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北大倉醬香白酒釀造機理的初步研究

作者:釀酒雜志 來源:中國釀酒網 日期:2018-01-22
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 印璇1,2,馮英志3,劉建華3,張曉山3,韓興林2,王德良2,孟祥來3

1.新疆農業大學食品科學與藥學學院,新疆烏魯木齊8300522.中國食品發酵工業研究院,北京100027

3.黑龍江北大倉集團有限公司,黑龍江齊齊哈爾161005

摘要:對北大倉醬香白酒釀造過程中的溫度、酸度、還原糖、淀粉以及微生物變化情況進行了跟蹤測定。北大倉

酒醅入窖后溫度緩慢上升,在第7 天左右達到最高溫,之后下降;整個發酵過程水分含量保持在47%56%;酒醅

窖酸度一般控制在1.5mmol/10g~2.2mmol/10g之間;堆積過程和發酵前期主要是霉菌和酵母的增殖生長,發酵

后期細菌占優勢。

關鍵詞:醬香白酒;固態發酵;釀酒微生物

中圖分類號:TS262.3;TS261.4;TS201.2 文獻標識碼:B

 

北大倉醬香白酒是由地處我國最北端的黑龍

江北大倉集團有限公司生產,通過改進南方大曲醬

香工藝,生產出具有“醬香突出,幽香純正”風格特

征的醬香白酒,有北方小茅臺之譽。由于環境氣候

等方面的原因,南方醬香白酒品質通常優于北方,

針對南方醬酒釀造機理的研究報道也較多,比如吳

徐建[1]對貴州某醬香酒廠為實驗基地研究了醬香型

白酒釀造中酵母和細菌的群落結構,顏林春[2]以福

建某醬香型白酒為實驗對象檢測了發酵過程中酒

醅的溫度、酸度、還原糖等發酵參數,并研究各理化

指標變化規律。本文首先分析研究了北大倉醬香白

酒釀造過程中酵母、霉菌和細菌的變化規律,并對

影響微生物繁殖和代謝的環境條件如酒醅中溫度、

水分、酸度等指標進行了跟蹤測定,最后從感官的

角度對各排基酒進行了品評分析,初步總結分析出

北大倉醬香白酒的釀造機理。本文研究結果為企業

進一步優化工藝,提高北大倉醬香白酒品質提供了

理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

本實驗所采集的樣品是北大倉酒廠釀酒車間二

12#窖釀造過程中的樣品酒醅。取樣點為一個釀酒

輪次的堆積、入窖、發酵7 天、發酵14天、發酵21天、

出窖六點,6個輪次,每輪6次取樣,共36個取樣點。

1.2 藥品與儀器

主要藥品:營養瓊脂培養基、馬鈴薯葡萄糖瓊脂

培養基、氯化鈉、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、酚酞、

鹽酸、葡萄糖、硫酸銅、次甲基藍、酒石酸鉀鈉、亞鐵

氰化鉀。

主要儀器:電熱鼓風干燥箱、恒溫培養箱、電子天平、

微量移液器、立式壓力蒸汽滅菌器、徑向型數

字雙金屬溫度計、托盤天平、通風柜、精密酒精計。

1.3 方法

溫度用酒廠定制的徑向型數字雙金屬溫度計,

測量窖池溫度,測量深度約為1m

水分、酸度、還原糖、淀粉、酒精含量方法見沈

怡方編著的《白酒生產技術全書》[3]

微生物按照杜連祥、路福平[4]編著的《微生物學

實驗技術》操作,采用稀釋平板菌落分離計數法,細

菌分離培養基為平板計數瓊脂培養基,酵母和霉菌

分離用PDA 培養基。細菌36℃±1℃培養48h±2h

酵母28℃±1℃培養2~3d,霉菌28℃±1℃培養

5d,觀察計數。

2 結果與分析

2.1 發酵過程相關理化指標測定結果與分析

2.1.1 溫度

圖注:0d- 堆積;1d-入窖;7d-發酵7 天;14d- 發酵14 天;21d-發酵21天;28d- 出窖

1 酒醅溫度的變化

 

