酱香型白酒出入窖糟醅性能评价的技术研究

冯海燕，卢 君，陈竹君，孟天毅，陈文思，唐 平，2，王 凡，2，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 300410）

中国的酿造历史可以追溯到西周时期，历史悠久，技艺精湛。中国白酒的酿造技术是中国古代劳动人民智慧的结晶。但随着时代的发展，白酒的机械化酿造已经成为必然的趋势。新中国成立后，在老一辈科研工作者的努力下，已经逐渐将现代化机械应用于白酒的酿造。中国白酒作为对风味有特殊要求的产品，其对工艺点的把控要求较高，因而，直至今日白酒酿造的机械化程度还很低。但其在质量监控、技术等方面的研究已经较为广泛。为快速了解酒体/糟醅的状态，在延续传统工艺的基础上，本文引入生物传感器快速检测糟醅乙醇、乳酸、葡萄糖等含量。生物传感器在酒类及其他方面的检测应用已较为广泛，冯东等[3]利用生物传感器法快速测定酒中的乙醇含量，该方法快速而准确，检测时间为20 s，检测灵敏度高。赵洪庆等[4]研究乙醇传感器法测定葡萄酒和黄酒中乙醇的含量，建立了生物传感器法测定葡萄酒和黄酒中乙醇含量的分析方法，表明乙醇含量在280 μL/100 mL 浓度范围内线性关系良好，相关系数 为0.9997；加 标 回 收 率（n=3）在99.22 %～101.59 %之间；精密度和重复性（n=4）的RSD %低于1%。与国标酒精计法测定结果对比，两种方法无显著差异。该法具有无需样品前处理、特异性好、灵敏度高、测定速度快等优点，适用于企业对发酵过程控制和产品的质量检测。甄啸啸等[5]研究了生物传感器法测定葡萄糖在标准物质定值中的应用，生物传感器法能够在较为复杂的基质中快速准确的测量葡萄糖浓度,操作简便，特异性强。实验结果表明，在0.1～50 mmol/L 范围内线性良好，线性系数R2=0.9996。

生物传感器可以快速检测病原体、蛋白质、重金属和其他类分析物，在医疗保健、遗传分析、环境检测及食品检测等方面应用广泛。至今为止，生物传感器已经更新到第3 代，应用领域也越来越广泛。生物传感在白酒糟醅检测方面的应用研究是近几年才开始的，本文为解决酱香型白酒糟醅的快速检测问题，建立生物传感器糟醅检测方法，并尝试建立各个轮次糟醅的指标数据标准，为指导生产提供理论及数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

材料：出入窖糟醅，来自酒厂造沙、一轮次、二轮次出入窖生产过程。

试剂：硫酸铜，分析纯，重庆市川江化学试剂厂；次甲基蓝，生物指示剂，天津市科密欧化学试剂厂；酒石酸钾钠，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；氢氧化钠、亚铁氰化钾、盐酸，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；无水葡萄糖，分析纯，天津市大茂化学试剂厂。

仪器设备：生物传感仪（M-100），深圳市西尔曼科技有限公司；离心机（TGL-16），湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；水浴锅（NH-4），常州润华电器有限公司制造；电热鼓风干燥机，GZX-9070MBE，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；（超）纯水机，TST-RO-20，石家庄泰斯特仪器设备有限公司；电子天平（LQ-C10002），昆山优科维特电子科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 取样

入窖糟醅：采用5 点取样法，取堆子不同点（围着酒醅堆转一周，取5 个点，间隔均匀，用手伸入酒醅堆积中部位置约深15 cm 处取样，将取得的酒醅放入取样袋中，密封防止水分挥发）糟醅混合后作为代表性样品。

出窖糟醅：采用3 点取样法，取窖内不同层（上层、中层、下层）糟醅混合后作为代表性样品。

1.2.2 生物传感仪检测方法

浸提：称取5 g 糟醅样品，与100 mL 蒸馏水混合，浸提20 min，每5 min 搅拌1 次。

离心取上清液：取已浸提好的糟醅与水混合液，滤纸/脱脂棉过滤，11100 r/min 低温离心，取上清液。

检测：将上清液转至生物传感仪检测样管内，检测，可以得到糟醅中葡萄糖、L-乳酸、乙醇含量。

1.2.3 酸度、水分检测

1.2.3.1 水分的检测

将质量恒重为W0 的称量瓶放在天平上，称取酒醅约10 g，记录总重W1，然后，将称量瓶放入125 ℃的烘箱中烘干1 h，取出放入干燥器中冷却至室温，用天平称得总重量为W2，计算水分百分含量。

