浓香型白酒固态发酵周期中初级产物指标的变化研究

张 杰，李学思，李绍亮，杨 玲，李 妍

(1. 周口师范学院 生命科学与农学学院，河南 周口466001； 2. 河南省宋河酒业股份有限公司，河南 鹿邑 477265)

传统白酒固态发酵是一个多菌种协同发酵过程，其中主要的微生物有酵母菌﹑霉菌和细菌，在整个发酵过程中这些微生物相互作用、相互影响，微生物的种类和数量都处在一个动态变化的过程中[1].在实际生产中， 很难精确对整个发酵过程中微生物的种类和数量进行连续的测定，微生物的生长代谢过程中导致的酒醅温度发生的变化和代谢的产物是可测的.发酵过程中温度的变化，必然会导致整个发酵过程中微生物的种类、数量和代谢产物发生变化[2].乔宗伟等对浓香型白酒优质曲与普通曲的发酵力、糖化力、温度和水分等理化指标的分析表明它们的变化趋势大体一致，变化过程存在差异[3].陈丙友等认为地缸中的温度场对清香型白酒发酵过程产生了影响，并且酒醅温度及其变化模式对酒醅微生物群落的生长和代谢产生显著影响[4].西凤酒发酵过程中酒醅微生物功能多样性与pH之间有重要关系[5].

白酒固态发酵过程中，温度变化要求前缓、中挺、后缓落[2].在实际生产中为了了解酒醅的温度变化情况，通常采用温度计插入窖池内来测量酒醅发酵过程的温度变化.另外在记录温度变化的过程中，将会分析产物的变化，产物主要有：乙醇、水分、酸、淀粉等[6-8].通过上述方法以宋河酒业的发酵酒醅为研究对象，系统研究窖池发酵过程中酒醅温度变化及化学物质成分随时间和温度的动态变化过程，可以为了解宋河酒的成分和风味的关系奠定基础[9-10].

本实验将采取温度计插入窖池内来测量酒醅发酵过程的温度变化，在对应的时间段里跟踪测量相应产物的变化情况[11].通过动态测量固态发酵过程的微生物及其代谢产物的变化规律，实现对固态发酵中温度及产物的控制，可对白酒的生产实践提供基础的科学理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料

酒醅(宋河酒厂发酵不同阶段的酒醅).

1.2 实验方法

1.2.1 温度的检测

温度计插入窖池内来测量酒醅发酵过程中的温度变化.具体操作方法如下：每隔5 d为一个单位测量，在窖池的同一位置、每天的同一时间测量窖池内酒醅的温度.

1.2.2 酒醅酒精度的检测

称取100 g酒醅，置入500 mL圆底烧瓶中.加水200 mL进行蒸馏，用100 mL量筒接收馏出液100 mL.将蒸出酒液上下搅拌均匀，放入干净的酒精计.稳定后，以液面水平线为准，读取酒精度数，同时测定酒液温度.对照酒精度与温度校正表，将酒精度校正为20 ℃时的酒精度.

1.2.3 酒醅酸度的检测

酒醅酸度用精密pH计来测量，取样本酒醅各100 mL，接通电源打开精密pH计，用中性缓冲液调试至中性，用滤纸吸干缓冲液，接着用蒸馏水冲洗.将测量棒放入酒醅样品中读数，待数值稳定后记录数据.依次记录下十三个样品的pH值.每个样品测三次，取平均值.

1.2.4 淀粉含量的测定

淀粉含量的测定采用蒽酮比色法.

1.2.5 还原糖含量的测定

还原糖含量的测定采用比色法.

2 结果与分析

2.1 发酵过程中温度的变化规律

图1发酵温度随时间的变化图

由图1可知，在0 d时的温度是室温23 ℃,第5 d温度达到最高温度30 ℃，第5 d之后温度开始下降，到第35 d时温度下降到室温23 ℃.

