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北大仓酱香白酒酿造机理的初步研究

作者:酿酒杂志 来源:中国酿酒网 日期:2018-01-22
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 印璇1,2,冯英志3,刘建华3,张晓山3,韩兴林2,王德良2,孟祥来3

1.新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆乌鲁木齐8300522.中国食品发酵工业研究院,北京100027

3.黑龙江北大仓集团有限公司,黑龙江齐齐哈尔161005

摘要:对北大仓酱香白酒酿造过程中的温度、酸度、还原糖、淀粉以及微生物变化情况进行了跟踪测定。北大仓

酒醅入窖后温度缓慢上升,在第7 天左右达到最高温,之后下降;整个发酵过程水分含量保持在47%56%;酒醅

窖酸度一般控制在1.5mmol/10g~2.2mmol/10g之间;堆积过程和发酵前期主要是霉菌和酵母的增殖生长,发酵

后期细菌占优势。

关键词:酱香白酒;固态发酵;酿酒微生物

中图分类号:TS262.3;TS261.4;TS201.2 文献标识码:B

 

北大仓酱香白酒是由地处我国最北端的黑龙

江北大仓集团有限公司生产,通过改进南方大曲酱

香工艺,生产出具有“酱香突出,幽香纯正”风格特

征的酱香白酒,有北方小茅台之誉。由于环境气候

等方面的原因,南方酱香白酒品质通常优于北方,

针对南方酱酒酿造机理的研究报道也较多,比如吴

徐建[1]对贵州某酱香酒厂为实验基地研究了酱香型

白酒酿造中酵母和细菌的群落结构,颜林春[2]以福

建某酱香型白酒为实验对象检测了发酵过程中酒

醅的温度、酸度、还原糖等发酵参数,并研究各理化

指标变化规律。本文首先分析研究了北大仓酱香白

酒酿造过程中酵母、霉菌和细菌的变化规律,并对

影响微生物繁殖和代谢的环境条件如酒醅中温度、

水分、酸度等指标进行了跟踪测定,最后从感官的

角度对各排基酒进行了品评分析,初步总结分析出

北大仓酱香白酒的酿造机理。本文研究结果为企业

进一步优化工艺,提高北大仓酱香白酒品质提供了

理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验所采集的样品是北大仓酒厂酿酒车间二

12#窖酿造过程中的样品酒醅。取样点为一个酿酒

轮次的堆积、入窖、发酵7 天、发酵14天、发酵21天、

出窖六点,6个轮次,每轮6次取样,共36个取样点。

1.2 药品与仪器

主要药品:营养琼脂培养基、马铃薯葡萄糖琼脂

培养基、氯化钠、氢氧化钠、邻苯二甲酸氢钾、酚酞、

盐酸、葡萄糖、硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠、亚铁

氰化钾。

主要仪器:电热鼓风干燥箱、恒温培养箱、电子天平、

微量移液器、立式压力蒸汽灭菌器、径向型数

字双金属温度计、托盘天平、通风柜、精密酒精计。

1.3 方法

温度用酒厂定制的径向型数字双金属温度计,

测量窖池温度,测量深度约为1m

水分、酸度、还原糖、淀粉、酒精含量方法见沈

怡方编著的《白酒生产技术全书》[3]

微生物按照杜连祥、路福平[4]编著的《微生物学

实验技术》操作,采用稀释平板菌落分离计数法,细

菌分离培养基为平板计数琼脂培养基,酵母和霉菌

分离用PDA 培养基。细菌36℃±1℃培养48h±2h

酵母28℃±1℃培养2~3d,霉菌28℃±1℃培养

5d,观察计数。

2 结果与分析

2.1 发酵过程相关理化指标测定结果与分析

2.1.1 温度

图注:0d- 堆积;1d-入窖;7d-发酵7 天;14d- 发酵14 天;21d-发酵21天;28d- 出窖

1 酒醅温度的变化

 

温度是微生物生长的重要条件之一,适宜的温

度能使酿酒微生物更好发酵产酒、产风味。从图1

测定结果可以看出以下几点:

