浓香型白酒发酵过程中微生物消长与香味物质变化研究

浓香型白酒的发酵过程与窖池中微生物复杂的物质能量代谢紧密相连[1]。窖池中理化因子与其存在的微生物彼此联系、相互促进、相互制约、协调发展共同形成了窖池特定的微生物生态系统。在微生物区系的演变过程中产生了丰富的代谢物质，这些代谢物质与白酒的风格密切相关。本试验试图通过研究浓香型白酒发酵中糟醅微生物区系和理化因子的演变过程，以及特征香味成分的变化趋势，对浓香型白酒发酵机理进行探索。

本实验通过跟踪发酵过程中不同层次糟醅香味

成分的变化以及微生物的生长趋势，初步探讨窖池中微生物与香味成分之间的联系，同时分析不同层次糟醅中微生物的分布和香味成分含量的异同，进一步探索浓香型白酒微生物发酵的机理。

1材料与方法1.1试验窖池

泸州老窖试验窖池。1.2

取样方法

用取样器对指定位置的糟醅进行定点跟踪取

样，取样的位置分别是窖池上、中、下三个部位，取得

浓香型白酒发酵过程中微生物消长与

香味物质变化研究

吕辉1，张宿义2，冯治平1，赵金松2，方军1

（1、四川理工学院，四川自贡

3000；2、泸州老窖股份有限公司，泸州6000）

摘

要：本文对浓香型白酒糟醅发酵过程中微生物以及理化因子进行了研究，并利用GC-MS 对糟醅所含香味成分

的变化进行了检测，结果表明糟醅微生物的变化着理化因子以及香味成分的变化，初步揭示了浓香型白酒的发酵机理。

关键词：微生物；浓香型白酒；理化因子；香味成分中图分类号：TS262.3

文献标识码：A

文章编号：1674-506X （2010）03-0037-0004

Investigation on the Microbial Variation and the Change of Aroma Compositions During the Fermentation of Luzhou-flavor Liquor

LV Hui 1,ZHANG Su-yi 2,FENG Zhi-ping 1,ZHAO Jin-song 2,FANG Jun 1

(1.Sichuan University of Science &Engineering,ZiGong 3000;2.Luzhou Laojiao Co.Ltd,Luzhou 6000,Sichuan)Abstract:In this paper,the microorganism and the physical and chemical factors were studied in fermentation process,and the changes of aroma compositions in Zaopei of Luzhou-flavor fermentation process were assayed by GC -MS,The results showed that the change of physical and chemical factors and flavor components were regulated by the change of microorganism in fermented grains,it revealed the fermentation mechanism of Luzhou-flavor liquor preliminarily.Keywords:microbe;Luzhou-flavor liquor;physical and chemical factors;aroma compositions doi:10.3969/j.issn.1674-506X.2010.03-010

收稿日期：2010-04-28

基金项目：泸州老窖科研奖学金项目。基金编号：08ljzk13。

作者简介：吕辉（1985-），男，发酵工程硕士研究生，湖北鄂州人，主要从事发酵工程研究。

*通讯作者：张宿义（1971-），男，博士，硕士生导师，国家白酒评委，享受特殊津贴专家，发表论文30余篇。

Food and Fermentation Technology

第46卷（第3期）Vol.46，No.3

期

的糟醅封入无菌密封袋中。

1.3仪器与设备

SW-CJ-IFD超净工作台，苏州净化设备厂；SPX-25B-Z型生化培养箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；YXQ-LS-50K立式压力蒸汽灭菌锅，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；台式恒温振荡器，上海跃进医疗设备厂；GC-MS气质联用仪、GC60型气相色谱仪，Agileat Technologies。

1.4微生物培养分离

1.4.1微生物分离方法

稀释平板涂布分离法。

1.4.2微生物培养条件与培养基

所用培养基[2]和培养条件见表1。

表1微生物培养

Tab.1The culture of microbes

1.4.3微生物鉴别[3]

1.5理化指标测定分析

温度检测：跟踪检测记录温度

酸度：酸碱滴定法

淀粉和还原糖测定：菲林试剂法

酒精度测定：取100g糟醅加水200mL，用500mL 全玻璃蒸馏器蒸馏出100mL溶液，采用DMA5000密度仪测定酒精含量。

特征香味物质检测：利用GC-MS气质联用仪测定糟醅中香味成分，气相色谱仪测其含量。

2结果与分析

2.1糟醅微生物分析

发酵过程中窖池上、中、下层糟醅微生物生长情况见表2。从表2中我们可以看出糟醅不同部位的微生物生长情况是不一样的，最明显的是：上层糟醅细菌数量最多，下层糟醅酵母菌数量最多；细菌、芽孢杆菌、酵母菌、霉菌的数量在前期都有一个急剧增加的过程，而后又急剧的减少；发酵3d时细菌的数量达到一个峰值且在所测微生物中数量占优势；酵母菌在发酵6d时数量达到峰值，到12d数量又急剧下降，出窖时酵母菌的数量已经很少了；芽孢杆菌在经历急剧减少后，后期数量又有少量的增加；霉菌到后期基本上已经检测不出来。本实验微生物生长情况与相关报道[3,5]中微生物变化趋势基本相似。

