任 飛,朱文優(yōu),程文浩
(1.西南科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院,四川 綿陽(yáng) 621010;2.宜賓學(xué)院固態(tài)發(fā)酵資源利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 宜賓 644000)
大曲酒的酒精發(fā)酵是厭氧發(fā)酵,酵母菌要分解大量的可發(fā)酵性糖,以獲得所需的能量。酵母菌細(xì)胞內(nèi)通過(guò)糖酵解(embden-meyerhof-pathway,EMP)途徑會(huì)產(chǎn)生還原型輔酶I(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH),但產(chǎn)生的量并不多,如不及時(shí)將NADH氧化生成氧化型輔酶I(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+),糖的分解產(chǎn)能將會(huì)中斷。大曲酒的發(fā)酵實(shí)質(zhì)上就是酵母菌在厭氧條件下,將經(jīng)過(guò)EMP途徑生成的丙酮酸繼續(xù)降解生成乙醇,糖酵解加速,NAD+和NADH周轉(zhuǎn)較快,從而獲得維持自身新陳代謝所需的能量,酵母菌通過(guò)厭氧發(fā)酵可以產(chǎn)生大量的乙醇[1]。
酸是形成濃香型大曲酒香味成分的前體物質(zhì),其本身也是酒體中的一種重要的呈味物質(zhì)。入窖酸度對(duì)微生物群落的演變以及代謝產(chǎn)物的生成具有重要影響。該文綜述了酸度對(duì)濃香型大曲酒發(fā)酵的影響,在大曲酒的釀造過(guò)程中,控制糟醅合適的入窖酸度,給有益微生物的生長(zhǎng)、繁殖、發(fā)酵創(chuàng)造良好條件,有助于提高濃香型大曲酒的產(chǎn)量和質(zhì)量[4-5]。
母糟中的碳水化合物經(jīng)微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生各種有機(jī)酸,如乙酸、乳酸、丁酸、己酸等,合理利用母糟,可以為入窖糟醅提供合適的酸度。有機(jī)酸不利于淀粉吸水糊化,可以抑制糟醅中有害雜菌的繁殖和代謝。當(dāng)pH值>10.0時(shí),淀粉會(huì)快速糊化,而隨著酸度增加或pH降低,淀粉的糊化會(huì)受到抑制,當(dāng)pH值在4~7的范圍內(nèi)酸度對(duì)糊化的影響不明顯。因此,合適的酸度有利于控制淀粉的糊化程度,從而達(dá)到“熟而不粘,內(nèi)無(wú)生心”的效果[6-7]。
糖化和發(fā)酵作用都是在微酸性條件下進(jìn)行的,入窖糟醅的酸度在一定范圍內(nèi),以及糟醅發(fā)酵過(guò)程中酸度的適度增加,這都有利于發(fā)酵前期淀粉的糖化作用,同時(shí)抑制部分有害雜菌的生長(zhǎng)繁殖,濃香型大曲酒的糟醅中含有多種有機(jī)酸,具有較強(qiáng)的緩沖能力,這對(duì)糖化酶的催化活性有一定的保護(hù)作用。
酸度(pH值)除對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生直接影響外,還會(huì)影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,影響環(huán)境中有害物質(zhì)對(duì)微生物的毒性,影響代謝途徑中各種酶的活性,影響代謝產(chǎn)物的形成[8-9]。通常情況下,酵母菌和霉菌的最適生長(zhǎng)pH值為4.5~5.5,細(xì)菌的最適生長(zhǎng)pH值為6.5~7.5[10]。名酒廠的生產(chǎn)實(shí)踐證明,濃香型大曲酒入窖酸度在1.2~1.7之間較為適宜,發(fā)酵糟醅的酸度過(guò)高或過(guò)低均不利于濃香型大曲酒的發(fā)酵。適宜的入窖酸度不僅有利于細(xì)菌、酵母菌等有益的微生物的生長(zhǎng)、繁殖,形成優(yōu)勢(shì)菌,而且可以抑制有害微生物的生酸作用,因而出窖糟醅的酸度增加不大,為控制下排入窖糟醅的酸度創(chuàng)造有利條件,減緩窖池老化。入窖酸度不當(dāng),不僅直接影響微生物的種類和數(shù)量,嚴(yán)重者會(huì)影響整個(gè)窖池的微生態(tài)體系[11-12]。
