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酱香型白酒堆积发酵工艺的管理研究

2020-07-15 970 上传者：管理员

摘要：堆积发酵是酱香型白酒酿造非常独特和极其重要的工序，堆积质量直接影响窖内发酵结果，决定着出酒率和基酒品质。越来越多的专家学者把目光投向这里，围绕堆积发酵工艺进行多方位、立体式的研究剖析，试图揭开酱香型白酒神秘面纱的一角。本文综述了近年来关于堆积发酵工艺操作和该过程关键指标（微生物群系、理化指标与风味物质）变化规律的相关研究进展，以期能够进一步加深对堆积发酵工艺的认识。

关键词：
堆积发酵
微生物
白酒工艺
酱香型白酒
风味物质
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酱香型白酒是我国传统白酒三大基本香型之一，具有“酱香突出，幽雅细腻，酒体醇厚，空杯留香持久”的特点[1]。酱香型白酒的这些特点源于独特的生产工艺，虽然其生产工艺和生产周期是清楚明确的，但究其整个工艺体系仍有太多未知。因此，从20世纪50年代至今，我国便有大量专家和学者从多个角度对酱香型酒工艺进行探索，以期能够深入了解酱香型白酒及其工艺[2,3]。

酱香型白酒工艺以一年为一个生产周期，酿造期间需要经历九次蒸煮，八次发酵，七次取酒，可简单概括为“三高三长”，即高温制曲、高温堆积发酵、高温馏酒，生产周期长、大曲贮存时间长、基酒酒龄长[4,5]。其中，堆积发酵工序是酱香型白酒工艺中最独特的生产方式，它的主要作用是网罗堆积场地和空气中的微生物进行生长繁殖，进而生成多种酶类和代谢风味物质，为后续的窖内发酵富集重要的微生物、酶类与风味物质及其前体，从而赋予酱香型白酒独特的酱香风味[6]。

堆积发酵作为酱香型酒生产中最重要的环节之一，对基酒的产量和质量都有着直接的影响，周恒刚[7]和杨漫江等[8]的研究发现，酒醅不堆积直接入窖会导致不产酒或产酒质量差等情况，表明堆积发酵是酱香型白酒生产中不可缺少的重要环节。酱香型白酒堆积发酵工艺的独特性和关键性对酱香风味的形成有着重要意义。本文主要从工艺管理和关键指标（微生物群系、理化指标和风味物质）两个方面进行总结。

1、堆积发酵的工艺管理

堆积发酵主要包含晾堂操作和晾堂堆积发酵两个过程，由于酱香型白酒生产遵循传统工艺，晾堂操作后的堆积发酵属于自然发酵，因此正确把握晾堂操作中的各道工序，以及合理解决堆积异常情况才能有效加强工艺管理和控制，从而确保发酵正常进行。

1.1 堆积发酵工艺操作

晾堂操作是酒醅网罗空气和场地微生物的重要过程，保证随后的堆积发酵正常进行。晾堂操作的要求是要严格做到“精耕细作”，将醅团打散，大曲和酒醅充分拌匀，同时要注意收堆温度、堆积时长和堆积过程中的温度变化[9]。收堆温度方面，通过控制下沙、造沙和一轮次酒醅的摊晾温度和摊晾时长，以酵母菌作为参考指标，考察二者对堆积发酵的影响，发现下沙、造沙的收堆温度在24～28℃时酵母菌数量最多，而一轮次收堆温度在28～35℃时堆子升温最快。

在50h即可升温，酵母菌数量达到107数量级，说明收堆温度应根据每个轮次选择各自较为合理的范围。堆积时长方面，冯雨[10]通过跟踪不同轮次堆积发酵的堆积时长，证明堆积时长主要与气温、起堆温度和操作有关，一轮次、二轮次分别在春节前后，为堆积发酵最长的两个轮次，在二轮次以后则逐渐缩短。此外，王邦坤等[11]提出堆积酒醅的疏松度和含氧量对各种菌系的生长繁殖影响较大，而堆积酒醅的疏松度正是源于收堆过程中的细致操作。

随着堆积发酵的进行，堆子各位点的温度、酸度和氧浓度等环境因子呈明显差异，因此有学者提出通过倒堆促进堆积酒醅与氧气接触，同时平衡各个位点。倒堆是将堆顶部酒醅倒为堆底，堆表倒为堆心层，堆心和堆底层倒为堆顶层，然后继续发酵。张维山等[12]设计了堆子倒堆和不倒堆的对照实验，实验显示，经过倒堆的堆子升温平稳，各位点温度更趋一致，升温层整体加厚，堆积时间相应延长。堆积结束后，酒醅酒香浓、果香悦人，松散、无板结现象；通过检测实验组和对照组酒体中的风味物质来考察倒堆对堆子的影响，发现经过倒堆的堆子蒸馏得到的酒体中高级醇的含量有所降低，但酯类物质没有较大差异，说明该操作对酒基酒品质无负面影响。