2.2常规理化指标分析

2.2.1发酵过程中温度的变化

温度的变化能直接有效的反映窖池中糟醅微生物的生长状况。发酵过程中窖池温度记录见图1。从图中可以看出发酵前期温度不断的升高，发酵19d 时温度达到峰值，后期缓慢的下降；窖池中温度在前9d以每天1℃的速度升高，10d-19d温度上升的速度趋于缓和，20d后缓慢的下降，整个发酵过程温度的变化基本符合“前缓、中挺、后缓落”的规律。

2.2.2糟醅常规理化分析

微生物培养基培养条件

好氧细菌营养琼脂培养基35°恒温培养2-3d 酵母菌YPD培养基28°恒温培养3d

霉菌淀粉培养基+四

环素盐酸盐

30°恒温培养7-9d

芽孢杆菌营养琼脂培养基80℃水浴锅中，10min加热处理菌悬液，涂布平板，35-37℃培养2-3d

表2发酵过程中糟醅中微生物生长统计（×104个/g糟醅）

Tab.2The statistic of microbes in fermented grains during the fermentation（×104cfu/g fermented grains）

细菌芽孢杆菌酵母菌霉菌

时间/微生物上层中层下层上层中层下层上层中层下层上层中层下层入窖糟醅185********.052 3d3200020000180001000125011001125250040000.420.380.37 6d2300150014503503253001350014200150000.60.480.52 9d4500175010101551180011300125000.450.350.42 12d14010592.541373452.540550.150.120.11 15d33.7516.2526.254 3.25 4.255866.25600.0750.0470.05 21d32.535.533.5 4.75 5.757.522.520240.060.040.04 27d47.072.55227.527.017.5 6.012.59.5------33d42.562.522.522.58.012.75 1.0 2.0 3.50.03----出窖糟醅8.25 1.750.75--

38

第46卷（总第157期）从表3中可以看出随着发酵过程的进行，窖池中的水分（严格的讲，这里的水分也不完全是水了，还有酸、醇、酯等易挥发性物质）不断的增加，前期糟醅上、中、下层水分含量基本一致，到发酵中后期，下层的水分普遍要比中、上层糟醅水分要高，这是由于发酵过程中有酸、醇酯类等物质的产生，不断的增加了糟醅的水分，水分向下渗透所引起的；淀粉含量在发酵过程中不断的减少，前期上层糟醅中的淀粉消耗明显要多于中、下层糟醅，这是由于发酵前期窖池中含有氧气，好氧细菌大量繁殖，上层糟醅中的微生物多于中、下层微生物数量，微生物代谢旺盛所致；酸度在在发酵过程中一直都是升高，前期酸度增加的缓慢，到了发酵后期快速增加；酒精度的变化趋势为：先上升到达一个峰值后缓慢的下降，上层糟醅的酒精度最先到达峰值后下降，随后是中层糟醅酒精度，最后是下层糟醅酒精度；窖池中的各部位的发酵状况是不一样的。

2.3糟醅发酵期间香味物质分析2.

3.1

醇酯类物质分析

跟踪发酵醇酯类物质分析见表4：从表中我们可

以看到不同位置糟醅中的醇酯类物质含量是不一样的，随着发酵的进行，糟醅中的醇酯类物质的变化也各不同。正丙醇的含量在上、中、下层糟醅中含量相差不多，且在发酵前期缓慢的上升，到21d 含量最高，之后逐渐下降；异丁醇含量在发酵期中一直都缓慢的上升，21d 时趋于稳定，且上层糟醅中的异丁醇含量大

于中、下层糟醅中的含量；正丁醇的变化无多少规律，在发酵期中糟醅的不同层次都有检测出；正戊醇含量在发酵过程中变化不大，在各部位的糟醅中含量也相近；四大酯中丁酸乙酯在前期无法检测出来，直至发酵27d 时才检测出来；乙酸乙酯的含量和己酸乙酯含量在发酵过程中一直都在增加；乳酸乙酯含量的变化趋势为：前6d 变化不大，6d-9d 开始下降，12d 后又逐步上升，中、下层糟醅中所含的乳酸乙酯量明显高于上层，发酵中、后期尤为明显，乳酸乙酯的含量在所检测的醇酯含量中最多，原因可能是当氧气大量消耗以后，为窖池中的乳酸菌代谢创造了合适的条件，所产生的代谢产物促使其中酸度上升，酸醇酯化反应加速使得乳酸乙酯的含量升高。

