衡水老白干酒发酵过程理化参数变化规律研究

朱会霞，李泽霞，佟兰欣，程宗志，郭亚伟，安惠玲，王文晶，姜东明，肖冬光（.河北衡水老白干酿酒集团，河北衡水05000；2.衡水学院生命科学系，河北衡水05000；.天津科技大学生物工程学院，天津00457）



衡水老白干酒发酵过程理化参数变化规律研究

朱会霞1，2，3，李泽霞1，佟兰欣1，程宗志1，郭亚伟1，安惠玲1，王文晶1，姜东明1，肖冬光3
（1.河北衡水老白干酿酒集团，河北衡水053000；2.衡水学院生命科学系，河北衡水053000；3.天津科技大学生物工程学院，天津300457）

摘要：研究了不同季节衡水老白干酒“三排净”工艺大茬酒醅理化参数在发酵过程中的变化规律，综合分析不同季节老白干酒的酒质差别。四季温度变化趋势基本相同，符合“前缓、中挺、后缓落”的规律，由高到低依次为夏＞秋＞春＞冬，特别是酒醅上层温度差异更为明显。淀粉含量下降速率由高到低依次为冬＞夏＞春＞秋，冬季淀粉含量下降速率明显高于其他三季。水分变化与乙醇变化规律一致。还原糖跟踪监测结果为秋＞夏＞春＞冬，发酵中后期还原糖含量略有上升。酒醅酸度变化差异明显，发酵前期酸度上升缓慢，中后期春夏两季酸度上升迅速，秋季在最后5 d时酸度才急剧上升，冬季酸度一直未有明显上升，变化趋势与老白干“三排净”大茬乳酸乙酯变化规律一致。冬季乳酸、乙酸含量明显低于其他三季，整个发酵过程几乎没有明显上升的趋势，春、秋季乙酸在发酵过程中变化不大，而夏季乙酸含量在19 d时达到高峰后开始下降。实验证实，温度、淀粉、水分、还原糖、酸度、乳酸及乙酸等理化参数季节变化规律明显。

关键词：衡水老白干；酿造；理化参数；季节；变化规律

优先数字出版时间：2015-10-08；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151008.1326.003.html。

衡水老白干酒是我国特有的固态发酵蒸馏酒，其老白干香型于2004年正式列入中国白酒的第十一大香型[1]。衡水老白干酒经历2000多年的发展积累，形成了自身完整而独特的生产工艺[2]。由于固态发酵的复杂性，其发酵过程仍是“黑箱系统”[3-4]，因此有必要对其发酵过程进行研究与控制，从而稳定和提高老白干酒的品质。因此对老白干“三排净”工艺大茬酒醅的主要风味成分、理化参数及微生物群落变化进行系统的监测与分析。

由于白酒固态发酵的复杂性，导致发酵过程受各种因素的影响，最重要的就是受季节变化的影响[5]。研究不同季节老白干酒醅发酵过程中各理化参数随发酵时间的变化规律，通过改变入池温度、发酵温度、调节酸度、降低入池水分、强化乳酸菌等方法，缩小老白干酒生产的季节差异，对提高基酒质量和指导生产具有重要意义。

本研究作为衡水老白干酒发酵过程系列研究内容之一（主要风味成分研究结果已发表，微生物群落分析正在进行），通过监测不同季节酒醅发酵过程中主要理化参数的变化，来揭示温度、淀粉、还原糖、酸度、乳酸及乙酸随发酵时间变化的规律。由于样品处理方法的原因，实验数据可能和大生产的结果不完全一致，有待进一步验证。

1材料与方法

1.1材料及仪器

样品：来自衡水老白干酒厂“三排净”工艺大茬发酵缸，发酵过程每天采样，做平行实验。

实验仪器：分析天平（上海海康电子仪器厂），蒸馏装置（天津市玻璃仪器厂），液相色谱（美国安捷伦公司LC1200），恒温干燥箱（北京鸿达天矩试验设备有限公司DHG-9030A）。

