張 健，程平言，鐘 敏，黃 魏，李嶺卓，馮小兵，胡 峰

（貴州茅臺酒廠（集團(tuán)）習(xí)酒有限責(zé)任公司，貴州習(xí)水 564622）

醬香型白酒是中國傳統(tǒng)白酒四大基本香型之一。高溫堆積發(fā)酵是醬香型白酒釀造過程中特殊的工藝環(huán)節(jié)。堆積發(fā)酵是指糟醅通過蒸煮糊化、冷卻攤晾、撒曲后，在場地上堆積成型，自然發(fā)酵，富集各類微生物，酒醅溫度升高，形成一定的醬香風(fēng)味成分或風(fēng)味前體物質(zhì)，為酒醅入窖發(fā)酵奠定了風(fēng)味基礎(chǔ)的過程。

堆積發(fā)酵過程，堆積酒醅頂溫可達(dá)50 ℃以上，因此也稱“高溫堆積發(fā)酵”，當(dāng)堆積糟醅表面形成一層白色斑點(diǎn)，并伴有明顯的酒香味，略有醬味時(shí)可入窖池[1]。堆積發(fā)酵對醬香白酒的風(fēng)味形成不可或缺的工藝過程，堆積發(fā)酵的過程不僅可以網(wǎng)羅篩選環(huán)境中有益微生物，產(chǎn)生各種酶類，而且在多種微生物及其酶類的作用下進(jìn)行美拉德反應(yīng)可形成酒體中的香味物質(zhì)成分及其前體物質(zhì)等[2]。另外通過高溫堆積能夠淘汰或抑制一些雜菌，馴化耐高溫酵母，更有利于耐高溫細(xì)菌的繁殖與作用，擴(kuò)大微生物數(shù)量，有利于堆積過程糖化、酒化和酯化的作用，為窖內(nèi)發(fā)酵創(chuàng)造了條件，因此堆積發(fā)酵過程也稱為“二次制曲”[3-4]。堆積發(fā)酵是醬香型白酒釀造工藝中的獨(dú)到之處，也是釀造工藝中最難掌握的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從某種程度上說，沒有堆積就沒有醬香酒[5-6]。

傳統(tǒng)醬香型白酒制酒生產(chǎn)，主要采用人工操作，且生產(chǎn)環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工成本高，生產(chǎn)效率較低等，因此不利于產(chǎn)生效益。由于特殊的生產(chǎn)工藝，一直以來，醬香型白酒行業(yè)機(jī)械化程度相對其他香型白酒進(jìn)展緩慢。

國外的日本燒酒工藝機(jī)械化程度走在前列[7]；國內(nèi)釀酒機(jī)械化程度在以液態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)方式的米香型、豉香型釀造企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，以桂林三花酒、玉冰燒為代表[8-9]。其他香型的白酒以湖北勁酒、內(nèi)蒙河套、稻花香等企業(yè)，在機(jī)械化釀造方面大膽創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了釀造的機(jī)械化、智能化、信息化，為白酒產(chǎn)業(yè)做出了示范[10-14]。

本研究基于習(xí)酒公司醬香型白酒機(jī)械化生產(chǎn)試驗(yàn)，研究機(jī)械化起堆對堆積發(fā)酵過程的關(guān)鍵指標(biāo)變化規(guī)律，探究機(jī)械化堆積發(fā)酵過程各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的影響，通過試驗(yàn)探究機(jī)械化起堆是否影響堆積發(fā)酵質(zhì)量，為醬香型白酒制酒機(jī)械化應(yīng)用和推廣提供參考依據(jù)。