2.2 发酵过程中发酵产物变化

2.2.1 发酵过程中酒醅酒精度的变化

图2酒精含量随发酵时间的变化曲线图

从图2可知，从0～10 d这段时间内可以观察到酒精度一直在迅速升高，从10～40 d这段时间内酒精度数上升到最高值；40 d以后，微生物发酵已经进入后期，这段时间内的酒精度波动不大，进入稳定期.

2.2.2 发酵过程中酸度的变化

从图3可以看出，窖池内的酒醅在0 d的时候已经有了少许酸的存在，在0～10 d这段时间内酒醅中的酸度明显增加，并且速度很快；在10～15 d内，酸的含量明显减少，15～20 d内，酸度减少缓慢.20～25 d之后，酸度量有增加趋势之后又降落，直到没有很大的变化，进入平稳期.

2.2.3 发酵过程中淀粉含量的变化

图3酸度随时间的变化曲线图

图4 淀粉含量随发酵时间的变化曲线图

由图4可知，0～25 d这段时间内淀粉的含量一直在减少；25～60 d这段时间淀粉的含量没有太大的变化，进入平稳期.

2.2.4 发酵过程中还原糖的变化

图5 还原糖的含量随发酵时间的变化曲线图

由图5可知， 0～15 d的时间段内，还原糖的量不断下降，下降的速度很快；15～30 d时间段内，还原糖的量保持稳定，可能是微生物种类发生了改变，没有消耗太多的还原糖； 15～30 d时间段内还原糖的含量又呈下降趋势.

3 讨论

0～5 d这段时间温度在不断上升，这说明此固态发酵的前中期温度变化比较明显，微生物的生长情况比较明显，微生物处在高速繁殖的阶段，在快速繁殖的过程中也在进行着很快的新陈代谢，所以在此阶段温度达到了发酵过程中的最大值，这与文献报道相一致[12].5～60 d这段时期是发酵的中后期，微生物数量最大，但代谢速率下降，温度逐渐下降.同时观察到前期和中期时间较短也不易区分，后期发酵时间较长，推测这样的时间分布有助于酒醅固态发酵过程中发酵成分的生成和质量的提升.

在0～20 d这段时期内微生物的数量和生长状态处于最高和最好的时期，在这一段时期内微生物处于快速生长的时期，所以酒精作为一种产物其量在不断地升高.10～15 d这个时期在发酵过程中属于中期，微生物的数量达到最高值，代谢产物也大量产生，所以酸的量也达到最高值，这与酱香型白酒窖内糟醅微生物的研究相一致[13].从15～60 d可看出这主要是因为发酵过程已经进入了后期，微生物停止生长和死亡，所以酸的量没有很大的变化.

20～60 d可以看出在这段时间内微生物的数量没有太大的生长波动，所以导致了酒精的量没有太大的变化.在发酵的前期微生物一直在大量生长，新陈代谢的主要能量和产物主要用于微生物的生长和繁殖，所以酸的量增长的很少.由0～60 d的曲线可知，微生物处于快速生长状态，很高的新陈代谢速度必定要消耗很多的能量[14].淀粉作为能量的来源被消耗了，所以淀粉的量一直在减少[15-16]，表明微生物的数量已经达到了最大值，并且开始进入发酵的后期.

因为在发酵的前中期微生物的生长需要很多能量，所以这段时间微生物消耗了很大一部分还原糖.微生物的数量达到平衡状态，这主要是因为还原糖的分解所导致的结果[16-19].传统的固态发酵工艺中高级醇的生成受外界波动较小[20]，这与本研究结果相类似.堆积酒醅和窖池发酵酒醅之间微生物种类存在较大差异也表明窖池是个独立的体系[21].汤向阳等也认为窖龄的延长使得原浆酒的酒精度、总酸、总酯含量高于新窖窖池原浆酒，而固形物含量低于新窖窖池原浆酒[22].