陳中道，劉 雅，2，3，王 海

（1.新疆伊力特實業(yè)股份有限公司，新疆可克達拉 835219；2.白酒釀造技術與品質(zhì)提升兵團重點實驗室，新疆可克達拉 835219；3.兵團白酒工程技術研究中心，新疆可克達拉 835219）

伊犁河谷位于我國西部內(nèi)陸地區(qū)，三面環(huán)天山，天山攔截大西洋的暖濕氣流在伊犁河谷內(nèi)，為伊犁河谷帶來充足的雨水[1]。由于河谷氣候溫潤，日照時間長，晝夜溫差大的優(yōu)越地理條件，非常適合釀酒高粱的生長[2]。傳統(tǒng)的川法小曲固態(tài)發(fā)酵白酒是以小曲為發(fā)酵動力，以整粒高粱為原料，得益于小曲之功，酒體更加醇香柔和、回甜純凈。具有投資小，用曲量小，發(fā)酵周期短，出酒率高，成本較低等特點[3-5]，因此，小曲固態(tài)法白酒是目前采用較為廣泛的固態(tài)白酒生產(chǎn)方法。

川法小曲采用傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵工藝，主要控制小曲白酒生產(chǎn)中蒸煮、培菌、發(fā)酵、蒸餾四道工序，以提高小曲固態(tài)發(fā)酵的出酒率[6]。由于整個發(fā)酵過程采用的是自然發(fā)酵，微生物生長受當?shù)刈匀画h(huán)境影響較大，發(fā)酵狀態(tài)在不同地區(qū)呈現(xiàn)不同的規(guī)律[7]。因此，研究小曲白酒固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的規(guī)律，可進一步為小曲固態(tài)發(fā)酵在伊犁河谷的推進做基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗原料：伊犁河谷本地粳高粱、四川某型小曲。

設備：精密酒精計、250 mL量筒、BS2010S電子天平，北京賽多利斯天平有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 小曲固態(tài)發(fā)酵的工藝流程

試驗流程如下：高粱→泡糧→初蒸→燜糧→復蒸→攤晾撒曲→培菌糖化→槽車發(fā)酵→裝甑蒸餾→量質(zhì)接酒→分級貯存

1.2.2 分析檢測

1.2.3 發(fā)酵工藝優(yōu)化

（1）單因素實驗。將復蒸后的高粱，在不同的小曲添加量（0.1 %、0.2 %、0.3 %、0.4 %、0.5 %、0.6 %）、糟∶醅（1.5∶1、1.6∶1、1.7∶1、1.8∶1、1.9∶1、2.0∶1）、發(fā)酵時間（6 d、8 d、10 d、12 d、14 d、16 d）、入槽車發(fā)酵溫度（18 ℃、19 ℃、20 ℃、21 ℃、22 ℃、23 ℃）的條件下進行發(fā)酵，分別測定其發(fā)酵結(jié)束后糟醅中的酒精度。探究以上各個因素在該地區(qū)對小曲白酒發(fā)酵過程結(jié)束后糟醅含酒量的影響。

（2）響應面試驗。根據(jù)單因素試驗，確定影響小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的三個顯著影響因素，以小曲的添加量（A）、入槽車發(fā)酵溫度（B）、發(fā)酵時間（C）為評價因素，以小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中的酒精度作為響應值，設計響應面試驗，響應面試驗因素與水平見表1。

表1 發(fā)酵工藝優(yōu)化響應面試驗設計因素與水平

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗所有數(shù)據(jù)均利用Origin8.5 軟件繪圖，并由Design Expert v8.0.1進行響應面試驗數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小曲固態(tài)發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗

2.1.1 小曲添加量對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響。

從傳統(tǒng)小曲固態(tài)發(fā)酵工藝中可以了解到，小曲的質(zhì)量和品質(zhì)決定了小曲固態(tài)發(fā)酵狀態(tài)，是小曲先糖化后發(fā)酵的重要糖化劑和發(fā)酵劑，也是發(fā)酵過程中微生物及其代謝產(chǎn)物的重要來源[9]。

