不同入窖糟醅在发酵过程中有机酸的变化及对酒质的影响

唐贤华，王思思，黄 睿

1.四川工商职业技术学院 (都江堰 611830)2.四川广汉金雁酒业有限公司 (广汉 618300)

我国白酒有着悠久的发展史，在不同的地区形成了各种风格迥异的白酒类型。白酒一直是中国居民消费的主流，白酒在中国人心里不仅仅是一种酒精饮料，更是中华民族千百年来的风俗和文化的象征，其中以谷物为原料、大曲为糖化发酵剂的进行固态白酒一直是白酒发展主流，浓香型白酒更是其中一大典范[1]。

浓香型白酒中各种有机酸的含量和它们在白酒中的比例，不仅构成了浓香型白酒风味的色谱骨架，而且它还是决定白酒酒质好坏的一个重要指标。酸类物质是浓香型白酒的重要的香味成分，白酒中酸类物质约为香味成分总量的14%～16%[2]。根据前人的研究可知，在浓香型白酒中，乙酸、己酸、乳酸、丁酸这四种有机酸的含量最高，四种有机酸的总含量占总酸的90%以上。糟醅中适宜的有机酸是形成浓香型白酒香味成分的前躯物质，能够酯化形成各种酯类物质[3]。所以糟醅中的酸度不够时，所产酒不浓香，味单调；但酸度过高又会抑制有益微生物(主要为酵母菌)的生长繁殖，因而不产酒或少产酒。因此，必须正确地认识酸在酿造浓香型白酒中正反两个方面的作用，从而更有效地进行利用[4]。

本研究通过对同一季节的不同入窖糟醅中有机酸的变化分析检测，系统的研究了不同入窖条件下四大有机酸的变化规律及对酒质的影响，结合酒质和出酒率综合分析了糟醅的最佳入窖酸度，为后期进一步研究浓香型白酒的发酵机理打下基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验窖池、糟醅样品及酒样都由川东北某酒厂提供，取得的糟醅样品混合后装入取样袋密封。

1.2 试剂与仪器

试验试剂：无水乙醇，己酸，乙酸，丁酸，己酸乙酯，乙酸乙酯，乳酸乙酯，丁酸乙酯，无水乳酸锂，对羟基联苯，钨酸钠，硫酸铜，氢氧化钙，浓硫酸等均为分析纯试剂；乙酸正戊酯，乙酸正丁酯，以上试剂为色谱纯。

酸碱滴定仪器，7890N气相色谱仪(U.S. Agileat Technologies)；紫外可见分光光度计UV1600 PC(上海美普达仪器有限公司)，数控超声波清洗器(宁波新芝生物科技股份有限公司)，Allegra X-15R台式冷冻离心机(U.S. Beckman Coulter Technologies)，循环水式多用真空泵(杭州大卫科教仪器有限公司)，恒温水浴锅(莱州电子仪器有限公司)，万用电炉(洛阳万峰工业炉有限公司)，电热蒸馏水器(北京光明医疗仪器有限公司)，电子天平(赛多利斯科学仪器北京有限公司)。

1.3 试验方法

选取进行研究的四口试验窖池编号为1#、2#、3#、4#，并对这四口窖池的酸度、四大有机酸(乙酸、丁酸、己酸、乳酸)的含量进行跟踪监测，发酵结束后出窖蒸酒，根据不同馏分酒的总量和酒精度计算出原酒的出酒率，并对酒样进行理化分析和感官尝评后进行分析。

1.3.1 基础酒样理化指标分析[5]

总酸按照酸碱滴定法进行检测，总酯按照指示剂法进行检测，四大有机酸采用气象色谱分析发进行测定。

1.3.2 基础酒的尝评

对试验窖池的基础酒样进行综合性品评，品评组由5名以上国家品酒师组成，采取盲评的方式，从颜色、香气、口感和风格四个方面对酒样进行打分，评分方法和标准按照GB/T 33404—2016白酒感官品评导则中的要求进行。

1.3.3 糟醅中香味物质的提取与测定

糟醅中香味物质浸提液的制作：称取糟醅样品25 g加入75%的无水乙醇125 mL于一250 mL的蒸馏烧瓶中，二者混匀后进行蒸馏，接取25 mL蒸馏液作气相色谱测定用。

糟醅中有机酸提取液的制作：称取酒醅样品5 g，加入60%的乙醇溶液，搅拌均匀后在25 ℃下超声波震荡浸提60 min后，将浸提液以12 000 r/min离心10 min，然后用0.45 μm滤膜过滤，制成有机酸提取液。