合適的酸度有利于抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖、可以促進(jìn)酵母菌的生長(zhǎng)和發(fā)酵[13]??刂葡募驹沲娜虢阉岫仍诮湍妇淖钸m酸度(pH值4.5左右),從而有效抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖,生產(chǎn)上叫“以酸治酸”,即通過(guò)控制糟醅合適的入窖酸度來(lái)抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖,防止大量產(chǎn)酸,有利于酵母菌生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì),控制發(fā)酵緩慢升溫[14-15]。
如果入窖糟醅的酸度過(guò)高,大曲酒發(fā)酵過(guò)程中的有益菌(主要是細(xì)菌和酵母菌)就不能很好地生長(zhǎng)繁殖,細(xì)菌產(chǎn)生的淀粉酶、糖化酶減少,不利于淀粉的糖化和酵母菌的酒精發(fā)酵,導(dǎo)致出窖糟醅的殘余淀粉含量較高,出酒率下降[16]。如果入窖糟醅的酸度過(guò)低,糟醅中的細(xì)菌會(huì)大量繁殖同時(shí)產(chǎn)生細(xì)菌淀粉酶、糖化酶,會(huì)導(dǎo)致前期發(fā)酵升溫過(guò)猛,導(dǎo)致酵母菌早衰,不利于大曲酒的發(fā)酵[17]。
大曲酒發(fā)酵過(guò)程中,酒醅中的有機(jī)酸是產(chǎn)生大曲酒香味成分的前體物質(zhì),有機(jī)酸本身也是酒體中的一種重要的呈味物質(zhì)。在濃香型白酒中,乙酸、己酸、乳酸、丁酸這四種有機(jī)酸的總含量占總酸的90%以上。白酒中的酸類物質(zhì)約為白酒香味成分總量的14%~16%[18]。大曲酒發(fā)酵過(guò)程中,糟醅中的酸類物質(zhì)含量的增加有利于酸醇酯化反應(yīng)的進(jìn)行[19]。乳酸主要是由乳酸菌產(chǎn)生的,乳酸是酵母菌酯化產(chǎn)生酯類香味成分的前體物質(zhì)[20-21]。濃香型大曲酒入窖糟醅的酸度過(guò)低時(shí),所產(chǎn)的酒無(wú)濃香風(fēng)格,味單調(diào),但是過(guò)高的入窖酸度會(huì)抑制釀酒有益微生物(主要是酵母菌)的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)。從而導(dǎo)致發(fā)酵受阻,因而不產(chǎn)酒或少產(chǎn)酒[22]。
在濃香型大曲酒的生產(chǎn)過(guò)程中,控制酸度可以采取以下措施:降低入窖淀粉濃度、使用陳曲、減少用曲量、控制合適的入池水分、降低入窖溫度等[23]。低溫入窖,緩慢發(fā)酵對(duì)濃香型大曲酒的生產(chǎn)最為重要。
揚(yáng)中市位于鎮(zhèn)江市東部江心,黃金水道——長(zhǎng)江中下游,蘇南現(xiàn)代化建設(shè)示范區(qū)內(nèi),是由太平洲、中心沙、雷公島、西沙島組成的城市。其東北與泰州、揚(yáng)州隔江相望,西南與鎮(zhèn)江、常州一衣帶水,南橋與滬寧高速公路和京滬鐵路相接,北渡可聯(lián)京滬高速公路。其距上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)與南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)分別為2.5小時(shí)和1.5小時(shí)車程。
