加热熟化小麦制曲对清香型白酒风味的影响研究

彭思婕，张立强，郭 佳，敖宗华，周燕妮，任剑波，彭远松

（1.四川轻化工大学，四川自贡 643002；2.泸州老窖股份有限公司，四川泸州 646099；3.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州 646099）

我国传统固态发酵的白酒，是世界六大蒸馏酒之一，历史悠久、香型众多、口味各异。清香型白酒因具有清香纯正、醇甜柔和、余味净爽等风格特征广受消费者青睐。“若作酒醴，尔惟曲蘖”，大曲作为蒸馏酒酿造的糖化发酵剂、菌剂和酶制剂，是酿酒发酵的原动力，因此大曲品质对白酒酿造及质量有极大的影响。研究表明，适当提高制曲温度，有利于丰富大曲的焙烤香气、提高质量。在曲药发酵过程中，淀粉、蛋白质、脂肪等在微生物酶的作用下分解为还原糖、氨基酸和高级脂肪酸等，在较高的发酵温度下，这些物质进一步热降解或发生非酶促化学反应，形成烤焙香气和各种环类化合物，如2,5-二甲基吡嗪、苯乙醛等。周平等率先开展了热处理大曲对酿酒影响的实验，发现热处理大曲可丰富白酒的风味和提升白酒的质量。周榆林等将经高温工艺处理的强化大曲用于生产酱香型白酒，综合酿造过程和白酒感官理化分析，认为加热强化大曲有利于提升酱香型白酒的品质。采用高温大曲发酵的酱香型、芝麻香型白酒具有典型的浓郁焦香，舒适感极佳。大曲经高温处理，在一定程度上对微生物进行筛选，使得发酵过程中的耐高温微生物富集，赋予白酒独特的焦香、烘焙香。因此，推测高温制曲与舒适的熟料香气的产生存在一定关联性。在大曲制造过程中，微生物的代谢产物和原料的分解产物可直接或间接地构成白酒的风味物质，热处理方式在一定程度上对大曲发酵及大曲微生物富集产生影响，进而影响白酒的风味及品质。

本研究将经过加热熟化方式预处理的制曲原料（小麦）应用于大曲的发酵，曲再熟用于清香型白酒的发酵，从理化指标、挥发性成分及感官评价等几个维度分析加热熟化小麦制曲对大曲发酵及清香型白酒品质的影响，为大曲生产工艺改进及调味酒生产提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料：小麦，市购南方软质小麦。

试剂：无水乙醇、可溶性淀粉、葡萄糖、酒石酸钠、氢氧化钠、氯化钠、盐酸、五水硫酸铜等均为分析纯，购自聚合化工；2-辛醇、己酸乙酯、己酸均为色谱纯，购自上海阿拉丁生化科技有限公司。

仪器：气相色谱质谱联用仪：GC/MS-QP2020，日本岛津公司；电热鼓风干燥箱：DHG-9245A，上海一恒科学仪器有限公司；自动控温电磁炒药机：XCYZ-900，台州博大制药机械有限公司；蒸汽夹层锅：诸城市新尊食品机械有限公司；恒温水浴锅：HWS-12，上海一恒科学仪器有限公司；集热式恒温加热磁力搅拌器：DF-101S，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2 试验方法

1.2.1 大曲的制备

对照曲制备：整粒小麦润麦后粉碎，加水拌和均匀，压制成型，入库安曲，保温培菌，发酵15 d 左右进行翻曲，发酵30 d 后，转入贮曲室，储存2 个月，得到成品曲。

熟曲制备：取360 kg整粒小麦，150 ℃炒制30 min后粉碎，备用。取240 kg 整粒小麦粉碎，加360 kg水，蒸煮升温至75 ℃即可，放置至室温，备用。将炒制后和蒸煮后的物料加水拌和均匀，压制成型，入库安曲，保温培菌，发酵15 d 左右进行翻曲，发酵30 d后，转入贮曲室，储存2个月，得到成品曲。

1.2.2 取样方法

从曲房的5 个不同位置随机取5 块发酵0 d、3 d、6 d、9 d、15 d、20 d、25 d、30 d、40 d、50 d、60 d、70 d、80 d、90 d 的大曲，将大曲粉碎后，混合均匀，取500 g 分装到无菌自封袋中，储存于-20 ℃，用于后续实验分析。

