姜雨函，王 西，王久明，黃浩特，羅愛民

（1.四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都 610065；2.四川郎酒股份有限公司，四川古藺 646523；3.四川宜府春酒廠有限責(zé)任公司，四川成都 611500）

窖泥是生產(chǎn)濃香型大曲酒的關(guān)鍵，窖泥質(zhì)量的好壞，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。窖泥中的氮、磷、鉀、腐殖質(zhì)等重要成分，可以為微生物的生長、繁殖提供營養(yǎng)。窖泥在長時間的反復(fù)使用中自然老熟，累積大量發(fā)酵有益微生物，形成窖泥微生態(tài)菌群體系，不同品質(zhì)的窖泥在理化性質(zhì)等表征上存在明顯的差異。

為提高濃香型白酒的質(zhì)量和產(chǎn)量，便需要更多的優(yōu)質(zhì)窖池，窖池所需窖泥就成為了關(guān)鍵。因此各大企業(yè)專家致力于人工窖泥的培養(yǎng)研究，隨著研究的深入，人工窖泥對濃香型白酒生產(chǎn)起到了重要作用。然而人工窖泥的制備方法有很多，如何通過分析判斷其質(zhì)量好壞成為一個難題[1]。

常見的人工窖泥基礎(chǔ)泥配方中以優(yōu)質(zhì)黃土為主要原料，添加窖內(nèi)外物質(zhì)和少量化學(xué)元素，如老窖泥、酒糟、黃水、曲粉、豆餅粉、磷酸氫二鉀等，并配以己酸菌培養(yǎng)液，為窖泥有益菌提供生長繁殖與代謝所需養(yǎng)分與環(huán)境條件，加速窖泥成熟。

本研究使用企業(yè)原有的優(yōu)質(zhì)老窖泥、泥液（老窖泥含量0.3%）、掃窖糟液、黃土以及其他成分，根據(jù)不同的配方進(jìn)行人工窖泥培養(yǎng)，研究窖泥培養(yǎng)過程中的質(zhì)量變化規(guī)律，并通過判斷人工窖泥質(zhì)量初步篩選出最適宜的窖泥配方，為提高窖泥生產(chǎn)質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)[2]。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

窖泥：人工窖泥基礎(chǔ)泥配方中以優(yōu)質(zhì)黃土為主要原料，添加輔料與營養(yǎng)物質(zhì)包括：窖皮泥、強(qiáng)化己酸菌液、塘泥、泥碳、雙輪底糟、曲粉、豆粕、白糖、磷酸二氫鉀、碳酸氫銨、酒尾、黃水等。

為探究除基礎(chǔ)泥外，添加老窖泥、泥液、掃窖糟液對窖泥培養(yǎng)的效果和窖泥培養(yǎng)質(zhì)量變化過程，設(shè)置窖泥配方具體情況見表1，以方案E為對照。

表1 人工窖泥配方設(shè)計

試劑：氣相色譜所用試劑均為市售色譜純；其他試劑為國產(chǎn)分析純。

儀器設(shè)備：KXH001-24恒溫干燥箱，成都科析儀器成套公司；UV756紫外可見分光光度計，上海佑科儀器儀表有限公司；JA1203電子天平，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司；THZ-98AB恒溫振蕩器，上海恒科儀器有限公司；pHs-3C pH計，上海佑科儀器儀表有限公司；GC78901氣相色譜，安捷倫；Ice3500原子吸收光譜儀，美國Thermo scientific公司；HYP-320消化爐，上海纖檢儀器有限公司；KDN-19F定氮儀，上海纖檢儀器有限公司；JP-020超聲清洗機(jī)，深圳市潔盟清洗設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集方法

窖泥樣品均采自四川邛崍某酒廠，從培養(yǎng)開始當(dāng)日起，每14 d取樣1次，直至培養(yǎng)結(jié)束，共4批次。取樣時采用五點(diǎn)取樣法，取窖池四角及中心五點(diǎn)的中層窖泥，混合均勻后裝入密封袋中放于-20 ℃控溫取樣箱中迅速運(yùn)回，置于-20 ℃冰箱中備用。

1.2.2 窖泥理化分析方法

水分：烘干法；pH值：pH計法；氨態(tài)氮：納氏試劑法[3]；全氮：凱氏定氮法；有效磷：鉬酸銨比色法[3]；速效鉀：醋酸銨浸提-火焰光度法[4]；腐殖質(zhì)：在油浴法基礎(chǔ)上改良的消化爐法[5]。

