“千年老窖万年糟”是浓香型白酒的酿造特点之一,这句话也是对浓香型白酒使用泥窖续糟发酵工艺特点的概括,同时也表明了糟醅在浓香型白酒生产中的重要地位[1]。中国白酒作为世界六大蒸馏酒之一,具有深厚的历史积淀,形成了别具一格的中式白酒文化。自改革开放以来,我国白酒产能迅速扩增,2023年我国的白酒总产量为629万kL,相较于1978年的143.74万t已不可同日而语[2]。作为四大基础香型之一的浓香型白酒,占据着50%以上的中国白酒市场份额,具有强有力的市场竞争力[3]。随着产能的提升,白酒品质越发的受到了广大消费者与各大酒企的重视,如何在保证产能的前提下提升白酒品质已经成为了酒行业的研究热点。
入窖糟醅酸度是浓香型白酒糟醅入窖时的重要理化指标,入窖糟醅酸度与糟醅发酵节奏相关,入窖糟醅是整个浓香型白酒发酵体系中的培养基,糟醅入窖时的酸度在一定程度上对微生物的生长繁殖有着选择和调节作用,会影响发酵过程中微生物菌系与酶系的发酵路径和节奏,从而会影响白酒最终的酒体风味与酒质酒率[4-6]。郭辉祥等[7]通过提高入窖糟醅酸度,显著增加基酒酸度,江东材等[8]发现浓香型白酒入窖糟醅酸度会影响最终出窖糟醅酒精度,唐贤华等[9]发现入窖糟醅酸度对浓香型白酒的发酵影响较大。但入窖酸度具体对基酒骨架风味的影响尚待探究,特别是针对不同窖龄的入窖糟醅,浓香型白酒续糟发酵的工艺特点,导致了不同糟龄的糟醅在酿造上所表现的特性有所差异。当前对于入窖糟醅不同酸度的研究多数是采用生产级别试验进行探究,生产上影响试验结果的各种因素较多,各平行试验组之间平行性较弱,这容易导致部分试验结果代表性较弱,且对于不同糟龄的入窖糟醅酸度对基酒风味的影响,目前暂无该方向的系统性研究。
本研究以不同糟龄的浓香型白酒入窖糟醅为基础,分别在原有的酸度基础上增加入窖糟醅的酸度,对发酵升温过程进行监控,测定出酒率,采用气相色谱技术对基酒关键风味成分进行分析,以阐明同糟龄浓香型白酒入窖糟醅酸度增加对基酒骨架风味的影响。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
酿造原料:不同糟龄正常浓香型白酒入窖糟醅、高粱、大米、糯米、小麦、玉米、大曲,取自川南某浓香型酒厂。
试剂:甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇、仲丁醇、乙醛、乙缩醛、己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯标准品(色谱纯),上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
1.2 仪器与设备
GC8890B气相色谱检测仪,上海安捷伦公司;20 L小型白酒蒸馏器,东莞市酿哥科技有限公司;DME 35 Ex便携式酒精测量仪,奥地利安东帕公司;GJD 200LED数显温度计,衡水正旭电子科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 基础入窖糟醅
1年窖龄糟醅、2年窖龄糟醅、10年窖龄糟醅,各糟龄母糟质量∶混合粮食质量=9∶2,五粮配比:高粱36%,粉碎至均匀呈现为2～4瓣,无整粒,无细粉末;大米22%,粉碎至均匀呈现为2～4瓣,无整粒,无细粉末;糯米18%,整粒;小麦16%,粉碎至均匀呈现为2～4瓣,无整粒,无细粉末;玉米8%,无整粒,无细粉末,粉碎后颗粒均匀。粮食饱满、具备粮食特有色泽,无酸味、臭味、霉味等杂味,具有典型粮食本味,无霉变;选正常升温窖池母糟,母糟色泽棕黄,均匀一致,无异味,无酸败,质地均匀松散,无团状硬块。
1.3.2 各窖龄入窖糟醅酸度调节
准确称取一定质量糟醅,采用同一酸度调节液(主要成分为乙酸、乳酸、己酸、丁酸四大酸),分别在各糟醅基础入窖酸度上根据糟醅最终质量与目标酸度添加酸度调节液,分别将各糟龄入窖糟醅酸度提升0.0、0.2、0.4、0.6,4种酸度不同的糟醅分别以A、B、C、D表示,A为各糟龄入窖糟醅未加酸液调节的初始酸度。冷却后分别接种相同批次及相同质量的混合大曲,发酵60 d。