入窖溫度低,一般封窖后8~12 d才升至發(fā)酵最高溫度,溫度緩慢升高,符合濃香型大曲酒發(fā)酵溫度變化的“前緩、中挺、后緩落”的要求。糖化酶作用緩慢,封窖后還原糖逐漸產(chǎn)生,酵母發(fā)酵比較緩慢,酵母始終保持較高的發(fā)酵力。抑制了有害雜菌生長(zhǎng),故酒質(zhì)醇和、雜味較少[6]。
低溫緩慢發(fā)酵是濃香型大曲酒發(fā)酵工藝的關(guān)鍵。低溫緩慢發(fā)酵有利于生成濃香型白酒的主體香味物質(zhì)—己酸乙酯;有利于醇甜類物質(zhì)的生成;可以控制高級(jí)醇的產(chǎn)生,避免酒出現(xiàn)苦、澀、辣等怪雜味。低溫入窖并控制合適的入窖酸度,有利于發(fā)酵前期緩慢升溫,酒醅中的乙醇含量逐漸增加,能有效抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,防止酒醅升溫過(guò)猛,酸度增加較為緩慢,有利于大曲酒的邊糖化邊發(fā)酵,出窖時(shí)糟醅的殘余淀粉含量低,酸度增加合適,酒精含量高,原料出酒率高。如果入窖溫度高,淀粉消耗和酸度增加都較快,出窖時(shí)母糟殘余淀粉含量、酸度都較高,酒精含量卻相對(duì)減少,出酒率較低[6]。
在濃香型大曲酒生產(chǎn)過(guò)程中,采用低溫入窖有利于醇甜物質(zhì)的形成、控酸產(chǎn)酯、控制高級(jí)醇的形成、抑制有害菌的生長(zhǎng)繁殖、加速新窖老熟和提高酒質(zhì)[24]。在地溫低于15 ℃時(shí),入窖溫度為13~14 ℃;地溫達(dá)到15~20 ℃時(shí),則入窖溫度為15.5~20.5 ℃;地溫達(dá)到20~25 ℃時(shí),控制入窖溫度在20.5~25 ℃,地溫如果達(dá)到25~30 ℃,入窖溫度平地溫[25]。
在濃香型大曲酒的生產(chǎn)過(guò)程中,糟醅入窖后適當(dāng)踩窖能減少入窖糟醅的空氣含量,可以抑制醋酸菌的繁殖,減少生酸,有利于濃香型大曲酒的緩慢發(fā)酵。在夏季濃香型大曲酒的生產(chǎn)過(guò)程,氣溫比較高、母糟酸度大、入窖糟醅容易污染雜菌,利用細(xì)菌和酵母菌最適宜生長(zhǎng)溫度的差異,采用低溫入窖,一方面可以防止酵母菌因發(fā)酵溫度過(guò)高而大量產(chǎn)酸,另一方面也有利于抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖,控制酒醅緩慢發(fā)酵。
大曲作為大曲酒發(fā)酵的糖化劑和發(fā)酵劑,含有豐富的菌系和酶系。大曲既是釀造濃香型大曲酒的糖化發(fā)酵劑,又是釀酒的重要原料,同時(shí)為釀酒提供部分風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì),對(duì)白酒的香型風(fēng)格有著舉足輕重的作用,故釀酒行業(yè)有“曲乃酒之骨”的說(shuō)法[26]。在制曲過(guò)程中,有大量的產(chǎn)酸菌進(jìn)入曲坯,乳酸菌是大曲中的優(yōu)勢(shì)菌群[27]。
大曲經(jīng)曲房培養(yǎng)成熟后,經(jīng)過(guò)3~6個(gè)月的貯存成為陳曲。在大曲貯存過(guò)程中,產(chǎn)酸菌失去繁殖能力或死亡,減少了大曲酒發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)酸菌的數(shù)量。使用貯存期較短的大曲釀酒時(shí),產(chǎn)酸菌在大曲酒的前發(fā)酵階段會(huì)大量生長(zhǎng)繁殖,產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶等,導(dǎo)致淀粉糖化過(guò)快,酵母菌發(fā)酵旺盛,糟醅升溫過(guò)猛會(huì)導(dǎo)致酵母菌早衰,不利于酵母菌的酒精發(fā)酵[28]。