由圖1 可知，隨著小曲添加量在0.1 %～0.6 %范圍內(nèi)增加，小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中的酒精度均呈現(xiàn)逐步增加再到平緩的趨勢，小曲添加量在0.6%時，小曲白酒發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度最高，達到了6.20 %vol。隨著小曲添加量在0.1 %～0.6 %范圍內(nèi)逐漸遞增，酒醅中的微生物含量和催化酶含量都在增加，加快了淀粉的分解和糖類轉(zhuǎn)化成酒精，所以，酒醅中的酒精度上升，當小曲添加一定程度時，微生物生長從對數(shù)生長期到穩(wěn)定期的生長周期縮短，接近微生物生長穩(wěn)定期時，酒醅中的淀粉分解和糖類轉(zhuǎn)化速度放緩[10]，同時酒精與微生物代謝產(chǎn)生的酸反應生成香味物質(zhì)，酒醅中的酒精度增長也放緩。所以，選擇最適合小曲添加量為0.4%。

2.4 關于知情同意 充分的檢測前教育、咨詢和知情同意，以及檢測后咨詢都是非常重要的，建議至少考慮以下要素。

圖1 小曲添加量對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響

2.1.2 入槽車溫度對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響

通過控制糟醅糖化結(jié)束后，進入槽車發(fā)酵的溫度，來控制糟醅中微生物發(fā)酵的快慢，影響其糟醅中的酒精度。從圖2 可以看出，入槽車發(fā)酵溫度在18～23 ℃范圍內(nèi)升高時，糟醅中的酒精度先升高后降低。入槽車發(fā)酵溫度在18～20 ℃范圍內(nèi)時，糟醅中的酒精度是逐漸升高的，在20 ℃時達到最高，糟醅中酒精度最高值為5.84%vol；入槽車發(fā)酵溫度在20～23 ℃范圍內(nèi)時，糟醅中的酒精度先升高后降低。因此，選擇最適合入槽車溫度為20 ℃。

圖2 入槽車溫度對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響

2.1.3 槽車發(fā)酵時間對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響。

小曲的發(fā)酵時間是酒醅中微生物生長繁殖快慢的一個表現(xiàn)，微生物生長繁殖快，發(fā)酵快，發(fā)酵時間短，反之，微生物生長繁殖慢，發(fā)酵慢，發(fā)酵時間長。但是最終均是微生物生長繁殖到一定階段，糟醅中的營養(yǎng)物質(zhì)不足以供給微生物生長繁殖時，發(fā)酵速度減緩，糟醅中的酒精度下降。如圖3 所示，槽車發(fā)酵的16 d 中，糟醅中的酒精度呈先增高后緩慢降低的趨勢。在0～12 d 的范圍內(nèi)，糟醅中的酒精度呈現(xiàn)上升趨勢，在12 d 時到達峰值，糟醅中的酒精度為5.61%vol；在12～16 d 時，糟醅中的酒精度呈緩慢下降趨勢。在發(fā)酵后期，一方面微生物代謝放緩和釋放其他代謝產(chǎn)物；另一方面，糟醅中的營養(yǎng)物質(zhì)不足，酒精作為原料參與其他反應。故選擇最適宜的發(fā)酵時間為12 d。

圖3 發(fā)酵時間對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響

2.1.4 糟醅比對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響

小曲固態(tài)發(fā)酵過程中，除去小曲添加量、入槽車發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間三個因素外，糟醅比也在一定程度上影響到發(fā)酵結(jié)束后酒醅中的酒精度。如圖4 所示，隨著糟醅比逐漸增加，發(fā)酵結(jié)束后酒醅中的酒精度隨之緩慢增加，當糟醅比在2.0∶1 時，糟醅中的酒精度達到最高，酒精度為5.03 %vol。因此，選擇最適宜的糟醅比為2.0∶1。