1.2.3 清香型白酒酿造

熟曲和对照曲用于酿造清香白酒，工艺流程如图1。

图1 试验酿造清香白酒工艺流程

1.2.4 大曲温度、理化及酶活检测

大曲温度测定方法：每组大曲随机挑选3 块，将温度计从曲块的侧面中央位置插入至曲心位置，从入房到翻曲期间，温度变化较快，每天记录一次温度，翻曲后至发酵30 d，每5 d 记录一次温度，发酵30 d后，每10 d记录一次温度。

大曲水分含量、酸度、淀粉含量、糖化力、液化力、发酵力测定均参照行业标准QB/T 4257—2011《酿酒大曲通用分析方法》；酯化力测定参照《酿酒分析与检测》。

1.2.5 挥发性风味物质检测

大曲样品的前处理：准确称取2.0 g 大曲样品于20 mL 顶空瓶中，加入1 颗磁力搅拌转子，加入5 mL 饱和NaCl 溶液和10 μL 2-辛醇内标溶液（0.822 mg/mL，溶于色谱级甲醇），置于恒温加热磁力搅拌器中，60 ℃预平衡15 min，插入50/30 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取头（Supelco，美国），在60 ℃水浴中萃取45 min。GC-MS进样口250 ℃条件下解吸4 min，进行GC-MS分析。

酒样的前处理：准确吸取200 μL 酒样和10 μL 2-辛醇内标溶液（0.822 mg/mL，溶于色谱级甲醇）加入20 mL 顶空瓶中（预先加入5 g NaCl），置于恒温加热磁力搅拌器中，60 ℃预平衡15 min，然后插入50/30 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取头（Supelco，美国），在55 ℃水浴中萃取45 min。GC-MS进样口250 ℃条件下解吸4 min，进行GC-MS分析。

气相色谱条件：毛细管色谱柱为DB-WAX（30 m×250 μm×0.25 μm，安捷伦，美国）；进样口温度250 ℃，不分流进样；载气为高纯度氦气，流速1.0 mL/min；程序升温：初始温度40 ℃，保持4 min，以5 ℃/min升温速率升温至220 ℃，保持10 min。

质谱条件：EI电子轰击电离源，电子能量70 eV；离子源温度230 ℃，扫描模式为全扫描，扫描范围40～400 amu。

1.2.6 大曲感官特征分析

感官检验指标：外观、断面、曲皮厚、曲香，参照轻工行业标准QB/T 4257—2011《酿酒大曲通用分析方法》中相关的步骤进行。

1.2.7 清香型白酒感官评价

由10 名品酒师，男生5 名，女生5 名，对两种大曲酿制的清香型白酒感官评价。将感官属性定义为醇香、水果香、花香、粮食香、甜香、糟香、烘焙香、涩味、苦味、酸味。用5 分法非结构化标度进行分析，其中0 分表示“不可感知”，5 分表示“强烈可感知”，结果用平均值表示。

1.2.8 数据分析方法

数据用SPSS 22.0、OriginPro 2018 等软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 加热熟化小麦制曲对大曲理化指标的影响

测定大曲发酵过程中的理化指标，如图2 所示，结果表明，两种大曲发酵温度整体变化趋势符合“前缓、中挺、后缓落”规律。原料经热处理，部分营养物质提前分解，且曲块保有余温，有利于微生物生长繁殖，发酵前期，熟曲的整体发酵温度较对照曲高。蒸煮处理使原料含水量较高，导致熟曲的入房水分含量高于对照曲。

图2 大曲发酵过程中理化指标的变化

发酵过程中，两种大曲水分变化趋势相近，呈先下降后保持不变的趋势。前15 d，熟曲水分散失速率高于对照曲，可能是发酵温度较高所致；其次，原料经过热处理，物料中淀粉等物质的物理结构可能发生改变，导致熟曲保水能力不如对照曲。熟曲与对照曲的酸度和淀粉变化趋势类似，发酵结束后，熟曲与对照曲差异较小。熟曲和对照曲还原糖含量变化趋势类似但差异较大，熟曲还原糖含量明显高于对照曲。整体上，熟曲的淀粉含量降低速率较对照曲更快，热处理，特别是蒸煮工序，使原料中的淀粉糊化，更容易分解成麦芽糖、葡萄糖等还原糖，更有利于微生物利用，与罗惠波等的研究结论一致。两种大曲的成品曲（90 d）之间，酸度差异不显著（P＞0.05），温度、水分含量、还原糖含量和淀粉含量差异显著（P＜0.05），但均符合成品曲的质量要求。