1 堆積發(fā)酵溫度、時(shí)間的變化規(guī)律探究

1.1 機(jī)械化堆積發(fā)酵溫度變化規(guī)律探究（圖1）

試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械化試驗(yàn)各輪次堆積發(fā)酵過程堆子的頂溫均能達(dá)到50 ℃以上，中溫達(dá)到40 ℃以上，底溫32 ℃左右，溫度均能達(dá)到工藝要求。但機(jī)械化試驗(yàn)班堆積發(fā)酵升溫較傳統(tǒng)工藝班組慢，頂溫溫度總體低于傳統(tǒng)班組相應(yīng)均值；中溫、底溫的溫度和傳統(tǒng)班組相應(yīng)時(shí)期的溫度均值基本一致（見圖1）。由此可見，機(jī)械化起堆對堆積發(fā)酵溫度雖然未達(dá)到傳統(tǒng)工藝標(biāo)準(zhǔn)，但能滿足傳統(tǒng)工藝溫度要求，需繼續(xù)試驗(yàn)改進(jìn)提升機(jī)械化生產(chǎn)工藝，以達(dá)到傳統(tǒng)工藝標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 機(jī)械化堆積發(fā)酵時(shí)間變化規(guī)律探究（圖2）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：機(jī)械化堆積糟醅經(jīng)幾次打撒，糟醅較黏，不利于氧氣的輸送，機(jī)械化堆積發(fā)酵時(shí)間長于傳統(tǒng)班組平均值，堆積時(shí)間延長（見圖2）。

1.3 堆積發(fā)酵過程酒醅還原糖變化規(guī)律探究（圖3）

通過對機(jī)械化試驗(yàn)堆積發(fā)酵過程酒醅還原糖分析，結(jié)果表明，從堆積完成到堆積發(fā)酵結(jié)束，還原糖含量總體呈現(xiàn)下降的趨勢；一輪次、二輪次、三輪次堆積時(shí)間較長，呈現(xiàn)出先下降，后升高，再下降的變化趨勢，四輪次、五輪次、六輪次堆積時(shí)間短，主要呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢（見圖3）。

2 堆積發(fā)酵結(jié)束入窖糟醅理化指標(biāo)與出酒率、優(yōu)質(zhì)品率關(guān)系探究

2.1 入窖糟醅理化指標(biāo)與出酒率、優(yōu)質(zhì)品率相關(guān)性分析

通過SPSS 相關(guān)性分析，結(jié)果表明，入窖糟醅的水分、酸度、淀粉含量、還原糖含量對機(jī)械化試驗(yàn)班、傳統(tǒng)班組出酒率、優(yōu)質(zhì)品率影響顯著性不明顯，但對兩者的影響存在差異。入窖糟醅水分、淀粉、還原糖含量與傳統(tǒng)班組出酒率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，入窖糟醅淀粉、還原糖含量與傳統(tǒng)班組優(yōu)質(zhì)品率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；而機(jī)械化試驗(yàn)班僅入窖水分含量與出酒率呈負(fù)相關(guān)，入窖淀粉含量與優(yōu)質(zhì)品率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)（見表1）。

2.2 酒醅入窖理化指標(biāo)變化規(guī)律探究（圖4）

通過對機(jī)械化試驗(yàn)班與傳統(tǒng)班組入窖糟醅水分、酸度、淀粉、還原糖含量分析，結(jié)果表明，兩者不同輪次不同指標(biāo)存在一定差異（見圖4），但通過SPSS 顯著性分析，其結(jié)果證明機(jī)械化試驗(yàn)班與傳統(tǒng)班組入窖糟醅水分、酸度、淀粉含量、還原糖含量Sig.值均大于0.05，兩者之間入窖糟醅理化數(shù)據(jù)不存在顯著差異，即通過參數(shù)調(diào)節(jié)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)基本保持一致（見表2），試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械化堆積發(fā)酵對入窖糟醅的水分、酸度、淀粉、還原糖含量沒有造成不利影響。

3 機(jī)械化堆積發(fā)酵過程微生物群落變化規(guī)律探究

3.1 堆積發(fā)酵過程可培細(xì)菌群落變化規(guī)律探究

通過對機(jī)械化試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，堆積過程細(xì)菌的數(shù)量不斷的增長，細(xì)菌得到了富集，其菌落數(shù)達(dá)到105cfu/g。一輪次、二輪次堆積發(fā)酵過程細(xì)菌菌落數(shù)增加趨勢平緩；三輪次時(shí)細(xì)菌數(shù)量變化最明顯，從5.4×105cfu/g經(jīng)4 d堆積發(fā)酵最終細(xì)菌菌落數(shù)達(dá)到7.6×106cfu/g；四輪次、五輪次堆積發(fā)酵過程細(xì)菌得到了快速的生長繁殖，六輪次堆積過程細(xì)菌菌落數(shù)最多（見圖5）。因此堆積發(fā)酵很好地網(wǎng)羅了環(huán)境中的細(xì)菌，利用糟醅作為培養(yǎng)基，富集馴化了大量的有益菌落，為糟醅入窖細(xì)菌菌落奠定了基礎(chǔ)。