圖4 糟醅比對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響

2.2 小曲固態(tài)發(fā)酵工藝優(yōu)化響應面試驗

2.2.1 響應面試驗結(jié)果及方差分析

通過單因素試驗，篩選出了3 個影響小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度變化的顯著因子，以小曲的添加量（A）、入槽車發(fā)酵溫度（B）、發(fā)酵時間（C）為自變量，發(fā)酵結(jié)束后酒醅中的酒精度（Y）作為響應值，進行響應面優(yōu)化試驗設計，結(jié)果見表2、方差分析結(jié)果見表3。

表2 響應面試驗設計與結(jié)果

表3 回歸模型方差分析

通過使用Design Expert v8.0.1 軟件進行分析，結(jié)果得到小曲添加量（A）、入槽車發(fā)酵溫度（B）、發(fā)酵時間（C）3 因素對小曲固態(tài)發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度的影響，得到了酒醅中酒精度（Y）的二次回歸方程為：

根據(jù)表3 可知，建立的小曲白酒發(fā)酵酒醅中酒精度的回歸模型P＜0.0001，顯示此響應面回歸模型極顯著。酒醅中酒精度P=0.0642＞0.05，表示不顯著，說明試驗誤差較小，影響面回歸模型預測結(jié)果可靠?；貧w方程決定系數(shù)R2為0.994，校正決定系數(shù)R2按等級為0.9986，顯示回歸關系顯著，此響應面試驗設計可靠，可以利用回歸方程預測上述因素對小曲白酒發(fā)酵酒醅中酒精度的影響。由P 值可知，所有變異來源均對小曲發(fā)酵酒醅中酒精度有影響且均為極顯著（P＜0.01）。由F 值可以看出，3個影響因素對小曲白酒發(fā)酵酒醅中酒精度影響強弱關系為：入槽車發(fā)酵溫度（B）＞小曲添加量（A）＞發(fā)酵時間（C）。

2.2.2 各個因素對小曲白酒發(fā)酵酒醅中酒精度的影響的響應面分析

小曲添加量（A）、入槽車發(fā)酵溫度（B）、發(fā)酵時間（C）三個因素交互作用對小曲白酒發(fā)酵酒醅中酒精度（Y）影響及等高線見圖5。根據(jù)各因素之間的三維響應面圖形各因素之間交互作用強弱，可以反映出各個交互作用對響應值的影響強弱。等高線圖中曲線越陡，響應越顯著；反之，越不顯著。

圖5 交互作用對酒精度的影響曲面及等高線

2.2.3 響應面驗證試驗

通過方差分析得到最優(yōu)的工藝參數(shù)為小曲添加量0.63 %，入槽車溫度為20.53 ℃，發(fā)酵時間為12.20 d。為了方便實際的生產(chǎn)操作，將小曲固態(tài)發(fā)酵工藝條件修改為小曲添加量為0.63%，入槽車溫度為20 ℃，發(fā)酵時間為12 d，在此優(yōu)化條件下，進行五次平行驗證試驗，發(fā)酵結(jié)束后酒醅中酒精度測定值為6.41%vol，與預測值6.45%vol 保持一致，故該模型可行。

3 結(jié)論

本實驗以伊犁河谷本地粳高粱為原料，采用傳統(tǒng)川法小曲工藝技術，通過單因素和響應面實驗確定小曲固態(tài)發(fā)酵最佳的發(fā)酵工藝條件為小曲添加量為0.63 %，入槽車溫度為20 ℃，發(fā)酵時間為12 d。在此最優(yōu)發(fā)酵工藝條件下，所得發(fā)酵結(jié)束后酒醅酒精度為6.41%vol。本研究為川法小曲發(fā)酵工藝在伊犁地區(qū)發(fā)酵過程狀態(tài)提供參考。