泸糯八号高粱酒糟酿造浓香型白酒入窖条件优化*

田殿梅，张良，，3，霍丹群，敖宗华，3，杨平，涂荣坤，丁海龙，3

1(泸州老窖股份有限公司，四川 泸州，646000)

2(重庆大学，生物工程学院，重庆，400030)

3(国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州，646000)

泸糯八号高粱酒糟酿造浓香型白酒入窖条件优化*

田殿梅1，张良1，2，3，霍丹群2，敖宗华1，3，杨平1，涂荣坤1，丁海龙1，3

1(泸州老窖股份有限公司，四川 泸州，646000)

2(重庆大学，生物工程学院，重庆，400030)

3(国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州，646000)

以泸糯八号酿酒高粱为原料，利用P-B实验、最陡爬坡实验及Box-Behnke实验对影响产酒质量的入窖条件进行筛选及优化，得到了泸糯八号高粱的最优入窖条件为:投粮量19.7%(占糟醅重量)，曲药用量19.6%(占投粮重量)，入窖酸度1.89。通过生产验证发现，采用优化后的八窖条件，泸糯八号糟醅己酸乙酯产量比优化前提高了0.2g/L，乳己比(乳酸乙酯与己酸乙酯的比例)比优化前降低了0.2，品评结果良好，且窖香更为浓郁。

响应面法，浓香型白酒，入窖条件

中国白酒的酿造原料以高粱最为适宜，且高粱在中国白酒的生产中是使用最为广泛的原料。酿酒高粱中淀粉、蛋白质、单宁、脂肪、粗纤维含量及吸水膨胀度等指标的差异，对于产酒率和产酒品质都会产生影响［1－4］。高粱品质不同，其酿造时的工艺条件也有差异，泸糯八号高粱是四川省农科院水稻高粱研究所选育酿酒高粱专用品种，其酿酒出酒率比四川本地糯红高粱高，酒的理化卫生指标、气相色谱指标和口感均与本地糯高粱相当，是浓香型白酒酿造的优质原料。本研究以泸糯八号高粱为研究对象，对其在酿造浓香型白酒时的入窖条件在生产实践经验的基础上进行进一步优化，以期进一步提高其酿造浓香型白酒的品质。

1 实验材料与方法

1.1 主要实验仪器

气相色谱分析仪器GC-7890A、分析天平、水浴锅、立式压力蒸汽灭菌器、锥形瓶、恒温培养箱、电炉、蒸馏装置、酒精度计等

1.2 主要实验材料

优质浓香型母糟:泸州老窖罗汉酿酒基地，指标见表1;优质大曲:四川省泸州市怀玉制曲有限公司，指标见表2;邻苯二甲酸氢钾、酒石酸钾钠、CuSO4·5H2O、酚酞、柠檬酸等均购自重庆博艺化学试剂公司。

表1 优质大曲指标Table 1 Data of daqu’s quality

1.3 模拟实验方法

将发酵用三角瓶进行高温蒸汽灭菌;按照试验设计方案配料，糠壳用量为23%(投粮重量)，将装好的三角瓶放入生化培养箱发酵，升温程序为:初始温度为20℃，以0.5℃/d升至23℃，再以2℃/d升至29度后以1℃/d升至32℃，保持20 d，再以0.5℃/d的降温幅度降至26℃，发酵期结束，共45 d［5］。

表2 优质浓香型母糟指标Table 2 Data of Luzhou-flavor vinasse’s quality

1.4 己酸乙酯含量检测方法

取100g糟醅加入200mL 70%的乙醇，用500 mL全玻璃蒸馏器蒸馏出100 mL溶液，采用GC7890型气相色谱仪测定己酸乙酯含量。色谱条件为:进样口温度250℃，起始温度50℃，保留 3 min，以 5℃/min升至220℃，保留30 min，载气He，检测器温度250℃。质谱条件:电离方式 EI，电离电压70 eV，恒压 10 Pa，连接杆温度 280℃，进样口温度为250 ℃ 。［6］

1.5 入窖糟醅酸度调节方法

(1)按照各组实验要求进行配料，将母糟、大曲、粮、糠壳及水分按比例进行混合均匀;

(2)测定各组配好料的糟醅的酸度;

(3)计算各组达到目标酸度需添加柠檬酸的质量;

(4)一边加入柠檬酸一边搅拌糟醅，使之混合均匀，并一边检测添加后糟醅的酸度，直到达到所需酸度为止。

2 实验结果与分析

2.1 Plackett-Burman试验设计

本研究结合泸州老窖公司多年的酿酒工作经验，选择实验次数N=8的实验设计，对投粮量、糠壳用量、曲药用量、入窖水分、入窖酸度及入窖温度等6个影响产酒品质的入窖因素进行考察，每个因素选取2个水平，选取的实验结果响应值为发酵结束后酒糟中己酸乙酯的含量。实验设计及结果分析如表3和表4所示。