表1 入窖理化指標(biāo)與出酒率、優(yōu)質(zhì)品率的相關(guān)性分析

表2 機(jī)械化與傳統(tǒng)班組入窖糟醅理化指標(biāo)顯著性分析

3.2 堆積發(fā)酵過程可培真菌群落數(shù)變化規(guī)律探究

試驗(yàn)結(jié)果表明，堆積發(fā)酵過程相應(yīng)輪次的真菌菌落數(shù)量比細(xì)菌菌落數(shù)量多，其中主要為酵母菌落。堆積發(fā)酵過程真菌菌落數(shù)量增長明顯，堆積過程真菌菌落利用糟醅營養(yǎng)快速的生長繁殖，總體呈現(xiàn)先增長后略下降的趨勢；一輪次、二輪次、三輪次從7.0×105cfu/g 左右，增長到9.0×106cfu/g 左右，六輪次堆積完成時(shí)真菌菌落數(shù)達(dá)到1.3×107cfu/g（見圖6）。因此每輪次堆積發(fā)酵均富集培養(yǎng)了大量的真菌，篩選馴化各類有益真菌，其中包含大量耐高溫酵母、霉菌等，為下窖發(fā)酵準(zhǔn)備了充分的酵母菌，同時(shí)與細(xì)菌一同形成了特有的微生物體系、生物酶類，富集了大量的醬香風(fēng)味前體物質(zhì)與中間體，為后期的窖池發(fā)酵奠定了菌系及物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 堆積發(fā)酵過程幾種常見功能菌的變化規(guī)律探究

通過樣本DNA 高通量測序分析，結(jié)果得到幾種常見的主要功能微生物菌落的相對豐度，其變化規(guī)律為：優(yōu)勢功能細(xì)菌Bacillus呈現(xiàn)出增長趨勢，五輪次時(shí)相對豐度較大，Lactobacillus相對豐度總體呈現(xiàn)降低，二輪次時(shí)變化最明顯，且Bacillus的相對豐度總體高于Lactobacillus（圖7A、圖7B）；優(yōu)勢功能真菌在堆積發(fā)酵過程中，Candida 相對豐度呈現(xiàn)出增長趨勢，一輪次、二輪次、三輪次堆積發(fā)酵完成時(shí)Lactobacillus豐度明顯提升，達(dá)到30%左右；Aspergillus相對豐度總體呈現(xiàn)出下降趨勢，三輪次、四輪次、五輪次、六輪次時(shí)更加明顯；Byssochlamys呈現(xiàn)上升趨勢，但一輪次、二輪次、三輪次相對豐度較低，四輪次、五輪次、六輪次豐度增高，六輪次時(shí)達(dá)到75%；Thermoascus每輪次相對豐度總體呈現(xiàn)緩慢的下降趨勢,且從一輪次到六輪次堆積發(fā)酵過程總體相對豐度也在降低（圖7C、圖7D、圖7E、圖7F）。

4 機(jī)械化堆積發(fā)酵試驗(yàn)班產(chǎn)質(zhì)量對比

4.1 機(jī)械化試驗(yàn)班出酒率、優(yōu)質(zhì)品率對比分析

通過對機(jī)械化試驗(yàn)班出酒率、優(yōu)質(zhì)品率分析發(fā)現(xiàn)，總體而言機(jī)械化試驗(yàn)班各輪次出酒率低于傳統(tǒng)工藝班組平均值，累計(jì)出酒率低于傳統(tǒng)工藝班組6.83 個(gè)百分點(diǎn)；機(jī)械化試驗(yàn)班各輪次優(yōu)質(zhì)品率低于傳統(tǒng)工藝班組均值，累計(jì)優(yōu)質(zhì)率低于傳統(tǒng)工藝班組1 個(gè)百分點(diǎn)（見圖8，圖9）；通過SPSS 對機(jī)械化試驗(yàn)班出酒率、優(yōu)質(zhì)品率與傳統(tǒng)工藝均值進(jìn)行差異顯著性分析，出酒率Sig.=0.848＞0.05，優(yōu)質(zhì)品率Sig.=0.858＞0.05，所以雖然與傳統(tǒng)班組存在差距，但沒達(dá)到顯著性差異。且機(jī)械化試驗(yàn)班出酒率、優(yōu)質(zhì)品率均符合公司基酒產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此機(jī)械化試驗(yàn)班與傳統(tǒng)工藝班出酒率、優(yōu)質(zhì)品率雖然存在差距（表3），需進(jìn)一步開展試驗(yàn)，改進(jìn)機(jī)械化工藝參數(shù)，達(dá)到提質(zhì)增量。

