分酒精被作为碳源物质消耗掉。同时从图6还可看出，实验窖与对比窖糟醅中酒精度的变化是基本一致的。故实验曲中微生物的数量和理化指标是可以满足浓香型白酒正常发酵的要求。

2.7原料出酒率分析

发酵结束后，按照“量质摘酒”工艺要求蒸馏取酒，并统计每个窖池产酒重量，根据投入粮食的质量计算出原料的出酒率。结果见表1。

表1　出酒率对比

由表1结果分析可知，实验窖的原料出酒率为39.51%，相比对比窖高出了4.84%，这与淀粉的利用情况是一致的，出酒率是考察大曲质量的重要指标之一。

丢糟添加入小麦粉中制曲，其富含的各种有机酸可以起到调整曲坯的起始酸度，有利于有益微生物的生长繁殖代谢和提高各种酶类物质的活性。与此同时，丢糟中含有大量的糠壳，糠壳在一般发酵条件下难以被微生物分解利用，可起到疏松骨架的作用，从而有利于霉菌、酵母等好氧微生物的生长繁殖；淀粉的直接添加，不仅及时补充了由于丢糟添加而带来的部分营养物质的缺失，还发挥了其溶于水后的增稠作用，确保曲块的成型。同时也提高了曲块的“提浆”效果，有益于霉菌等微生物的生长繁殖，提高了曲块的“穿衣”。故添加适量的丢糟和淀粉，有利于提高大曲的糖化力、液化力、发酵力，从而在酿酒发酵过程中有利于提高淀粉的分解，提高出酒率。

2.8基酒品质分析

按照“量质摘酒”工艺要求，分别摘取每个窖池中层糟醅二段酒综合酒样，对基酒酒质进行分析、对比及感官评定，结果见表2、表3。

表2　酒样色谱分析及总酸总酯

表3　样酒的感官品评结果

由表2、表3可知，实验窖所产基酒中四大酯、四大酸比例协调，口感更佳。己酸乙酯是浓香型白酒的主体香味成分，其含量的多少对浓香型白酒的香和味起着举足轻重的作用，实验窖的含量为1.9237 g/L，比对比窖提高了22%；乳酸乙酯是浓香型白酒风格形成的重要物质基础，它们与其他成分按适当比例存在，能够增强酒体的浓厚感，实验窖含量为1.3948 g/L，比对比窖降低了20%，同时影响感官品评的乳己比（乳酸乙酯与己酸乙酯的比例）为0.73，比对比窖降低了0.38，使得酒体浓郁、丰满。

实验曲在提高原料出酒率的同时可以提高基酒品质的主要原因有：丢糟是经过长期窖池发酵而来的副产物，含有大量浓香型白酒的香味成分及其前体物质；丢糟添加入小麦粉中制曲有利于驯化酿酒有益微生物，在浓香型白酒的酿造过程中使得大曲微生物能尽快适应窖池发酵环境，有益于产酒产香微生物的生长繁殖代谢和香味物质的形成与积累。进而实验曲促进了浓香型白酒香味成分的形成，适当的提高了基酒品质。

3　结论

以浓香型白酒生产工艺为基础，在实验条件下，对糟醅的各项理化指标进行了跟踪比较分析，结合基酒的色谱分析及感官评定比较，可以得出以下结论：实验窖和对比窖的温度变化规律均符合“前缓、中挺、后缓落”的变化趋势；同时实验窖和对比窖的酸度、淀粉、水分、还原糖、酒精度等理化指标的变化趋势基本保持了一致性，其变化曲线吻合度较好；添加丢糟、淀粉制曲，有利于提高大曲的液化力、糖化力和发酵力，提高酿酒过程中的糖化、发酵程度，在显著提高浓香型白酒产量的同时还能一定程度上提高基酒品质。

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Application of Daqu Produced by Waste Distillers Grains in the Production of Nongxiang Baijiu

WANG Chao1，ZHANG Suyi2，3，DONG Yi2，AO Zonghua2，3，SHUI Liangyang4，LI Delin2，4，QIN Hui2，LUO Ming4，WANG Xiaojun2，3，CAO Zhenghua1，SU Zhanyuan5and ZHANG Fang1
（1.College of Bioengineering，Sichuan University of Science and Engineering，Zigong，Sichuan 643000；2.Luzhou Laojiao Co.Ltd.，Luzhou，Sichuan 646000；3.National Engineering Technology Research Center of Solid-state Brewing，Luzhou，Sichuan 646000；4.Luzhou Keyuan Biological Technology Co.Ltd.，Luzhou，Sichuan 646606；5.Luzhou Lab of National Quality Inspection &Supervision Center forAlcoholic Drinks&Processed Food，Luzhou，Sichuan 646000，China）

In this study，we explored the effects of producing Nongxiang Baijiu with Daqu produced by waste distillers grains.The comprehensive samples of fermented grains were collected at regular intervals and their physiochemical indexes were measured.Then the produced liquor （experiment group）was compared with that produced by medium-temperature Daqu（contrast group）through sensory evaluation and chromatographic analysis.The results showed that，（1）temperature change of both the experiment group and the contrast group were consistent with the rule of“slow rise in prior stage，keep stable in medium stage，and slow decrease in late stage”；（2）the changes of the physiochemical indexes including acidity，starch content，moisture content，reducing sugar content，and alcoholicity etc.in both the experiment group and the contrast group were almost the same；（3）the application of Daqu produced by waste distillers grains in the production of Nongxiang Baijiu could evidently increase liquor yield and improve liquor quality.

Nongxiang Baijiu；starch；Daqu produced by waste distillers grains

TS262.3；TS261.4

A

1001-9286（2016）08-0108-05

10.13746/j.njkj.2016105

科技部科技支撑项目《农工社一体化区域循环经济技术模式及示范》（项目编号2012BAC03B05）。

2016-04-01；

2016-06-22

王超（1990-），男，四川自贡人，在读硕士研究生，研究方向：酿酒生物技术。

张宿义（1971-），男，博士，硕士生导师，国家级白酒评委，中国酿酒大师，享受国务院特殊津贴专家，发表论文100余篇，获授权专利78项。

优先数字出版时间：2016-06-29；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160629.1327.004.html。