发酵温度调控对浓香型白酒主要香味成分生成的影响

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1、食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATION 1祯淅圈1262011Vol. 37No. 7（T ota l 283发酵温度调控对浓香型白酒主要香味成分生成的影响*蒲岚1,李璐2,邱树毅2,游玲1,谢善慈1,许德富3,倪斌3,税梁扬3,沈亮亮4,冯学愚4, 11（宜宾学院生工学院，发酵资源与应用四川省高校重点实验室，四川宜宾， 644000 2（贵州大学生物与化学工程学院，贵州省发酵工程与生物制药重点实验室， 贵州贵阳，550025 3（泸州老窖集团公司,四川泸州，646000 4（四川理工学院生物工程学院，酿酒生物技术四川省重点实验室，四川 自贡，643000 摘要研究了用换热方

2、式实现对浓香型白酒发酵过程温度进行控制的新方法。通过 对控温发酵与传统发酵方法进行对照试验，检测不同发酵期糟酷中主要香味成分的含量，探讨主要香 味成分的生成规律，以及控温发酵方法对基酒质量的影响,证明用换热方法实现对 浓香型白酒发酵温度进行控制是可行的。关键词浓香型白酒,发酵温度,温度控制，总酯，已酸乙酯，总酸第一作者:大学本科，工程师（冯学愚教授为通讯作者。*四川省教育厅重点项目（082A001，四川省科技厅支撑计划项目（2010NZ0029， 四川省省属高校白酒生产技术创新团队建设计划资助。收稿日期：2010 -12-01，改回日期:2011 -05- 12白酒发酵是固态、多菌种协同发酵，

3、微生物在糟酷的固、气、液三相中进行复杂的物质能量代谢。Graves 1, Membre等2和Matilda Olstorpe等3的研究均表明，在固态发酵中温度对微生物 生长代谢有重要影响。徐占成等认为，通过控制入窖温度，有利于正常发酵和生 酯4；唐现洪等认为，采用高温堆积发酵新工艺，不仅丰富了微生物的种类和数量，同时增加其代谢产物的种类和含量，增加了白酒中的香味成分，香气更加幽雅、细腻；口味更醇甜、绵软、丰 满、味长5o周庆伍认为，发酵温度控制在“前缓、中挺、后缓落”的变化趋势时，能生产好酒6O酯化反应是吸热反应,窖内生香产酯菌也需要合适的发酵温度。实际生产中受气候、操作习惯等因素的影响，实现

4、良好的发酵温度变化趋势有困难。目前对固态通风发酵可以通过培养基水分蒸发、通风等实现温度控制7,而对固态厌氧发酵温度控制的方法不多。我们通过研究换热方式，在固态厌氧的窖池内实现对白酒发酵温度的控制8o通过适当降低发酵前期窖池内温度上升速度,在发酵中后期控制窖池内温 度维持在顶温附近,实现促进已酯生成、降低乳酯生成量的目标。糟酷是微生物生长代谢的营养源和载体,发酵过程中成分的变化是窖池内微生 物生长代谢的结果,也反映了窖池内微生物区系的更替过程。通过对控温发酵与传统发酵方法进行对照,测定糟酷中主要呈香呈味成分的积累数据，可以判定发酵状况的优劣。1材料与方法窖池内控温与测温试验在四川某集团公司生产车

5、间进行。实验窖池为安装换热装置的生产用窖池，并同时以传统生产窖池为对照。控温方式:在发酵前期通入冷却水控制窖池内温度上升幅度,在发酵中后期通 入热水控制窖池内温度维持在顶温附近，适当延长“中挺”时间，以及后期温度 “缓落”的幅度。温度测定:糟醅入窖时，将温度探头埋入窖池内部，每口窖池设 3个测温点，测温点位于中层取样点附近，分为窖池中部、边部、角落。1.2 分析检测方法用蒸馏法将试样中的挥发性成分与不挥发物质分离，然后用皂化-酸碱滴定法 来测定总酯的含量，用中和滴定法测定总酸的含量。用蒸馏法将试样中的糟酷中 挥发性成分与不挥发物质分离后，用气相色谱法测定样品中主体香气成分含量。 分析检测在酿酒

6、生物技术及应用四川省重点实验室气相色谱室（泸州老窖集团进 行。2结果与讨论2.1控温发酵与对照发酵窖池温度变化趋势实验窖池与对照发酵窖池内各点的温 度变化分生产与科研经验35P 一翅胞P 一翅胞-实验窖池，对照窖池-实验窖池，对照窖池35-实验窖池，对照窖池实验窖池对照客池P 一些鹿2011年第37卷第7期（总第283期127别如图1图3所示。入窖温度为20h左右，实验窖池与对照发酵窖池温度变 化均呈现“前缓、中挺、后缓落”的变化趋势,说明发酵过程温度正常。实验窖池在发酵“前缓”阶段的温度较对照窖池温度低2h左右，在发酵“缓落”阶段的温度较 对照窖池高2h左右,说明实验窖池温度得到有效调控。图