由表4分析P-B实验各因素的主要效应结果可知，对己酸乙酯产量影响显著且置信水平大于90%的因素为:投粮量、曲药用量及入窖酸度3个因素，因此，选择这3个因素作为进一步做响应面实验的主要因素。

表3 P-B实验实施表Table 3 Table of P-B experimental implementation

表4 实验各因素的主要效应Table 4 The main effect of each factor in P-B experiments

2.2 最陡爬坡实验

本研究结合泸州老窖多年酿酒经验值及P-B实验结果选择出最陡爬坡实验各因素的步长，实验表及结果如表5所示。由表5可以看出，实验2中响应值己酸乙酯的含量最高，因此推测最优发酵条件因素水平位于实验1与实验3之间。因此选择实验3作为进一步响应面实验的各因素水平中心点。

表5 最陡爬坡实验设计及结果Table 5 The steepest uphill experimental design and results

2.3 响应面法实验

2.3.1 响应面实验设计及结果

本研究在P-B实验及最陡爬坡实验的基础上选定实验因素及水平，采用Box-Behnken中心组合实验设计对影响己酸乙酯产量的入窖条件进行3因素3水平的响应面实验分析。响应面实验因素水平表、响应面实验安排及响应值分别如表6及表7所示。

表6 响应面实验因素水平表Table 6 The level table of response surface experiment factors

表7 响应面实验安排及相应值Table 7 The arrangement of response surface experiment and the corresponding value

2.3.2 己酸乙酯产量与入窖条件的回归分析

利用Design-Expert.V8.0.6统计分析软件对实验结果进行二次多项回归拟合分析，获得己酸乙酯产量(R)对自变量投粮量(A)、曲药用量(B)及入窖酸度(C)的多元回归拟合方程:

R=8.721×10－3+1.119×10－3×A+7.57×10－4×B－4.481×10－4×C+2.443×10－4×A×B+2.585×10－5×A×C－9.395×10－4×B×C－2.417×10－4×A2－7.383×10－4×B2－2.606×C2(1)

对回归方程进行方差分析，P=0.004＜0.005，说明该方程具有显著性水平，具有统计学意义;本实验失拟项显著性水平P值为0.2113＞0.05，失拟不显著，即模型与实验差异程度不显著，因此可用该回归方程代替检验真实点对实验结果进行分析。

解方程组(1)得到模型的极值点:x1=0.87，x2=0.75，x3=0.45;将编码值转化为实际值得到最优入窖条件组合是投粮量:19.7%;曲药用量:19.6%;入窖酸度:1.89。

2.3.3 己酸乙酯产量响应面分析与入窖条件优化

根据上述回归方程，利用Design-Expert.V8.0.6统计分析软件绘制出响应曲面图如图1、图2及图3所示。

图1显示了当入窖酸度位于最佳值时，投粮量及曲药用量对响应值己酸乙酯产量的交互影响效应，由图1可以看出，当投粮量为19.7%时，随着曲药用量的增加，己酸乙酯的产量呈现先增加后下降的趋势，在曲药用量为19.3%时，己酸乙酯产量最大。

图1 因素A(投粮量)与B(曲药用量)交互影响己酸乙酯产量的曲面图Fig.1 The surface figure of factor A(sorghum additive amount)and factor B(Daqu dosage)acting on the ethyl caproate content

图2 因素A(投粮)与C(入窖酸度)交互影响己酸乙酯产量的曲面图Fig.2 The surface figure of factor A(sorghum additive amount)and factor C(starting acidity)acting on the ethyl caproate content

图2显示了当曲药用量位于最佳值时，投粮量及入窖酸度对响应值己酸乙酯产量的交互影响效应，由图2可以看出，当投粮量为19.7%时，随着入窖酸度的增加，己酸乙酯的产量呈现先增加后下降的趋势，在入窖酸度为1.89时，己酸乙酯产量最大，分析可能的原因为入窖酸度1.89是己酸菌最适宜的生长代谢环境条件。

图3显示了当投粮量位于最佳值时，曲药用量及入窖酸度对响应值己酸乙酯产量的交互影响效应，由图3可以看出，当曲药用量为19.3%时，随着入窖酸度的增加，己酸乙酯的产量呈现先增加后下降的趋势，在入窖酸度为1.89时，己酸乙酯产量最大。分析可能的原因同上为己酸菌的生长代谢需要一定的酸性环境，但是超过一定的酸度值，则会影响己酸菌的生长代谢，因此己酸乙酯的含量会在增加之后随着入窖酸度的增加下降。

2.4 生产验证

图3 因素B(投粮量)与C(入窖酸度)交互影响己酸乙酯产量的曲面图Fig.3 The surface figure of factor B(Daqu dosage)and factor C(starting acidity)acting on the ethyl caproate content