2.2 加热熟化小麦制曲对大曲酶活力的影响

测定大曲发酵过程中的酶活力，结果如图3 所示，两种大曲发酵过程中糖化力（a）、液化力（b）、发酵力（c）和酯化力（d）变化趋势不尽相同。两种大曲的酯化力在发酵前期急剧上升，熟曲酯化力上升速率较对照曲快，15 d 之后趋于稳定。熟曲的糖化力低于对照曲，付万绪等探究了大曲生产工艺对糖化力的影响，结果表明，大曲糖化力的高低受原料结构、上霉情况及大火期温度等诸多因素的影响。本研究中熟曲分解淀粉能力较对照曲弱，推测熟曲前期原料热处理时，淀粉被提前分解转化；此外，入房发酵前，对照曲的糖化力高于熟曲的糖化力，表明对照曲因为原料自然接种优势，已具产糖化酶的微生物，而熟曲的原料热处理使其中产糖化酶的微生物失活导致入房前糖化力极低。经高温期后大曲发酵力均降低，降幅大，说明酵母不耐高温。发酵60 d 之后，熟曲液化力迅速增大，可能是由于发酵后期，降解淀粉的微生物占据生长优势或微生物代谢所产降解淀粉的酶累积。发酵70 d 后，熟曲发酵力开始上升，说明酵母菌生长代谢和繁殖速度加快，使得酵母菌在发酵后期占据优势地位。结果表明，在发酵90 d 后，酶活指标均呈现显著性差异（P＜0.05），说明加热熟化小麦制曲方式对大曲发酵过程中微生物酶活力影响较大。

图3 大曲发酵过程中酶活指标的变化

2.3 加热熟化小麦制曲对大曲挥发性风味的影响

通过HSSPME-GC-MS 对两种大曲的挥发性风味组分进行分析（图4），在熟曲和对照曲中分别检测出98 种、83 种挥发性化合物，主要包括吡嗪类、醇类、酸类、酯类、羰基类化合物，芳香族化合物，烷烃类化合物和其他类化合物等。两种大曲中芳香族、酯类化合物的丰富度较高，其次为醇类、羰基类、吡嗪类、烷烃类和其他类化合物。熟曲中吡嗪类、醇类、酸类、酯类和羰基类物质含量较对照曲高，尤其是吡嗪类物质含量，达（1.807 ±0.017）μg/g；对照曲中含量最突出的是芳香族化合物，为（1.625±0.025）μg/g，其中苯乙醇含量最高。经Venn 分析发现（图5），两种大曲共有挥发性化合物仅50 种，两种大曲自身所特有的物质种类及含量差距较大，从一定程度上可说明加热熟化小麦制曲工艺对曲药风味物质种类及含量具有较大影响。

图4 两种大曲挥发性物质中不同化合物的种类（a）及相对含量（b）

图5 两种大曲挥发性化合物种类Venn分析

熟曲中相对含量占比最高的是吡嗪类化合物，两种大曲的吡嗪类物质含量见表1，呈炒豆香、咖啡香、烤面包香的2,5-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪在熟曲中的含量均是对照曲的1倍；对照曲、熟曲中2,3-二甲基吡嗪含量接近；2,3,5,6-四甲基吡嗪在熟曲中含量高达（1.373±0.147）μg/g，对照曲中仅有（0.232±0.005）μg/g。说明对制曲原料进行热处理可以增加大曲中有坚果香、焦香、焙烤类香气的吡嗪类物质的种类和含量。

表1 两种大曲吡嗪类物质的含量及感官特征比较

熟曲中的醇类物质和羰基类物质的种类、含量较对照曲高，羰基类物质可与酯类物质构成大曲独特曲香，这些风味物质可在微生物降解淀粉、糖酵解过程中尤其是酵母的作用下产生；醇类物质主要由酵母菌生成，醇类含量在一定程度上可反映大曲发酵中酵母菌的代谢情况，与发酵后期试验大曲发酵力上升结果一致。

2.4 两种大曲的感官特征比较

依据《酿酒大曲通用分析方法》中的相关步骤，对所制大曲的外观、断面、曲皮厚、曲香进行评价，结果如表2 所示。熟曲的曲香更浓厚，带有较浓的豆豉香、发酵香、坚果香和可可香，对照曲具有大曲粮香、淡弱生腥味、干蘑菇味和陈味；熟曲中心有轻微烧心情况，可能是发酵前期曲药水分含量较高所致，且原料磨碎程度为“烂心不烂皮”，曲坯发酵过程由里向外排水可能会有一定影响。

