浓香型白酒酒醅发酵体系参数变化相互关系的分析研究

陆其刚，甘广东，张广松，冯海燕，李喆，姜雷

（江苏洋河酒厂股份有限公司，江苏宿迁223800）

浓香型白酒酒醅发酵体系参数变化相互关系的分析研究

陆其刚，甘广东，张广松，冯海燕，李喆，姜雷

（江苏洋河酒厂股份有限公司，江苏宿迁223800）

通过传统微生物培养、理化分析和风味物质提取等方法，跟踪分析浓香型白酒酒醅发酵过程中各参数变化趋势，研究得出酒醅微生物群落结构变化与理化参数、风味物质之间的内在关系，并初步分析浓香型白酒酒醅发酵代谢变化过程。

微生物；酒醅；理化参数；风味物质；相互作用；白酒

浓香型白酒窖池中含有大曲微生物、窖泥微生物和作业现场微生物演化而来的糟醅微生物，这些微生物菌群与窖池的特殊微环境共同组成窖池微生态系统。窖池中主要功能微生物为细菌、酵母菌和霉菌，在以粮食为主要原料的酒醅发酵过程中不断进行消长变化，代谢的物质能量不断改变窖池微生态环境，而微生态环境的变化又反作用于微生物区系的消长变化，使得整个窖池微生态系统不断处于一种动态变化过程［1-2］。浓香型白酒网罗与富集的微生物来自于外界自然环境中，不同区域自然环境中微生物群落结构不同，再结合当地生产工艺的差异，不同区域的浓香型白酒具有当地独特的风味与口感特色。

洋河酒厂位于“三河两湖一湿地”的江淮平原地区，其独特的自然环境含有大量适宜酿酒的有益功能微生物，这也是洋河酒绵柔口感基础来源之一。本研究采用平板分离计数法分析酒醅发酵过程中微生物区系结构变化，同时检测酒醅理化变化及风味物质生成过程，分析浓香型白酒发酵过程的初步变化规律。

1　材料与方法

1.1材料及仪器

酒醅样品：中试车间浓香型窖池，定时利用取样器取窖池浓香型混合酒醅样品。

细菌培养基：蛋白胨1%，牛肉膏粉0.3%，氯化钠0.5%，琼脂1.5%，pH7.3±0.2，121℃灭菌20 min。

芽孢杆菌培养基：同细菌培养基。

霉菌培养基：蛋白胨0.5%，硫酸镁0.05%，磷酸二氢钾0.1%，葡萄糖1%，氯霉素0.01%，琼脂1.85%，孟加拉红0.0033%，121℃灭菌20 min。

酵母菌培养基：麦芽膏粉13%，琼脂1.5%，氯霉素0.01%，121℃灭菌20 min。

仪器设备：恒温培养箱，无菌工作台，气、液相色谱仪，显微镜，721分光光度计。

1.2实验方法

1.2.1菌落分离

取25.0 g酒醅样品，加入装有225 mL无菌蒸馏水的三角瓶中，120 r/min摇床振荡30 min，无菌条件下用无菌吸管吸取1.0 mL菌悬液于装有9.0 mL无菌水的试管中，根据样品微生物镜检结果，依次做常规梯度稀释，制成10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9等梯度的酒醅浸出液。取各梯度浸出液1 mL添加到平板中，待培养基温度降至40～45℃时倒入平板中，并轻轻摇晃均匀，凝固后倒置培养［3］。菌悬液80℃水浴10 min，依次稀释涂布以检测芽孢杆菌。

1.2.2微生物培养及计数

细菌：35～37℃，培养2～3 d，观察计数。

芽孢杆菌：35～37℃，培养2～3 d，观察计数。霉菌：26～28℃，培养2～3 d，观察计数。酵母菌：28～30℃，培养2～3 d，观察计数。

1.2.3酒醅理化指标分析

利用常规方法分析检测酒醅中水分、酸度、淀粉、还原糖、酒精含量［4］，同时利用温度传感器监测不同发酵时间段窖池中部的酒醅温度。

1.2.4风味物质分析

称取50.0 g酒醅于磨口三角瓶内，加入50%vol酒精100 mL，120 r/min恒温摇床振荡1 h，模拟车间水蒸汽蒸馏收集前段100 mL，色谱分析；酒醅水分为C1%，放置于45℃干燥箱中烘8 h后水分为C2%，此时利用酒精萃取后液相色谱分析乳酸含量为m1%，酒醅中乳酸含量m%= m1%×（1-C1%）/（1-C2%）。