1.3.3 蒸馏
结束发酵后,分别将每组糟醅添加等质量熟糠混合均匀,每批次添加等量相同底锅水,探气上甑,缓火蒸馏,蒸馏至综合酒样酒精度达到60.5%vol时停止取酒,准确称取出酒质量。
1.3.4 基酒理化指标及色谱
1.3.4.1 基酒总酸测定
参照 GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定(含第1号修改单)》中总酸的测定方法检测基酒中总酸含量。
1.3.4.2 基酒总酯测定
参照 GB/T 10345—2022《白酒分析方法》指示剂法检测基酒中总酯含量。
1.3.4.3 基酒GC检测条件
检测器:FID,检测温度250 ℃;载气(高纯氮):流速1 mL/min,氧气流量150 mL/min,氢气流量30 mL/min,尾吹气流量30 mL/min;进样口温度250 ℃,进样量1 μL,分流比30∶1;升温程序:初温30 ℃,保持20 min,以3 ℃/min升至120 ℃,保持0 min,再以6 ℃/min升至230 ℃,保持20 min。
1.4 数据处理与分析
每组试验设置3组平行,结果用“平均值±标准差”表示,采用SPSS 26 软件对数据进行显著性分析,Origin 2021软件进行数据图像处理。
2 结果与分析
2.1 发酵过程升温情况
采用数显温度计,对不同入窖酸度糟醅发酵过程温度进行监控,记录各组糟醅发酵过程的升温趋势以及达到“中挺”的温度与时间,结果如图1所示,1年糟龄与2年糟龄在各自A、B两组升温趋势表现一致,在入窖第8天到达“中挺”温度,C、D组样本在入窖第10天到达“中挺”温度;10年糟龄A组在入窖第8天到达“中挺”温度,B、C两组在入窖第9天到达“中挺”温度,C组在入窖第11天到达“中挺”温度;1年糟龄不同入窖酸度糟醅在发酵“中挺”温度上表现为入窖酸度越高“中挺”温度越高,2年糟龄与10年糟龄不同入窖酸度糟醅在发酵“中挺”温度上表现为A、B两组在“中挺”温度上表现无明显差别,两者“中挺”温度几乎保持一致,C组“中挺”温度高于D组。综合3个糟龄的发酵升温情况可总结为,在一定范围的入窖酸度内,不同入窖酸度的糟醅在发酵过程中,酸度越高,达到“中挺”温度的时间越长且“中挺”温度越低,说明糟醅入窖酸度对发酵体系的发酵节奏有一定的影响,在发酵过程中,温度的变化情况在一定程度上是由体系发酵热产出情况决定的[10]。同时体系的发酵热变化情况也会反作用于体系发酵过程中微生物演替情况,进而影响整个发酵体系[4,11]。不同入窖酸度糟醅在发酵升温上表现出这样的结果,可能是由于糟醅发酵体系的高酸度对糟醅发酵所用糖化发酵剂中的微生物有一定程度的影响,该体系可能存在高酸度对部分微生物的发酵节奏有一定程度抑制作用,进而影响整个发酵微生态演替[6,12]。
a-1年糟龄;b-2年糟龄;c-10年糟龄
图1 发酵升温情况
Fig.1 Temperature rise during fermentation
2.2 净升温情况
各糟龄不同酸度入窖糟醅,发酵过程净升温情况如图2所示,糟龄为1年的初始酸度组糟醅净升温最高,3个糟龄不同酸度的入窖糟醅,其净升温都随入窖糟醅酸度的增加呈下降趋势,糟龄为1、2、10年的净升温都在各自初始酸度A处达到最高,分别为11.6、11.5、11.4 ℃,都显著高于各自糟龄C、D两组样本(P<0.05),即各自入窖糟醅酸度增加0.4与0.6两组样本。同时结合图1,各糟龄糟醅不同入窖酸度温度变化情况,随各糟龄入窖糟醅酸度增加,其发酵节奏呈变缓趋势,温度到达“中挺”的时间延长,达到的顶温数值降低,由此可以推测提升入窖糟醅酸度对糟醅发酵前期节奏有阻碍作用,曲药中的微生物作用随入窖糟醅酸度的提升而降低代谢节奏,同时影响糟醅的营养物质利用。这可能是由于在一定范围内增加酸度会增加糟醅发酵过程微生物适应时间,进而影响发酵节奏,最终导致糟醅发酵程度降低,故净升温降低[1,13-14]。