1.2 堆积发酵异常处理

“腰线”是酱香型白酒冬季生产中糟醅颜色呈白色或微黄色，结构呈团状或块状，带有酒香味或霉味的一层酒醅，它的形成会影响整个堆子堆积发酵过程中微生物与微生物、微生物与环境之间物质和能量的交换，严重时对堆积发酵会造成一定的影响。根据江鹏等[13]的研究，预防“腰线”的产生首先要控制好糊化时间；其次，缩短排与排之间上堆的时间，缩小排与排之间的温差；最后要严格注意各堆子发酵温度变化的情况，对于已经发现“腰线”的堆子则需要将“腰线”层打破，然后将其与表层温度低的酒醅混合继续发酵。

堆子“不来温”同样也是酱香型白酒冬季生产中容易出现的发酵异常现象，其表现为堆子在经过几天的发酵后温度没有升高，或者升温不正常，即部分位点升温而其他位点未升温。破堆移位是探索解决“不来温”的常用手段，即将异常堆子四周挖开后转移到旁边的空地上进行再次堆积发酵。卓毓崇等[14]发现，采用破堆移位的方法处理堆子能够促进各类微生物的生长繁殖，并有效地提高酒醅的出酒率。

袁再顺等[15]进一步考察破堆移位对堆积堆子的影响，发现在理化指标方面，破堆移位处理能使异常堆恢复正常升温，显著增加二轮次酒醅中还原糖含量，有效降低酒醅的总酸含量与水分含量；微生物群系方面，能显著增加二轮次堆积酒醅中的好氧菌，如芽孢杆菌和高温放线菌的数量，并减少乳酸杆菌的数量；对入库酒的产量与质量进行对比分析也表明，破堆移位能保证一轮次、二轮次酒的产量和质量。

2、堆积发酵工艺的关键指标

堆积发酵过程中微生物的生长繁殖会受到酒醅理化性质的影响，但它们的代谢产物也会反作用于生长环境，改变酒醅的理化性质，同时也会产生大量风味物质，对基酒的产量和质量有直接的影响。

2.1 微生物群系

酱香型白酒中的功能微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌，它们在酿造过程中能够通过代谢产生各种风味物质和有机反应前体物质，产生多种酶类物质，参与热能供应[2,5]。细菌方面，中国科学院成都生物研究所利用DGGE技术对仁怀市一家酱香型酒厂7个轮次堆积过程的细菌群落进行了研究，发现同一轮次的不同堆积时期，细菌多样性的变化趋势为堆积中期>堆积后期>堆积前期[16]。根据李欣等[17]的研究，堆积发酵酒醅中的优势菌为乳球菌属(Lactococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和醋酸杆菌属(Acetobacter)。

真菌方面，戴奕杰等[18]对7个轮次的真菌结构进行检测分析，发现不同轮次堆积发酵酒醅中的真菌菌群结构整体比较接近。通过对造沙和一轮次的酵母菌数量检测分析，发现酵母菌的数量在堆积期间呈上升趋势，到入窖时可达到106～108数量级。江南大学徐岩等[19]对习酒堆积过程微生物群落结构进行了解析，发现堆积过程中有8种不同种类的酵母，其中以酿酒酵母、拜氏结合酵母、粟酒裂殖酵母和膜璞毕赤酵母为优势酵母。徐岩等[20]发现堆积表层霉菌种类多，主要以拟青霉属、米曲霉和曲霉菌为主，同时发现拟青霉拥有最高的糖化酶(3252 U/g±526 U/g)，米曲霉液化酶最高(1491 U/g±324 U/g)，表明上述霉菌起着重要的糖化作用。

2.2 理化性质

尚柯等[21]对北方酱香酒第3轮次堆积发酵过程中酒醅的水分、温度、酸度、淀粉含量、还原糖含量、粗蛋白含量和含氧量进行检测分析，研究表明，堆积酒醅水分含量一般在42%～46%之间，不同部位之间呈显著差异；表层温度最高，升温幅度最大；酒醅中淀粉、蛋白含量随时间延长而降低，还原糖含量升高，不同空间位置含量显著不同；堆心的含氧量在刚起堆时与空气中的含氧量接近，随后逐渐下降，到堆积结束时可达到无氧环境。周恒刚[7]、王贵军[22]等也提出，理化指标的变化幅度堆子表层>堆子中层>堆子堆心，此过程中水分、淀粉、酸度下降，糖分、总酯呈上升趋势。表层温度变化最明显，堆心的温度变化较小，升温幅度小于10℃，与尚柯等[21]的研究结果一致，而酸度的下降能够为酵母菌的生长代谢提供适宜的环境。

