整粒高粱酿造浓香型白酒的工艺开发综述

毛洪川，许德富，陈晓明，张良，敖宗华，丁海龙，李河

（1.西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳621010；2.泸州精圣酒业有限公司，四川泸州646016；3.泸州老窖股份有限公司，四川泸州646003；4.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000；5.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000）

整粒高粱酿造浓香型白酒的工艺开发综述

毛洪川1，许德富2，3，4，陈晓明1，张良3，4，敖宗华3，4，丁海龙3，4，李河5

（1.西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳621010；2.泸州精圣酒业有限公司，四川泸州646016；3.泸州老窖股份有限公司，四川泸州646003；4.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000；5.四川理工学院生物工程学院，四川自贡643000）

综述了目前浓香型白酒生产中存在的问题及解决对策，在“产酒与生香剥离发酵”理论基础上，论述了以整粒高粱为原料，冷却热水浸泡并单独蒸煮高粱，出窖大曲酒醅单独蒸馏取酒、大曲母糟晾堂堆积培菌、整粒高粱小曲晾堂培菌糖化并入地窖产酒发酵，产酒糟醅与二次培菌母糟拌和入泥窖完成生香发酵”为工艺特点的新型浓香型白酒酿造工艺的可行性。

整粒高粱；产酒发酵；生香发酵；浓香型白酒

白酒是我国传统的发酵饮料，有着悠久的历史，它以高粱等粮食作物为原料，以大曲、小曲或麸曲和酒母等作为酿酒的糖化发酵剂，经蒸煮、液化、糖化、酒化、蒸馏、陈酿、勾调等工艺过程成型。中国白酒与世界上的威士忌、白兰地、朗姆酒、伏特加和金酒等蒸馏酒齐名，合称为世界六大蒸馏酒[1]。自1979年第三届全国评酒会以来，我国已经形成了13种主流香型。它们分别是酱香型、浓香型、清香型、米香型、凤香型、董香型、豉香型、特香型、兼香型、馥郁香型、芝麻香型、老白干香型、陶香型[2]。

伴随生活水平的进一步提高，消费者对白酒内在品质的需求愈加强烈，同时白酒也开始朝着淡雅化、低度化、健康化等方向发展[3]。为了酿造出满足消费者需求的优质原酒，科研人员需要在总结原有酿酒工艺的基础上大胆创新，从原辅料、工艺等方面细致研究，改良传统单一酿造方法中的不足。本文将利用整粒高粱为酿酒原料，结合传统酿造工艺探讨构造一套低能耗、绿色环保、高产酒率的新型浓香型白酒酿造工艺。

1 新型工艺开发的背景及意义

1.1 工艺开发背景

日益成长起来的80、90年代后的人群逐渐显示出其在白酒消费领域的潜力，但是他们具有与父辈不同的饮酒观念，他们具有深层次的精神需求，同时更注重饮酒的体验，淡雅、适口成为他们选择酒类的重要参考标准[4]。历史积淀下形成的传统浓香型白酒风味厚重、浓烈已不再是他们眼中绝对的宠儿。除此之外，环保绿色生产、可持续发展也愈来愈受到消费者、行业及国家的重视[5]。从酿酒工艺出发，降低酿造过程中原辅料、能源、人工等的消耗、降低酒体中的异杂味，开发出年轻态、积极健康的酿酒工艺是酿酒科研人员研究与努力的方向。

1.2 工艺开发的意义

本研究旨在以整粒高粱为原料设计开发出一套能够改善传统浓香型白酒酿造工艺中用糠量大、用曲量大、产酒率低等不足的新型浓香型白酒酿造工艺。

在白酒酿造中原料粉碎是首道工序，也是整条生产线上最繁琐、最耗电的一道工序，在生产过程中，原料粉碎粉尘多、杂质多、噪音大、耗能大[6]，粉碎工艺不仅增加了生产成本和工人的劳动强度，而且还相应地增加了噪音、粉尘等污染，改变原有的碎料处理对降低生产成本和工人的劳动负荷以及噪音、粉尘等污染等具有积极的意义。与此同时，糠壳等辅料含有较多的果胶质和多缩戊糖[7]，容易使原酒在发酵以及蒸酒等过程中产生糠醛味，同时在清蒸糠壳的过程中将产生较多具有刺激性气味的气体，它们不仅危害人体健康而且对环境的污染也较大。同时糠壳的使用会增加丢糟回收利用的难度。理论上来说，降低糠壳等辅料的使用量对提高白酒的品质及酒糟的回收利用具有积极的作用。

