浓香白酒酿造过程中黄水定向驯化功能菌窖外发酵醪的开发与应用研究

毛洪川，许德富，王胜威，罗 杰，付 鑫，雷 庆，何 璐

（泸州老窖股份有限公司，四川泸州 646000）

浓香白酒是四川白酒产业的主导产品，以“无色透明，窖香优雅，陈香舒宜，绵甜爽净，酒体丰满，余味悠长”名扬海内外。在各香型酒中，浓香白酒的产量最大，备受广大消费者青睐，占据市场份额的70%以上。目前浓香白酒的生产还存在生产周期长、优级品率低等问题，严重制约了浓香白酒产业的发展。如何在保持传统浓香白酒风格的基础上节能降耗、提高酒质是目前酒类行业研究的重点[1-2]。

黄水是浓香白酒酿造过程产生的副产物之一，是发酵过程中在微生物作用下产生的一种具有明显酸涩味的黏稠状液体，其中含有大量的营养物质、有益微生物菌群、丰富的菌体蛋白以及酯类、醇类、有机酸类、醛类和酮类等微量有机成分，还含有少量的还原糖[3-4]。实际生产过程中黄水回收利用方式主要为回底锅蒸馏，造成黄水中大量有机物及香味成分的损失，黄水综合利用效率低，同时黄水伴随底锅的排放也为企业带来了废水处理的压力[5-6]。因此，本研究通过对黄水定向驯化的酿酒微生物类群以及丰富物质成分的资源化利用，以黄水为生物源，配伍生料麸皮、食用级乙醇等营养源，进行密闭培菌发酵获得生物发酵液；生物发酵液再度配伍食用级乙醇和生香酶强化发酵，获得生物发酵醪，渣液分离后用于回蒸提香。从原酒提质控耗角度可提高黄水的综合利用价值。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料：新鲜黄水、麸皮、95 %食用级乙醇、生香酶。

试剂：酚酞指示液（10 g/L）、氢氧化钠（0.1 mol/L）、硫酸（0.1 mol/L），标准品（色谱纯），上海Aladdin 股份有限公司。

仪器设备：恒温培养箱，0.1 mg 电子天平(梅勒-托利多仪器(上海) 有限公司)；Agilent7820A 气相色谱仪（美国安捷伦公司）。

GC条件：色谱柱：CPWAX 57 CB（50 m×0.25 mm×0.20 μm）；进样口温度：240 ℃，检测器温度：250 ℃；载气：氮气（99.9 %）、氢气（99.9 %）、空气（99.9%）；载气流量:20 mL/min；分流比：20∶1；进样量：1 μL。

1.2 实验方法

1.2.1 方案设计

抽取新鲜黄水为生物源，添加麸皮为微生物发酵产酸提供能源物质，采用95 %食用级乙醇调节发酵体系酒精度，密闭发酵7～15 d 后制得复合发酵液。向制得的发酵液中添加适量的生香酶密闭发酵7～15 d，进行产香发酵，促进微量香味物质的生成。发酵醪工艺优化完成后，向发酵醪体系添加95 %食用级乙醇调节发酵体系酒精度至60 %vol终止发酵，并将制得的发酵醪应用于浓香白酒生产回蒸，提高原酒的优级品率。

1.2.2 发酵液实验方法

以黄水为生物源，添加麸皮和95 %食用级乙醇调节发酵体系酒精度，进行发酵液的实验条件研究。发酵过程中每间隔4 d 取发酵液液体，检测其总酸、总酯含量，发酵期15 d。先进行单因素试验对试验条件进行探索，根据单因素试验结果进行正交试验设计。

发酵容器采用250 mL 锥形瓶，发酵体系装液量200 mL。先向锥形瓶中注入100 mL 黄水，通过添加95%食用级乙醇和蒸馏水调节酒精度至实验所需，调节酒精度后发酵溶液体积为200 mL，按试验要求添加麸皮后混匀，密闭发酵7～15 d 制得发酵液。每一方案做6 个平行实验样，每间隔4 d 取其中一个平行样检测其总酸总酯含量，根据总酸总酯含量的变化情况，确定具体发酵时间。

