浓香型窖泥养护液的研究和应用

桑其明，王超凯，陕小虎，文春平

（1.四川省古川酒业有限公司，四川邛崃611530；2.四川省食品发酵工业研究设计院，四川成都611130）

浓香型窖泥养护液的研究和应用

桑其明1，王超凯2，陕小虎1，文春平1

（1.四川省古川酒业有限公司，四川邛崃611530；2.四川省食品发酵工业研究设计院，四川成都611130）

对窖泥养护液制作和应用方法进行了研究，结果表明，利用甲烷杆菌、己酸菌、老窖泥混合培养制成的多元窖泥养护液，对窖泥有较为理想的养护效果，该养护液能明显优化窖泥微生物菌群结构，提升窖泥质量，提高产酒品质。

窖泥；养护；微生物；窖泥养护液

窖泥是生产浓香型大曲酒的基础，是浓香型白酒中以己酸乙酯为主体的多种香味物质的重要来源，窖泥质量直接影响浓香型白酒的产品质量。但窖泥在制作时如果配料不合理，或生产过程中对窖泥养护不科学，易出现老化衰退现象，主要表现在：窖泥缺水板结、出现白色结晶、pH值变小（达到4.0左右）、产酯能力下降等。

本公司2009年相继扩建新车间，2011年个别新窖池开始出现窖泥板结、结晶、产酯能力下降等老化衰退现象。针对出现的问题，公司技术人员通过对不同窖泥养护液的研究、优化、培养、实验和推广应用，最终摸索出解决窖泥退化问题的理想方法。采用研制的多元窖泥养护液对公司两百余口窖池连续两年的养护，窖池产酯能力明显提高，原酒质量同比提高1～2个等级，窖泥的理化指标、微生物指标以及产酯能力接近或达到本公司30年成熟老窖泥的效果，为公司创造了显著的经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料

材料：甲烷杆菌（用酒精厂沼气泥富集扩大培养）、己酸菌（从本公司30多年老窖泥富集培养分离）、老窖泥（15年成熟窖底泥）、醋酸钠、酵母膏、磷酸氢二钾（CP）、酒精（95%vol）。

仪器：大型发酵控温仪、发酵陶坛（容量500 L）、气相色谱仪（Agilent GC6890）、显微镜（OLYMPUS）。

1.2 实验方法

1.2.1 窖泥养护液的制作

营养液：选用优质母糟、优质黄水、中高温大曲、酵母膏、醋酸钠、磷酸氢二钾等按一定比例混合处理后用于窖池养护。

己酸菌液：采用优质母糟、大曲、醋酸钠、磷酸氢二钾、酵母膏等按一定比例混合处理后，接入己酸菌进行培养，待培养成熟用于窖池养护。

多元混合养窖液：选用优质母糟、优质黄水、中高温大曲、酵母膏、醋酸钠、磷酸氢二钾等按一定比例混合处理后，加入30年以上窖龄的优质老窖泥、己酸菌、甲烷杆菌进行培养，待培养成熟将其用于窖池养护。

1.2.2 窖池的养护操作及窖泥养护液的优选

选4口产酯能力相近且出现退化现象的3年窖龄窖池，分别编号为窖池1、窖池2、窖池3、窖池4。其中窖池1采用营养液养护；窖池2采用己酸菌液养护；窖池3采用多元混合养护液养护；窖池4不养护，作为空白对照。

将实验窖池底部用钉耙钩散，窖壁钎深度3 cm左右的缝隙，相邻缝隙间隔5～10 cm，每口窖池加入200 kg养护液，并将窖底和窖壁敷平，装入糟醅。依照以上方法连续进行6排养护，优选出效果最好的养护液。

1.2.3 多元混合养护液的效果验证

为了对上述优选出的养护液的应用效果进行验证，选取6口窖池。窖池情况分别为：5与5′为同批次的新窖池，5用多元混合养护液养护，5′不养护；6与6′为退化非常明显的5年窖池，6用多元混合养护液养护，6′不养护；7为新窖池，7′为10年成熟老窖池，7用多元混合养护液养护，7′不养护，连续养护6排。

2 结果与分析

2.1 窖泥养护液的优选

采用不同养护液所养护窖池的窖泥感官指标、窖泥理化与微生物指标和所产原酒的理化指标见表1、表2、表3。

表1 窖泥感官评价

表2 酒体主要理化指标(mg/100 g)