2 传统浓香型白酒生产工艺的特点及存在的问题

2.1 传统浓香型白酒生产工艺的特点

传统浓香型大曲酒采用续糟配料、混蒸混烧工艺进行酿造，酒的香气主要来源于优质窖泥和万年母糟，尤其是窖泥中己酸菌对生成主体香己酸乙酯至关重要。浓香型大曲酒通常以高粱等粮谷为原料，小麦等粮谷培制中高温大曲，采用泥窖固态发酵，续糟配料、甑桶固态蒸馏、混蒸混烧、量质摘酒、原度酒储存、精心勾兑而成[8]。其主要工艺特点如下。

2.1.1 泥窖发酵

浓香型大曲酒的酿造，通常以泥料制作窖池，窖池与缸、桶都具有发酵设备的功能，即是蓄积糟醅并进行发酵的容器。但是浓香型大曲酒的各种呈香呈味的微量成分多与窖泥有关，故泥窖固态发酵是其酿造工艺的特点之一。

2.1.2 续糟配料

在不同香型的大曲酒生产中，其配料的方法不尽相同，浓香型大曲酒在工艺上采取续糟配料，就是在原出窖糟醅中，每一甑都投入一定数量的酿酒原料与一定数量的填充辅料糠壳，并拌合均匀后进行蒸煮。同时，每轮发酵结束后均重复上述操作。这样，一个窖池的糟醅就可以连续不断，周而复始的进行发酵，同时这样的操作有利于添入新料，同时排出部分旧料。如此循环不断的使用糟醅就形成了浓香型大曲酒生产中的“万年母糟”。这样的配料方法是其特点之二。

2.1.3 混蒸混烧

混蒸混烧指在将要进行蒸馏取酒的糟醅中按比例加入原料、辅料，通过人工上甑将物料装入甑桶，同时调节好火力，做到先缓火蒸馏取酒，后大火进一步糊化高粱等粮谷原料。在同一蒸馏甑桶内，采取先取酒为主，后蒸粮为主的工艺方法是浓香型大曲酒酿造的工艺特点之三。

2.2 传统浓香型白酒酿造工艺中存在的问题

浓香型大曲酒的酿造工艺已经流传积淀了数百年，它是一代代劳动人民智慧与技巧的结晶，但是伴随着人们生活条件的改善、经济的迅猛发展，传统浓香型大曲酒的酿造工艺不可避免的就存在了一定的局限性。具体可表现为如下的几个方面。

2.2.1 丢糟再利用困难、资金投入大

白酒酒糟是酿酒业的副产品。据统计，我国年产白酒酒糟达2100万t[9]，丢糟量大而集中，如果不及时加以处理，就会腐败变质，不仅浪费了宝贵的资源，还会严重污染周围环境。据统计，每100 g酒糟中就含有维生素A 625mg、维生素B 27.9mg、维生素C 37.5mg、维生素PP 419.92 mg、烟酰胺182.69mg等，但是在传统浓香型大曲酒的生产中，需向酿酒原料中添加较多的糠壳以达到疏松通气，调节淀粉含量的目的。同时糠壳质地坚硬，经过多次发酵后仍然难以被微生物利用降解，并且糠壳往往会将粮粉包裹起来，使得酒糟无法直接用于饲料加工或者其他后处理，这就增加了丢糟开发利用的成本。

在实际生产中，丢糟仍然含有7%～8%的淀粉[10]，如果直接将之丢弃不仅会造成资源的浪费，更会因为酒糟易腐败的特性造成环境的污染。这就使得我们必须对丢糟进行开发利用，但是目前的研究报道中，酒糟的后处理均需以分离糠壳为第一步处理工艺，这不仅会增加相应设备的资金投入，同时还会增加工厂的能源及人工的消耗。

2.2.2 糠壳清蒸副产物对环境及人体的副作用大

糠壳含有10%～20%的多缩戊糖[7]。在传统生产中，为了降低糠壳等辅料的邪杂味对酒质带来的不利影响，清蒸糠壳是一道必须的步骤，但是在清蒸的过程中会产生大量的刺激性的醛类物质，在目前的生产过程中，并没有对该类刺激性气体进行专门的处理就直接排放到环境中。这无疑会对整个生产车间、厂区甚至整个空气质量造成不利的影响，并且会对生产工人的健康带来负面的影响。从根本上降低糠壳的用量，可以改善清蒸糠壳这一工艺带来的负面影响。