有機(jī)酸的測定：參照蔡雪梅等[6]的方法。稱取5 g樣品于25 mL離心管中，加入10 mL H3PO4（0.1%）溶液，振蕩混勻后在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，過水相0.22 μm濾膜，得到待測樣品。使用EC(TM)-WAX毛細(xì)管柱進(jìn)行分離；載氣線速度25 cm/s，F(xiàn)ID檢測器溫度250 ℃；程序升溫方案：起始溫度120 ℃，平衡時間3 min，以20 ℃/min升至220 ℃，維持10 min；分流比10∶1；進(jìn)樣量1.0 mL。

有機(jī)酸酯的測定：參照袁玉菊等[7]的方法，取10 g窖泥，用體積分?jǐn)?shù)為15 %的甲醇溶液定容至100 mL，30 ℃超聲40 min，過有機(jī)相0.45 μm濾膜后得到窖泥浸提液待測。使用DB-WAX毛細(xì)管柱進(jìn)行分離；載氣線速度25 cm/s，F(xiàn)ID檢測器溫度250 ℃；程序升溫方案：起始溫度40 ℃，平衡5 min，以20 ℃/min升至240 ℃，維持7 min，分流比5∶1，進(jìn)樣量1.0 mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 窖泥培養(yǎng)過程中理化性質(zhì)分析

2.1.1 窖泥培養(yǎng)過程中水分含量變化（圖1）

適宜的水分利于微生物的生長、繁殖和代謝，水分過多則使窖泥過稀，在搭窖時容易垮塌或變形，造成使用不便[3]。由圖1可知，不同配方的窖泥含水量在32 %～37 %之間，與已有研究結(jié)果一致[8]。方案A的水分含量在所有批次中最高，分別是37.04%、35.80%、36.61%、36.44%，方案E水分含量在窖泥生產(chǎn)完成時最低，為32.27%。方案A、B、C的水分含量變化為先降低后增加，方案D和方案E的水分含量變化為先增加后降低。方案E丟失水分最多，下降了1.08 %，其余方案變化幅度都在1%以內(nèi)。

圖1 窖泥培養(yǎng)過程中水分含量的變化

2.1.2 窖泥培養(yǎng)過程中pH值變化（圖2）

圖2 窖泥培養(yǎng)過程中pH值的變化

窖泥微生物的生長、繁殖活動受pH值影響較大。由圖2可知，窖泥的pH值在5.50～6.05之間，適宜己酸菌生長，符合優(yōu)質(zhì)窖泥的pH值范圍[9]。除方案E外，其余方案窖泥在培養(yǎng)過程中，pH值先略微下降然后上升，而方案E在第三批時才開始下降，且并未上升。

2.1.3 窖泥培養(yǎng)過程中氨態(tài)氮含量變化（圖3）

圖3 窖泥培養(yǎng)過程中氨態(tài)氮含量的變化

氨態(tài)氮是窖泥功能菌生長繁殖所需的主要氮源[10]。由圖3可知，所有窖泥的氨態(tài)氮含量在34.72 mg/100 g干土～69.75 mg/100 g干土之間，5種方案窖泥中氨態(tài)氮含量都呈先降低后增加的變化規(guī)律，培養(yǎng)初期微生物對氨態(tài)氮的消耗較大，含量下降，后期氨態(tài)氮的生成量大于消耗量，含量增加。方案D、E對氮的消耗量較少，最早實(shí)現(xiàn)增加，在第四批時，氨態(tài)氮含量已分別高于第一批1.63 mg/100 g干土和12.39 mg/100 g干土。方案A、B、C中添加老窖泥、泥液、掃窖糟液，窖泥中有更多微生物，對氨態(tài)氮的消耗量更大，因此氨態(tài)氮含量增加的時間較晚。

2.1.4 窖泥培養(yǎng)過程中全氮含量變化（圖4）

圖4 窖泥培養(yǎng)過程中全氮含量的變化

由圖4可知，不同配方窖泥在培養(yǎng)過程中的全氮含量變化有一定差異，方案D、E中全氮含量先增加再減少最后增加，方案A、B中全氮含量先減少再增加最后減少。方案A中全氮含量在培養(yǎng)開始時最高，為0.71 %，培養(yǎng)結(jié)束時含量最低，為0.46%，降低了0.25%的全氮含量，其余4種方案在培養(yǎng)前后全氮含量變化較小。