在大曲酒的生產(chǎn)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)使用陳曲,在夏季大曲酒的生產(chǎn)過(guò)程中使用陳曲可以防止“升溫過(guò)猛、生酸過(guò)快”的情況出現(xiàn),控制發(fā)酵時(shí)糟醅的品溫變化符合大曲酒發(fā)酵“前緩、中挺、后緩落”的規(guī)律,可以預(yù)防在夏季大曲酒生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)量、質(zhì)量嚴(yán)重下降[29]。熱季入窖溫度比冷季高,大曲的糖化酶活性隨溫度的升高而增大,所以在不影響糖化發(fā)酵正常進(jìn)行的情況下,適當(dāng)減少用曲量以防止前火來(lái)得太快,發(fā)酵品溫過(guò)高而導(dǎo)致酒醅生酸[30]。
黃水是窖池內(nèi)酒醅向下層滲漏的黃色淋漿水,是母糟長(zhǎng)期發(fā)酵的產(chǎn)物。黃水含有約4%~5%(V/V)的乙醇、1%~2%的殘余淀粉、0.3%~0.7%的殘?zhí)?,還含有醋酸、腐殖質(zhì)和酵母菌體的自溶物,以及一些經(jīng)過(guò)馴化后的己酸菌和大曲酒的香味前體物質(zhì)。黃水的酸度較大,pH值在2.5~4.2[31]。所以在夏季滴窖特別重要,要使母糟中的黃水滴盡,強(qiáng)化滴窖控酸;盡量降低出窖糟醅的水分含量。
滴窖過(guò)程中要勤舀,一般每窖需要舀黃水5~6次,滴窖的目的在于防止酒醅的酸度過(guò)高、酒醅含水太多,不利于蒸酒,防止糠殼用量過(guò)大而影響下一排的酒質(zhì)。沒(méi)有滴窖,或滴窖時(shí)間短,或滴窖不勤舀,母糟中含黃水多,酸度必然升高。
從蒸餾操作控制入池酸度可以采取多流酒尾、大汽沖酸的方法。酒尾中除含有揮發(fā)酸和非揮發(fā)酸外,還含有一些發(fā)酵阻礙物如高級(jí)醇類、醛類物質(zhì)。實(shí)踐證明采用多流酒尾、大汽沖酸的措施可以去除蒸酒后殘留于酒醅中的一部分酸類物質(zhì),是行之有效的控酸措施[23]。
在濃香型大曲酒的發(fā)酵過(guò)程中,糠殼是優(yōu)良的填充劑和疏松劑,可以稀釋淀粉濃度、降低酸度、吸收發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的酒精、保持漿水、有利于發(fā)酵和蒸餾。一般要求糠殼新鮮、干燥,呈金黃色,不帶霉?fàn)€味。使用前還需要預(yù)先把糠殼清蒸30~40 min,以驅(qū)除糠殼中的異雜味和有害物質(zhì)[14]。作為輔料,糠殼用量過(guò)大,發(fā)酵糟疏松,窖池內(nèi)空氣較多,因而促使酵母菌大量繁殖而使品溫快速升高,酵母過(guò)早鈍化,導(dǎo)致雜菌大量繁殖生酸。一般糠殼的用量為投糧量的17%~22%,冬多夏少[1,25]。如果出窖酸度不太高,可考慮采用“加回減糠”的辦法,即加大回醅量以減少稻殼用量,這樣既能提高入窖酸度,又能減少用糠量[21]。
出窖酸度高的母糟,尤其是秋季轉(zhuǎn)排階段應(yīng)多用一些谷殼,從而降低糧醅的入池酸度、減少發(fā)酵抑制物濃度等,可以盡快恢復(fù)入窖糟醅的活性,避免因壓排期較長(zhǎng)而帶來(lái)的不利影響。出窖酸度低的母糟,以及轉(zhuǎn)排后的生產(chǎn)階段,可以少用谷殼,更有利于保證產(chǎn)酒質(zhì)量[32]。