1.2.3 发酵醪实验设计

向发酵成熟的发酵液中按表1 方案依次添加生香酶后密闭发酵。发酵过程中每间隔4 d 检测发酵醪中总酸、总酯含量，发酵周期15 d。

表1 发酵醪实验发酵体系生香酶添加梯度单因素实验

发酵容器采用250 mL 锥形瓶，发酵体系装液量200 mL。按试验方案设计分装至锥形瓶中并添加不同量的生香酶，混匀后密闭发酵7～15 d，每一方案做6 个平行，每间隔4 d 取其中一个平行样检测其总酸、总酯含量，根据总酸、总酯含量的变化情况，确定具体发酵时间，发酵结束后将制得的发酵液用95 %食用级乙醇调节酒精度至60 %vol 备用。生物发酵液及生物发酵醪发酵过程中每5 d 检测发酵过程中发酵液总酸、总酯数据变化。

生物发酵醪工艺优化完成后，按照优化后的工艺条件进行中试实验，制备生物发酵醪，将制得的生物发酵醪应用于浓香白酒回蒸（液体回升底锅，渣子拌和上甑糟），将生物发酵醪回蒸的酒样进行感官尝评及色谱数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素（麸皮）发酵液实验优化结果分析（图1）

图1 不同麸皮用量各试验组总酸总酯指标对比

如图1（A）所示，生物发酵液的起始总酸在16.5～17 g/L，随着发酵的进行，在不同麸皮用量梯度条件下总酸含量缓慢增加，总酸含量在发酵前期增长缓慢，在发酵后期增长较快，至发酵结束总酸含量达到18～18.5 g/L，总酸含量增幅在1.63～1.88 g/L。发酵结束后总酸含量高低顺序依次为麸皮用量3%＞5%＞1%＞0%。实验结果表明未添加麸皮的总酸含量最低，添加麸皮发酵的总酸含量略高于未添加麸皮。发酵液中添加麸皮后为发酵液中微生物的生长繁殖提供了一定营养，有利于微生物的生长繁殖，导致微生物产酸增加。发酵液体系的总酸含量较高对微生物的生长繁殖存在一定的抑制作用，所以添加麸皮后总酸的增加不明显。

图1（B）为不同麸皮添加量条件下的总酯含量变化情况，随发酵的进行总酯含量缓慢增加，发酵液起始总酯含量在6.1 g/L，至发酵15 d 发酵结束，总酯含量在6.82～6.94 g/L，总酯含量增幅在0.6～0.9 g/L，总酯含量相互之间无明显差异，基本与总酸的含量变化相一致。总酯含量与各类有机酸的含量多寡密切相关，因此总酯含量的变化亦是前期增长缓慢，后期增长较快。

综上所述，麸皮用量越大总酸的增长量越大，但麸皮用量增加，会导致发酵液中固体物的增加，不利于后续的发酵处理及使用。因此麸皮用量采用1 %较为适宜，在该用量条件下总酸增长量较大。

2.2 单因素（酒精度）发酵液实验优化结果分析（图2）

图2 不同酒精度各试验组总酸总酯指标对比

乙醇作为微生物发酵代谢的中间产物及合成各类酯的前体物质，其含量多寡对微生物生长代谢存在一定影响。乙醇含量在一定范围内可促进微生物生长代谢生酸产酯，乙醇浓度超过一定量后则会对微生物的生长代谢产生抑制作用。同时乙醇是生成各类酯的前体物质，乙醇含量多则生成的酯多[7-8]。

酒精度梯度单因素实验结果如图2 所示，酒精度梯度分别为3 %vol、5 %vol、8 %vol 和10 %vol。如图2（A）所示，不同乙醇浓度条件下初始总酸含量在16.53～16.74 g/L，随发酵的进行总酸含量缓慢增加，至发酵结束总酸含量达到18～18.35 g/L。总酸含量最高的为乙醇浓度5%vol的发酵液，因此酒度选择5%vol 较为适宜。

如图2（B）所示，不同酒精度梯度条件下的初始总酯含量在6.15～6.33 g/L，至发酵结束总酯含量在7.08～7.33 g/L，总酯含量增幅在0.86～1.07 g/L。随乙醇浓度的增加，总酯含量逐渐增加，当酒精度提高至10 %vol 时，总酯含量略有下降，这是因为随着乙醇含量的增加，为微生物的生长代谢提供了前体物质，同时对醇与酸的酯化作用起到了促进作用[9-10]，因此总酯含量逐渐增加。随着乙醇含量逐渐加大，过量的乙醇会对酯化酶产生抑制作用，因此总酯含量略有下降。