1.2.3.2 酸度的检测（指示剂法）

原理：1 g 酒醅，消耗0.1 mol/L NaOH 标准溶液的体积数(mL)。

方法：称取10 g 酒醅于烧杯中，加100 mL 水浸泡30 min，每隔15 min 搅拌1 次，静置10 min。取上清液10 mL 于250 mL 三角瓶中，预加20 mL 水，加2 滴1%酚酞指示剂，用0.1 mol/L NaOH 标准溶液滴定至微红色，记录消耗的NaOH 溶液的体积V（mL），计算1 g 酒醅，消耗0.1 mol/L NaOH 标准溶液的体积数(mL)。

2 结果与分析

2.1 不同出窖理化参数对产量的影响

2.1.1 出窖糟醅乙醇含量与产量的相关性分析

在酱香型白酒各轮次生产过程中，不同轮次出窖糟醅的性状、理化指标各不相同，出窖糟醅乙醇含量与本轮次产量有直接关系。为明确出窖糟醅乙醇含量与产酒量的相关性，选取二轮次生产3个班的2—6#窖池，每个出窖窖池分上、中、下三层取样，共计取样45 份。利用生物传感检测方法检测其乙醇含量，并统计取样当天该窖平均甑产量，做相关性及线性分析。

计算两组数据（乙醇含量及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，相关系数可达到0.779，乙醇含量与平均甑产量呈显著相关。以平均甑产量做y 轴，乙醇含量做x 轴，做线性分析，乙醇含量与平均甑产量呈线性相关，线性方程：y=1.24x+30.68，R2=0.7059，见图1。因此，可以将乙醇含量作为出窖糟醅性能评价的一级评价指标。

2.1.2 出窖糟醅L-乳酸含量与产量的相关性分析

乳酸是酱香型白酒基酒中的主要酸类物质成分之一，其对酒体味感的呈现有重要作用。乳酸的酯化物乳酸乙酯，是酱香型白酒的主要酯类物质之一，也是酒体重要的呈香物质。在酱香型白酒各轮次生产过程中，不同轮次基酒中乳酸、乳酸乙酯的含量也是不同的。对于乳酸的研究，目前尚有很多不清楚的地方，本试验为明确出窖糟醅L-乳酸含量与产酒量的相关性，选取二轮次生产3个班的2—6#窖池，每个出窖窖池分上、中、下三层取样，共计取样45 份。利用生物传感检测方法检测其L-乳酸含量，并统计取样当天的平均甑产量，柱形图进行数据分析，并计算两组数据（L-乳酸含量及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，相关系数为0.114，L-乳酸含量与平均甑产量没有显著相关性（见图2）。

图2 出窖糟醅L-乳酸含量与平均甑产量数据关系

2.2 不同入窖理化参数对产量的影响

2.2.1 入窖水分对产量的影响

水分是微生物发酵的必要物质成分之一，酱酒的酿造过程就是微生物的生长代谢过程，因而入窖糟醅的水分含量对下轮次的出酒起着决定性的作用，为明确入窖糟醅水分含量与产酒量的具体相关性，选取一轮次入窖生产10 个班的1—5#窖堆子，每个堆子取混合样作为代表性样品，共计取样50 份。检测糟醅水分含量，并统计该窖二轮次酒的平均甑产量，做相关性分析，计算两组数据（入窖水分及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，相关系数为0.512，入窖水分与平均甑产量显著相关，见图3。因此，将水分含量（%）作为入窖糟醅性能评价的一级评价指标。

图3 入窖水分（%）与产量相关性分析

2.2.2 入窖糟醅酸度对产量的影响

酸是微生物发酵的代谢物质，酱酒的酿造过程伴随着乳酸、乙酸等酸类物质的产生，因而入窖糟醅的酸度对下轮次的酒质、酒量起着重要作用。同时酸类作为酯类物质的前体物质，对酱香型白酒基酒的呈香呈味起着重要作用。为明确入窖糟醅酸度与产酒量是否具有显著相关性，选取一轮次入窖生产10 个班的1—5#窖堆子，每个堆子取混合样作为代表性样品，共计取样50 份。检测糟醅酸度，并统计该窖二轮次酒的平均甑产量，做相关性分析，计算两组数据（入窖酸度及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，相关系数为0.085，糟醅酸度与平均甑产量没有显著相关性，见图4。

