曲房取样位点对大曲温度及质量的影响研究

聂宏芳，邓 俊，陈 波，王 西，许永明，王 会，车顺松，晏 永

（1.四川郎酒股份有限公司,四川古蔺 646523；2.四川省酱香型白酒生态酿造工程技术研究中心,四川古蔺 646523）

大曲是白酒酿造中必不可少的发酵剂、粗酶制剂和原料之一，其发酵过程定向地调控功能菌群及代谢组分[1]。生产工艺特点为生料制曲、自然接种、自然发酵，生产环境的温度、湿度和微生物群落的多样性显著地影响大曲品温和水分，从而影响大曲的质量及后续基酒的产率和品质[2-4]。据报道，在曲房中场地的异质性会对大曲微生物群落及品质造成影响[5]。对大曲的研究中，为探究曲房大曲不同阶段的微生物差异，通常会选取不同制曲位置的大曲进行实验[6-8]，但都没有保持顶温、挺温时间等对大曲微生物有显著影响的变量的一致[9]，保持几种因素的一致能为探究大曲不同阶段的差异有效减少误差；同时，优质的大曲能为研究提供良好的菌系、物系及酶系[10]。

本试验通过对酱香高温大曲（以下简称大曲）发酵过程进行多位点测温监控，并对等级进行评定，确定发酵过程最具代表性的取样位点及如何减少各位点间大曲温度及质量的差异，为高温大曲微生物的阶段性研究提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器

原料：小麦，市购，产自安徽、河南、四川等地的软质小麦；母曲，自产；稻草，市购，产自南方籼稻草；水，取自赤水河，符合生产饮用水标准。

仪器设备：发酵房、小麦暂存罐、去石机、色选机，普瑞特；智能曲房测温仪，南京旗硕物联科技有限公司；HS153电子天平，梅特勒。

1.2 试验方法

1.2.1 酱香高温大曲发酵房不同位点温度监测

选取相同环境下毗邻的4 间发酵房作为试验曲房进行高温大曲生产，生产条件及操作同常规生产保持一致。在发酵过程中，利用智能曲房测温仪对不同点位温度进行检测，并对试验曲房的半成品大曲进行感官等级鉴定、理化指标分析，以分析发酵房不同位点曲坯发酵温度差异。

测温点位选择：发酵房内曲列为5 列，入仓时以靠墙为第一列，向外类推第二列、第三列等；发酵曲堆为长方形，测温位点为27 个（3×3×3，第1 列、3列、5 列、上中底层、临门、中间、临窗），在发酵曲堆中呈立体分布全覆盖，常规测温点为第三列临门0.8～1.2 m 位置的顶层曲坯曲心部位，即第三列临门上层位置。不同位置编号如表1所示。

表1 曲房位置编号

1.2.2 酱香高温大曲感官质量鉴定

组织大曲质量鉴定委员会，对各点位大曲进行感官等级鉴定，每组做3 个平行，记录鉴定结果。评价标准按表2执行。

表2 感官评判标准

1.2.3 数据处理

应用生信平台基于R语言进行PCA分析；使用Origin 2019b、IBM SPSS Statistics 26等软件作图。

2 结果与分析

2.1 酱香高温大曲发酵过程位点温度变化情况

对27 个位点的发酵顶温、挺温时间进行分析，结果如图1 所示。发酵顶温与挺温时间的变化情况相似，随列数增加、层级上升和从窗到门都呈先升后降的趋势。发酵顶温最高为位点2bB，最低为位点3cA，且某些位点间的发酵顶温有显著差异；挺温时间最长为位点2bB，最短为位点3cA，且某些位点的挺温时间有显著的降低。大曲生产过程中，发酵热逐层向上，导致上、中、下层大曲温度差异显著[5]；墙位点通风能力较门、窗位点位较弱，使靠门、中间、靠窗的大曲温度间也有差异[11]。生产时，为解决不同位点曲坯发酵温度间差异的问题，一般通过加入适量的老草来控温[12]，或是通过改变翻曲方式来调整温度的差异。总之，在曲房中，空间位置对曲房大曲温度有显著的影响。

图1 不同位点发酵顶温、挺温时间变化图

2.2 不同位点大曲理化指标变化情况

大曲的理化指标作为大曲发酵代谢的终极状态指标，是大曲成熟与否的重要静态指标，在一定程度上反映大曲品质。大曲理化指标包括水分、酸度、糖化力等，水分含量过低不能为微生物提供良好的生长繁殖条件，过高大曲易生霉，从而导致大曲的质量降低；酸度是微生物综合作用的结果，主要受其分解代谢产生的有机酸影响，以及脂肪和蛋白质的水解，酸度过高或过低均不利于微生物生长繁殖；糖化力代表大曲中现有的酶和微生物将淀粉转化为可发酵性糖类的能力。根据专业鉴定小组对半成品曲质量进行判定，直观的表达出大曲质量差异。不同位点大曲理化指标结果如图2所示。