7、1图3的数据还表明，窖池中部位置的温度较周边位置高,原因是窖池周边和角更靠近窖壁，受地温影响更大,也表明糟酷传热性差。由此可以推测糟酷传质阻力也大,窖内糟酷成分、微生物微生态在不同位置有较大差异。图1发酵过程中窖池中央温度变化图2发酵过程中窖池边温度变化图3发酵过程中窖池角温度变化由于窖池中央可预埋取样器的位置不多，因此实验窖池、对照窖池中层与下 层样品均指边中层和边下层（以下同。2 . 2酒酷中总酸及主要高级酸的变化趋势实验窖池与对照发酵窖池内中、下层糟酷中总酸的变化及趋势如图4所示，中层和下层糟酷中已酸、乙酸的变化及趋势分别如图5、图6所示。图4发酵过程中窖池糟酷中总酸含量变化发酵过程中窖

8、池中层糟酷中已酸和乙酸含量变化图6发酵过程中窖池下层糟酷中已酸和乙酸含量变化图4表明，2 口窖池糟酷酸度变化趋势基本一致。在发酵初期，对照窖池中层 糟酷中的酸度增幅出现一个峰值。随着发酵进行,实验窖池与对照窖池的糟酷中酸度的增幅呈现有波动的上升趋势。舒代兰等人认为在发酵前期窖内产生的酸主要是乳酸9,酵母菌、兼性厌氧细菌呈现此消彼长的动态变化关系10-12。结合图5、图6的数据,可以推论控制实验窖池的温度,利于抑制乳酸生成,促进已酸的生成。乙酸生成量与 相差研究结果有差异9, 13,推测原因是较频繁的取样破坏了窖内厌氧环境。2 . 3总酯及3大酯的变化趋势2.3.1总酯的变化趋势食品与发酵工业F

9、OOD AND FERMENTATION 1祯淅圈1282011Vol. 37No. 7(T ota l 283总酯是评价浓香型大曲酒基础酒质量的重要指标，主要是由已酸乙酯、乙酸 乙酯、乳酸乙酯构成,其中已酸乙酯是主体香味成分。生产中通常是已酸乙酯、乙酸乙酯产生量不足,乳酸乙酯生成量过多，需要“增已降乳”。实验窖池与对照窖池糟酷中总酯含量的变化情况如图7所示。可以看出，变化趋势与相关9, 13的研究结果相符。至发酵结束，实验、对照窖池中层糟酷总酯分别为279、273mg /100g,实验、对照窖池下层糟酷总酯分别为261、246mg /100g于对照窖池,说明控制实验窖池温度,可以提高糟酷总酯

10、的含量。与吴衍庸等人对酯化 酶最适反应温度研究结果相符14一匚妥=二)-图7发酵过程中糟酷总酯含量变化2.3.2糟酷中3大酯变化趋势实验窖池与对照发酵窖池内各点糟酷中乳酸乙酯的变化趋势如图8所示。图8表明，实验窖池中层糟酷中乳酸乙酯含量较 对照发酵窖池低,在下层糟酷中实验窖池与对照发酵窖池乳酸乙酯含量几乎一 致。说明控温发酵可以降低乳酸乙酯生成总量一匚妥=二)-图8发酵过程中糟酷乳酸乙酯含量变化结合现有的研究结果9-13,可以认为，控制实验窖池在发酵“前缓”阶段的温度比对照窖池温度低，抑制了乳酸菌的生长代谢，为酵母菌生长繁殖提供了更好的条件，降低糟酷中 乳酸乙酯的含量。实验窖池与对照发酵窖池内

11、中层糟酷和下层糟酷中已酸乙酯、乙酸乙酯的变化情况分别如图9、图10所示。控制实验窖池发酵温度,在发 酵前期糟酷中已酸乙酯、乙酸乙酯生成量较低；在发酵中后期已酸乙酯、乙酸乙酯含量更高。至发酵结束，实验窖池中层糟酷已酸乙酯、乙酸乙酯含 量分别达到9 .862、7 . 725mg /100g,对照窖池中层糟酷已酸乙酯、乙酸乙酯含量分别为8 .590、5 . 984mg /100g;实验窖池下层糟酷已酸乙酯、乙酸乙酯含量分别达 到10 . 590、6. 245mg /100g,对照窖池中层糟酷已酸乙酯、乙酸乙酯含量分别为9 .440、7 . 012mg/100g。已酸乙酯的变化趋势与吕松等人9的研究结