采用气相色谱仪测定有机酸含量，色谱条件：毛细管柱为LZP-930B白酒分析专用柱(18 m×0.53 mm×1.0 μm)；载体为Chromosorb W(AW)，80～100目；固定液为20%DNP加7%吐温80；载气(高纯氮)；流速为0.5 ～1.0 mL/min，分流比约为37:1，尾吹气为20 ～30 mL/min；氢气流速为40 mL/min；空气流速为400 mL/min；检测器和注样器的温度均为220 ℃；柱温的起始温度为60 ℃，恒温6～8 min，以5 ℃/min程序升温至220 ℃，继续恒温10 min[5]。

2 结果与讨论

2.1 发酵过程中糟醅酸度的变化

糟醅的酸度是衡量白酒发酵情况好坏的一个重要指标，适宜的酸度能够促进淀粉的糖化、抑制杂菌、促进香味成分的生成，而酸度过大则会抑制酵母菌的生长繁殖，使发酵不能正常进行，同时还容易造成窖泥加速老化[6]。本节研究四口窖池中糟醅酸度的变化，结果如下图1。

图1 发酵过程中糟醅酸度的变化

由图1可以看出，4#窖池的入窖酸度最小，在整个发酵过程中容易遭受杂菌的侵染，这不利于发酵后期产酸菌的生长，所以4#窖池的出窖酸度也最低。2#窖池的入窖酸度在所有窖池中是第二高，它的酸度较为适宜，微生物代谢旺盛。3#窖池的酸度最大，所以比其他三口窖池都更早的进入产酸期，出窖时的酸度也最大。

2.2 发酵过程中乙酸含量变化

乙酸是白酒中四大有机酸之一，它是一种挥发性很强的酸，在白酒的呈味有机酸中的地位仅次于己酸。乙酸是白酒发酵的重要产物之一，但乙酸含量过高时又会抑制酿酒微生物的发酵，所以在白酒发酵过程中应尽量将乙酸的量控制在比较低的范围内。对四口窖池发酵过程中的乙酸含量进行观测，结果如下图2。

图2 发酵过程中乙酸含量的变化

如图2所示，乙酸在白酒的发酵过程中几乎与酒精生成同时出现，0～7 d，窖池中的乙酸含量迅速增加，这主要是由于，醋酸菌在酶的作用下，将原料中的粗淀粉水解为糖，同时又在酵母菌的作用下，将糖转化为酒精，这两个过程在窖池中可以同时进行。主发酵期结束后，乙酸的含量有所回落。当发酵进行到30 d左右时，窖池中的产酸细菌开始活跃，乙酸的含量又有小幅度的增高，在发酵后期与醇类物质在酯化酶的催化下生成大量乙酯类化合物，造成乙酸的含量降低。

由图中可以看出，2#窖池和3#窖池在前10 d的增长速度小于4#窖池，大于1#窖池，这可能是由于4#窖池的入窖酸度较低，容易受杂菌的感染而使乙酸的含量增长加快。2#窖池中的乙酸含量在第35 d时达到顶峰并大于其他三口窖池，在第45 d时却低于其他窖池，说明2#窖池中的发酵环境适合产酯菌的发酵，相应2#窖池中的乙酸乙酯的含量也要高于其他窖池。

2.3 发酵过程中丁酸含量变化

丁酸是浓香型白酒中的一种重要的不挥发性有机酸，适当的丁酸使浓香型白酒带有微甜窖香的口感，对白酒起到呈味助香的作用，但白酒中的丁酸过量时会使窖泥臭味突出，降低白酒的质量[7]。本节对四口窖池发酵过程中丁酸含量变化的研究，结果如下图3。

图3 发酵过程中丁酸含量的变化

由图3可知，在发酵前期，除了3#窖池以外，其它三口窖池在第10 d左右达到一个顶峰，它们的增长速度由大到小为2#窖池、4#窖池、1#窖池、3#窖池，这主要是由于3#窖池的入窖酸度最高，不适合丁酸菌的生长繁殖，造成3#窖池中的丁酸菌增长缓慢。当发酵进入产酸期时，此时窖池中的氧气被基本耗尽，丁酸菌、异型乳酸菌等细菌开始生长旺盛，这些细菌利用窖池中的葡萄糖、部分含氮物质以及乙醇和乙酸等物质转化成丁酸，这一系列复杂的反应使窖池中的丁酸含量达到顶峰后在45 d时有所下降，这因为部分丁酸参与了酯化反应，此时的丁酸乙酯也会相应的增多。在发酵后期2#窖池中丁酸的含量明显大于其他三口窖池，这可能是由于2#窖池的酸度较为适宜，有利于其中丁酸菌等细菌的生产繁殖。