秋季轉(zhuǎn)排困難的主要原因是入窖糟醅的酸度太大,降低入窖糟醅的酸度有利于轉(zhuǎn)排。一是大汽排酸工藝,既可提高壓池酒的質(zhì)量,提高排酸效果;二是通過(guò)適量退醅,增加稻殼用量,進(jìn)一步降低酸度,使其達(dá)到合適的入窖酸度,同時(shí)也可除去一部分由于長(zhǎng)期發(fā)酵過(guò)程中香醅內(nèi)積聚的過(guò)多發(fā)酵阻礙物,削弱發(fā)酵阻力,為發(fā)酵微生物提供一個(gè)良好的外部環(huán)境[33]。在夏季,為了降低酒醅的淀粉濃度,控制酒醅升溫過(guò)高而引起生酸“掉排”,適當(dāng)加大回醅量,將糧醅比由1.0∶3.6~1.0∶4.2擴(kuò)大到1.0∶4.8~1.0∶5.0,最高不超過(guò)1.0∶5.2,采用大醅比的操作法,以利于安全生產(chǎn),安全度夏[34]。
糠殼的用量需要靈活掌握,如果出窖糟醅的酸度過(guò)大或者殘余淀粉濃度過(guò)高時(shí),需要適當(dāng)增加糠殼的用量以排除一部分舊底醅,增加新醅。有利于降低入窖糟醅的淀粉濃度和酸度、以及入窖糟醅中發(fā)酵阻礙物的濃度,有利于濃香型大曲酒發(fā)酵的正常進(jìn)行[20]。
在釀酒生產(chǎn)操作中,搞好環(huán)境衛(wèi)生是多產(chǎn)酒、產(chǎn)好酒的關(guān)鍵。夏季氣溫高、濕度大,有利于細(xì)菌和青霉菌等有害微生物的大量繁殖,有害微生物通過(guò)生產(chǎn)場(chǎng)地和工具進(jìn)入入窖糟醅,導(dǎo)致發(fā)酵升溫過(guò)快,不利于濃香型大曲酒的正常發(fā)酵[35]。保持生產(chǎn)場(chǎng)地、生產(chǎn)工具和設(shè)備以及窖池周邊的清潔衛(wèi)生,減少雜菌感染,從而保證酒醅的正常發(fā)酵。
糟醅入窖后需要用窖皮泥封窖。封窖的目的是為了使酒醅與外界空氣隔絕,杜絕空氣和雜菌侵入,抑制窖內(nèi)好氧性細(xì)菌的生長(zhǎng)代謝,也可以防止酵母菌在空氣充足時(shí)大量利用可發(fā)酵性糖進(jìn)行繁殖,影響正常的酒精發(fā)酵,導(dǎo)致大曲酒產(chǎn)量下降,封窖提供的厭氧環(huán)境有利于濃香型大曲酒的正常發(fā)酵[26]。
研究表明,己酸乙酯是濃香型大曲酒的主體香味成分,它是由窖泥中的己酸菌等有益微生物代謝產(chǎn)生的,加強(qiáng)窖池管理,有利于保護(hù)窖泥中功能性微生物群落[36-37]。只要封窖嚴(yán)密,加強(qiáng)管理,即使發(fā)酵期較長(zhǎng),也不會(huì)產(chǎn)生燒醅現(xiàn)象,酒醅酸度也不會(huì)很高。但是封窖不嚴(yán),管窖不及時(shí),如果窖皮泥出現(xiàn)裂口,可能會(huì)引起酒醅發(fā)燒、霉變、生酸,還可能使酒帶上邪雜味。加強(qiáng)窖池管理,如果窖皮泥裂口,好氧生酸菌大量進(jìn)入和繁殖,會(huì)造成酒醅酸度增加,出酒率和酒質(zhì)降低。大曲酒發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、管窖不及時(shí)、以及環(huán)境衛(wèi)生差都會(huì)導(dǎo)致酒醅酸度增高。
控制適宜的入窖糟醅的酸度,有利于大曲酒的正常發(fā)酵并提高大曲酒的產(chǎn)量和質(zhì)量。從5月-10月,由于入窖溫度較高(20 ℃以上),發(fā)酵升溫過(guò)猛,不利于大曲酒的生產(chǎn),同時(shí)造成出窖糟醅酸度過(guò)高,不利于秋季轉(zhuǎn)排。熱季改變生產(chǎn)作息時(shí)間,盡量在氣溫低的時(shí)段生產(chǎn),從而降低大曲酒糟醅的入窖溫度,或者在生產(chǎn)車間設(shè)置溫控系統(tǒng)以降低環(huán)境溫度,在前發(fā)酵階段進(jìn)行控溫,使發(fā)酵糟醅的品溫變化符合“前緩、中挺、后緩落”的規(guī)律,夏季可以防止大曲酒生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重掉排,同時(shí)減小生酸幅度,有利于秋季轉(zhuǎn)排。