2.3 风味物质

杨漫江[8]通过对比堆积发酵和不堆积发酵酒醅中风味物质的含量差异，发现堆积与不堆积酒醅中的高级醇、乙缩醛、双乙酰、2,3-丁二醇以及有机酸和酯类化合物等的含量有显著差异。此外，刘民万等[23]对堆积酒醅和基酒中的挥发性物质进行比较，发现17种基酒中的重要香味物质都能够在堆积酒醅中检出，充分说明堆积发酵对酱香型白酒风味的形成有重要贡献。韩兴林等[24]对8个轮次的堆积发酵过程中的挥发性物质进行检测分析，从酱香白酒堆积酒醅中定性检测出挥发性风味化合物83种，其中，醇类物质19种，醛类物质8种，酸类物质13种，酯类物质24种，酚类物质4种，其他类物质14种。

对比各个轮次检出挥发性物质的种类和数量可知，检出风味最多是在第三轮次、第四轮次、第五轮次，最后两个轮次最少，其中醇类风味化合物在第七轮次、第八轮次相对含量较高；醛类风味化合物在各轮次中相对含量均较低；有机酸类风味物质相对含量在第四轮次、第五轮次显著高于其他轮次；酯类风味物质在第六轮次、第七轮次明显高于其他轮次，这些物质含量的差异形成了各个轮次基酒的风格，最终造就了酱香型白酒的独特性。

3、展望

综上所述，堆积发酵是酱香酒工艺中网罗和富集空气和场地中微生物的一个重要过程，对酱香型白酒工艺的产酒和产香有着重要意义。生产实践证明，堆积操作管理得好，堆积发酵好，则酒醅香气好，产酒多；反之，堆积质量差，不仅产酒少，而且酒质差。目前，专家和学者主要是从堆积过程的工艺管理和关键指标分析进行研究讨论，对关键指标与堆积质量的内在关系分析较少，没有充分利用好数据来指导实际生产。要想进一步做好堆积发酵，笔者认为还需在以下几个方面继续深入研究。

(1）加强数据的挖掘和分析处理。通过收集各个轮次的相关参数，建立堆积过程的数据库，对堆积发酵不同时间、空间的数据进行分析，考察不同时空酒醅发酵特性，同时，努力探索对分析结果的直观化、可视化，应用交互图表展示分析结果。(2）实现数据指导生产。基于对各个参数的分析，探明堆积过程各参数的变化规律，寻找最适合入窖的各个理化指标的范围，从中找出合理入窖时机的各参数指标以实现生产指导。(3）积极探索工艺调整。通过大数据分析，对比发酵正常和发酵异常情况下各个参数的差异，实现堆积发酵的进度判断，从而根据参数结果及时发现异常并提出相应处理措施，有效改善堆积发酵质量。

参考文献：

[1]钟方达.酱香型白酒生产现状分析及思考[J].酿酒科技,2009(11):123-127.

[2]连宾.微生物在酱香型白酒香味物质形成中的作用[J].中国酿造,1997(1):13-14.

[3]唐现洪,钟雨,谢旭,等.高温堆积发酵工艺在浓香型双沟大曲酒生产中的应用[J].酿酒科技,2006(8):59-62.

[4]李大鹏,卢红梅,龙则河,等.酱香型白酒研究进展[J].酿酒科技,2013(3):73-76.

[5]杨国华,邱树毅,黄永光.酱香白酒生产中产香微生物研究[J].中国酿造,2011(4):28-31.

[7]周恒刚.酱香型白酒生产工艺的堆积[J].酿酒科技,1999(1):5-7.

[8]杨漫江.堆积发酵对酱香型白酒风味物质形成的影响[J].酿酒科技,2011(7):72-73.

[9]张守财.堆积发酵对酱香型白酒风味形成的作用及其控制[J].福建轻纺,2006(11):17-18.

[10]冯雨.酱香型白酒的堆积发酵[J].酿酒科技,2013(2):80-81.

[11]王邦坤,张维山.北方大曲酱香酒云门陈酿高温堆积发酵工艺探讨[J].酿酒,2019(3):40-42.

[12]张维山,张宗举,孟宪江,等.堆积发酵过程中酒醅倒堆试验工艺总结[J].酿酒,2013(5):86-88.