2.3.2主要有机酸分析

跟踪分析有机酸见表5：发酵过程中主要有机酸含量变化为，乙酸含量在发酵过程中前期变化不大，发酵15d 时急剧上升后期减小；原因可能是发酵

时间（d ）

5

10152025303540

40353025温度（℃）

发酵温度变化趋势

温度（℃）

吕辉等：浓香型白酒发酵过程中微生物消长与香味物质变化研究39

期

后期窖内酸度的升高，乙酸与醇类物质发生酯化反应导致乙酸含量下降相应的酯类物质含量升高。表4与表5中相应数据的变化也可以从侧面说明这一点；丁酸和己酸含量在发酵过程中变化很小，且糟醅上、中、下层含量基本相似。由于工艺的不同和窖池的差异，在相关的报道中[4,5]糟醅主要有机酸的含量有所差异，但是相应的比例是相符的。

3讨论

在发酵过程中，发酵初期窖池中含有大量的氧气，有机酸和酒精含量都比较低，微生物迅速的繁殖，微生物代谢过程中产热促使温度上升。随着发酵继续，窖池中的氧气逐渐耗完，好氧细菌和霉菌消亡，酵母菌开始进行无氧呼吸产生酒精，发酵后期窖池中的酒精浓度超过酵母菌的耐受值，酵母菌出现自溶死亡，酒精代谢减弱，部分酒精参与其它的生化反应，导致糟醅中酒精含量降低，部分醇酯类物质含量升高，因此糟醅中酒精含量会出现一个。

窖内微生物一般不能直接利用糟醅中的淀粉等大分子物质，需要通过糖化酶、淀粉酶等的作用把淀粉等大分子原料降解成小分子物质。霉菌在发酵过程中主要是通过产生糖化酶将酒醅中的淀粉糖化，供酵母菌发酵成酒精[5]。发酵中、后期，霉菌死亡以后，淀粉转化率的降低以及酵母菌的消亡导致了酒精生成速率的下降，从实验中的数据也从侧面印证了这一点。

另外，浓香型白酒中，主要香味物质含量高低以及相互比例决定了浓香型白酒的质量和风格。在跟踪发酵过程中四大酯的变化规律为：四大酯的含量在发酵过程中一直升高，下层糟醅中含量>中层糟醅>上层糟醅，糟醅中四大酯含量关（下转第59页）

表4发酵过程中醇酯分析结果（mg/100g糟醅）Tab.4The alcohol ester analysis during fermentation（mg/100g fermented grains）

发酵时间

/d

正丙醇异丁醇正丁醇正戊醇己酸乙酯乙酸乙酯丁酸乙酯乳酸乙酯上层000 5.08 4.66 6.170181.7 3中层000 5.258.8211.340238.7下层000 5.128.048.750203.2

上层 2.78 1.950 4.729.76 3.860203.1 6中层 2.88 3.570 4.9814.21 5.160231.4下层 3.19 2.580 5.0111.79 4.0214.2

上层 4.29 5.580 5.3612.88 6.3930216.1 9中层 5.10 3.47 1.56 5.3514.267.4120193.6下层 4.72 3.560 5.2514.079.210215.6

上层15.16 4.15 2.11 5.1121.1016.390172.2 12中层8.42 3.870 5.2420.0113.870219.9下层 6.83 3.930 5.2314.8111.480207.2

上层15.79 4.46 2.0 5.5322.0821.470316.4 15中层17.54 4.37 2.72 5.5323.22.910383.7下层10.24 4.28 2.26 5.4022.3424.040382.9

上层12.3 4.370 5.2828.6921.860321.3 21中层11.67 4.340 5.5027.5124.0403.2下层8.76 4.170 5.6129.3628.730506.6

上层 6.23 4. 1.59 5.9131.9125.25 1.95329.5 27中层 6.04 4.420 5.9048.128.88 2.763444.2下层 4.81 4.510 5.7738.7032.63 3.812621.5

上层 5.21 4.13 1.45 5.3152.2840.86 4.773467.1 33中层 5.44 4.29 1.67 5.2854.41.19 4.902563.3下层 5.36 4.550 5.2768.0441.68 5.981816.3