①每排温度呈倒U 曲线分布,符合“前缓升,中

挺,后缓落”的发酵规律,其原因为前期微生物生长

代谢旺盛,中期氧气殆尽及代谢物积累,微生物生

长渐缓,后期环境已无法满足微生物生长发酵,同

时酯化吸收热量。

②从各轮次来看,每排酒醅温度逐排上升,分

析认为这首先是受外界环境的影响,北大仓大曲酱

香白酒从4 月开始立排,10 月结束,环境气温逐渐

上升,从而带动了发酵温度的升高;其次可能是微

生物需要适应新环境,每排的养窖会驯化出更适合

此发酵环境的微生物,所以后排次微生物生长较旺

盛。由于南北气候的差异,北大仓立排入窖时间与

南方重阳下沙不同,为了提高第三、四排优质酒的

出酒率,北大仓选择在4 月立排,使三排、四排恰好

67 月份,此时北方的气候最适合酿酒微生物的

生长与发酵。

③北大仓酒醅入窖后升温至第7d,高温会持续

21d,之后下降。与唐玉明[5,6]研究的郎酒的温度变

化趋势稍不同,郎酒酒醅入窖后温度迅速上升4~7d

高峰,随后至出窖呈缓慢下降趋势。这可能是郎酒

酒醅堆积时间较长,微生物已充分生长,入窖后迅

速达峰值,而北大仓堆积时间短,入窖后微生物生长

繁殖会持续几天。杜新勇等人研究的山东古贝春酱

香酒醅在入窖后温度迅速上升后温度缓慢下降[7],再

次验证了堆积时间长短影响窖内温度变化。

2.1.2 水分

2 是北大仓酱香白酒6 个轮次发酵过程中

水分含量测定结果,从图中可以看出:①每排水分

前期升高后期降低,原因可能是前期微生物生长代

谢旺盛,伴随水分生成,后期会利用水分成一些

风味物质,且有部分水分流失;②整个过程水分含

量保持在47%56%,水分不足会影响微生物生长

发酵,降低出酒率,水分过多致使细菌生长旺盛从

而酒醅酸度剧增,败坏酒质;④因第一排酒有生粮

味、涩味,微酸,后味微苦的特点,酿酒师会特意降

低一排入窖酒醅水分来减缓微生物生长。李银强对

贵州珍酒酱香酒醅的高、低水分进行实验比对分

析,表明糙沙下窖时水分低的酒醅出酒率低,但酒

香味较好[8]

2.1.3 酸度

微生物代谢产生的酸既对白酒风格产生影响,

图注:0d- 堆积;1d- 入窖;7d-发酵7 天;14d-发酵14 天;21d-发酵21 天;28d- 出窖

2 酒醅水分的变化

 

研究表明酸能增加白酒的后味、降低水味,使酒体

更加丰满[9];又对微生物的生长代谢起着重要的调

控作用[10]。从图3中可看出北大仓酒醅酸度变化规

律:①第一排酒醅酸度迅速升高,说明微生物代谢

旺盛,生酸作用明显;②每排入窖酒醅酸度稍有降

低,因为出窖蒸馏起到了排酸作用,适宜的酸度有

利于酒醅糊化、糖化作用,还可以起到“以酸抑酸”

的作用防止杂菌侵染。云敏等对酱香酒中有机酸的

调控作用进行研究,证实整个酿造过程的酸度必须

有一个合理的、严格的控制范围[11]。从图中可以看

出,北大仓酱香白酒酒醅的出窖酸度一般控制在

1.5mmol/10g~2.2mmol/10g之间。

2.1.4 还原糖

图注:0d- 堆积;1d- 入窖;7d-发酵7 天;14d-发酵14 天;21d-发酵21 天;28d- 出窖

3 酒醅酸度的变化

 

图注:0d- 堆积;1d- 入窖;7d-发酵7 天;14d-发酵14 天;21d-发酵21 天;28d- 出窖

4 酒醅还原糖的变化

 