1.2实验方法

1.2.1温度测定方法

将3个热敏电阻式温度计探头分别埋入“三排净”工艺大茬发酵缸中轴线的上层、中层、下层3个位置，每天定时观察并记录温度。

1.2.2淀粉测定方法

酸水解法[6]。

1.2.3水分测定方法

干重法[7]。

1.2.4还原糖测定方法

斐林法[8]。

1.2.5酸度测定方法

酸碱滴定法[9]。

1.2.6乳酸、乙酸测定方法

准确称取50 g酒醅置入500 mL三角瓶中，并加水250 mL，混匀后煮沸蒸馏，取75 mL蒸馏液。利用液相色谱测定乳酸、乙酸含量，最后折算其在酒醅中的含量。

2结果与讨论

2.1不同季节酒醅温度变化规律

对春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅的上层、中层、下层3部分的温度进行跟踪监测，结果见图1。四季温度变化趋势基本相同，符合“前缓、中挺、后缓落”的规律。均在发酵前期，即0～4 d迅速达到“顶火”，随后温度开始缓慢下降。这主要是因为发酵前期酒醅中淀粉浓度高，在霉菌作用下迅速分解为可发酵性糖，被微生物利用后短时间内生成大量发酵热量，导致酒醅温度升高[9]；之后发酵温度缓慢下降。其原因为发酵中期酒醅中的氧气被消耗殆尽及代谢物积累，微生物生长渐缓，后期的发酵环境已无法满足微生物生长发酵，同时酯化过程也吸收了热量。

图1不同季节发酵过程中酒醅温度变化规律

环境气温的上升，带动了发酵温度的升高。微生物也需要适宜的环境，因此北方春秋季节的气候最适合酿酒微生物的生长与发酵，衡水老白干酒春秋季节的酒质与风味最能体现老白干香型白酒的特点。

综合比较四季温度差异明显，由高到低为夏＞秋＞春＞冬，酒醅上层温度差异更为明显（见图1）。

2.2不同季节酒醅淀粉变化规律

图2不同季节发酵过程酒醅中淀粉变化规律

图2为春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅淀粉跟踪监测结果。酒醅细菌及酵母一般不能直接利用淀粉，需通过霉菌和放线菌合成的糖化酶和淀粉酶将大分子淀粉降解为小分子可发酵性糖，这种降解作用在发酵初期最为显著，发酵中后期由于霉菌逐渐消亡，淀粉分解利用的速率明显降低[6，9]。也有文献证实，部分乳酸菌也能产生淀粉酶，参与酒醅中淀粉的转化及降解[10]。

综合比较四季淀粉下降速率趋势差异明显，由高到低依次为冬＞夏＞春＞秋，特别是冬季淀粉下降速率明显高于其他三季。由于老白干酒醅中淀粉分解的主要微生物种类正在研究中，其原因很快会揭晓。

2.3不同季节酒醅水分变化规律

图3不同季节发酵过程酒醅中水分变化规律

图3为春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅水分跟踪监测结果，与“三排净”大茬乙醇变化规律一致[11]。

酒醅中不仅包括水，也包括乙醇及其他醇、酸、酯等物质，并随发酵时间的延长不断地增加，说明酒醅中淀粉、蛋白质等大分子物质在微生物的作用下逐步代谢为醇、醛、酸、酯等小分子物质，在各种生理生化反应中，同时产生大量的水，导致酒醅水分增加[12]。伴随水分生成，后期会利用水分生成一些风味物质，且有部分水分流失；整个过程水分含量保持在47 %～63 %，水分不足会影响微生物生长发酵，降低出酒率，水分过多致使细菌生长旺盛从而使酒醅酸度剧增，败坏酒质；因此，夏季会采取降低入窖酒醅水分含量来延缓微生物生长。酒醅中含水量高低的实验比对分析表明，入池水分低的酒醅出酒率低，但产酒香味较好。

2.4不同季节酒醅还原糖变化规律

图4不同季节发酵过程酒醅中还原糖变化规律

春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅还原糖跟踪监测结果见图4。随酒醅中淀粉的分解，还原糖含量在发酵前期迅速上升，随即被酒醅中的细菌及酵母消耗，微生物的消耗导致还原糖含量趋于稳定。发酵中后期还原糖含量略有上升，但同时期淀粉含量趋于稳定，并没有明显的下降趋势。说明有其他大分子物质降解，并提供了小分子可发酵性糖，大部分文献认为是纤维素和蛋白质的降解形成的[3，9，12]。纤维素结构的破坏会释放其中包裹的淀粉颗粒，同时纤维素降解也生成麦芽糖和葡萄糖等小分子糖；蛋白质降解过程中，除释放氨基酸和小分子肽，也会伴随生成有机酸和糖进入三羧酸循环。来源于这些大分子的可发酵性糖为中后期微生物的代谢提供能源和碳源，同时造成还原糖含量的上升。