图2 不同位点酸度、糖化力、水分含量变化图

由图2 可知，不同位点的大曲理化指标间有显著的差异。随列数增加、层级上升和从窗到门大曲水分、酸度、糖化力和质量感官判定都呈先升后降的趋势，且在位点2bB 的酸度、糖化力、水分是最高的。不同位点酸度和糖化力都有差异，某些位点差异显著，但各位点水分差异不明显，这也说明受场地异质性的影响，大曲的某些理化指标会有显著的变化，在唐慧芳等[5]的研究中，发现由于场地异质性的原因，导致不同曲层位置的大曲水分、温度、酶活等有显著差异，与本研究相似。

可通过控制大曲发酵环境的温、湿度间接控制大曲水分的散失和酸度变化[13]。

2.3 不同位点大曲质量差异

根据感官评判标准（表2），对大曲品质进行评判，以特级曲为质量标准，结果如图3 所示。不同位点大曲质量间有显著差异，其中位点1aB 的特级曲比例最高，位点2bB 特级曲比例最低。大曲理化指标（酸度、糖化力、水分）在位点2bB 最高，在位点1aB 大曲理化指标都不占优势，这与邓灿等[8]的研究相似，曲质越好，其水分、糖化力与较次一级的曲相比较低。有研究表明，酱香大曲的质量与发酵顶温和挺温时间息息相关，较高的发酵顶温能对大曲中嗜热微生物进行选择培养，促进嗜热微生物生成酱香前体物质，挺温时间越长，大曲优质率更高，但过高的发酵顶温和过长的挺温时间也会对大曲质量造成不利影响[14-18]。

图3 不同位点大曲质量变化

2.4 取样位点的探究

现有研究表明，在高温大曲生产中，顶温是影响高温大曲微生物群落结构的重要因素之一[19]，同时酸度、糖化力是表明大曲质量的重要指标。本实验中，为探明取样最适的位点，使用不同的分组方法对不同位点的发酵顶温、酸度、糖化力进行PCA聚类分析，结果如图4 所示。对酸度（S）进行聚类分析，由图4 可知，不同分组方式的p 值都大于0.05，说明在3 种分类方式下各组分间差异不显著，且PCA1 和PCA2 能解释94.59 %的样品差异；对3种分类方式下的位点进行分析可知，位点1aC、1bA、3bA、3cB、3cC、3bC、2aC 在不同分类方式下各组分都存在的位点，即为酸度代表性位点。对糖化力（T）进行聚类分析，由图可知不同分组方式的p值都大于0.05，说明在3 种分类方式下各组分间差异不显著，且PCA1 和PCA2 能解释96.45%的样品差异；对3 种分类方式下的位点进行分析可知，位点1aC、1bA、1bB、1bC、2aB、2aC、2bC、2cA、3bA、3bC、3cB、3cC 在不同分类方式下各组分都存在的位点，即为糖化力代表性位点。对温度（W）进行聚类分析，由图可知曲层的底层、中层、顶层聚类p＜0.05,说明曲房中底层、中层、顶层的温度有显著差异，但三者间也有聚在一起的位点，同时其他两种聚类方式下温度间没有显著差异（p＞0.05），3 种聚类方式中，位点1aC、1aA、1cA、1cC、2cA、2cC、3aA、3aB、3aC、3bC、3cB都为三者聚在一起的位点，即为温度代表性位点。

图4 不同位点PCA聚类分析

综上所述，对酸度、糖化力、温度的代表性位点进行分析可知，位点1aC、2aC、3bC是高温大曲曲房研究微生物变化和对大曲质量进行评级的代表性位点。

3 结论

在对不同位点的发酵顶温及挺温时间的分析中，不同位点的发酵顶温和挺温时间不同，且不同位点间有显著差异，但两者同时在位点2bB 即第二列中层中间最高，在3cA 即第三列顶层靠窗最低。在对不同位点特级曲比例的分析中发现，特级曲比例在位点1aB 即第一列底层中间最高，在位点2bB即第二列中层中间最低，与发酵顶温和挺温时间的变化不一致，这是由于在适当的发酵顶温与挺温时间时，高温大曲质量才会有明显的提升。

在对大曲理化指标的探究中，酸度、糖化力越好的大曲，其感官评价不一定越好，这是由于酸度、糖化力越高，相应的嗜酸或高产糖化酶的微生物大量生长，由于种间相互作用会导致其他微生物的生存被影响，使微生物群落结构被破坏，使大曲质量降低[20]。在探寻微生物分析的最适取样位点中，结合最适的发酵顶温、酸度、糖化力位点可以发现，位点1aC、2aC、3bC 是高温大曲曲房研究微生物变化和对大曲质量进行评级的代表性位点。

总之，在曲房不同位点由于大曲温度、理化的不同，造成大曲质量间有显著的差异，曲房的代表性取样位点为1aC、2aC、3bC。