2.4 发酵过程中己酸含量变化

己酸是浓香型白酒中呈味酸中最重要的一种，也是白酒发酵、蒸馏和贮藏过程中己酸乙酯的前体物质。适量的己酸在白酒中呈大曲的香气、柔和中带有甜味，但是过量的己酸会使白酒散发出强烈的脂肪臭、刺激感强。四口窖池发酵过程中己酸含量的变化，结果如图4所示。

图4 发酵过程中己酸含量的变化

由图4可以看出，在发酵前期，窖池中主要以酵母菌将淀粉糖化和产酒精为主，当达到15 d左右时，此时主发酵期结束，窖池中乙醇的含量较多，这种情况下乙酸与乙醇发生氧化还原反应分别产生乙酸、丁酸和己酸，所以此时窖池中己酸的含量上升到第一个小高峰，其中2#、3#窖池中的己酸含量要大于其他两口窖池，这主要是由于2#和3#窖池中酵母菌生长较为旺盛，产生的乙醇的含量高于其他两口窖池，当乙醇的含量占优势时，反应的终产物多为己酸。当发酵进行到30 d之后进入产酸期，己酸菌(又叫克氏梭菌)更适于在这种厌氧的条件下生长繁殖，在产生丁酸之后又部分转化为了己酸，此时四口窖池中己酸增长速度由大到小为：2#窖池3#窖池1#窖池4#窖池，到达35 d之后窖池中己酸的含量快速下降，这可能是由于己酸与部分醇类物质经细菌体内的酯酶催化形成了己酸乙酯，所以造成了己酸含量高的降低，而己酸乙酯的含量有所增高，另一方面，部分己酸随着后期黄水的抽去而减少。

2.5 发酵过程中乳酸含量变化

乳酸是浓香型白酒发酵过程中一种必不可少的有机酸，同时它还是糟醅中酸类物质含量最高的。适量的乳酸在白酒生产中可以起到抑制杂菌生长，调节酸度的作用，但过量的乳酸容易造成淀粉的糖化率降低，糟醅中的残糖量高，出酒率也会降低，所以控制白酒发酵过程中乳酸的含量对白酒的生成至关重要。本节对发酵过程中乳酸含量的变化进行研究，结果如下图5。

图5 发酵过程中乳酸含量的变化

如图5所示，在白酒发酵的前25 d，窖池中的乳酸含量的增长速度较为缓慢，窖池中氧气和淀粉等原料较为充足，以酵母菌的酒精发酵为主。当发酵进行到30 d之后，酵母菌大量衰亡，乳酸菌等细菌占据主导地位，开始产生大量的乳酸等代谢产物。由图5可以看出，此时，4#窖池中乳酸的含量最大，其次较少的是3#窖池和1#窖池，乳酸含量最少的是2#窖池。这可能是因为4#窖池的酸度较低，酵母菌的生长环境容易被其他杂菌所侵染，而乳酸菌在这种环境下更易占据主导地位，使得4#窖池的乳酸远大于其它三口窖池。在发酵后期，四口窖池中的乳酸含量都不同程度的减少，在微生物的酯化酶作用下进行酯化反应，此时相应的乳酸乙酯的含量也逐渐增多。

2.6 发酵过程中主要酯类含量变化

酯类物质含量的高低是决定浓香型白酒品质的一个重要因素，它不管是在数量上还是在含量上都在浓香型白酒的香味物质中都居于首位。在浓香型白酒发酵过程中，糟醅中的酯类物质以己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯的这四种酯类为主，研究这四种酯类在发酵过程中的变化对白酒生产和勾兑有着一定的指导作用。发酵过程中主要酯类含量的变化进行研究，结果如表1。

表1 发酵过程中主要酯类含量的变化 mg/g

由表1可知，己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯这四大酯在整个发酵过程中整体上呈现上升的趋势，尤其在第40 d左右之后所有酯类的含量增长速度加快，此时窖池中的部分有机酸在微生物的胞内和外界中的酯酶的催化下与乙醇作用生成相应的乙酯类物质。从上表1可出，4#窖池中乳酸乙酯的含量明显大于其他三口窖池，而己酸乙酯的含量却是最少的，2#窖池与4#窖池正好相反，3#窖池中乳酸乙酯的含量仅次于4#窖池居于第二位，这可能与其入窖酸度最高有一定关系。1#窖池中乙酸乙酯的含量是四口窖池中最小的，这可能由于在产酸期1#窖池中乙酸的含量较少，产酯期转化为乙酯乙酯的量都少于其他三口窖池。