表5跟踪发酵过程有机酸分析结果

（mg/100g糟醅）Tab.5The organic acid analysis during fermentation

（mg/100g fermented grains）发酵时间/d乙酸丁酸己酸

上层25．76125223．37 3中层30．4914．2923．43

下层27．1613．7124．06

上层26．6111．7426．34 6中层24．5．9520．16

下层24．7112．1522．46

上层31．6317．8430．55 9中层25．2413．9221．53

下层28．3513．8022．42

上层38．8615．9331．48 12中层29．4914．8526．49

下层22．3912．0222．38

上层46．5618．7534．66 15中层51．2920．3231．37

下层33．9813．9823．37

上层50．3615．9235．17 21中层35．2318．9432．04

下层33．4112．9628．47

上层57．5312．2626．87 27中层37．9516．0120．30

下层32．4311．7219．67

上层43．8111．0324．11 33中层39．4814．5625．

下层29．4312．2423．13

40

第46卷（总第157期）（上接第40页）系为：乳酸乙酯>己酸乙酯>乙酸乙酯>丁酸乙酯；主要有机酸的变化规律为先增加后减少，它们之间的量比关系为：乙酸>己酸>丁酸。参考文献：

[1]舒代兰，张丽莺，张文学等.浓香型白酒糟醅发酵过程中香气成分的变化趋势[J].食品科学，2007，28（06）：-92.[2]

乔宗伟，张文学，张丽莺等.浓香型白酒糟醅微生物分离

培养基的选择研究[J].酿酒科技，2004，6.

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赵东，乔宗伟，彭志云.浓香型白酒发酵过程中酒醅微生物区系及其生态因子演变研究[J].酿酒科技，2007，7：37-

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熊昌绪.浓香型白酒酒醅发酵过程中微生物消长物质变化研究.[J]酿酒科技，1994，（2）：25.

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表7响应面的规范形分析结果Tab.7Result of normal form analysis 稳定点是极大值，其估计值0.75。

回归模型存在稳定点，Y 的最大估计值为0.75，稳定点（X 1、X 2、X 3）为（0.143615、0.180345、0.158085）。这说明，X 1（盐水浓度）的最佳范围在6.29‰左右，X 2（直投式乳酸菌剂添加量）的最佳范围在1.09%左右，

X 3（发酵温度）的最佳范围在30.8℃左右。2.2.3

验证实验结果

在稳定点进行验证实验，共进行三次重复实验，测定直投式乳酸菌剂发酵105h 的泡菜，其泡菜水中的总酸含量平均值为0.75mg/kg ，与预测值接近。泡菜感官评价综合评分达到9.6分，品质上乘。

3结论3.1

在不同加糖量、直投式乳酸菌添加量、盐水浓度和发酵温度等条件下，进行了泡菜发酵时泡菜水中总酸含量的动态变化研究。选取加红糖量1.5%为

确定因素。

3.2根据变化规律选取影响泡菜总酸含量的3个显

著影响因素：直投式乳酸菌添加量、盐水浓度和发酵温度，进行响应面试验设计，确定直投式乳酸菌发酵制作泡菜的控制条件为：盐水浓度为6.29%，直投式乳酸菌剂添加量为1.09‰，发酵温度为30.8℃。

3.3

经验证实验，105h 的泡菜水中总酸含量为

0.75g/100ml ，与预测值接近，该泡菜感官评价达到9.6份，品质好。因此，采用响应面法分析得到的工艺

参数准确可靠，具有使用价值。参考文献：

[1]苏扬，陈云川．泡菜的风味化学及呈味机理的探讨[J]．中国调味品,2001(4):28～31。

[2]冉艳红，黄雪松，于淑娟．自然发酵泡菜汁中主要成分的变化[j]．中国调味品，2002(8)：17～21。

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[4]曾凡坤，等．四川泡菜工业化加工中主要成分变化研究[J]．食品与机械，1997(4)：15～l6。

[5]尹利端，韩北忠．萝卜泡菜发酵过程中食盐对微生物变化的影响[J]．中国酿造，2005(3)：19～21。

[6]刘敦华，潘太安．泡菜发酵工艺的研究[J]．宁夏农学院学报，1996(1)：32～34。

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杨瑞，张伟，陈炼红．发酵条件对泡菜发酵过程中微生物菌系的影响[J ]．食品与发酵工业，2005（3）：90~92。

图7Y=f （X 2，X 3）的响应面图和等高线图（X 1=0）

Fig.7The response surface chart and contour map of

Y=f （X 2，X 3）（X 1=0）

因素

临界值的代码值

X10.143615X20.180345X3

0.158085

陈功等：直投式乳酸菌发酵泡菜工艺优化研究Fixed levels:X 1=0

Fixed levels:X 1=0

59