2.1.5 窖泥培養(yǎng)過程中有效磷含量變化（圖5）

圖5 窖泥培養(yǎng)過程中有效磷含量的變化

有效磷是土壤中能被植物吸收利用的磷，是細(xì)胞核、細(xì)胞膜的組成部分，也是微生物生長、繁殖的重要物質(zhì)。由圖5可知，在5種方案的培養(yǎng)前期，微生物代謝旺盛，消耗了大量的有效磷，導(dǎo)致含量均快速下降，下降幅度分別為76.18 %、81.49 %、69.09%、69.02%、62.29%，而第二批至第四批的變化不大，穩(wěn)定在10 mg/100 g干土～15 mg/100 g干土范圍內(nèi)?？赡苡捎诩尤肜辖涯唷⒛嘁旱脑?，方案A、B第一批的有效磷含量明顯高于其余3種方案，分別為58.32 mg/100 g干土和51.07 mg/100 g干土，培養(yǎng)過程中二者有效磷分別降低了44.63 mg/100 g干土和40.71 mg/100 g干土。

2.1.6 窖泥培養(yǎng)過程中速效鉀含量變化（圖6）

圖6 窖泥培養(yǎng)過程中速效鉀含量的變化

鉀是窖泥微生物所需的重要無機(jī)鹽類，速效鉀是土壤中存在的水溶性鉀，因?yàn)檫@部分鉀能被植物快速吸收利用，故稱為速效鉀。所有方案中均為第一批速效鉀含量最高，方案A、B、D中速效鉀含量先降低后增加，方案C中速效鉀含量先降低后增加再降低，方案E中速效鉀含量持續(xù)降低。培養(yǎng)初期，方案A、B中速效鉀含量明顯高于方案D、E。

2.1.7 窖泥培養(yǎng)過程中腐殖質(zhì)含量變化（圖7）

腐殖質(zhì)是土壤中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物，主要成分是含有胺基及環(huán)狀有機(jī)氮的化合物，是土壤中碳、磷、氮等元素的主要來源。腐殖質(zhì)及其分解產(chǎn)物是微生物主要養(yǎng)分[3，11]。由圖7可知，本研究中窖泥的腐殖質(zhì)含量在4.38 %～7.32 %之間。大部分第一批窖泥中腐殖質(zhì)含量最高，在培養(yǎng)過程中略微減少。方案D、E中腐殖質(zhì)含量降幅最大，分別為1.90%和1.64%。

圖7 窖泥培養(yǎng)過程中腐殖質(zhì)含量的變化

2.1.8 窖泥培養(yǎng)過程中有機(jī)酸含量變化（表2—表6）

表3 方案B窖泥培養(yǎng)過程中5種主要有機(jī)酸含量的變化 (%)

表4 方案C窖泥培養(yǎng)過程中5種主要有機(jī)酸含量的變化 (%)

表5 方案D窖泥培養(yǎng)過程中5種主要有機(jī)酸含量的變化 (%)

有機(jī)酸是合成酯類物質(zhì)的前體物質(zhì)，窖泥中有機(jī)酸的含量對窖泥質(zhì)量有重要影響。由表2—表6可知，除方案A以外，其余4種方案中5種重要有機(jī)酸的總含量變化情況為先增加后減少，且均在第二批時總量最高，減少的原因可能與酯類的形成有關(guān)。而方案A中有機(jī)酸總含量在第一批時已達(dá)到最大值，主要為乙酸，其原因可能是加入的老窖泥中本身含有較多的有機(jī)酸。5種方案中丁酸含量最高，均在第二批時達(dá)到最大值。丁酸由丁酸菌生成，丁酸可作為己酸的前體物質(zhì)，也可與乙醇生成丁酸乙酯。乙酸含量位于丁酸之后，丙酸和己酸的含量較低。己酸是濃香型白酒主體香味成分己酸乙酯的前體物質(zhì)，其含量先增加后減少，5種方案中己酸含量最高時分別為0.715 %、0.555 %、0.354%、0.294%、0.412%，以方案A中己酸含量最高。方案D、E中未檢測到乳酸，方案A、B、C僅在第四批次時檢測到少量乳酸的存在。窖泥中的乳酸由乳酸菌產(chǎn)生，參與乳酸乙酯的生成，但是造成窖泥老化的乳酸鈣、乳酸亞鐵的形成也與乳酸含量相關(guān)，避免乳酸含量過高是防止窖泥老化的重要措施。

表6 方案E窖泥培養(yǎng)過程中5種主要有機(jī)酸含量的變化 (%)

2.1.9 窖泥四大酯含量（表7）

表7 窖泥中四大酯含量 (mg/g)