还原糖变化反映糖化与发酵的平衡程度,酵母

发酵作用大时,还原糖减少,霉菌糖化作用大时,还

原糖增加[12]。整个酿酒过程可发现,还原糖呈现先升

高后降低的趋势,在三排第7d 含量达到顶峰1.4%

分析认为一方面此时霉菌糖化作用最强,与下文霉

菌测定结果相一致;另一方面,工艺控制前两排酒

醅的发酵,使还原糖得到积累,直至第三排达高峰

后开始利用下降,第六排出窖时还原糖含量为

0.4%

2.1.5 淀粉含量

图注:0d- 堆积;1d-入窖;7d-发酵7 天;14d- 发酵14 天;21d-发酵21天;28d- 出窖

5 酒醅中淀粉含量的变化

 

北大仓酒醅中淀粉含量变化如图5 所示:①从

立排入窖时32%降至第六排出窖15%,整个酿酒过

程中淀粉的利用率为53%②每排淀粉前期和中期

下降速度较快,后期由于酒精含量和酸度的积累,

微生物和酶的作用减弱,淀粉下降速度减弱;③后

一排堆积淀粉含量高于上排出窖,是因为在每排蒸

馏摊凉后加曲拌料,新投入的大曲不只作为糖化发

酵剂,而且有投粮作用[13]

2.2 发酵过程微生物跟踪测定结果与分析

2.2.1 霉菌

图注:0d- 堆积;1d-入窖;7d-发酵7 天;14d- 发酵14 天;21d-发酵21天;28d- 出窖

6 酒醅中霉菌菌落数量的变化

 

北大仓酒醅中霉菌变化规律见图6①发酵过

程中霉菌检出量很少,最高值出现在三排第14d,每

克酒醅有2.6×103cfu 霉菌,与之前测得高还原糖含

量一致;②堆积是霉菌富集的过程,入窖后松散酒

醅有残留的氧气,故堆积至发酵前期是霉菌的增长

期,中期酒醅中氧气渐渐被微生物代谢耗尽,使得

霉菌生长缓慢,甚至停止生长,至出窖菌数一直下

降;③与郎酒酒醅对比,因其霉菌系不同,北大仓数

量不及南方,变化趋势也不同,可能因为郎酒一般

堆积3~4 [6],在此期间主要富集酵母,酵母占总微

生物的绝大部分比例,使得霉菌从堆积至入窖后7

天数量一直在减少,后期有所回升,而北大仓酒醅

堆积时间短,酵母富集未达最大,霉菌起始时数量

少,在适宜的条件下能进行生长繁殖,故北大仓酒

醅前期呈增长趋势,后期因环境不适宜而减少;

第一排后期出现回升的原因可能第一排用原粮制

酒,原粮体积较大,后期醅糟下降速度过快,泥封处

出现缝隙,霉菌接触空气后繁殖生长。

图注:0d- 堆积;1d-入窖;7d-发酵7 天;14d- 发酵14 天;21d-发酵21天;28d- 出窖

5 酒醅中淀粉含量的变化

第一排第二排第三排第四排第五排第六排

图注:0d- 堆积;1d-入窖;7d-发酵7 天;14d- 发酵14 天;21d-发酵21天;28d- 出窖

6 酒醅中霉菌菌落数量的变化

第一排第二排第三排第四排第五排第六排

第一期酿酒2015

 

图注:0d- 堆积;1d- 入窖;7d-发酵7 天;14d-发酵14 天;21d-发酵21 天;28d- 出窖

7 酒醅中酵母菌落数量的变化

由图7 看出酵母的生长规律,每排均是先增长

后降低的趋势,堆积时酵母数量1.5×104cfu/g~5.6×

105cfu/g 之间,堆积是原酵母活化和野生酵母接种的

过程,经堆积和发酵前期酵母量增至2.7×

106cfu/g~9.8×106cfu/g,入窖后继续生长,后期由于

环境限制,酵母不再生长繁殖,酵母数量降低,出窖

时酵数量为6.8×103cfu/g~5.5×104cfu/g

2.2.3 细菌

2.2.2 酵母菌

图注:0d- 堆积;1d- 入窖;7d-发酵7 天;14d-发酵14 天;21d-发酵21 天;28d- 出窖

8 酒醅中细菌菌落数量的变化

 