综上所述，乙醇浓度梯度选用5 %vol 较为适宜，该酒精度亦是黄水原有酒精度范围，有利于保持黄水中微生物及各类酶的活性，促进生酸产酯。

2.3 麸皮用量和酒精度梯度正交试验结果分析（图3）

图3 麸皮用量和酒精度梯度正交试验设计总酸总酯含量变化情况

图3（A）为正交试验设计总酸含量变化情况图，如图所示，发酵起始总酸含量在17.03～17.22 g/L，至发酵15 d发酵结束总酸含量在18.54～18.83 g/L，其中A1B1方案的总酸含量最高达到18.83 g/L。

图3（B）为正交试验设计总酯含量变化情况图，如图所示，发酵起始总酯含量在6.16～6.34 g/L，随发酵液发酵酯化的进行，总酯含量缓慢增加，至发酵15 d 发酵结束，总酯含量在7.24～7.42 g/L，其中总酯含量最高为A1B1 方案的7.42 g/L，其次为A1B2和A2B2方案。

结合正交试验总酸总酯含量结果分析，发酵结束后，A1B1 方案发酵制得的生物发酵液总酸和总酯含量均较高。

2.4 发酵醪实验优化结果分析（图4）

图4 不同生香酶用量发酵醪总酸总酯变化

向已经发酵成熟的发酵液中添加不同量生香酶，继续进行密闭发酵。发酵过程中每间隔4 d 检测发酵醪中的总酸、总酯含量，发酵过程中的总酸、总酯含量变化如图4所示。

如图4（A）所示，不同生香酶添加量条件下，起始总酸含量在18.5 g/L 左右，随生物发酵醪发酵的进行，总酸含量呈现逐渐增加的趋势，发酵前期0～4 d 总酸含量缓慢增加，4～12 d 总酸含量增长较快，至发酵15 d 发酵期结束总酸含量达到19.73～20.54 g/L，并且主要由乙酸、乳酸等酸类构成。

如图4（B）所示，发酵醪中不同生香酶用量条件下，起始总酯含量在7.30 g/L左右，随发酵醪发酵的进行总酯含量逐渐增加，至发酵结束总酯含量达到8.15～8.38 g/L。

酯类是回甑蒸馏提香主要利用的香味物质，3%生香酶添加量下总酸、总酯绝对增加量分别为1.53 g/L、1.03 g/L，总酯含量增加最多，该生香酶添加量较为适宜。

2.5 发酵醪蒸馏酒样色谱数据及感官分析

向发酵结束后的发酵醪体系添加95%食用级乙醇调节发酵体系酒精度至60%vol 终止发酵，并将发酵醪渣汁分离，醪液回升底锅、渣汁拌和上甑糟蒸馏，蒸馏酒醅取同一窖池同一层次按相同配料进行拌糟上甑蒸馏。取等量传统黄水为对比进行蒸馏酒样的色谱及感官鉴定。由5 位白酒评委采用暗评法按照感官评价表2 尝评打分，感官分析见表3。

表2 浓香型原酒尝评打分表

表3 原酒感官分析表

白酒中的酯类是影响白酒风味的重要因素[11-12]，我国名优白酒多以乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯四大酯类为主[13]。结合图5 及表3，可以看出发酵醪用于回蒸取酒对于酒体质量有较明显的提升，发酵醪组四大酯含量丰富、比例较协调，有窖香、粮香，具有浓香白酒典型风格。回蒸黄水组乙酸乙酯、乳酸乙酯偏高，四大酯量比失衡，口感涩味明显。

图5 发酵醪蒸馏酒样及对比酒样色谱数据

3 结论

通过对黄水定向驯化的酿酒微生物类群以及丰富物质成分的资源化利用，分步研究制得发酵液、发酵醪，并将发酵醪用于回蒸提香，提高了黄水的综合利用价值。

研究发现A1B1 方案发酵制得的生物发酵液总酸和总酯含量均较高（总酸18.83 g/L、总酯7.42 g/L），结合不同生香酶添加量研究，生香酶添加量为3%较为适宜，在该生香酶用量条件下总酸含量达到20.01 g/L，并且主要由乙酸、乳酸等酸类构成，总酯含量达到8.36 g/L。发酵醪用于回蒸取酒对于酒体质量有较明显的提升，发酵醪组四大酯含量丰富、比例较协调，有窖香、粮香，具有浓香白酒典型风格。回蒸黄水组乙酸乙酯、乳酸乙酯偏高，四大酯量比失衡，口感涩味明显。

后续将继续优化发酵醪的中试实验研究，提高发酵醪产酸产酯能力，进一步优化发酵醪应用于回窖发酵、回蒸提香工艺参数，提高黄水的综合利用价值。