濃香型白酒中最主要的四大酯類分別是己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯和乳酸乙酯。如表7所示，不同方案人工窖泥中，己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯這幾種酯類的含量差距較大，四大酯總含量由高到低依次為A、C、E、B、D，分別為方案A的20.61 %、61.17 %、20.46 %、36.34 %。方案A中老窖泥由于長期與酒醅進(jìn)行物質(zhì)交換，帶入較多酯類；方案C中含有掃窖糟，由于其是酒醅緊鄰窖泥的部分，在原窖池發(fā)酵過程中積累有一定酯類。在四大酯中以乙酸乙酯含量最多，在不同方案四大酯中分別含有78.76 %、74.64 %、82.29 %、48.95 %、41.91 %的乙酸乙酯，5.18 %、5.40 %、4.54%、7.40%、8.23%的丁酸乙酯，0.65%、2.84%、0.97%、0%、2.63%的己酸乙酯，15.41%、17.09%、12.20%、43.65%、47.23%的乳酸乙酯。

2.2 窖泥感官評價（表8）

以色澤、氣味和手感為指標(biāo)對窖泥進(jìn)行感官評價，結(jié)果如表8所示。由表8可知，所有方案窖泥的色澤由主要原料黃泥的黃色變?yōu)樽睾稚?，手感柔熟?xì)膩，有黏稠感，斷面泡氣并無刺手感。氣味方面，方案A、B、C、D均富有窖泥特有的芳香，且濃郁持久，而方案E香氣較淡，明顯比方案E更優(yōu)。

表8 窖泥感官鑒定

2.3 人工窖泥配方理化性質(zhì)主成分分析（表9）

表9 主成分相關(guān)性分析結(jié)果

由表9可知，不同人工窖泥的主成分分析中，主成分1方差貢獻(xiàn)率達(dá)到45.1 %，主成分2的方差貢獻(xiàn)率為24.6%，前2個主成分的方差貢獻(xiàn)率共計69.7%，特征值均大于1，前2個主成分中的因子可以解釋數(shù)據(jù)的大部分信息。

根據(jù)不同配方人工窖泥的理化性質(zhì)結(jié)果進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖8所示，根據(jù)主成分1和主成分2可將5種配方人工窖泥進(jìn)行區(qū)別。配方A、B分布在主成分1的正端，配方C、D、E分布在主成分1的負(fù)端，配方A、C、E分布在主成分的正端，配方B、D分布在主成分2的負(fù)端。方案A、B與E的距離最遠(yuǎn)，分別為7.13和5.53，在水分、pH值、腐殖質(zhì)、有效磷、速效鉀、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯上差異明顯，證明了在配方中添加老窖泥或泥液的窖泥質(zhì)量明顯優(yōu)于不添加的窖泥，添加掃窖糟液的窖泥略優(yōu)于不添加的窖泥。

圖8 不同工窖泥理化性質(zhì)主成分分析

不同人工窖泥各指標(biāo)主成分分析的特征向量如表10所示，對主成分1貢獻(xiàn)率由大到小依次為速效鉀、乳酸、水分、pH值、乙酸乙酯、有效磷、乙酸、乳酸乙酯、己酸乙酯，對主成分2貢獻(xiàn)率由大到小依次為乳酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸、丙酸、氨態(tài)氮、丁酸、乙酸乙酯、有效磷、己酸，說明這些指標(biāo)均對窖泥質(zhì)量具有重要影響。

表10 不同人工窖泥各指標(biāo)主成分分析的特征向量

3 結(jié)論

通過研究5種不同配方窖泥培養(yǎng)過程中理化性質(zhì)變化規(guī)律、感官評價，發(fā)現(xiàn)加入老窖泥、泥液、掃窖糟液的窖泥方案與不添加的方案具有明顯差異性，但也具有一些共同的規(guī)律。

5種不同配方窖泥中水分、有效磷、腐殖質(zhì)和有機(jī)酸有相似的變化趨勢；方案A、B中pH值、氨態(tài)氮、速效鉀與方案E具有不同的變化趨勢；方案A中4種主要酯的含量最為豐富。前4種方案的感官指標(biāo)在培養(yǎng)后得到了較大提升，尤其是氣味上，生味消除，并且富有老窖泥特有的香氣，明顯優(yōu)于方案E。

通過主成分分析，窖泥中水分、pH值、速效鉀、腐殖質(zhì)、有效磷含量對窖泥培養(yǎng)具有重要影響；乙酸、乳酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯對優(yōu)質(zhì)窖泥的品質(zhì)有積極貢獻(xiàn)；可以將添加了不同方案的窖泥明顯區(qū)分開來，證明老窖泥、泥液、掃窖糟液對窖泥培養(yǎng)具有積極作用，其中又以方案A、B與方案E區(qū)別最大，結(jié)合感官，以除基礎(chǔ)泥外，添加老窖泥方案為最佳。