表2 两种大曲的感官特征比较

2.5 加热熟化小麦制曲对白酒酒体风味的影响

通过HSSPME-GC-MS 从两种清香型大曲白酒中共检测到104 种挥发性化合物，结果如图6 所示，主要包括醇类、酸类、酯类、羰基类、芳香族类、烷烃类和其他类化合物，除乙醇外，含量最高的是酯类物质，其种类也最多。两种大曲清香型白酒共有物质59 种，熟曲清香型白酒和对照曲清香型白酒各特有风味物质20种、23种（图7）。

图6 两种大曲清香型白酒挥发性物质中不同化合物的种类（a）及含量（b）

图7 两种大曲清香型白酒挥发性化合物种类Venn分析

熟曲清香型白酒和对照曲清香型白酒中的醇类物质分别为（215.771±14.218）g/L、（212.817±14.353）g/L，主要以异戊醇、异丁醇、正辛醇和正己醇等为主，其中熟曲清香型白酒中的异戊醇（157.002±7.007）g/L 和异丁醇（15.056±5.072）g/L 含量高于对照曲清香型白酒，适量的高级醇能够赋予酒体香味，衬托酯香。熟曲清香型白酒中丁酸乙酯、乳酸乙酯、戊酸乙酯、丁二酸二乙酯等较对照曲清香型白酒中含量低，但熟曲清香型白酒中乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、壬酸乙酯等具有典型水果香、花香的酯类物质含量均高于对照曲清香型白酒；丁酸、癸酸、壬酸等呈不愉快气味的物质在对照曲清香型白酒中含量更高，愈创木酚、苯甲醛等具有杏仁、坚果和焦酱香的物质含量和丁二醇等具有奶油香的物质含量则在熟曲清香型白酒中更高。熟曲清香型白酒中还检测出4-甲基吡嗪（5.665±0.806）g/L，特征香气为焦香。对照曲清香型白酒中醛酮类物质含量更高，为（20.125±6.347）g/L，熟曲清香型白酒中为（17.622±0.421）g/L，醛类物质呈花香、水果香、脂肪味，在酒体中主要起到“提扬”香气和“提扬”入口“喷香”的作用。

2.6 两种大曲清香型白酒的酒体感官比较

统计品评数据，综合评价两种大曲清香型白酒的色泽、香气、口味和风格，结果如图8 所示，对照曲清香型白酒无色透明，清香风格典型，清香纯正，酒体醇甜，柔和舒适，余味干净；熟曲清香型白酒无色透明，粮香明显，带有熟猕猴桃果香、奶油香，略带糠清香，酒体更醇甜，放香好。

图8 两种大曲清香型白酒感官品评雷达图

3 结论

检测大曲发酵过程中的理化参数、生化指标，发现两种大曲发酵过程中的温度、水分、酸度及淀粉含量的变化趋势基本一致，还原糖含量的变化趋势存在差异，熟曲中的还原糖含量要高于对照曲；加热熟化小麦制曲方式对微生物酶活力影响显著（P＜0.05），熟曲酶活力整体变化较对照曲滞后，尤其是糖化力低于对照曲。通过HSSPME-GC-MS技术鉴定出熟曲、对照曲的风味物质，分别有98种、83 种，熟曲中占比最高的是吡嗪类物质，为27.41 %，对照曲中吡嗪类物质占比仅11.30 %；同时，基于大曲感官分析，发现熟曲曲香更浓厚、带有较浓豆豉香、发酵香和坚果香；两种大曲风味物质种类、含量和感官特征差异明显，可见对制曲原料(小麦)进行加热熟化处理能影响大曲的风味，增加大曲风味丰富度。将熟曲应用于清香型白酒的生产，通过HSSPME-GC-MS 技术对所产白酒进行鉴定，发现熟曲清香型白酒风味物质79 种，对照曲清香型白酒82 种，熟曲清香型白酒中具有甜香、花香、奶油香、焦香的物质含量更高，如庚酸乙酯、辛酸乙酯、愈创木酚、4-甲基吡嗪等；对白酒进行感官评价，结果表明，熟曲清香型白酒酒体带有熟猕猴桃果香、奶油香，酒体更醇甜，放香好。

综上所述，加热熟化小麦制曲方式影响了大曲发酵过程的理化参数及生化指标，改变了大曲及所制清香型大曲白酒的风味，熟曲曲香更浓厚、更具特色，熟曲清香型白酒更具甜香、奶油香，酒体整体风格评价更高。本研究仅在实验室条件下进行发酵试验，可能对白酒发酵过程影响较大，因此需在生产实践上进一步研究，为大曲生产工艺开发及调味酒生产提供一个新方向。