由表1可以看出，实验窖池1没有明显的改变；实验窖池2感官指标表明，具有明显的酯香味；实验窖池3感官指标符合老窖泥的特征，其色泽乌黑、滋润、酯香明显且带有硫化氢气味，结晶体完全消失。

由表2可以看出，实验窖池3酒质有明显提高，尤其己酸乙酯含量增加200%以上，酒体等级达到级；实验窖池1和2的酒质均有一定的提高，但提高幅度较小。

由表3可以看出，经过处理后窖池变化最为明显的是pH值和总菌数，实验窖池3的pH值明显变大，微生物总数和芽孢杆菌数明显增多。

通过上述实验结果可知，对窖泥基本相同的窖池用不同养护液养护，多元混合养护液对窖泥老熟和酒质的提高有明显促进作用，故确定采用本养护液进行窖泥养护。本方法是通过人为改变微生物菌群结构，促进窖泥菌群结构的优化。

表3 窖泥理化与微生物指标

为进一步研究多元混合养护液对窖泥的养护效果，本研究进行了验证实验。

2.2 多元混合养护液的效果验证

2.2.1 窖泥感官指标对比

经连续6排养护对比实验，窖泥感官指标变化见表4。由表4可以看出，窖泥感官指标经多元混合养护液的养护处理以后出现较为明显的改善。如新窖池经多元混合养护液的养护处理以后，新窖泥异杂味消失，酯香味和老窖泥气味明显增加；对于出现退化的窖泥，经处理后色泽由浅黄色变为深黑色，板结现象消失且窖泥出现明显的酯香味和成熟老窖泥特有的硫化氢气味。

2.2.2 窖泥理化与微生物指标对比

经连续6排窖池养护对比实验，窖泥理化与微生物指标变化见表5。由表5可以看出，窖泥理化指标的主要差异体现在，窖泥含水量、pH值、总菌数和芽孢杆菌数的差异。通过采用多元菌液养护，窖泥水分和pH值有所提高；同时总菌数和芽孢杆菌数有所增加。而其余理化指标，如氨态氮、有效磷、腐殖质等没有明显的改变，故笔者认为上述几个指标只要能够满足窖泥微生物需要的最低值且超过窖泥微生物对无机盐的最高耐受范围，就能满足微生物的生长又不会抑制微生物的生长。

表4 窖泥感官评价

2.2.3 窖池出酒品质对比

经连续6排窖池养护对比实验，窖池出酒品质对比见表6和表7。表6和表7对比结果表明，对于相同批次的新窖泥，多元混合养护液对新窖老熟具有明显的促进作用，主要体现在出酒品质中以己酸乙酯为主体的香味物质成分的明显增加（本实验中己酸乙酯含量增加76.3%），酒体更加醇厚、后味更加干净。

同时，利用该混合菌液养护出现板结退化的窖泥，具有明显的改善作用，同时对产酒品质也有较明显的提高，主要表现为以己酸乙酯为主体香含量的增加（其中己酸乙酯含量增加达到164%），窖香较明显且酒体变得较醇厚、干净。

表5 窖泥理化与微生物指标

表6 酒体主要理化指标(mg/100 g)

表7 酒体感官评价

3 结论

通过对3种浓香型白酒窖池养护液实际应用效果的对比，发现多元混合养护液对新窖老熟具有明显的促进作用，且对窖泥老化衰退现象具有显著的改善。经反复实验和验证，取得较理想的效果。2013年由生产部申请，公司批准，技术中心人员对公司新建3年两百余口窖池进行养护。连续养护两年多后，两百余口窖池产酯能力明显提高，原酒质量同比提高1～2个等级，为公司创造价值50多万元/年。同时经分析检测，发现经养护的窖泥其理化指标、微生物指标以及产酯能力，接近或达到本公司30年老车间成熟窖泥的效果，课题组获得了公司的嘉奖。

3.1 窖泥失水严重是窖泥退化的主要原因之一

任何微生物生长代谢繁殖都离不开水，窖泥微生物更是如此。窖泥微生物既要从糟醅中获取营养物质，又要把代谢产物排泄到糟醅中，这都要借助水来完成。窖泥板结、结晶、变酸退化的重要原因之一就是缺水。

造成窖泥失水的原因主要有以下几个方面：一是窖泥制作的原料黄泥黏性不强，带砂多；二是窖壁采用砖块砌筑；三是在酿酒生产过程中，糟醅过糙，或发酵期过长，或敞窖时间过长。