北大仓酒醅中细菌变化规律见图8,每排细菌

数量按照升高-降低-再升高的规律变化,堆积前

酒醅中细菌在2.3×104cfu/g~3.4×105cfu/g 之间,堆

积使数量上升至最高值2.5 ×105cfu/g~6.2 ×

106cfu/g,入窖后细菌与酵母抢夺新空间环境,处于

劣势稍下降,发酵中后期,细菌多数为兼性厌氧菌,

数量有所回升,出窖时酒醅中细菌数量为3.0×

104cfu/g~9.7×105cfu/g。其中,六排细菌生长最弱,经

过多轮发酵菌种有退化的可能。与南方酱香白酒[7]

对比,变化趋势相同,但南方菌种数量级大,分析认

为首先是南北方菌系不同,其次酱香型白酒的高温

堆积有“二次制曲”之称,此阶段是活化大曲与增殖

酿酒有益微生物的过程[14],北大仓由于环境温度低

及堆积时间短等因素,细菌数量不及南方酒醅。

2.3 酱香型白酒各排基酒风味初析

从表1 中得出北大仓34 排产优质酒,1 排基

酒品质最差。与南方酱酒对比,南方一般8 次发酵,

7 次蒸酒,第1 次不入库全部泼回出甑冷却后的酒

醅;第2 次酒甜味好,但味冲,生涩味和酸味重;第

 

345 次酒香浓、味醇、酒体较丰满,第6 次酒醇和、

糊香好、味长;第7 次酒醇和、有糊香,但微苦,糟味

较大;酒体风味的协调丰满,并不代表酸、酯含量

高,而是酸酯比例适中,且南方酱香白酒中含有数

百种风味物质,使其酒体风格更加丰韵饱满[4]。通过

上述比较,可得出北大仓酱香型基酒,与茅台基酒

的共同规律,345 排酒醅所产白酒的酒质较好。李

长江等对原武陵酱香型白酒工艺进行创新研究,采

用新工艺后,六轮次的酒质品评情况与北大仓的六

轮次酒相同[15]。说明了酿造工艺影响着酿酒微生物

生长消亡规律,从而影响酱香白酒酒质。

酿酒是多微固态发酵,包括气- 固、气- 液、液

-固等形式,其反应体系间的物质、能量的传递较为

复杂[16]。从微生物的角度分析,此三个排次的微生物

数量虽然不是最大的,但各个时期所占比例适宜,

前期主要是酵母菌的生长繁殖作用,酵母占优势,

同时霉菌数量不多,在前期发挥着糖化高粱淀粉的

作用,细菌因其细胞抗性较强(如酒精耐受性好)在

后期发挥主要作用,细菌数量在后期会有明显的回

升。酿酒微生物之间相互促进,相互影响,相互作

用,才可以酿造出品质优良的酱香型白酒。

3 小结

通过对北大仓酱香白酒酒醅酿造过程中各理

化、微生物指标的跟踪分析,得出以下规律:每排温

“前缓,中挺,后缓落”的规律变化,并逐排升高;

每排水分先升高后降低;酸度控制在一定范围内;

整个酿造过程中还原糖含量先升高后降低,第三排

达到峰值,淀粉含量一直减少;每排霉菌、酵母、细

菌堆积时均富集升高,入窖后霉菌一直降低,酵母

略升高后降低,细菌先降低后期有所回升。

与南方酱香型白酒进行对比,浅析酿造过程中

的差异:酒醅温度变化不同,主要由于酿酒工艺不

同,北大仓更适合在4 月开始酿酒;霉菌、酵母的数

量变化趋势不同,由于环境影响以及堆积时间不

同;细菌数量不同,主要由于南北方微生物区系不

同。这些不同可能是北大仓酱香型白酒风味略逊于

南方的原因。

对北大仓酱香白酒的初步研究利于深入研究

酱香白酒发酵机理,促进北大仓酱香型白酒的品质

进一步发展。

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