“破堆移位”对酱香型白酒冬季堆积发酵的影响研究

摘要

在气温较低的冬季，酱香型白酒堆积发酵酒醅常会出现升温异常现象。本论文通过对异常发酵堆Y进行“破堆移位”处理，以同车间正常发酵堆Z为对照，系统地分析了酒醅中理化指标、酶活力、微生物演替及挥发性风味物质的变化及它们之间的相关性，以明确“破堆移位”在酱香白酒生产中的利弊，为解决堆积发酵异常提供依据。主要的结果与结论如下： 1.异常发酵酒醅中水分和总酸含量分别为51.74±0.001％、1.02±0.013g/Kg，高于正常组的值（50.93±0.07％、0.94±0.0001g/Kg）；还原糖、糖化酶活、酸性蛋白酶活、纤维素酶活分别为1.41±0.05％、868.38±3.93U/g、5.15±0.45U/g、4.35±0.01U/g，显著低于正常组的值（2.73±0.06％、1199.45±7.81U/g、12.85±0.60U/g、6.25±0.05U/g）。经过“破堆移位”处理减少了酒醅中水分和总酸含量，显著增加了还原糖及糖化酶、液化酶、酸性蛋白酶和纤维素酶的活力。 2.共检出两组样本中主要的优势细菌为乳酸杆菌（Lactobacillus）、克罗本斯泰亚菌（Kroppenstedtia）、芽孢杆菌（Bacillus）、慢芽孢杆菌（Lentibacillus）和高温放线菌（Thermoactinomyces）；主要的优势真菌为假丝酵母（Candida）、嗜热真菌（Thermomyces）、未分类的散囊菌（unclassified_o_Eurotiales）、嗜热子囊菌（Thermoascus）、青霉（Penicillium）、曲霉（Aspergillus）和丝衣霉（Byssochlamys）。 3.通过对主要优势菌属水平的变化规律进行对比分析，结果发现：芽孢杆菌、高温放线菌和慢芽孢杆菌等好氧细菌，在“破堆移位”处理后的相对比例较处理前均有所增加，而兼性厌氧的乳酸杆菌相对比例迅速下降。堆积发酵异常酒醅与正常发酵酒醅中乳酸杆菌与芽孢杆菌的丰度存在明显差异。堆积第1天酒醅中乳酸杆菌的相对比例分别为4.29％（YD_1d）、2.32％（ZD_1d），第3天分别21.71％（YD_3d）、1.09％（ZD_3d）；堆积第1天酒醅中芽孢杆菌的相对比例分别为25.83％（YD_1d）、21.55％（ZD_1d），第3天分别为23.35％（YD_3d）、34.09％（ZD_3d）。“破堆移位”处理后的YD_5d酒醅中乳酸杆菌的丰度迅速减少为2.03％，显著低于ZD_5d（21.99％），而芽孢杆菌的丰度为36.50％，高于ZD_5d（36.06％）。异常酒醅中假丝酵母占84.81％，“破堆移位”处理后占73.26％；异常酒醅中未分类的散囊菌（3.99％）、嗜热真菌（4.48％）、热子囊菌（3.36％）、青霉（0.02％）、曲霉（1.58％）、丝衣霉（0.77％），在“破堆移位”处理后分别升至7.03％、9.14％、5.56％、0.08％、2.15％、1.46％，这些菌在正常堆积发酵酒醅中均呈减少趋势，说明“破堆移位”处理后的酒醅环境有利于这些菌的生长。 4.物种与环境因子相关性分析结果发现：温度和水分是影响发酵酒醅中细菌菌群分布最重要的理化指标；总酸和水分是影响发酵酒醅中真菌菌群结构分布最重要的理化指标。慢芽孢杆菌、高温放线菌、芽孢杆菌、克罗本斯泰亚菌与温度、还原糖含量、酶活力呈显著正相关，乳酸杆菌与之呈显著负相关。与温度呈显著正相关的优势真菌为假丝酵母，呈显著负相关的菌为曲霉。与糖化酶活力呈显著正相关优势真菌为假丝酵母和嗜热真菌，与其呈显著负相关的优势真菌主要为未分类的真菌。与酸性蛋白酶活力呈显著负相关的优势真菌为木拉克酵母（Cystofilobasidium）。与纤维素酶活力呈显著正相关的优势真菌主要为丝衣霉、未分类的散囊菌、嗜热真菌、热子囊菌和红曲霉。 5.PCA揭示两组样本堆积酒醅中挥发性风味物质的组成及含量存在显著差异，在入窖发酵第3天和第15天，仍存在显著差异，但在窖内发酵30天时，两组样本酒醅中挥发性风味物质的组成与含量相似度较高。半定量分析表明，两组样本中含量最高的挥发性风味物质为醇类，其次为酯类。“破堆移位”有利于增加酯类与醛类物质的相对含量，减少丙醇和乙酸的相对含量，且有利于糠醛和乳酸乙酯的生成。 综上所述，本研究表明需氧菌的生长状态对酱香型白酒堆积酒醅的发酵过程有显着影响。当需氧菌生长较差时，堆积发酵异常，具体表现为温度上升缓慢、还原糖含量与酶活力降低、水分和总酸含量增加。“破堆移位”处理可逆转不利发酵条件，有效改善好氧菌的生长，提高真菌物种的多样性，增加了醛类与酯类物质的相对含量，从而使堆积发酵更充分，为窖内发酵作准备。本文综合评价了“破堆移位”处理前后对酱香型白酒堆积及窖内发酵的微生物、理化、酶活及挥发性风味物质的变化，证实了该措施可以有效的改善气温较低环境下的堆积发酵异常现象，有助于更好地把控酱香型白酒的堆积发酵过程，为生产提供参考。