图4 入窖酸度与产量数据分析

2.2.3 入窖糟醅L-乳酸含量对产量的影响

酱香型白酒的生产过程，也伴随着乳酸的产生。孙利林等[2]研究发现，在窖内发酵中乳杆菌属（Lactobacillus）占绝对优势。李欣等[37]研究发现，乳酸菌是酱香型白酒堆积糟醅中主要优势菌群。糟醅中的乳酸只由乳酸菌产生，因此糟醅中乳酸的含量在一定程度上可以体现出乳酸菌的生长状态。为明确入窖糟醅L-乳酸含量与产酒量的相关性，选取一轮次入窖生产6 个班的2—5#窖堆子，每个堆子取混合样作为代表性样品，共计取样24份。利用生物传感检测方法检测其L-乳酸（mg/g）含量，并统计该窖二轮次酒的平均甑产量，做相关性分析，计算两组数据（入窖醅L-乳酸含量及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，相关系数为0.434，入窖醅L-乳酸含量与平均甑产量有相关性，线性方程：y=3.2759x+43.058，线性系数R2=0.2474，见图5。

图5 入窖糟醅L-乳酸含量与平均甑产量相关性分析

2.2.4 入窖糟醅葡萄糖、乙醇含量对产量的影响

为明确入窖糟醅葡萄糖、乙醇含量与产酒量的相关性，选取一轮次入窖生产6 个班的2—5#窖堆子，每个堆子取混合样作为代表性样品，共计取样24 份。利用生物传感检测方法检测其葡萄糖（mg/g）、乙醇（mg/g）含量，并统计该窖二轮次酒的平均甑产量，做相关性分析，并计算两组数据（入窖醅葡萄糖含量及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，糟醅葡萄糖与平均甑产量没有相关性，见图6。同上，计算两组数据（入窖醅乙醇含量及平均甑产量）的Spearman 秩相关系数，入窖糟醅乙醇含量与平均甑产量没有相关性，见图7。然而，没有显著相关性并非没有影响，入窖糟醅的乙醇含量与堆积过程中酵母菌的生长代谢有密切关系。

图6 入窖糟醅葡萄糖含量与产量数据分析

图7 入窖糟醅乙醇含量与产量数据分析

2.3 不同轮次糟醅葡萄糖、L-乳酸及乙醇含量的分析

选取造沙出入窖、一轮次出入窖、二轮次出入窖，共6 组数据，每组至少取24 份样品，生物传感器检测其葡萄糖、L-乳酸、乙醇含量，并记录其感官特点。利用箱线图做数据分析，剔除异常数据，选取箱体内数据作为正常糟醅数据区间。

造沙出窖糟醅葡萄糖含量在0.4～2.0 mg/g 糟醅，L-乳酸1.8～2.6 mg/g 糟醅，乙醇1.2～3.4 mg/g糟醅，糟醅松散，颜色、香气均正常，具有本轮次出窖糟醅典型特征；造沙入窖糟醅葡萄糖含量5.2～10.4 mg/g 糟醅，L-乳酸0.2～1.6 mg/g 糟醅，乙醇2.8～4.8 mg/g 糟醅，糟醅性状良好，颜色、香气均正常，具有明显酒香、花香、果香味等；一轮次出窖糟醅葡萄糖含量0.2～3.8 mg/g 糟醅，L-乳酸3.0～4.6 mg/g 糟醅，乙醇8.2～13.3 mg/g 糟醅，糟醅性状良好，酒香浓郁，明显粮香，具有本轮次糟醅典型特征；一轮次入窖糟醅葡萄糖含量9.0～14.5 mg/g 糟醅，L-乳酸2.6～3.8 mg/g 糟醅，乙醇0.8～5.5 mg/g糟醅，糟醅性状良好，颜色、香气均正常，具有明显酒香、花香、果香味等；二轮次出窖糟醅葡萄糖含量0.0～2.0mg/g 糟醅，L-乳酸4.4～5.6 mg/g 糟醅，乙醇14.8～18.8 mg/g 糟醅，糟醅性状良好，酒香浓郁，略带酱香，具有本轮次糟醅典型特征；二轮次入窖糟醅葡萄糖含量5.2～9.2 mg/g 糟醅，L-乳酸4.0～4.4 mg/g 糟醅，乙醇7.8～13.6 mg/g 糟醅，糟醅性状良好，颜色、香气均正常，具有明显酒香、花香、果香味等（详见表1）。