溫度是微生物生長的重要條件之一,適宜的溫

度能使釀酒微生物更好發酵產酒、產風味。從圖1

測定結果可以看出以下幾點:

①每排溫度呈倒U 曲線分布,符合“前緩升,中

挺,后緩落”的發酵規律,其原因為前期微生物生長

代謝旺盛,中期氧氣殆盡及代謝物積累,微生物生

長漸緩,后期環境已無法滿足微生物生長發酵,同

時酯化吸收熱量。

②從各輪次來看,每排酒醅溫度逐排上升,分

析認為這首先是受外界環境的影響,北大倉大曲醬

香白酒從4 月開始立排,10 月結束,環境氣溫逐漸

上升,從而帶動了發酵溫度的升高;其次可能是微

生物需要適應新環境,每排的養窖會馴化出更適合

此發酵環境的微生物,所以后排次微生物生長較旺

盛。由于南北氣候的差異,北大倉立排入窖時間與

南方重陽下沙不同,為了提高第三、四排優質酒的

出酒率,北大倉選擇在4 月立排,使三排、四排恰好

67 月份,此時北方的氣候最適合釀酒微生物的

生長與發酵。

③北大倉酒醅入窖后升溫至第7d,高溫會持續

21d,之后下降。與唐玉明[5,6]研究的郎酒的溫度變

化趨勢稍不同,郎酒酒醅入窖后溫度迅速上升4~7d

高峰,隨后至出窖呈緩慢下降趨勢。這可能是郎酒

酒醅堆積時間較長,微生物已充分生長,入窖后迅

速達峰值,而北大倉堆積時間短,入窖后微生物生長

繁殖會持續幾天。杜新勇等人研究的山東古貝春醬

香酒醅在入窖后溫度迅速上升后溫度緩慢下降[7],再

次驗證了堆積時間長短影響窖內溫度變化。

2.1.2 水分

2 是北大倉醬香白酒6 個輪次發酵過程中

水分含量測定結果,從圖中可以看出:①每排水分

前期升高后期降低,原因可能是前期微生物生長代

謝旺盛,伴隨水分生成,后期會利用水分成一些

風味物質,且有部分水分流失;②整個過程水分含

量保持在47%56%,水分不足會影響微生物生長

發酵,降低出酒率,水分過多致使細菌生長旺盛從

而酒醅酸度劇增,敗壞酒質;④因第一排酒有生糧

味、澀味,微酸,后味微苦的特點,釀酒師會特意降

低一排入窖酒醅水分來減緩微生物生長。李銀強對

貴州珍酒醬香酒醅的高、低水分進行實驗比對分

析,表明糙沙下窖時水分低的酒醅出酒率低,但酒

香味較好[8]

2.1.3 酸度

微生物代謝產生的酸既對白酒風格產生影響,

圖注:0d- 堆積;1d- 入窖;7d-發酵7 天;14d-發酵14 天;21d-發酵21 天;28d- 出窖

2 酒醅水分的變化

 

研究表明酸能增加白酒的后味、降低水味,使酒體

更加豐滿[9];又對微生物的生長代謝起著重要的調

控作用[10]。從圖3中可看出北大倉酒醅酸度變化規

律:①第一排酒醅酸度迅速升高,說明微生物代謝

旺盛,生酸作用明顯;②每排入窖酒醅酸度稍有降

低,因為出窖蒸餾起到了排酸作用,適宜的酸度有

利于酒醅糊化、糖化作用,還可以起到“以酸抑酸”

的作用防止雜菌侵染。云敏等對醬香酒中有機酸的

調控作用進行研究,證實整個釀造過程的酸度必須

有一個合理的、嚴格的控制范圍[11]。從圖中可以看

出,北大倉醬香白酒酒醅的出窖酸度一般控制在

1.5mmol/10g~2.2mmol/10g之間。

2.1.4 還原糖

圖注:0d- 堆積;1d- 入窖;7d-發酵7 天;14d-發酵14 天;21d-發酵21 天;28d- 出窖

3 酒醅酸度的變化

 

圖注:0d- 堆積;1d- 入窖;7d-發酵7 天;14d-發酵14 天;21d-發酵21 天;28d- 出窖

4 酒醅還原糖的變化

 