12、果相符,乙酸乙酯的生成趋势有差异,推测与发酵过程中大量取样破 坏了实验窖池内的厌氧环境有关,也反证了对实验窖池温度进行控制更利于已酸 乙酯的生成。验证了吴衍庸等人认为酯化反应需要较高温度的研究结果11发酵过程中窖池内中层糟酷中的已酸乙酯、乙酸乙酯变化趋势图10发酵过程中窖池内下层糟酷中的已酸乙酯、乙酸乙酯变化趋势综合图8图10的数据可以看出，采用换热方式控制发酵温度，可以实现窖池内“增已降乳”，即降低发酵过程中乳酸乙酯 的生成量，增加已酸乙酯、乙酸乙酯的生成量,并使总酯生成量有所提高。3结论白酒生产周期长,不可控影响因素多。某些数据变化异常，也说明白酒发酵中取样的准确性、样品的生产与科研经验2

13、011年第37卷第7期（总第283期129处理及检测水平对试验数据影响非常大。通过试验，可以得出以下结论：(1用换热方式,可以实现对固态厌氧的白酒发酵温度的控制。且控温发酵不 会造成酒体风格改变,更能突出浓香型白酒的窖香特色。(2控温发酵可以提高糟酷总酯的含量,促进已酸乙酯、乙酸乙酯的生成,减 少乳酸乙酯的生成。参考文献1Graves T , Narendranath N V , Dawson K , et . al . Interactioneffects of lactic acid and acetic acid at different temperatures on ethanol

14、production by Saccharomyces cerevisiae in corn mash J . Appl Microbiol Biotechnol , 2007, 73(5 :1190- 1196. 2MembreJ M , Leporq B , Vialette M , et . al . Temperature effect on bacterial growth rate :quantitative microbiology approach including cardinal values and variability estimates to perform gr

15、owth simulations on /infood J . Int J Food Microbiol . 2005, 100(1 -3 :179- 186.3Matilda Olstorpe , Karin Lyberg , Jan Erik Lindberg , et al .Population diversity of yeasts and lactic acid bacteria in pig feed fermented with whey , wet wheat distillers grains , or water at different temperatures J .

16、 Appl Envir Microbiol , 2008, 74:1696 - 1703.4徐占成，张新兰.“一长二高三适当”是提高浓香型名优酒的关键技术J .酿酒,1994(1 :38-40. 5唐现洪.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. 6周庆伍.白酒固态发酵温度变化 与产、质量关系的研究J .酿酒，2008, 35(6 :62 - 64.7徐福建，陈洪章，李佑虎.固态发酵工程研究进展J .生物工程进展，2002, 22(1 :44 -48. 8许德富，冯学愚，张宿义，等.一种大 曲酒生产窖池内发酵温度的控制方法P .中国，10

17、1508948 . 2009 -07 - 22.9舒代兰,张丽莺,张文学,等.浓香型白酒糟酷发酵过程中香气成分的变化 趋势J .食品科学，2007(6 :89-92. 10赵东，乔宗伟，彭志云.浓香型白酒发酵 过程中酒酷微生物区系及其生态因子演变研究J .酿酒科技,2007(7 :37 -39.11陈敏.浓香型酒发酵过程中糟酷微生物动态研究J .酿酒科技,1998(5 :26 - 28. 12乔宗伟，张文学，张丽莺，等.浓香型白酒发酵 过程中酒酷的微生物区系分析J .酿酒,2005(1 :18 - 21. 13吕辉,张宿义,冯治平, 等.浓香型白酒发酵过程中微生物消长与香味物质变化研究J .食

18、品与发酵工业,2010, 36(3 :37 - 40.14吴衍庸.浓香型酒己酸乙酯合成的生物学研究一泸型酯化菌101分离特性及酯化条件的探讨J 食品与发酵工业，1990(5 :1 - 3 . Effects on Main Flavor Compounds Forming by TemperatureControlling in Strong-Flavor Chinese Liquor Fermentation Pu Lan 1, Li Lu 2, Qiu Shu-yi 2, You Ling 1, Xie Shan-ci 1,Xu De-fu 3, Ni Bin 3, Shui Liang-

19、yang 3, Shen Liang-liang 4, Feng Xue-yu 4,11(College of Life Science and Food engineering , Key Laboratory of Fermentation Resources and Application at Universities of Sichuan Province , Yibin University , Yibin , 644000, China 2(Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biopharmacy of Guizhou

20、Province , College ofChemical and Chemical Engineering , Guizhou University . Guiyang ,550025, China 3(Luzhoulaojiao limited company , Luzhou , 646000, China 4(College of Materials and Chemical Engineering , Sichuan University ofScience & Engineering , Zigong ,643000, China ABSTRACT A new method of

21、temperature control by heat exchange were studied . Comparative test were carriedout between the pit installed heat exchanger and the control , and the contents of all flavoring compounds in fermenta-tion material were measured to explore some rules in the proceeding of fermentation , and the quality of crude spirits was also evaluated . The results indicated that controlling temperature by heat exchange was feasible in strongflavorChinese liquor fermentation . Key words srong-flavor Chinese liquor , fermentation temperature , temperature control , total esters , ethyl ca-proate , total acids