2.2.3 酒损大、产酒量低

传统浓香型大曲酒生产中的配料、拌粮工艺需要将高粱粉与酒醅拌合均匀以便于蒸酒蒸粮，但是酒醅中的酒精分子以及其他的香味成分往往是易挥发的化合物，翻拌极易造成该类组分的损失，上述状况在气温较高的夏季尤其明显，故传统生产中的配料拌粮存在酒损大的缺陷。

同时，出窖糟醅加入较多酿酒原辅料，吸收糟醅中的酒精和香味成分并残留其中，也是影响提取的重要因素。

在传统浓香型大曲酒的酿造中，全程使用中高温大曲作为发酵剂，酿酒微生物在酒精发酵过程中同时会转化较多的其他诸如有机酸等的组分，不能规避质量型发酵母糟对酒精发酵的制约，影响原料出酒率。

3 新型酿酒工艺的关键控制点

为改良传统浓香型白酒酿造工艺丢糟再利用困难、资金投入大、糠壳清蒸副产物对环境及人体的副作用大、酒损大、产酒率低、大曲用量大等不足，新型酿酒工艺将主要考虑从原材料处理、酿酒工艺改良等方面着手设计，其关键工艺控制点如下。

3.1 酿造原材料处理工艺的设计

3.1.1 原材料的选择

酿酒原料使白酒中微量成分存在差异，它们是形成不同口感、不同风味的基础。“高粱产酒香、大米产酒净、玉米产酒甜、糯米产酒绵、大麦产酒糙”，这句话概括了不同原料产酒特点[11]。高粱成分中淀粉含量高，蛋白质含量适中，脂肪含量低，并含有一定量的单宁，赋予高粱酒特殊的芳香，具备酿酒对原料的要求。与高粱相比，玉米淀粉含量虽高但不易分解的粗淀粉也高，而且玉米坯芽含有较多的脂肪，做酒易出现油味。而大米价格相对昂贵，在加工过程中易产生碎米，香味较高粱差。所以像泸州老窖特曲、五粮液（高粱、大米、糯米、小麦、玉米5种作物为原料）、剑南春、茅台、郎酒等众多国家优质白酒均以高粱作为主要原料或作为单一原料。中国高粱名酒的质量与风味享誉国内外。正如俗语所说“好酒离不开红粮”，这句话高度概括了高粱作为酿酒原料的重要性[12]。虽然我国高粱品种多样，但并不是所有的高粱都适合于酿酒，因为它们在分子组成上存在较大差异，只有优质高粱才能酿制出优质的白酒。

在本研究中以泸州糯红高粱为实验材料，糯红高梁皮薄红润、颗粒饱满，耐蒸煮、耐翻动，糯性好，蛋白质含量适中，籽粒具有角质率小，支链淀粉易糊化，糊化后黏性好、不轻易老化的特点[13]，是优良的酿酒原料。淀粉含量约为62.8%，其中支链淀粉比率超过90%，含有一定量单宁、花青素等成分，其微生物酚元化合物可赋予白酒特有的芳香[14]。

3.1.2 原材料预处理

高粱淀粉分子充分糊化是高粱发挥其优秀酿酒特性的必须条件。充分糊化后微生物方可快速地生长、获得大量的酿酒微生物，使得后续发酵有充足的原动力。在传统白酒酿造中，高粱需要经过粉碎并通过高温润粮、打量水等促使其糊化[15]，但粉碎同时使其孔隙率下降，必须辅以糠壳等介质才能保证其发酵、蒸馏取酒等操作正常进行。为了降低因糠壳而带入酒体的邪杂味，减少糠壳用量，并考虑到整粒高粱自身就具有一定的孔隙率，研究分析确定采用纯的整粒高粱进入新工艺酿造工艺过程。同时，在传统浓香型白酒的生产中，高粱经过粉碎便直接与酒醅、糠壳等混合蒸馏取酒，高粱收获、包装、运输、粉碎等过程操作往往粗放，甚至可能存在无防尘、除杂等处理设备设施。高粱在经过这些生产环节后大大地增加了其受到灰尘、杂物甚至微生物污染的可能性。在传统的酿酒生产中并不能确保高粱本身的洁净，所以高粱本身的异杂味在一定程度上都被引入了酒体当中。