图2 发酵净升温
Fig.2 Net temperature rise during fermentation
注:柱上不同字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.3 出窖糟醅酒精度
各糟龄不同酸度入窖糟醅,其出窖糟醅酒精度情况如图3所示,糟龄为1年的初始酸度组出窖糟醅酒精度最高,为5.2%vol,3个糟龄不同酸度的入窖糟醅,其出窖糟醅酒精度都随入窖糟醅酸度的增加呈下降趋势,这与唐贤华等[9]和江东材等[8]研究结果较一致;糟龄为1、2、10年的出窖糟醅酒精度都在各自初始酸度A处达到最高,分别为5.2、5.1、4.9%vol,都显著高于各自糟龄C、D两组样本(P<0.05),即各自入窖糟醅酸度增加0.4与0.6两组样本。随着糟龄越大,酸度调节对出窖糟醅酒精度的影响越大,糟龄为1年的入窖糟醅酸度调节对出窖糟醅酒精度影响最小,这可能与随着入窖酸度的增加,糟醅中细菌多样性与酵母多样性的降低有关[14]。
图3 出窖糟醅酒精度
Fig.3 Alcohol content of out-of-vat mash
2.4 出窖糟醅酸度差异
各糟龄不同酸度入窖糟醅,其出窖糟醅酸度情况如图4所示,糟龄越大,出窖糟醅酸度越高,糟龄为10年的总体出窖糟醅酸度最高,糟龄为1年的总体出窖糟醅最低。在同一糟龄间,随入窖酸度增加,出窖酸度呈上升趋势,各糟龄出窖糟醅酸度都在入窖糟醅酸度增加0.6的组样中表现最高,1年糟龄最高出窖酸度为2.86,显著高于其原始入窖酸度发酵组样,2年糟龄最高出窖酸度为3.56,显著高于其原始入窖酸度组与入窖糟醅酸度分别增加0.2和0.4的发酵组样,10年糟龄最高出窖酸度为3.71,各酸度入窖糟醅组样间差异不显著(P<0.05)。图4结果显示,相较于发酵开始时的酸度差异,各糟龄糟醅出窖酸度差异大大减小,同一糟龄A组到D组,入窖糟醅酸度差异梯度为0.2,入窖时A组与D组酸度差异为0.6,历经一个完整的发酵周期后,出窖酸度差异最大为2年糟龄的A组与D组,出窖时酸度差异为0.2,糟龄为1年与10年出窖糟醅酸度最大差异为A组与D组,各自分别相差0.09与0.04。通过图4结果,1年糟龄和2年糟龄的原始入窖酸度发酵样组分别与各自入窖糟醅酸度增加0.2和0.4的发酵组样的出窖糟醅酸度无显著差异,10年糟龄的原始入窖酸度发酵样组与其余3个发酵样组的出窖糟醅酸度无显著差异,说明不同糟龄的入窖糟醅在一定范围内提升酸度对出窖糟醅酸度无显著影响,这与杨周林等[15]研究结果较一致。同时说明提升入窖糟醅酸度对糟龄为1年和2年的糟醅出窖酸度影响大于糟龄为10年的出窖糟醅酸度影响,这可能是不同糟龄糟醅的理化结构不同,而糟龄偏大的糟醅对于入窖酸度提升的抵抗能力与塑性更强,从而降低了对其出窖糟醅酸度的影响。
图4 出窖糟醅酸度
Fig.4 Acid content of out-of-vat mash
2.5 出酒率变化情况
各糟龄不同酸度入窖糟醅出酒率情况如图5所示,糟龄为1、2、10年的糟醅都表现为随入窖糟醅酸度增加,出酒率降低,各糟龄的入窖糟醅酸度提升组较原始酸度入窖糟醅组的出酒率都显著降低(P<0.05)。提高不同糟龄入窖糟醅酸度,对各糟龄糟醅出酒率影响不同,1年糟龄糟醅入窖酸度提升0.4与0.6,其出酒率无显著差异;2年糟龄糟醅入窖酸度提升0.2与0.4,其出酒率无显著差异;10年糟龄糟醅入窖酸度提升0.2、0.4、0.6,各组样出酒率呈显著降低(P<0.05)。在糟龄为1、2、10年的3组样本中,糟龄越大,总体出酒率越低,10年糟龄糟醅总体出酒率表现为最低,其次是2年糟龄糟醅,最高是1年糟龄糟醅。导致此结果的原因可能为抑制糟醅发酵状态的因素除了糟醅酒精含量外,糟醅酸度等理化因素也会在一定条件下联合其他影响因素,共同联合作用,影响糟醅继续发酵,最终影响糟醅出酒率[13]。