还原糖变化规律反映糖化与发酵的平衡程度，酵母发酵作用大时，还原糖减少，霉菌糖化作用大时，还原糖增加。从整个酿酒过程中可发现，还原糖呈现先升高后波动平衡的趋势。

2.5不同季节酒醅酸度变化规律

由图5可知春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅酸度变化差异明显。发酵前期酸度上升缓慢，表明霉菌、酵母及好氧细菌不是产酸的主体；发酵中后期春夏两季酸度上升迅速，说明在温度较高的酒醅中，厌氧及兼性厌氧细菌的大量增殖生成了多种有机酸，导致酒醅酸度迅速增加。而秋季在发酵最后5 d时，酸度才急剧上升，冬季则一直未有明显上升，表明温度过低，不利于细菌产酸。这一酸度变化趋势与老白干“三排净”大茬酒醅中乳酸乙酯含量的变化规律一致[11]，说明老白干酒醅中乳酸乙酯的含量与酸度呈正相关，间接说明乳酸为老白干“三排净”大茬酒醅酸度的主要贡献者之一。

微生物代谢产生的酸既能增加白酒的后味、降低水味，使酒体更加丰满；又对微生物的生长代谢起着重要的调控作用[13]。酒醅酸度迅速升高，说明微生物代谢旺盛，生酸作用明显；适宜的酸度有利于酒醅糊化、糖化作用，还可以起到“以酸抑酸”的作用，防止杂菌侵染。整个酿造过程的酸度必须有一个合理、严格的控制范围[14]。从图5可以看出，衡水老白干酒醅的酸度一般控制在0.3～3.0之间。

图5不同季节发酵过程酒醅中酸度变化规律

2.6不同季节酒醅乳酸变化规律

图6不同季节发酵过程酒醅中乳酸变化规律

春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅乳酸含量跟踪监测结果见图6。乳酸数据为蒸馏样品经液相色谱测定结果。由于乳酸沸点高，很难由酒醅中蒸馏至镏出液，因此测得乳酸的数据整体低于酒醅乳酸实际含量，但4个季节乳酸蒸馏、测定方法完全一致，因此乳酸含量的变化规律与酒醅乳酸变化规律一致。由图6可以看出，冬季乳酸含量明显低于其他三季，在整个发酵过程中几乎没有明显上升的趋势，说明冬季酒醅温度过低，乳酸的生成受到抑制；而春季乳酸含量在发酵末期有迅速下降的趋势，同时乳酸乙酯的含量迅速上升[11]，表明乳酸及乳酸乙酯在春季发酵末期迅速转化。

冬季乳酸及乳酸乙酯的含量过低，乳酸乙酯与乙酸乙酯比例失调，会严重影响衡水老白干酒的品质。根据温度、酸度、乳酸含量及乳酸乙酯含量的综合分析，可以通过提高发酵温度、强化乳酸菌等方法改善发酵工艺，从而提高乳酸及乳酸乙酯在酒醅中的含量，稳定老白干酒的品质与风格。

2.7不同季节酒醅乙酸变化规律

图7不同季节发酵过程酒醅中乙酸变化规律

春、夏、秋、冬4个季节“三排净”大茬酒醅中乙酸含量跟踪监测结果见图7。冬季乙酸含量明显低于其他三季，整个发酵过程几乎没有明显上升的趋势，说明冬季乙酸的生成也受到抑制[15]。春、秋季乙酸的含量在整个发酵过程中变化不大，而夏季乙酸含量在19 d时达到高峰，随后开始下降。酒醅中乙酸的来源主要由酵母菌和醋酸菌代谢生成。冬季酒醅温度较低，影响乙酸的生物合成。

3　结论

本研究对不同季节衡水老白干酒“三排净”工艺大茬酒醅中主要理化数据在发酵过程中的变化进行了探讨，是衡水老白干酒发酵过程系列研究内容的第二部分（第一部分主要风味成分研究已发表）。