利用多元混合养护液来养护窖池，就是给退化窖泥添加了水分，从而使出现板结退化现象的窖池明显改善，出酒品质明显的提高。

3.2 窖泥营养成分不合理是窖泥微生物衰退的重要原因之一

在窖泥培养过程中，营养物质添加不合理、必需营养成分缺乏是限制窖泥微生物生长繁殖的重要因素。

利用多元混合养护液来养护窖池，不仅给窖泥微生物补充添加了非常需要的，从酿酒发酵副产物获取的含氮、碳有机物质，还给窖泥微生物补充添加了微量物质，如磷、钾、硫、镁和醋酸钠等，窖泥营养成分合理，从而有利于窖泥微生物的生长繁殖，窖泥质量逐渐变好。

3.3 窖泥功能微生物群菌结构协调是窖泥逐渐成熟的重要保证

在窖泥培养实际生产过程中，由于受到实际条件的限制，如：老窖泥太少，无条件进行老窖泥、己酸菌扩大培养，或对窖泥功能微生物认识不足等，造成营养成分丰富且复杂，而忽视窖泥有益功能微生物的接种和培养，从而使窖泥功能微生物群菌结构不协调，窖泥产己酸乙酯能力差，酒体浓香风格不突出。

利用多元混合养护液来养护窖池，不仅给窖泥添加了以己酸菌为主的有益微生物，还添加了甲烷杆菌、老窖泥中的硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌，有效的改善了窖泥功能微生物群菌结构，利用窖泥有益微生物种群优势，促进窖泥微生物菌群筛选、优化、相互协调等，菌群之间实现解除底物抑制，功能菌不断富集，进而建立窖泥微生物循环体系，窖泥质量逐渐变好，产酯能力不断提高，酒体浓香风格突出。

3.4 窖泥功能微生物群菌结构与代谢机理的探讨

窖泥中厌氧细菌的菌群与作用关系到优质曲酒的酿制，而菌系组成的合理性，决定其潜在功能的发挥，厌氧功能菌系之间的协同作用是生产以己酸乙酯为主体香及各香味物质协调的浓香型优质酒的前提。窖泥厌氧菌菌群中主要有己酸细菌、丁酸菌、乳酸菌、甲烷细菌、硫酸盐还原细菌、硝酸盐还原细菌等。

（1）己酸菌与丁酸菌同属于厌氧梭状芽孢杆菌，老窖中以己酸菌占优势，数量远大于新窖，己酸菌是窖泥成熟的标志，也是老窖的特征。丁酸菌在新窖泥中占优势，由于它在自然界普遍存在，对窖泥产生优质酒不具有特殊意义。丁酸菌因耐酸性差，在窖池底pH值低环境中难以生长繁殖，在厌氧发酵后期，所形成的醇、酸等物质，有利于己酸菌生长，因此在老窖中己酸菌得到自然富集，数量上占优势，功能上由于己酸菌除发酵产生己酸外，还产生丁酸，因此在老窖中丁酸菌的产酸功能可为己酸菌代替，这一论点对指导人工培养窖泥和生产优质曲酒有特殊意义。

（2）己酸菌发酵形成己酸，甲烷菌发酵形成甲烷。单一的己酸菌发酵除形成己酸外，还有H2的积累，甲烷菌又能以H2为基质，有利于甲烷菌生长繁殖；反过来己酸菌产生的H2被甲烷菌消耗了，生长条件得到改善，己酸菌就会生长得更好，代谢产生更多的己酸。甲烷细菌与己酸细菌为了利用共同的基质（如：H2、C2H5OH、CO2），建立了互营共生关系，这种关系称为“种间氢转移”。甲烷菌与己酸菌共栖生长，共同培养时则产生双重效应，既产生甲烷又增加己酸。这是窖泥培养中“甲烷菌和己酸菌二元发酵技术”的理论依据，并在实践中也得到了证实和应用，因此可以把窖泥中甲烷菌含量的多少作为窖泥是否成熟或是否是老窖泥的标准。

（3）硫酸盐还原菌在低硫酸根浓度时，单独培养氧化乙醇、乳酸等产生乙酸、氢气和二氧化碳，避免了乳酸过量，产生的乙酸是合成己酸的前体物质，这就是己酸菌与硫酸盐还原菌共酵，己酸产量有所提高的原因。与甲烷菌共同培养时，甲烷菌利用硫酸盐还原菌的产物作基质和还原剂，又解除了硫酸盐还原菌的产物抑制，故两者的关系是互利的。而在高硫酸盐浓度时，硫酸盐还原菌利用环境中的氢来还原硫酸根，形成大量的硫化氢，产生成熟窖泥具有硫化氢臭味。有的人不理解，而在培养窖泥中加入肠衣水、血粉、骨粉、蚕蛹粉，将窖泥搞得臭气熏天，使生产的原酒杂味过重，酒质低劣。