针对上述传统工艺存在的问题，在新工艺中决定采用清蒸清烧工艺，即高粱与酒醅单独清蒸与取酒，最大限度地降低异杂味被引入酒体中，有利于酒体的爽净[16]。将原有的混蒸混烧分离成两个模块单独进行，有利于工艺操作的进一步优化与调整，同时，模块化、流程化操作更加符合现代生产企业的生产要求，具有更大的进步空间，有利于自动化、智能化等生产模式的推广。

综上所述，采用纯的整粒糯红高粱为酿酒原料，高粱采用单独浸泡清蒸处理，成熟酒醅单独蒸馏取酒。同时采用蒸馏取酒过程中的冷却热水浸泡高粱，一方面增加高粱含水率便于后续糊化高粱，另一方面能彻底的清洗粮粒、去除粮粒涩杂味，同时还能循环利用蒸馏冷却热水，节约了水资源。

单独蒸煮糊化工艺在川法小曲酒生产中较为常见，其工艺包含热水泡粮、初蒸、闷水、复蒸等操作[17]，但其操作复杂、耗时长、人工成本高、工人劳动负荷大、水耗大，不是最佳的粮食蒸煮方案。经研究确定将川法小曲酒高粱蒸煮工艺改良为两段式操作，即高粱经过热水浸泡后通入蒸汽直接煮制高粱使其充分糊化再通过一次蒸制操作达到粮粒破口的目的。

3.2 “产酒与生香”剥离发酵的理论创建

传统浓香型大曲酒采用泥窖作为发酵容器，生产总发酵周期在60 d左右，理论上可分为产酒与生香两个发酵阶段，产酒发酵发生在粮食经过蒸煮、摊晾、拌曲后进入窖池中的前20 d左右，边液化、边糖化、边酒化，此时主要为酵母菌大量繁殖并且通过其分解作用将大量的淀粉质原料逐步分解成乙醇分子的过程。在此阶段，酵母菌活性强，产酒能力突出，窖池中大量地积累酒精，同时伴随大量的微量成分代谢。生香发酵则紧随产酒发酵结束直至下一次开窖蒸酒，在这一阶段中，己酸菌、丁酸菌等微生物开始以乙醇分子为原料生成己酸、丁酸，进而与糟醅中乙醇进一步缩合为己酸乙酯、丁酸乙酯等浓香型白酒的香味成分。

3.2.1 产酒发酵工艺的理论基础

产酒即酒精发酵是酵母菌、霉菌等微生物在厌氧条件下通过糖酵解途径将葡萄糖降解为丙酮酸，然后在丙酮酸脱羧酶的作用下，将丙酮酸脱羧形成乙醛，乙醛再在乙醇脱氢酶的作用下生成乙醇的过程[18]。

有机酸控制酒精发酵理论：在酿酒发酵中，有机酸对酵母菌酒精发酵存在抑制作用，其抑制强度：己酸＞丁酸＞乙酸＞乳酸[19]。其中己酸、丁酸主要来源于浓香型白酒发酵容器的窖泥功能菌代谢；乙酸、乳酸主要来源于糟醅微生物代谢，若不采取剥离发酵工艺即将产酒与生香发酵分开进行操作，母糟中残留以及发酵过程中窖泥功能菌代谢的己酸、丁酸等将影响酵母菌的酒精发酵，这也是浓香型大曲酒出酒率较低的主要原因。

3.2.2 生香发酵工艺的理论基础

生香发酵以糟醅中的可发酵性糖、乙醇等为底物，依靠窖泥及糟醅中的酯化菌株、酯化酶等通过酯化反应(脂肪酶/酯酶)、醇解反应(醇酰基转移酶)和脱氢反应(醇脱氢酶)等3种途径[20]生成对浓香型白酒至关重要的微量香味成分。

窖泥功能菌代谢能力调控理论：在浓香型大曲酒的酿造中，己酸乙酯生成速率是影响浓香型大曲酒优质酒品率的主要因素，在传统浓香型大曲酒发酵工艺中，采用较长的发酵周期来生成积累足量的己酸乙酯[21]。目前一般认为己酸乙酯的生成主要是窖泥功能菌代谢的己酸与糟醅体系中的乙醇在大曲酯化酶作用下合成的，因而，糟醅体系中乙醇和酯化酶浓度是影响己酸乙酯生成速率的主要因素，采取剥离发酵工艺，将更方便于提高糟醅体系中乙醇和酯化酶的浓度，进而促进浓香型大曲酒发酵体系中己酸乙酯的生成积累。