2.7 酒样分析

2.7.1 酒样的理化分析

在实验窖池发酵结束后，分别将四口窖池的糟醅进行出窖拌糠蒸馏取酒并分段摘酒，取二段综合酒样进行气相色谱分析，其中的香味成分含量如下表2。

表2 各窖池理化指标结果表 g/L

由上表2可以看出，2#窖池的总酯、己酸乙酯、乙酸乙酯的含量最高、总酸含量第二高，四大酯的比例最为协调。 3#窖池的总酸、己酸、乳酸乙酯的含量最高，四大酯之间的比例稍逊于2#窖池。1#窖池的总酸、乳酸乙酯的含量都较低，4#窖池的酒样的总酸、总酯的含量低于其他两口窖池，且乳酸和乳酸乙酯的含量较高，这可能是造成它的酒质不如其他几口窖池的原因。这一结果初步印证了前期有机酸和酯类变化规律研究结果。

2.7.2 出酒率及酒样感官分析

发酵结束后，将四口窖池的出窖糟醅进行蒸馏取酒，对不同馏分的酒样进行称重和酒精度的计算最后得出每口窖池的出酒率，出酒率按照参考文献进行计算。白酒品质的鉴定过程包括理化分析和感官分析两部分，在前一部分的基础上，将四口窖池所取酒样，分别请专业尝评组进行品评打分，综合后结果如表3。

表3 出酒率和酒样感官评价

从表3可知，1#和4#窖池的出酒率虽然大于2#和3#窖池，但是口感却较2#窖池和3#窖池略差。2#窖池的酒质最好，其次是3#窖池和1#窖池，4#窖池酒样的口感较差。这主要是由于4#窖池的入窖酸度过低，造成窖池中的酵母菌不能很好的利用淀粉进行糖化，杂菌生长繁殖旺盛，导致其他不利于白酒生产的次级代谢产物的富集，最终造成4#窖池的基酒口感较差，生涩味较重。

3 结论

通过对比同一季节(夏季)不同入窖糟醅在发酵过程中四种有机酸的变化，并对蒸馏酒样进行理化分析和感官尝评发现，不同入窖酸度对糟醅中有机酸和其他香味成分的富集有较大的影响。在发酵前期，四口窖池中的酸度都以缓慢的速度增长，发酵进行到20 d左右时有小幅度的下降，这可能是由于当主发酵期结束后，窖池中的氧气、淀粉等糖类物质被大量消耗，在能源供给不足时，微生物利用酸类物质进行代谢反应，另一方面当窖池环境发生动态变化时，己酸、丁酸、乙酸之间可以相互转化，呈现一种动态平衡的状态。30～40 d左右的产酸期，糟醅中的各种有机酸的含量都有明显的增长，随着酸度的富集和细菌等微生物的衰亡，有机酸与醇类物质酯化反应生成相应的酯类。

本实验研究发现夏季入窖糟醅的温度高，入窖酸度要保持在1.6～2.0之间，才能保证微生物在前期能够快速进入高效率的发酵状态。当入窖酸度过低(1.4～1.5)时，糟醅中的己酸和己酸乙酯的含量增长较慢，乳酸和乳酸乙酯的含量较多，所产的白酒的酒质也较差，这主要是由于糟醅的酸度过低，窖池中容易滋生杂菌，不利于酿酒酵母的生长，此时乳酸菌较酵母菌生长更旺盛，从而产生大量的乳酸，乳酸含量过多时会抑制窖池中己酸菌的生长代谢，致使糟醅中己酸和己酸乙酯含量下降，产出的酒质也较差。当入窖酸度较为适宜(1.8～1.9)时，窖池中的己酸和己酸乙酯的含量都较多，出窖糟醅蒸馏后基酒的口感较其他窖池的酒样要好，酒样中己酸和己酸乙酯的含量也是最多的。

但是另一方面酸度并不是决定糟醅中的各种有机酸的变化和相互之间的比例关系的唯一指标。在传统固态发酵中己酸乙酯的生成大多需要通过己酸与乙醇酯化反应得到，这个过程是相对较为缓慢的。在生产中可通过强化大曲中酯化酶的活力、将纯种己酸菌和老窖泥复合微生物目的性的混合、双轮底强化发酵等措施来共同提高窖池中己酸和己酸乙酯的含量。通过在白酒生产过程中应做到全面考虑，尤其是上下排之间、各个入窖条件之间的相互影响，不能通过单一的方法和措施，为了降乳而降乳，在改变各种指标的同时，还应考虑到发酵的整体大环境里微生物区系的协调以及对影响“增己降乳“”因素的综合考虑，才能科学地长远地提高白酒生产的效率。