图5 不同糟龄糟醅出酒率
Fig.5 Alcohol yield of different-aged mash
2.6 基酒关键风味成分分析
2.6.1 不同糟龄基酒主成分分析(principal component analysis,PCA)
通过对糟龄为1、2、10年3个不同糟龄的糟醅基酒风味成分进行PCA,PC1(主成分1)与PC2(主成分2)得分分别为61.8%与16.0%,累计得分为77.8%。综合分析结果,绘制出二维的PCA结果如图6所示,从左到右,糟龄分别为1、2、10年的基酒样本点依次清晰地分布在结果图的3个区域,其中,糟龄为1年与糟龄为2年和10年的样点分别分布在PC1的左右两侧,1、2、10年糟龄的样点聚集程度依次增加,说明糟龄为1、2、10年的基酒风味存在明显差异。
图6 基酒挥发性成分PCA
Fig.6 PCA of volatile components in base Baijiu
2.6.2 入窖酸度调节对1年糟龄糟醅的风味影响
为进一步明确调节入窖糟醅酸度具体对糟醅风味产生的影响,通过对糟龄为1年的糟醅入窖酸度与基酒各风味成分进行相关性分析,同时对其显著性进行分析,并对与入窖酸度具有显著相关性的风味物质具体浓度变化情况进行分析,结果如图7所示,1年糟龄入窖糟醅酸度与其糟醅基酒甲醇、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、总酸、总酯呈显著正相关(P<0.05),随入窖酸度增加各物质含量增加,其中D组较A、B、C 3组,甲醇含量显著提高(P<0.05),C、D 2组较A、B 2组,戊酸乙酯含量显著提高(P<0.05),D组较A组,己酸乙酯含量显著提高(P<0.05),这与李义等[14]研究的,在一定范围内提高糟醅酸度会使糟醅中己酸菌含量增加的结论表现结果一致。说明入窖糟醅酸度对糟龄为1年的糟醅基酒风味有较大的影响,提高一定范围的入窖糟醅酸度,可影响糟醅基酒中的部分风味物质含量,如己酸乙酯、总酸、总酯,这些属于浓香型白酒中的关键风味成分[16-17]。尤其是在新窖中,因此对于糟龄为1年的基酒,在一定范围内提高入窖酸度对基酒的风味有积极的影响,但同时也应该注意对应工艺调整,结果中对于提高入窖糟醅酸度0.6,己酸乙酯显著提高的同时,甲醇含量也相较原始空白糟样显著增加,甲醇属于基酒一项重要的安全指标,因此应注意蒸馏时去头段酒的量,进而减小其对基酒的影响。
a-相关性分析;b-显著相关成分分析
图7 一年糟龄入窖糟醅酸度与基酒风味成分相关性分析
Fig.7 Correlation analysis of entrance acidity and flavor components in 1-year-old mash base Baijiu
注:*表示在 0.05 级别,相关性显著(下同)。
2.6.3 入窖酸度调节对2年糟龄糟醅的风味影响
对于糟龄为2年的糟醅,其入窖酸度与各风味成分的相关性以及具有显著相关性物质的含量变化情况如图8所示,2年糟龄入窖糟醅酸度与其糟醅基酒除乳酸乙酯外,其余各风味成分与糟醅入窖酸度呈正相关关系,其中正丙醇、仲丁醇、乙酸、丁酸乙酯、戊酸乙酯、总酸、杂醇油呈显著正相关(P<0.05),随入窖酸度增加各物质含量增加,其中C、D 2组正丙醇含量较A、B 2组显著提高(P<0.05),D组丁酸乙酯含量较B组显著提高(P<0.05),D组杂醇油含量较A、B 2组显著提高(P<0.05),C组杂醇油含量较A组显著提高(P<0.05),D组总酸含量较A、B、C 3组显著提高(P<0.05)。说明入窖糟醅酸度对糟龄为2年的糟醅基酒风味有较大的影响,提高一定范围的入窖糟醅酸度,可影响糟醅基酒中的部分风味物质含量,进而影响基酒质量,对于糟龄为2年的糟醅,提高入窖糟醅酸度虽然在一定程度上提高了基酒总酸等风味成分含量,但同时也在一定范围内显著提高了杂醇油的含量(P<0.05),因此对于入窖酸度的调控不可超过一定范围,从本次实验结果建议最高不超过0.2,在其余关键风味物质增加的条件下杂醇油含量无显著变化,但具体情况应根据酿造工艺与糟醅结构状态等因素适当调整。