2　结果与分析

2.1酒醅发酵过程中微生物群落结构变化趋势（表1）

表1　酒醅发酵过程微生物消长变化（×103个/g）

发酵前期，由于营养物质、氧气充足，细菌、芽孢杆菌、霉菌、酵母菌迅速增殖，酶活升高，霉菌完成淀粉原料糖化过程，还原糖含量升高，酒醅酒精浓度迅速上升；发酵中期，酒醅营养物质下降、窖池微环境发生改变，霉菌在20 d后检测不出，酵母数量降低，20 d后出现地霉菌，而细菌与芽孢杆菌含量有升高趋势；发酵后期，由于一直处于厌氧和酸性环境中，酵母数量逐渐降低，主要为地霉属，而芽孢杆菌在细菌中的比例逐渐增大，此时利于有机酸、酯类等风味物质的积累。

地霉属微生物是浓香型酒醅发酵过程中一种常见酵母的菌种，在洋河浓香型酒醅中发现有陆生地霉和白地霉，仅在发酵中后期产生，并为优势酵母菌。可能是发酵20 d后微环境适合此类菌种的繁殖与代谢，这对发酵后期酸、酯、醛、醇等风味物质的生成具有重要作用［5-6］。

2.2理化参数变化（图1、图2、图3）

图1　酒醅发酵过程中水分、酸度变化曲线

图2　酒醅发酵过程中总糖、还原糖变化曲线

图3　酒醅发酵过程中温度、酒精度变化曲线

在发酵初期，微生物代谢旺盛，酶活升高，淀粉迅速降解，并在整个发酵过程中一直呈下降趋势；霉菌迅速增殖完成糖化，还原糖含量迅速增大，之后由于被微生物大量利用，含量下降。在发酵中后期，芽孢杆菌在细菌中所占比例较大，总酸含量呈逐渐增加趋势；酒醅水分在整个发酵过程中基本呈上升趋势，可能原因是糖质原料分解被微生物利用后水分子被释放出来；由于原料主要为糖质淀粉，细菌、霉菌和酵母菌均能利用产酸，分解与合成代谢的酸主要为低碳链有机酸，在发酵前中期一直呈上升趋势，后期由于微生物衰退而逐渐稳定下来；酒醅入窖温度为19℃，温度与酵母繁殖呈正相关性，9 d时的酒醅温度达到30.4℃；酒精含量发酵前期呈增长趋势，酵母完成增殖，中期酵母主要利用还原糖发酵代谢酒精，25 d达到3.52%，随后由于酵母含量下降而稳定下来，并在发酵后期随着乙酸、丁酸、己酸、乳酸增加而呈波动性减少。

2.3风味物质变化（图4、图5）

图4　乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯变化曲线

图5　乳酸乙酯变化曲线

入窖到前6 d发酵过程中乙酸乙酯含量较少，6 d后乙酸乙酯开始生成，6～20 d变化幅度较小，20 d后含量增加较快，45 d时达到最大值，随后缓慢下降。乙酸乙酯含量多少与乙酸呈正相关，还与酒醅中的生香酵母有关，发酵20 d后出现地霉菌，并逐渐成为优势酵母菌，这对酒醅发酵后期产酸、生香起着重要作用。丁酸乙酯含量较少，整个发酵过程变化幅度不大，可能与酒醅中丁酸生成较少、丁酸乙酯合成酶活不高有关。己酸乙酯变化与己酸基本一致，发酵后期窖池微生态环境适合芽孢杆菌繁殖，己酸与己酸乙酯含量增高。乳酸乙酯主要在发酵中后期形成，是四大酯中含量最高的，但由于其理化特性，在蒸馏过程中主要集中在后段馏出。

四大酸是白酒主体骨架成分之一，其中乙酸、乳酸较易生成，而丁酸、己酸属于合成代谢产物，在酒醅中含量相对较少（见图6、图7）。乙酸在发酵前期有所下降，可能是被微生物合成利用，在中后期开始大量生成，并逐渐达到平衡；丁酸、己酸变化曲线基本相同，主要集中在发酵中后期生成；乳酸是四大酸中含量最高的，这可能与乳酸菌生长、繁殖所需要的条件与窖池微环境相接近有关，发酵前期呈先降后升趋势，并在中后期达到稳定。

图6　乙酸、丁酸和己酸变化曲线

图7　乳酸变化曲线

3　讨论

3.1浓香型酒醅中含有大量有益功能微生物，在发酵过程中与窖内营养物质不断发生相互作用，随着微环境的变化，微生物种群结构也在不断变化，酒精及呈香呈味物质在发酵过程中逐渐生成，并稳定。