在优化条件下，选择3口窖池对泸糯八号高粱进行平行入窖发酵(投粮量19.7%(母糟重量)，曲药用量19.6%(投粮重量)，入窖酸度1.89)，同时选择另外3口窖龄相同，产酒能力相同且临近的窖池以经验入窖条件对泸糯八号高粱糟醅进行平行入窖发酵45天，(投粮量20% ～25%(母糟重量)，曲药用量20%左右(投粮重量)，入窖酸度1.2～1.9)。对2种入窖条件下各基酒挥发性香味物质成分进行气相色谱分析，并请白酒品评专家对各基酒进行品评评价，对主要香味成分及品评结果分析如表8所示。

表8 各基酒主要风味物质及品评结果Table 8 The main flavor substance and evaluation results of the base liquor

由表8可知，入窖条件经优化后，产酒中浓香型白酒的主体香味成分己酸乙酯含量为1.58545 g/L，比优化前入窖条件提高了0.2 g/L，影响品评感官的乳己比(乳酸乙酯与己酸乙酯的比例)为1.39比优化前的入窖条件降低了0.2，因此优化后的条件下产的基酒的品评结果更干净，且窖香更为浓郁。

3 结论

(1)窖池中的己酸菌通过代谢产生己酸，从而与其他微生物代谢产生的酒精合成己酸乙酯。大曲添加量过少，会导致酒精产量降低，进而影响己酸乙酯产量，大曲添加量过多，会导致整个发酵过猛，杂菌过多，进而抑制己酸菌的活性，使己酸乙酯合成降低;粮食作为微生物代谢的基质，添加过少，导致酒精产量下降，添加过多会导致杂菌生长旺盛，影响酒体香味物质和谐，同时也会影响己酸菌的活性，进而影响己酸乙酯产量;提高糟醅的酸度，可以促进乙酸与酒精合成己酸乙酯，但是酸度过大，会影响己酸菌的活性，从而影响其代谢产物己酸乙酯的产量。通过对各因素的条件进行优化，得出优化后的入窖条件为:投粮量19.7%，曲药用量19.6%，入窖酸度1.89。

(2)通过分别采用经验入窖条件及优化后的入窖条件对泸糯八号高粱酒糟进行入窖发酵，以优化后的入窖条件入窖的泸糯八号糟醅己酸乙酯产量为1.58545 g/L，比优化前入窖条件提高了0.2 g/L，乳己比(乳酸乙酯与己酸乙酯的比例)为1.39比优化前的入窖条件降低了0.2，基酒的品评结果更干净，且窖香更为浓郁。

［1］ 刘茂柯，唐玉明，任道群，等.酿酒高粱籽粒酿造性能的比较［J］. 中国酿造，2012，31(11):111－114.

［2］ 唐玉明.高粱籽粒的酿酒品质研究［J］.酿酒，2000，4(139):45－47.

［3］ 袁蕊，敖宗华，刘小刚，南北方几种高梁酿酒品质分析［J］.酿酒科技，2011(12):33－36.

［4］ 丁国祥，戴清炳，曾庆曦，等.不同淀粉结构高粱籽粒的酿酒工艺参数研究［J］.绵羊农专学报，1996，13(4):4－5.

［5］ 泸洲老窖集团有限责任公司.泸型酒技艺大全［M］.北京:中国轻工业出版社，2011.

［6］ 赵东.气相色谱—质谱法测定酒糟、白酒中的芳香族香味成分［J］.四川酿酒，2006(3):29－32.

Optimization of the Luzhou-flavor liquor’s initial fermentation factors with sorghum of Lunuo 8 in response surface method

TIAN Dian-mei1，ZHANG Liang1，2，3，HUO Dan-qun2，AO Zong-hua1，3，YANG Ping1，TU Rong-kun1，DING Hai-long1，3
1(Luzhou Laojiao Co.Ltd，Luzhou 646000，China)
2(Bioengineering college，Chongqing University，Chongqing 400030，China)
3(National Engineering Research Center of Solid-State Brewing，Luzhou 646000，China)

Using Lunuo 8 sorghum as the raw material，the initial fermentation factors were selected and optimized with the P-B experiment，the steepest climbing experiment，and the Box-Behnke experiment.The optimized fermentation starting factors of Lunuo 8 sorghum were as follows:dosage of sorghum was 19.7%(of distilled grains)，dosage of Daqu was 19.6(of sorghum)and starting acidity was 1.89.Through production verification，it was found that after the fermentation starting factors’optimization，there were 0.2 g/L of increase of ethyl caproate output and 0.2 of decrease of the proportion of ethyl-actate and ethyl-caproate，and the evaluation results were cleaner，and the aroma was stronger.

response surface method，Luzhou-flavor liquor，initial fermentation factors

硕士研究生(本文通讯作者)。

*中央高校研究生创新基金(CDJXS102300);四川省科技支撑计划(2010NZ0093);酿酒生物技术及应用四川省重点实验室开放基金资助(NJ2011－03)。

2013－09－22，改回日期:2013－10－25