a-相关性分析;b-显著相关成分分析
图8 二年糟龄入窖糟醅酸度与基酒风味成分相关性分析
Fig.8 Correlation analysis of entrance acidity and flavor components in 2-year-old mash base Baijiu
2.6.4 入窖酸度调节对10年糟龄糟醅的风味影响
对于糟龄为10年的糟醅,其入窖酸度与各风味成分的相关性以及具有显著相关性物质的含量变化情况如图9所示,10年糟龄入窖糟醅酸度与其糟醅基酒除正丙醇、仲丁醇、丁酸乙酯、乳酸乙酯外,其余各风味成分与糟醅入窖酸度的相关性较弱,其中仅乳酸乙酯与入窖糟醅酸度呈显著正相关(P<0.05),基酒中乳酸乙酯含量随入窖糟醅酸度增加而上升。通过对糟龄为10年的不同入窖酸度糟醅基酒乳酸乙酯含量进行分析,从A组到D组,随入窖酸度提高,糟醅基酒中乳酸乙酯含量增加,但各组基酒乳酸乙酯含量未表现出显著差异,从糟龄为10年的各组基酒乳酸乙酯与己酸乙酯比例分析,基酒中乳酸乙酯/己酸乙酯>1.0,已经是属于“乳/己倒挂”现象,对于浓香型白酒质量属于负面影响,因此对于糟龄为10年的糟醅,若需要通过调节入窖酸度来调控基酒风味,同样应根据实际情况合理调节增加范围,以避免对基酒质量产生负面影响。
a-相关性分析;b-显著相关成分分析
图9 十年糟龄入窖糟醅酸度与基酒风味成分相关性分析
Fig.9 Correlation analysis of entrance acidity and flavor components in 10-year-old mash base Baijiu
3 结论与讨论
在各糟龄入窖糟醅基础的入窖酸度上,提高入窖酸度对各糟龄糟醅的影响有所差异,在发酵升温方面,提高入窖酸度会增长发酵“前缓”时长,会降低发酵过程净升温量,在糟龄为10年的糟醅表现上最为明显。在糟醅理化方面,提高入窖酸度会降低出窖糟醅酒精度,在糟龄为10年的糟醅表现上最为明显;会增加出窖糟醅的酸度,在糟龄为2年的糟醅表现上最为明显。在糟醅出酒率方面,提高入窖酸度会在一定范围内降低出酒率,在糟龄为10年的糟醅表现上最为明显。在基酒风味方面,提高入窖糟醅酸度会影响基酒部分风味物质含量,对于糟龄为1年的糟醅,提高入窖糟醅酸度会在一定程度上增加基酒丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、总酸、总酯含量,在提高入窖糟醅酸度0.6的情况下,显著(P<0.05)提高基酒己酸乙酯与戊酸乙酯含量,但同时会增加基酒甲醇含量,因此在摘酒工艺上应合理调节,以减小甲醇对基酒的影响;对于糟龄为2年的糟醅,提高入窖糟醅酸度会在一定程度上增加基酒正丙醇、仲丁醇、乙酸、丁酸乙酯、戊酸乙酯、总酸、杂醇油含量;对于糟龄为10年的糟醅,提高入窖糟醅酸度会在一定程度上增加基酒乳酸乙酯含量。提高入窖糟醅酸度对不同糟龄的基酒风味影响存在差异,在乙酸、乳酸、己酸、丁酸四大酸中,入窖酸度仅与2年糟龄基酒乙酸有显著相关性,在与各糟龄基酒对应的乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯四大酯中,1、2、10年糟龄入窖糟醅酸度分别与基酒丁酸乙酯和己酸乙酯,丁酸乙酯,乳酸乙酯有显著相关性,说明四大酸在不同糟龄糟醅发酵过程中对基酒风味的影响存在差异。总体来说,在糟醅原有的入窖酸度基础上提高酸度,对糟龄较小糟醅风味有一定积极的影响,但对出酒率有一定的负面影响,对于不同糟龄的糟醅,应根据糟醅实际理化结构与酿造工艺等特点适当调节入窖糟醅的酸度范围,这为提升浓香型白酒新窖基酒酒质提供了一定的参考价值。
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