還原糖變化反映糖化與發酵的平衡程度,酵母

發酵作用大時,還原糖減少,霉菌糖化作用大時,還

原糖增加[12]。整個釀酒過程可發現,還原糖呈現先升

高后降低的趨勢,在三排第7d 含量達到頂峰1.4%

分析認為一方面此時霉菌糖化作用最強,與下文霉

菌測定結果相一致;另一方面,工藝控制前兩排酒

醅的發酵,使還原糖得到積累,直至第三排達高峰

后開始利用下降,第六排出窖時還原糖含量為

0.4%

2.1.5 淀粉含量

圖注:0d- 堆積;1d-入窖;7d-發酵7 天;14d- 發酵14 天;21d-發酵21天;28d- 出窖

5 酒醅中淀粉含量的變化

 

北大倉酒醅中淀粉含量變化如圖5 所示:①從

立排入窖時32%降至第六排出窖15%,整個釀酒過

程中淀粉的利用率為53%②每排淀粉前期和中期

下降速度較快,后期由于酒精含量和酸度的積累,

微生物和酶的作用減弱,淀粉下降速度減弱;③后

一排堆積淀粉含量高于上排出窖,是因為在每排蒸

餾攤涼后加曲拌料,新投入的大曲不只作為糖化發

酵劑,而且有投糧作用[13]

2.2 發酵過程微生物跟蹤測定結果與分析

2.2.1 霉菌

圖注:0d- 堆積;1d-入窖;7d-發酵7 天;14d- 發酵14 天;21d-發酵21天;28d- 出窖

6 酒醅中霉菌菌落數量的變化

 

北大倉酒醅中霉菌變化規律見圖6①發酵過

程中霉菌檢出量很少,最高值出現在三排第14d,每

克酒醅有2.6×103cfu 霉菌,與之前測得高還原糖含

量一致;②堆積是霉菌富集的過程,入窖后松散酒

醅有殘留的氧氣,故堆積至發酵前期是霉菌的增長

期,中期酒醅中氧氣漸漸被微生物代謝耗盡,使得

霉菌生長緩慢,甚至停止生長,至出窖菌數一直下

降;③與郎酒酒醅對比,因其霉菌系不同,北大倉數

量不及南方,變化趨勢也不同,可能因為郎酒一般

堆積3~4 [6],在此期間主要富集酵母,酵母占總微

生物的絕大部分比例,使得霉菌從堆積至入窖后7

天數量一直在減少,后期有所回升,而北大倉酒醅

堆積時間短,酵母富集未達最大,霉菌起始時數量

少,在適宜的條件下能進行生長繁殖,故北大倉酒

醅前期呈增長趨勢,后期因環境不適宜而減少;

第一排后期出現回升的原因可能第一排用原糧制

酒,原糧體積較大,后期醅糟下降速度過快,泥封處

出現縫隙,霉菌接觸空氣后繁殖生長。

圖注:0d- 堆積;1d-入窖;7d-發酵7 天;14d- 發酵14 天;21d-發酵21天;28d- 出窖

5 酒醅中淀粉含量的變化

第一排第二排第三排第四排第五排第六排

圖注:0d- 堆積;1d-入窖;7d-發酵7 天;14d- 發酵14 天;21d-發酵21天;28d- 出窖

6 酒醅中霉菌菌落數量的變化

第一排第二排第三排第四排第五排第六排

第一期釀酒2015

 

圖注:0d- 堆積;1d- 入窖;7d-發酵7 天;14d-發酵14 天;21d-發酵21 天;28d- 出窖

7 酒醅中酵母菌落數量的變化

由圖7 看出酵母的生長規律,每排均是先增長

后降低的趨勢,堆積時酵母數量1.5×104cfu/g~5.6×

105cfu/g 之間,堆積是原酵母活化和野生酵母接種的

過程,經堆積和發酵前期酵母量增至2.7×

106cfu/g~9.8×106cfu/g,入窖后繼續生長,后期由于

環境限制,酵母不再生長繁殖,酵母數量降低,出窖

時酵數量為6.8×103cfu/g~5.5×104cfu/g

2.2.3 細菌

2.2.2 酵母菌

圖注:0d- 堆積;1d- 入窖;7d-發酵7 天;14d-發酵14 天;21d-發酵21 天;28d- 出窖

8 酒醅中細菌菌落數量的變化

 