目录

第一章 绪论

1.1酱香型白酒

1.2酱香型白酒高温发酵的研究现状

1.2.1 高温制曲

1.2.2 高温堆积发酵

1.2.3 窖内高温发酵

1.2.4 高温馏酒

1.3酱香型白酒发酵酒醅中微生物多样性的研究

1.4酱香型白酒发酵酒醅中挥发性风味物质的研究

1.5酱香型白酒发酵过程中水解酶系的研究

1.6“破堆移位”在酱香型白酒生产中的应用

1.7 本研究目的、意义和主要内容

1.7.1 目的

1.7.2 意义

1.7.3主要研究内容

1.7.4拟解决的关键科学问题

第二章“破堆移位”对酒醅理化指标与酶活力的影响

2.1 引言

2.2 材料与设备

2.2.1 材料

2.2.2 试剂

2.2.3 主要仪器与设备

2.2.4实验方法

2.3 数据分析

2.4 实验结果与分析

2.4.1堆积酒醅发酵温度的变化

2.4.2酒醅理化指标的变化分析

2.4.3“破堆移位”对酶活力的影响

2.5 本章小结

第三章“破堆移位”对发酵酒醅中细菌菌群结构的影响

3.1引言

3.2实验材料

3.3实验试剂与仪器

3.4实验方法

3.4.1细菌总DNA提取

3.4.2 PCR扩增

3.4.3高通量测序

3.5数据分析

3.6结果与分析

3.6.1 PCR扩增结果

3.6.2 高通量测序结果分析

3.6.3环境因子与细菌菌群的相关性分析

3.7 讨论

3.8本章小结

第四章“破堆移位”对发酵酒醅中真菌菌群结构的影响

4.1引言

4.2实验材料

4.3 实验仪器与试剂

4.4实验方法

4.4.1真菌总DNA提取

4.4.2 PCR扩增

4.4.3高通量测序

4.5数据分析

4.6结果与分析

4.6.1 PCR扩增结果

4.6.2 高通量测序结果分析

4.6.3环境因子与真菌菌群相关性分析

4.7 讨论

4.8本章小结

第五章“破堆移位”对发酵酒醅挥发性风味物质的影响

5.1引言

5.2 实验材料

5.3 实验仪器与设备

5.4 实验方法

5.5数据分析

5.6结果与分析

5.6.1堆积挥发性风味物质变化分析

5.6.2窖内酒醅中挥发性风味物质变化分析

5.7本章小结

第六章 主要结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

6. 3创新点

致谢

参考文献

附录

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