不同封窖方式对酱香白酒基础酿造的影响

卢君，唐平，山其木格，王丽，王凡，孟天毅，梁青松，张乐，李长文*

1(贵州国台酒业股份有限公司，贵州 仁怀，564501)2(天士力控股集团有限公司研究院，天津，300400)

“窖泥”是中国白酒发酵酿造过程中非常重要的元素之一。尤其是在浓香型和酱香型白酒酿造过程中，窖泥参与了酿酒发酵的进程，其中的复杂微生物菌群和相关酶系共同决定了白酒的风味特征和品质形成[1-5]。对于浓香型白酒窖泥的研究较多，因为浓香型白酒窖池的窖壁、窖底都由窖泥组成，封窖时也用到窖泥，所以窖泥质量的好坏直接决定着浓香型白酒的质量。近些年来关于窖泥中功能微生物菌群生物多样性、筛选及应用的研究不断开展，随着“人工窖泥”技术的建立和成熟，浓香型白酒的质量也得到了明显的提高[6-12]。相比之下，酱香型白酒在生产酿造过程中，仅在窖池的底部和顶部用到窖泥。因此，酱香型白酒生产过程中窖泥的质量直接决定着酱香白酒两种调味酒——窖底酒和窖面酒的质量[13]。然而，行业内对于酱香型白酒窖泥在生产过程中作用的研究却非常少见。针对酱香型白酒酿造过程中窖泥主要是应用在封窖阶段，并且用量较大，成本较高的现象[14]，且只有茅台镇方圆几千米的紫红泥是唯一符合酿酒生产过程中使用标准的封窖泥[15]，本研究通过生产规模试验，比对封窖时使用窖泥和不使用窖泥两种情况，对于发酵进程、理化指标、基酒的产质量的影响，来分析和阐述封窖泥对于酱香型白酒酿造的重要作用，同时提出了在不同窖泥管理水平情况下的生产措施建议，力求揭示窖泥对于酱香白酒生产和质量影响的内在机制，并对酒厂的工艺提升提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料及窖池选择：糟醅，贵州国台酒业股份有限公司4轮次酿酒生产；选择3个窖池作为“无窖泥”封窖的实验窖池，选择临近班组相同堆积和下窖发酵时间的3个普通窖池(采用传统的窖泥封窖方式)作为对照窖池。

试剂：KH2PO4(分析纯)，津威晨化学试剂科贸有限公司；KCl、MgSO4、CaCl2、FeCl3、MnSO4(分析纯)，天津威晨化学试剂科贸有限公司；HCl(分析纯)，天津市风船化学试剂科技有限公司；酸、酯、醇、醛类标准品(色谱纯)，天津光复精细化工厂。

1.2 仪器与设备

电子天平，上海精密科学仪器有限公司；电热鼓风干燥箱：天津市天宇实验仪器有限公司；电热恒温水浴锅：上海森信实验仪器有限公司；Agilent 7890A气相色谱仪、色谱柱(HP-FFAP, 30 m×0.53 mm, 1 μm)，美国安捷伦公司；T-105型探针温度计，拓尔为电子科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 “无窖泥”封窖酿造实验

本研究在酱香白酒4轮次生产酿造期间，选择了3个窖池进行“无窖泥”封窖酿造实验，并且选取了同一酿造时间的3个普通窖池作为对照窖池。实验窖和对照窖唯一的差异是实验窖在封窖过程中去掉了窖泥，其余生产操作环节均一致，且均按照茅台镇传统大曲酱香白酒酿造工艺的要求。

在窖内发酵过程中，分别跟踪监测窖池50 cm深度处(从窖池顶部垂直向下深度)糟醅的温度变化情况、出窖糟醅的酸度、水分、糖分和淀粉的含量、窖面基酒和整体基酒的产量和感官评价情况、以及基酒的骨架物质组成情况。

1.3.2 测定分析方法

糟醅酸度、还原糖和淀粉含量：酸度测定采用酸碱滴定法；糖分和淀粉含量采用菲林滴定法；糟醅水分测定采用烘干法；具体检测方法参见沈怡方编著的《白酒生产技术全书》[16]。

骨架物质(20种)的检测利用气相色谱法[17]，乙酸正戊酯作为内标，色谱条件：色谱柱(HP-FFAP, 30 m×0.53 mm, 1 μm)；升温程序：37℃保持9 min，以3.5 ℃/min升温至45 ℃，再以10 ℃/min升温至100 ℃，保持4 min，再以22 ℃/min升温至200 ℃，保持7 min；进样口温度200℃；检测器温度250 ℃；进样量1 μL；分流比25 ∶1；气体流速3.0 mL/min(恒流模式)。

1.3.3 基酒感官评价方法

组织4位国家一级品酒师，对本研究中的窖面基酒和醇甜基酒进行感官品评，分别从曲香、酱香、酒体醇和度、后味、干净度这5个维度进行打分评价(0～9分，0代表感知不到，9代表特征极为明显)。另外，还对基酒样品的感官差异、特征、等级进行描述。