表3 機(jī)械化與傳統(tǒng)班組出酒率與優(yōu)質(zhì)品率顯著性分析

4.2 機(jī)械化試驗(yàn)班基酒色譜成分與傳統(tǒng)班組相似度分析

通過對機(jī)械化試驗(yàn)班與傳統(tǒng)班組均值7 個(gè)輪次的基酒色譜成分相似度分析，結(jié)果表明，醛類物質(zhì)的相似度高達(dá)98%，醇類物質(zhì)相似度為71%，其他色譜成分酯類、酸類、芳香族類相似度均達(dá)到81%以上，機(jī)械化試驗(yàn)班基酒與傳統(tǒng)工藝基酒色譜成分相似度較高，符合公司基酒驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（見圖10），因此采用機(jī)械堆積發(fā)酵未對基酒色譜成分造成不利影響。

5 結(jié)果與討論

堆積發(fā)酵是醬香型白酒生產(chǎn)的重要工藝環(huán)節(jié)，堆積過程網(wǎng)羅培養(yǎng)微生物,生成醬香物質(zhì)或醬香前體物質(zhì),為入窖發(fā)酵創(chuàng)造必要的條件,對醬香型白酒風(fēng)味的形成起著關(guān)鍵性作用。釀造高品質(zhì)的醬香型白酒,堆積發(fā)酵過程至關(guān)重要[15]。

通過醬香型白酒機(jī)械化堆積發(fā)酵生產(chǎn)試驗(yàn)探究，結(jié)果表明：

（1）機(jī)械化堆積發(fā)酵試驗(yàn)堆子溫度能達(dá)到工藝要求，但堆子升溫較傳統(tǒng)工藝班組慢，頂溫總體低于傳統(tǒng)班組相應(yīng)均值；機(jī)械化堆積發(fā)酵時(shí)間長于傳統(tǒng)班組均值，堆積發(fā)酵時(shí)間延長；造成的原因可能是機(jī)械化堆積糟醅經(jīng)幾次打撒，糟醅較黏，起堆時(shí)糟醅從較高高度自上而下落下，造成堆子較緊，不利于氧氣的交換，營養(yǎng)物質(zhì)的傳導(dǎo)，不利于好養(yǎng)微生物的生長，導(dǎo)致微生物生長代謝較慢，因此頂溫較低，堆積時(shí)間延長。為推進(jìn)機(jī)械化進(jìn)程，下一步需改進(jìn)完善設(shè)備，減少打糟次數(shù)，探索攤晾新方式，調(diào)整上堆方式，改善堆積發(fā)酵效果，達(dá)到傳統(tǒng)工藝標(biāo)準(zhǔn)。

（2）堆積發(fā)酵過程還原糖含量呈動(dòng)態(tài)變化，總體呈現(xiàn)下降的趨勢，這可能是堆積完成后，富集環(huán)境微生物，微生物快速生長繁殖需要消耗還原糖，群落數(shù)達(dá)到一定數(shù)量后，進(jìn)行糟醅糖化發(fā)酵，產(chǎn)生小分子還原糖，因此呈現(xiàn)出下降、上升、下降的趨勢。

（3）SPSS 顯著性分析機(jī)械化試驗(yàn)班與傳統(tǒng)班組入窖糟醅水分、酸度、淀粉含量、還原糖含量不存在顯著差異；通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)入窖糟醅的水分、酸度、淀粉含量、還原糖含量對機(jī)械化試驗(yàn)班、傳統(tǒng)班組出酒率、優(yōu)質(zhì)品率影響顯著性不明顯，但對兩者的影響存在差異，入窖糟醅水分、淀粉、還原糖含量與傳統(tǒng)班組出酒率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，入窖糟醅淀粉、還原糖含量與傳統(tǒng)班組優(yōu)質(zhì)品率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；而機(jī)械化試驗(yàn)班僅入窖水分含量與出酒率呈負(fù)相關(guān)，入窖淀粉含量與優(yōu)質(zhì)品率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。因此必須嚴(yán)格控制入窖糟醅的水分、酸度、淀粉含量、還原糖含量，避免其對出酒率與優(yōu)質(zhì)品率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)作用。