（4）硝酸盐还原菌能有效地消除窖内对厌氧发酵不利的NO-3，产生N2、NO和N2O等，在有机质含量高的土壤中，还能转化NO-3为CO2及NH3，作为窖内空间的填充气相，阻止氧气的进入，维持窖内厌氧环境。

窖泥成熟最主要的是形成自我循环体系，菌群之间实现解除底物抑制的微生物系统，将窖泥环境体系pH值维持在6.0以上。因此种间氢转移、产氨菌以及微生物分解蛋白质的脱氨作用，是维持窖泥pH值稳定的重要因素。

4 促进窖泥老熟的经验总结

浓香型大曲酒窖泥逐渐成熟，形成自我循环体系，菌群之间实现解除底物抑制的前提是窖泥水分含量充足、营养成分合理、功能菌群结构协调。如果在窖泥培养过程中或生产过程中有不足之处，造成窖泥自然成熟缓慢或有退化现象，可以用浓香型窖泥多元混合养护液对窖池进行养护，效果非常理想。

在窖泥老熟过程中，古细菌、硫酸盐还原菌、醋酸菌、己酸菌、甲烷杆菌等之间相互依赖，互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境条件，同时它们之间又互相制约，在窖泥中逐渐趋于平衡状态。

经过本课题研究认为在人工窖泥培养过程中，接种适当比例的甲烷杆菌和己酸菌，将有利于人工窖泥的成熟。目前随着分子生物学技术的快速发展，为进一步揭示窖泥老熟机理的研究，可以借鉴分子生物学相关方法进行研究。

[1]杜礼泉,唐聪,蒲浩.浅谈窖泥的养护与改造[J].酿酒, 2005(6)：38-41.

[2]陈曦,骆筑.养窖的原理及方法[J].酿酒科技,2011(8)：63-64.

[3]周恒刚.漫谈己酸菌与窖泥[J].酿酒,1998(3)：1-5.

[4]胡承,应鸿,许德富,等.窖泥微生物群落的研究及其应用[J].酿酒科技,2005(3)：34-38.

[5]蔡静,郑平,张蕾.硫酸盐还原菌及其代谢途径[J].科技通报,2009(7)：427-431.

[6]刘威,朱伟云,姚文,等.一株乳酸利用、丁酸产生菌的分离与鉴定及代谢特性的初步研究[J].微生物学,2007,47 (3)：435-440

[7]吴生文,辛秀明,邓丹雯,等.丙酸菌的分离鉴定及对特型酒风格风味的影响[J].中国食品添加剂,2011(4)：130-134.

[8]杜礼泉,古加强,唐聪,等.己酸菌、液体窖泥的发酵罐混合培养及应用的进一步研究[J].酿酒,2004(1)：31-32.

Research on and App lication of PitM ud M aintenance Liquid of Nongxiang Baijiu

SANGQim ing1,WANG Chaokai2,SHAN Xiaohu1andWEN Chunping1
(1.Guchuan Distillery Co.Ltd.,Qionglai,Sichuan 611530;2.Sichuan Food Fermentation Industry Research &Design Institute,Chengdu,Sichuan 611130,China)

In this study,the preparation and the application of pitmudmaintenance liquid of Nongxiang Baijiu were introduced.The use of methane bacteria,caproic acid bacteria and aged pitmud in the preparation of pitmud maintenance liquid had satisfactory maintenance effects on pitmud.It could obviously optim ize the structure ofm icrobial groups in pitmud,improve pitmud quality, and further improve liquorquality.

pitmud;maintenance;m icroorganism;pitmudmaintenance liquid

TS262.3；TS261.4；TS261.1

A

1001-9286（2017）04-0071-05

10.13746/j.njkj.2017063

2017-03-20

桑其明（1964-），男，四川彭州人，副总经理、大学本科、高级酿酒师、工程师，从事酿酒生产管理及相关研究29年。

陕小虎（1985-），男，山西临汾人，发酵工程硕士，主要从事发酵工程与酿酒生产相关研究，E-mail：shanxiaohu-2008@163.com.cn。