四季温度变化趋势基本相同，符合“前缓、中挺、后缓落”的规律。综合比较四季温度差异明显，由高到低依次为夏＞秋＞春＞冬，特别是酒醅上层温度差异更为明显。4个季节淀粉含量下降速率趋势差异明显，依次为冬＞夏＞春＞秋，特别是冬季淀粉含量下降速率明显高于其他三季。四季“三排净”大茬酒醅中水分变化与乙醇变化规律一致。4个季节“三排净”大茬酒醅中还原糖含量跟踪监测结果为秋＞夏＞春＞冬。随酒醅淀粉的分解，还原糖含量在发酵前期迅速上升，随即被酒醅中的细菌及酵母消耗，微生物的消耗导致还原糖含量趋于稳定。发酵中后期还原糖含量略有上升。

四季“三排净”大茬酒醅酸度变化差异明显。发酵前期的酸度上升缓慢；发酵中后期春夏季的酸度上升迅速。而秋季在发酵最后5 d时酸度才急剧上升，冬季则酸度一直未有明显上升，表明温度过低不利于细菌产酸。这一酸度变化趋势与老白干“三排净”大茬乳酸乙酯变化规律一致，说明老白干酒醅中乳酸乙酯的含量与酸度呈正相关。冬季乳酸含量明显低于其他三季，在整个发酵过程中几乎没有明显上升的趋势，原因是冬季酒醅温度过低，乳酸的合成受到抑制。同样冬季乙酸含量明显低

于其他三季，在整个发酵过程中几乎没有明显上升的趋势，说明冬季乙酸的合成也受到抑制。春、秋季乙酸的含量在整个发酵过程变化不大，而夏季乙酸含量在19 d时达到高峰，随后开始缓慢降低。

本实验研究根据衡水老白干酒“三排净”工艺大茬酒酒醅上层、中层、下层温度、水分、酸度、淀粉、还原糖、乳酸含量及乙酸含量的研究结果，结合之前四季风味成分的研究结果，综合分析不同季节老白干酒的酒质差别。通过调整入池温度、发酵温度、调节酸度、降低入池水分、强化乳酸菌等方法，缩小老白干酒生产的季节差异，对探索最佳发酵期、提高白酒质量、稳定酒体风格和指导生产有着非常重要的意义。

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The Change Rules of Physiochemical Parameters of the Fermented Grains of Hengshui Laobaigan during the Fermentation Process

ZHU Huixia1,2,3，LI Zexia1，TONG Lanxin1，CHENG Zongzhi1，GUO Yawei1，AN Huiling1，WANG Wenjing1，JIANG Dongming1and XIAO Dongguang3
（1.Hengshui Laobaigan Distillery Group,Hengshui, Hebei 053000; 2.College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000; 3.College of Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China）

Abstract:In this study, the change rules of physiochemical parameters of the fermented grains of Hengshui Laobaigan during the fermentation process in different seasons were investigated. Furthermore, the quality of liquor produced in different seasons was compared and analyzed. Specifically, temperature change trends were almost the same in four seasons (summer>autumn>spring>winter, there was significant different in temperature of fermented grains in upper layer) in accord with the rule of“slow increase in prior period, stable in medium period, and slow decrease in late period”. The decreasing rate of starch content ranked in decreasing sequence as winter>summer>spring>autumn (the decreasing rate in winter was the highest among the four seasons). The change rules of moisture content were the same as ethanol. The content of reducing sugar ranked in decreasing sequence in four seasons (autumn>summer>spring>winter) and it slightly increased in late fermentation period. There was evident difference in the change of acidity of fermented grains, the change rules of which being the same as ethyl lactate (it increased slowly in prior fermentation period, it increased rapidly in late fermentation period in spring and in summer, however, it increased sharply in the final 5d in the fermentation in autumn, and it slightly increased in winter). The content of lactic acid and acetic acid in winter was evidently lower than that in other three seasons, and there was no evident increase in the whole fermentation process, there was little change in acetic acid content in spring and in autumn, however, its content reached the peak at 19d after the fermentation and then dropped afterwards. This study proved that there was significant change rules in physiochemical parameters in different seasons.

Key words:Hengshui Laobaigan; production; physiochemical parameters; seasons; change rules

作者简介：朱会霞（1977-），女，河北省景县人，博士，副教授，中国微生物协会会员，衡水学院生命科学系教师。

收稿日期：2015-05-27；修回日期：2015-07-29

DOI：10.13746/j.njkj.2015236

中图分类号：TS262.3；TS261.4

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2016）01-0037-04