（4）堆積發(fā)酵過程網(wǎng)羅富集環(huán)境中各類微生物，利用糟醅作為培養(yǎng)基，快速繁殖大量菌落，細(xì)菌、真菌菌落數(shù)達(dá)到105cfu/g 以上，堆積過程酵母的菌落數(shù)也得到快速繁殖，數(shù)量可達(dá)107cfu/g，通過堆積發(fā)酵篩選馴化各類有益微生物，特別是耐高溫細(xì)菌、酵母、霉菌，為入窖發(fā)酵準(zhǔn)備了充分的微生物體系，形成了特有的微生態(tài)、生物酶類，富集了大量的醬香風(fēng)味前體物質(zhì)與中間體，為后期的窖池發(fā)酵奠定了菌系及物質(zhì)基礎(chǔ)，對醬香白酒風(fēng)味起到至關(guān)重要作用。

（5）DNA 高通測序表明，堆積發(fā)酵過程Bacillus的相對豐度較高；Lactobacillus豐度降低且低于Bacillus；Candida相對豐度呈現(xiàn)出增長趨勢；Aspergillus相對豐度總體呈現(xiàn)出下降趨勢，Byssochlamys呈現(xiàn)上升趨勢。Thermoascus相對豐度總體呈現(xiàn)緩慢的下降趨勢。這可能與堆積過程溫度較高，且需有氧發(fā)酵，有利于耐高溫好氧屬微生物生長繁殖，使堆積到達(dá)“二次制曲”作用。

（6）機(jī)械化試驗(yàn)班出酒率、優(yōu)質(zhì)品率均符合公司基酒產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但機(jī)械化試驗(yàn)累計(jì)出酒率低于傳統(tǒng)工藝班組6.83 個(gè)百分點(diǎn)；累計(jì)優(yōu)質(zhì)率低于傳統(tǒng)工藝班組1 個(gè)百分點(diǎn)，仍存在差距，需進(jìn)一步開展試驗(yàn)，改進(jìn)機(jī)械化工藝參數(shù)，達(dá)到提質(zhì)增量。

（7）色譜成分相似度分析醛類物質(zhì)的相似度高達(dá)98%，醇類物質(zhì)相似度為71%，其他色譜成分酯類、酸類、芳香族類相似度均達(dá)到81%以上，機(jī)械化試驗(yàn)班基酒與傳統(tǒng)工藝基酒色譜成分相似度較高，符合公司基酒驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，因此采用機(jī)械堆積發(fā)酵未對基酒色譜成分造成不利影響。

綜上所述，機(jī)械化堆積發(fā)酵雖然未達(dá)到傳統(tǒng)工藝標(biāo)準(zhǔn)，但能滿足生產(chǎn)要求，且是首次進(jìn)行醬香型白酒機(jī)械化生產(chǎn)試驗(yàn)，處于探究階段，因此其各特征工藝參數(shù)與傳統(tǒng)工藝存在一定差異，但機(jī)械化起堆對各工藝參數(shù)未造成不利影響，通過改進(jìn)完善機(jī)械化設(shè)備，調(diào)節(jié)適應(yīng)生產(chǎn)工藝，最終能達(dá)到傳統(tǒng)工藝標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械化的應(yīng)用，提升傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)醬香型白酒釀造的機(jī)械化和自動(dòng)化水平；降低企業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率；促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)節(jié)能降耗；穩(wěn)定、提高優(yōu)質(zhì)品率；帶動(dòng)、促進(jìn)醬香型白酒釀造技術(shù)發(fā)展，引領(lǐng)貴州傳統(tǒng)白酒產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級；提升貴州白酒的競爭力，加快實(shí)現(xiàn)貴州白酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，因此醬香白酒機(jī)械化的生產(chǎn)試驗(yàn)符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。