实验窖池中，在发酵初期，细菌、芽孢杆菌、霉菌、酵母菌迅速增殖，酶活升高，霉菌完成淀粉原料糖化过程，还原糖含量升高；酵母繁殖与温度呈正相关性，发酵9 d时酵母数量最多，此时酒醅达到顶火温度，随后酒醅中的酒精、水分、酸度不断增加；发酵中期，酒醅营养物质下降、窖池微环境发生改变，霉菌含量急剧下降，酵母数量降低，20 d左右出现地霉菌，并为优势酵母菌，25 d时酒精达到最大值，随后温度开始缓慢下降，而细菌与芽孢杆菌含量有升高趋势；发酵后期，由于一直处于厌氧和酸性环境中，酵母菌主要为地霉属，数量逐渐减少，而芽孢杆菌在细菌中的比例逐渐增大，此时有利于有机酸、酯类等风味物质的积累。

地霉属酵母菌主要在酒醅发酵中后期出现，并为优势菌，由于它是生香酵母的一种微生物，对发酵中后期酸、酯的生成具有重要的作用，在发酵中期出现与乙酸乙酯的增加可能有一定的关系，其数量的多少也可以作为判断窖池发酵状态的一种参考依据。

3.2白酒的风格主要取决于微量成分的种类、数量及配比，酸和乙酯类物质是白酒香气的主体部分，各种酸乙酯具有各自的香气特征，对酒体风格形成具有重要作用。根据酒醅发酵风味物质含量变化过程，乙酸乙酯发酵变化幅度较大，从发酵6 d时开始大量生成，在后期稳定。丁酸乙酯、己酸乙酯变化幅度较小，主要集中在发酵后期生成，而乳酸乙酯主要在发酵后期开始大量生成。关于四大酸风味物质，酒醅中乙酸、乳酸含量先下降再升高，乳酸在四大酸中比例最高，而丁酸、己酸呈逐渐增加趋势，并在发酵中后期生成。

3.3浓香型白酒发酵影响因素复杂，每口窖池微生物群落结构、入池微环境有一定的差异，在发酵过程中不同窖池发酵状态基本上达不到一致，细微的影响因素有可能导致整个窖池微生物区系、酶系和物系的改变，但微生态系统有强大的自我调节和修复的功能［7］，使正常微生物群落在发酵中能回归到优势菌群，最终不同窖池发酵参数变化趋势基本上相同，保证了原酒品质的稳定性。

［1］张文学，乔宗伟，向文良，等.中国浓香型白酒窖池微生态研究进展［J］.酿酒，2004（2）：31-35.

［2］向文良.中国浓香型白酒窖池微生物生态研究［D］.成都：四川大学，2004.

［3］岑沛霖，蔡谨.工业微生物学［M］.北京：化学工业出版社，2001.

［4］沈怡方.白酒生产技术全书［M］.北京：中国轻工业出版社，1998.

［5］胡建华，周森，郝文军，等.清香型白酒生产中白地霉的分离鉴定［J］.酿酒科技，2013（8）：47-49.

［6］周森，王勇，李艳敏，等.产香白地霉菌株筛选鉴定及其代谢产物分析［J］.酿酒科技，2013（7）：52-54.

［7］李家民.“五三”原理比较简析——食品酿造微生态与人体消化道微生态规律性研究［J］.酿酒，2016，43（1）：3-16.

Correlations of Fermentation System Parameter Change of Nongxiang Fermented Grains

LU Qigang，GAN Guangdong，ZHANG Guangsong，FENG Haiyan，LI Zhe and JIANG Lei
（Yanghe Distillery Co.Ltd.，Suqian，Jiangsu 223800，China）

By means of traditional culture，phsiochemical analysis and flavoring compounds extraction etc.，the change trend of each parameter in the fermentation process of Nongxiang fermented grains was traced and analyzed.Furthermore，the correlations among microbe communities change，physiochemical parameters，and flavoring compounds were explored.And the metabolic mechanism of Nongxiang fermented grains was investigated preliminarily.

microbes；fermented grains；physiochemical parameters；flavoring compounds；interaction；Baijiu

Q93-3；TS262.3；TS261.4

A

1001-9286（2016）10-0045-03

10.13746/j.njkj.2016225

2016-07-13

陆其刚（1970-），男，本科，江苏生物酿酒技术研究院副院长，江苏省白酒工艺大师，从事白酒生产工艺研究20多年。