表1 不同轮次糟醅生物传感指标数据范围

结合2.1、2.2 的相关性分析，出窖糟醅的乙醇含量与基酒产量呈显著相关性，作为糟醅性状评价的一级指标，L-乳酸含量在出窖糟醅中相对稳定，但其随轮次的增加，含量呈逐渐增加的趋势，作为三级评价指标。前轮次入窖糟醅的L-乳酸含量与本轮次产量呈明显相关性，但相关系数略低，作为二级评价指标，出入窖糟醅的葡萄糖含量与糟醅的发酵状态直接相关，是糟醅整体糖化力与发酵力的综合表现，是酱酒生产的中间指标，作为二级评价指标。

2.4 不同轮次入窖糟醅水分、酸度分析

选取造沙入窖、一轮次入窖、二轮次入窖，共3组数据，每组至少取60 份样品（选择糟醅状态良好，产质量稳定班组样品），理化分析检测其水分、酸度含量。利用箱线图做数据分析，剔除异常数据，明确糟醅理化数值的适宜区间。

造沙入窖糟醅水分含量36.8%～39.1%，酸度0.3～0.5 mmol/10 g；一轮次入窖糟醅糟醅水分含量40.0%～41.9%，酸度1.0～1.5 mmol/10 g；二轮次入窖糟醅44.0 %～46.4 %，酸度1.9～2.3 mmol/10 g；造沙及一轮次、二轮次入窖糟醅性状均良好，颜色、香气均正常，具有明显酒香、花香、果香味等（详见表2）。

表2 不同轮次糟醅理化指标数据范围

结合2.1、2.2 的相关性分析，前轮次入窖糟醅的水分含量与基酒产量呈显著相关性，作为糟醅性状评价的一级指标。入窖糟醅的酸度与糟醅的发酵状态及酸类物质的累计直接相关，是糟醅整体发酵状态的综合表现，作为二级评价指标。感官性状依然作为理化辅助方式，最终明确糟醅的状态，作为一级评价指标。本研究结合生产实践，进一步优化了团体标准《仁怀产区大曲酱香酒生产技术规范》（T/GZRHJX 007—2019）中入窖糟醅水分、酸度标准范围，建立更加适宜的内控范围区间，为精细化生产提供理论依据。

2.5 出入窖糟醅理化指标的科学解析和标准建立

传统酱香型白酒出窖糟醅的评价以感官为主，并结合出酒量综合评价糟醅状态，本研究在传统评价的基础上，增加葡萄糖、L-乳酸、乙醇等指标的评价，为出窖糟醅科学评价，提供理论基础。传统酱香型白酒入窖糟醅的评价也是以感官为主，并结合入窖糟醅的理化指标综合评价糟醅状态，本研究在传统评价的基础上，结合生产实际，增加葡萄糖、L-乳酸、乙醇等指标的评价，为入窖糟醅科学评价，提供理论基础。见表3、表4。

《出入窖糟醅性状评价表》为酱香型白酒糟醅状态（正常/异常）评价提供参考，可以综合评定出入窖糟醅性状是否良好，从而进一步指导生产，为更加详细的不同等级的糟醅的评定提供理论与实践基础。由表3、表4 可知，本研究提供了酱香型白酒出入窖糟醅性状评价的新的技术指标，可以更加科学解析出入窖糟醅性状，将传统的经验转化为数据，应用于生产实际。改变了以往酿酒生产时只能依靠经验判断的方式，使得企业酿酒生产的质量把控能力进一步提高。由于试验所基于的数据量较少，本评价表还有待进一步研究，并逐渐完善。

表3 出窖糟醅的性状评价表

表4 入窖糟醅性状评价表

3 结论

基于大量化学试剂的糟醅理化检测方法，既不符合生态酿造的理念，也已经难以满足酱香型白酒机械化、智能化生产快速检测的需求，糟醅快检技术的研究与应用是酱香型白酒行业发展的必然趋势。本研究引入基于生物传感器的葡萄糖、L-乳酸及乙醇含量快检技术，并结合理化检测，建立糟醅性状的新的评价方式，对于酱香型白酒生产过程的把控具有重要指导意义。由于本文的研究所基于的数据量较少，只是提出一种利用生物传感器快检技术优化糟醅重要指标标准的方法和方式，标准还有待进一步研究，并逐渐完善。