3.2.3 “产酒与生香”剥离发酵工艺设计

通过研究有机酸控制酒精发酵理论、窖泥功能菌代谢能力调控理论等理论及长期生产实践，笔者认为，传统浓香型大曲酒一体式混合发酵并不利于提高出酒率、缩短发酵时间，我们应当剥离产酒与生香发酵，应先在石头地窖等不易产生己酸的发酵容器中单独完成粮食的产酒发酵，理论上可以最大限度地提高出酒率，同时，利用小曲酒精发酵的专一性，采用小曲作为产酒发酵的发酵剂能更加迅速地提升酒醅体系中的乙醇浓度、缩短产酒发酵时间，提升相同生产周期内的白酒产能，故设计采用小曲作为产酒发酵的糖化发酵剂。

产酒发酵结束后，产酒糟醅拌合二次培菌母糟于浓香型大曲酒传统泥窖中完成生香发酵，母糟在晾堂中二次培菌，进一步培养代谢酯化酶，提高糟醅体系酯化酶浓度，促进生香发酵，并降低大曲投入量（晾堂二次培菌相当于二次制曲），同时添加更多量的产酒发酵糟醅，提高糟醅体系乙醇浓度从而促进生香发酵[22]。产酒及生香工艺见图1。

图1 产酒生香双型发酵工艺流程图

4 结论

伴随科技的进步、消费者需求的变化，白酒行业的工艺升级改造是必然的趋势。传统浓香型白酒酿造工艺是经典的范本，但是我们应该在传承的基础上大胆、细致地创新，传统浓香型白酒生产存在丢糟再利用困难、资金投入大、糠壳清蒸副产物对环境及人体的副作用大、酒损大、产酒量低等有待改进的不足，以产酒生香理论构建的产酒与生香双型发酵工艺在理论上具备较完整的可行性，本文及后续研究将就应用整粒高粱酿造浓香型白酒的工艺技术难题进行攻关，更详尽的研究成果请见作者后续研究报道（高粱预处理工艺设计、产酒发酵工艺设计、生香发酵工艺设计）。

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A Review of UsingW hole-Grain Sorghum to Produce Nongxiang Baijiu

MAOHongchuan1,XU Defu2,3,4,CHEN Xiaom ing1,ZHANG Liang3,4,AO Zonghua3,4,DINGHailong3,4and LIHe5
(1.Schoolof Life Science and Engineering,Southw estUniversity of Science and Technology,M ianyang,Sichuan 621010;2.Jingsheng Distillery Co.Ltd.,Luzhou,Sichuan 646016;3.Luzhou Laojiao Co.Ltd.,Luzhou,Sichuan 646003;4.National Engineering Technology Research Centerof Solid-state Brew ing,Luzhou,Sichuan 646000;5.Collegeof Bioengineering,Sichuan University of Science and Engineering,Zigong,Sichuan 643000,China)

The existing problems in the production of Nongxiang Baijiu and the corresponding solutionswere reviewed.Based on the theory of double fermentation for producing liquor and aroma respectively,the new techniques,such as steaming and cooking sorghum alone,distilling the fermented grainsalone,stacking the distilled grains for the cultureof bacteria,using Xiaoqu in the saccharification of sorghum in the period of liquor-producing fermentation,m ixing the fermented grains and distilled grainsand pitmud for aroma-producing fermentation etc.,were introduced.Besides,the feasibility of thesenew techniqueswasdemonstrated.

whole-grain sorghum;liquor-producing fermentation;aroma-producing fermentation;Nongxiang Baijiu

TS262.3；TS261.2；TS261.4

A

1001-9286（2017）02-0101-05

10.13746/j.njkj.2016336

四川省科技应用基础项目《浓香型白酒酿酒原料前处理方式对白酒质量和安全性影响的研究》（2016JY 0025）。

2016-11-15

毛洪川（1991-），男，硕士研究生，研究方向为发酵工程，E-mail：flyingdutchmans@foxmail.com。

许德富（1968-），男，教授级高级工程师，四川省学术与技术带头人，中国白酒工艺大师，国务院特殊津贴获得者，主要研究方向：酿酒生物技术及应用，E-mail：1305457388@qq.com。

优先数字出版时间：2017-01-04；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170104.1401.001.htm l。