北大倉酒醅中細菌變化規律見圖8,每排細菌

數量按照升高-降低-再升高的規律變化,堆積前

酒醅中細菌在2.3×104cfu/g~3.4×105cfu/g 之間,堆

積使數量上升至最高值2.5 ×105cfu/g~6.2 ×

106cfu/g,入窖后細菌與酵母搶奪新空間環境,處于

劣勢稍下降,發酵中后期,細菌多數為兼性厭氧菌,

數量有所回升,出窖時酒醅中細菌數量為3.0×

104cfu/g~9.7×105cfu/g。其中,六排細菌生長最弱,經

過多輪發酵菌種有退化的可能。與南方醬香白酒[7]

對比,變化趨勢相同,但南方菌種數量級大,分析認

為首先是南北方菌系不同,其次醬香型白酒的高溫

堆積有“二次制曲”之稱,此階段是活化大曲與增殖

釀酒有益微生物的過程[14],北大倉由于環境溫度低

及堆積時間短等因素,細菌數量不及南方酒醅。

2.3 醬香型白酒各排基酒風味初析

從表1 中得出北大倉34 排產優質酒,1 排基

酒品質最差。與南方醬酒對比,南方一般8 次發酵,

7 次蒸酒,第1 次不入庫全部潑回出甑冷卻后的酒

醅;第2 次酒甜味好,但味沖,生澀味和酸味重;第

 

345 次酒香濃、味醇、酒體較豐滿,第6 次酒醇和、

糊香好、味長;第7 次酒醇和、有糊香,但微苦,糟味

較大;酒體風味的協調豐滿,并不代表酸、酯含量

高,而是酸酯比例適中,且南方醬香白酒中含有數

百種風味物質,使其酒體風格更加豐韻飽滿[4]。通過

上述比較,可得出北大倉醬香型基酒,與茅臺基酒

的共同規律,345 排酒醅所產白酒的酒質較好。李

長江等對原武陵醬香型白酒工藝進行創新研究,采

用新工藝后,六輪次的酒質品評情況與北大倉的六

輪次酒相同[15]。說明了釀造工藝影響著釀酒微生物

生長消亡規律,從而影響醬香白酒酒質。

釀酒是多微固態發酵,包括氣- 固、氣- 液、液

-固等形式,其反應體系間的物質、能量的傳遞較為

復雜[16]。從微生物的角度分析,此三個排次的微生物

數量雖然不是最大的,但各個時期所占比例適宜,

前期主要是酵母菌的生長繁殖作用,酵母占優勢,

同時霉菌數量不多,在前期發揮著糖化高粱淀粉的

作用,細菌因其細胞抗性較強(如酒精耐受性好)在

后期發揮主要作用,細菌數量在后期會有明顯的回

升。釀酒微生物之間相互促進,相互影響,相互作

用,才可以釀造出品質優良的醬香型白酒。

3 小結

通過對北大倉醬香白酒酒醅釀造過程中各理

化、微生物指標的跟蹤分析,得出以下規律:每排溫

“前緩,中挺,后緩落”的規律變化,并逐排升高;

每排水分先升高后降低;酸度控制在一定范圍內;

整個釀造過程中還原糖含量先升高后降低,第三排

達到峰值,淀粉含量一直減少;每排霉菌、酵母、細

菌堆積時均富集升高,入窖后霉菌一直降低,酵母

略升高后降低,細菌先降低后期有所回升。

與南方醬香型白酒進行對比,淺析釀造過程中

的差異:酒醅溫度變化不同,主要由于釀酒工藝不

同,北大倉更適合在4 月開始釀酒;霉菌、酵母的數

量變化趨勢不同,由于環境影響以及堆積時間不

同;細菌數量不同,主要由于南北方微生物區系不

同。這些不同可能是北大倉醬香型白酒風味略遜于

南方的原因。

對北大倉醬香白酒的初步研究利于深入研究

醬香白酒發酵機理,促進北大倉醬香型白酒的品質

進一步發展。

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