1.3.4 数据统计和分析方法

采用气相色谱法得到的基酒样品的骨架物质定量结果，进一步采用SIMCA-p 13软件进行偏小二乘法判别分析(partial least square discriminant analysis，PLS-DA)模型分析，寻找解释窖面酒质量差异成因的物质组分(VIP得分大于 1)，作为不同感官差异、“无窖泥/有窖泥”酿造的酒样差异的决定因子。

2 结果与分析

2.1 不同封窖方式窖内发酵过程温度变化趋势对比

白酒的发酵过程是微生物利用发酵基质进行繁殖和代谢的过程，最直观的体现就是发酵糟醅温度的变化，酒厂常通过监控糟醅温度变化的情况来评价发酵进程是否正常。因此，本研究分别检测了“无窖泥”的实验窖和“有窖泥”的对照窖在窖内发酵过程中，50 cm 深度处糟醅的温度变化情况，如图1所示。

图1 不同封窖方式窖内发酵过程温度变化趋势对比

由图1可知，“无窖泥”的实验窖相比于“有窖泥”的对照窖，整个窖池发酵阶段糟醅的温度均要略高，除了发酵第1、2天温差达到了1.5～2 ℃，其余发酵时间的温差均在1 ℃内。可能是未使用窖泥进行封窖的情况下，发酵前期的糟醅其含氧量更高，有利于微生物的快速繁殖和代谢，生物热产生更明显；而随着发酵进程的推进，两种封窖方式情况下的糟醅发酵均进入了厌氧发酵为主的时期，从糟醅温度这个指标上反映出了此时窖内发酵进程趋向一致。总之，不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)窖内发酵过程温度变化趋势非常接近。

2.2 不同封窖方式出窖糟醅理化指标对比

白酒的窖池内发酵是一种复杂的微生物体系与糟醅固、液、汽三相相互作用的过程[18-19]，其中发酵结束后出窖的糟醅理化指标数据是这个复杂发酵过程的综合体现。本研究对比了不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)出窖糟醅(50 cm 深度处糟醅，与温度检测位置一致)理化指标情况，包括出窖糟醅的水分、淀粉含量、酸度、还原糖含量的指标表现，如图2所示。

a-不同封窖方式出窖糟醅水分和淀粉含量对比;b-不同封窖方式出窖糟醅酸度和还原糖含量对比

由图2可知，“无窖泥”的实验窖相比于“有窖泥”的对照窖的出窖糟醅，其4项理化指标，包括水分、淀粉含量、酸度、还原糖含量的数据非常接近，说明未使用窖泥进行封窖的方式，并不会对窖内发酵的主要性能指标产生明显影响。能够推断出窖池顶部未使用窖泥封窖，主要的微生物生长和代谢、糟醅的物质和能量转化未受到明显影响。

2.3 不同封窖方式基酒产量对比

白酒企业关注的重要指标就是基酒产量，基酒产量的高低直接影响着企业的经济效益。为了考察不使用窖泥进行封窖的方式是否会对基酒的产量产生影响，本研究对比了不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)时，实验窖和对照窖的窖面基酒产量和整个窖池的基酒产量情况如图3所示。

图3 不同封窖方式基酒产量对比

由图3可知，“无窖泥”的实验窖相比于“有窖泥”的对照窖，其窖面基酒和整个窖池基酒的产量不仅没有降低，相反还略有升高，这可能是未使用窖泥封窖时上层糟醅经历了更长时间的有氧发酵阶段，产酒相关的酵母属的微生物得到了更好的繁殖；同时由于未使用窖泥封窖，糟醅发酵产生的生物热更容易从窖池顶部排出，发酵过程中的菌系、物系、酶系更加协调，保障了发酵产酒的正常。总之，两种封窖方式情况下，无论是窖面基酒还是整个窖池的基酒产量非常接近，甚至不使用窖泥时产量略有提高，说明“无窖泥”封窖并不会影响基酒的正常产量。

2.4 不同封窖方式基酒质量对比

基酒的质量是企业的“生命线”，基酒的质量决定着勾兑后成品酒的质量。为了考察不使用窖泥进行封窖的方式是否会对基酒的产量产生影响，本研究对比了不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)时，实验窖和对照窖的窖面基酒质量和醇甜的基酒质量情况，得到了基酒样品的感官打分雷达图，结果如图4所示。

图4 不同封窖方式窖面基酒感官得分雷达图

我们发现两种不同封窖方式情况下生产的窖面基酒，其感官差别明显，4名品酒师均能较为容易的挑选出来。“无窖泥”实验窖的窖面基酒相比于“有窖泥”对照窖的窖面基酒在酒体的干净度上得分更高，然而在酱香和酒体醇厚度方面则得分较低；在后味和曲香两个特征的得分比较接近。以上感官得分结果说明，采用“无窖泥”的封窖方式，会对窖面基酒的感官质量产生一定影响，封窖的窖泥中的微生物菌群参与窖面糟醅的发酵和微量物质代谢的过程，对于酒体的某些特征风格的形成起到重要的作用，进而影响了基酒的感官质量。但是值得注意的是，两种工艺的基酒均符合4轮次窖面基酒的风格特征要求，均为优质基酒。本研究还对两种工艺的基酒的感官差异、特征、等级进行描述，如表1所示。

表1 不同封窖方式窖面基酒感官描述

由表1可知，当封窖泥管理不善时，会出现窖泥霉变、泥水掺入糟醅等现象，进而导致了窖面糟醅和窖面酒带有异杂味，如泥臭味、霉味等，严重影响了窖面基酒的质量。另外，对于酒厂实际生产来说，也存在着封窖泥废弃比例过高的现象，增加企业的生产成本。以上两点窖泥管理不善的情况，茅台酒厂和董酒厂的研究中也曾提到相似的现象[15, 20]。所以，建议企业加强对于封窖“窖泥”的质量管理，例如在制作封窖泥时，要浸泡松软、踩细，不能有滴水现象，才能应用于封窖过程；开窖烤酒之前要有足够的敞窖时间，冬季提前5～6 d 敞窖，夏季提前3～4 d 敞窖，以开窖时窖泥硬化为标准，利于醅泥分离；开窖时封窖泥要切成小块小心取出，将粘在泥块上的粮醅剔干净，防止粮醅混入窖泥致使窖泥发霉发臭。另外，根据本文的研究结果，不使用窖泥封窖生产出的窖面酒虽然酱香和酒体醇和度方面略有降低，但仍然是质量合格窖面酒。所以，对于窖泥管理水平不高的酒厂也可尝试使用“无窖泥”封窖的方式，来解决窖面酒的异杂味现象。当然，企业应当努力提高窖泥管理水平，生产出更为优质的窖面基酒。

另外，本研究发现两种不同封窖方式情况下生产的醇甜基酒，其感官特征非常接近，品酒师不能准确的分辨出来，因此该部分结果不在文中展示。

2.5 不同封窖方式基酒质量差异成因分析

酱香白酒基酒感官风格的差异是由于酒体中风味物质组成差异决定的，因此，为了探索不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)基酒质量差异成因，本研究对3个“无窖泥”实验窖的窖面基酒，以及6个“有窖泥”对照窖的窖面基酒(额外增加了3组对照样品)的骨架物质含量，利用气相色谱的方法进行了定量分析。不同酒样之间的差异性分析采用SIM-CA 13软件进行PLS-DA 模型分析，寻找解释窖面酒质量差异成因的物质组分(VIP得分大于1)，结果如图5所示。

a-PLS-DA得分图；b-PLS-DAVIP数据图

由图5可知，利用PLS-DA 模型分析，能够将不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)的窖面基酒进行分类。VIP得分大于1的物质有甲酸乙酯、丙酸、丁酸、正丁醇、乙酸、正丙醇、戊酸乙酯、辛酸乙酯、己酸、异戊醇。这10种物质可以初步作为区分无窖泥封窖酿造出的窖面基酒和传统的有窖泥封窖酿造出的窖面基酒的重要因子，但目前的数据样本还比较小，需要未来在大量数据分析的基础上，结合多元统计的方法，进一步确定哪些物质组分是关键因子，从而指导酿酒生产和质量控制。

3 结论

针对酱香白酒的窖池发酵过程，本文探讨了封窖时使用窖泥和不使用窖泥这两种方式，对于发酵进程、理化指标、基酒的产质量的影响，来分析和阐述封窖的窖泥对于酱香型白酒酿造的重要作用。结果表明，不同封窖方式(“无窖泥/有窖泥”)窖内发酵过程温度变化趋势、出窖糟醅的水分、淀粉含量、酸度、还原糖含量、窖面基酒产量和整个窖池的基酒产量均非常接近。“无窖泥”实验窖的窖面基酒相比于“有窖泥”对照窖的窖面基酒在酒体的干净度上得分更高，然而在酱香和酒体醇厚度方面则得分较低；在后味和曲香2个特征的得分比较接近。但两种方式酿造的窖面基酒质量均为合格。另外，根据酱香白酒企业的实际生产需求，本研究提出了关于封窖泥的质量管理建议。最后，利用PLS-DA 模型分析，初步确定出了10种风味物质作为质量差异成因的关键因子。未来，应当加大对酱香型白酒窖泥的研究，如封窖窖泥的微生物菌群多样性、相互作用机制、代谢产香规律等研究。筛选出一些功能微生物，并强化应用于封窖的窖泥中，建立酱香白酒的人工活性窖泥的技术，进一步提升窖面酒这种重要调味酒的质量。另外，随着酱香型白酒机械化生产模型转型升级的要求，未来封窖窖泥可能会被其他材质的设备所替代，因此，对于窖泥及其微生物与产酒产香关联机制的研究，应当是日后研究的热点之一。