綜合新聞

首頁» 新聞資訊» 綜合新聞

【科普在身邊】用科技解密“美酒飄香”——訪食品學院白酒化學團隊

   

   

“蘭陵美酒郁金香,玉碗盛來琥珀光”“茅臺香釀釅如油,三五呼朋買小舟”“應傾半熟鵝黃酒,照見新晴水碧天”……在浩如煙海的中國詩詞中,關于酒的名篇佳句不少,記錄和見證了中國傳統釀造食品的代表——白酒、黃酒的悠久歷史和深遠影響。

幾千年來,經過一代又一代釀造技師傳承發展,中國傳統釀造食品呈現出“百花齊放、百家爭鳴”的局面,在不同產品領域出現了風味多樣、口感多元、功效各異的老字號、知名品牌。

盡管產品種類繁多,發展歷史悠久,但為什么不同產地、原料、時令、工藝的釀造食品會有香型、形態、口感、產量等差異?用什么標準來衡量不同產品的品質和差異?如何讓傳統釀造食品打破古法、傳統、手工生產的局限,揭開“不可言傳、只可意會”的神秘面紗?如何讓傳統釀造工藝走出過度依賴釀造技師天賦、經驗的老路,走上標準化、現代化的發展新路……為破解這一系列難題,懷著用現代科學技術改造升級中國傳統釀造工藝的責任感,食品學院于2011年組建了以孫寶國院士、鄭福平教授、黃明泉副教授以及孫金沅、孫嘯濤、李賀賀等老師為骨干的白酒風味化學團隊。

“醉美”團隊  科研先鋒

團隊成立以來致力于探尋不同香型白酒風味的“微生物密碼”,進而研究傳統白酒現代化生產技術與裝備集成開發,主要內容包括白酒中特征風味成分、健康因子及潛在有害因子分析,白酒老熟陳化過程中的變化規律研究,生產工藝對白酒風味的影響等。經過5年多的深耕細作,團隊構建了含有1000多種風味物質的白酒風味物質色譜——質譜數據庫,在白酒中首次發現了乳酸丙酯等物質。團隊主持在研國家自然科學基金項目2項、北京自然科學基金重點項目1項、北京市教委科研計劃重點項目1項,橫向科研項目9項,與安徽古井貢、四川瀘州老窖、河北衡水老白干、山東扳倒井、湖北勁酒等國內白酒骨干企業建立了產學研合作關系,累計橫縱向合同經費4500萬元。

2016年,由該團隊牽頭主持的項目“傳統釀造食品制造關鍵技術研究與裝備開發”入選國家“十三五”時期重點研發計劃“現代食品加工及糧食收儲運技術與裝備”,獲得專項經費支持。該項目首先系統剖析我國傳統釀造食品的構成成分,厘清形成其特殊風味和生理活性背后的分子本質,建立我國傳統釀造食品首個指紋圖譜庫。這相當于給這些傳統釀造食品發放了身份證,起到地理標志和打假作用,同時也為發酵過程由“靠天吃飯”向人工調控轉變提供理論支撐。

其次,團隊從釀造的本質——微生物入手,系統解析我國傳統釀造食品中這些神秘微生物,篩選優良菌株,建立我國首個傳統釀造食品微生物菌種庫和信息庫,在對菌株特性分析的基礎上,依據指紋圖譜庫人為實現這些微生物的組合和站隊,通過調控微生物組成和發揮作用的方式達到提高我國釀造食品品質的目的,為我國傳統釀造食品現代化打下理論基礎。期間,集成開發傳統釀造食品生產自動化成套技術與智能化裝備,推動生產技術升級換代,促進產業節能降耗,推進我國傳統釀造食品生產的標準化、現代化進程。20173月,中國酒業協會、我校與安徽古井貢酒股份有限公司共同發起組建成立“中國白酒健康研究院”,深入開展白酒科研,研究提升白酒的健康價值。

手口相傳  發展遇阻

追根溯源,中國傳統釀造食品的出現,更多源于古人對食物保存“不當”、因“意外”造成的食物“腐敗”。隨著古人對這類現象的認識和掌控能力的不斷加深,出現了可人為控制的“腐敗”食物,進而形成了我國傳統釀造食品。在我國傳統釀造食品生產中,釀造經驗和技藝僅在釀造技師間師徒傳承、手口相傳,而且釀造技師及傳承人的天賦、經驗和技藝對釀造食品的產量和質量都有重要影響。

隨著現代科技的飛速發展,尤其是微生物學、分析化學等學科的進步,人們逐漸認識到傳統釀造食品的實質是通過富集特定環境(如空氣)中的有益群體微生物,由這些微生物對食品中各種成分進行降解、轉化等代謝,形成各具特色的釀造產品。

我國傳統釀造食品普遍采用自然接種制曲、數千種微生物共同發酵、開放式生產等方式,生產處于(半)機械化階段和經驗式控制水平,造成釀造過程調控困難、原料利用率不高、勞動強度大、生產效率低、產品品質和風味批次穩定性差等問題,嚴重的甚至會出現食品安全問題,這都必然會阻礙我國傳統釀造食品產業的長遠發展。因此,必須借助現代科學手段,破解傳統釀造工藝的密碼,升級改造生產技術和設備,拓展提升產品種類和品質,增強我國傳統釀造食品企業的競爭力,使之走向更大的國際舞臺,爭創國際食品領頭羊企業,提升我國傳統釀造食品的國際認可度。

破譯“密碼”  揭開面紗

從糧食到白酒,整個釀造過程包括制曲、蒸糧、糖化發酵、蒸餾取酒、老熟陳化、勾兌調味等諸多工藝和節點,而發酵就是諸多神奇環節中的關鍵密碼。發酵是一個非常復雜的生化過程,有一系列連續反應并隨之產生許多中間產物,會直接影響白酒的產量、品質。加上這一過程還停留在經驗化生產,沒有達到標準化,更遠遠沒到自動化、智能化階段,因此,白酒的品質不穩定,不同批次的產品香氣、香味不同,雜質含量也不同。每個窖池出來的酒都是不同的,同一窖池不同批次也可能不同,就要通過品酒師進行品評、分級,將不同批次產品互相勾兌調味,完成生產。

團隊負責人鄭福平教授為記者介紹了“風味研究——微生物研究——生產中人工強化微生物使用——自動化——智能化”的研究思路和改造路徑。他介紹說,團隊先對白酒進行風味研究,再進行微生物研究,進而研究對生產技術和設備進行現代化改造,最終實現提高優質酒出酒率、節能降耗、提高產品穩定性的目標。

風味研究主要是針對酒的香氣、香味,研究哪些成分是決定酒的香氣、香味的關鍵成分,哪些是不需要的異味,哪些是影響酒品的有益成分,哪些是不利成分。搞清楚這些之后,就可以知道優質酒、一級、二級酒的風味和質量的區別,好的酒哪些成分含量高,哪些成分含量低。這樣一來,就可以為酒的釀造過程中下游團隊研究提供基礎。

微生物研究是對傳統生產方式進行標準化改造。微生物研究可以幫助實現人工培養這些微生物,就不完全是靠天吃飯了,有意識地培養對釀酒有益的菌種,培養后在釀酒過程中加進去,強化有益成分,提高優質酒的出酒率。這樣,酒的品質就有了精準的技術保障,總體質量就會提高并保持穩定。

現在白酒生產基本是人工、(半)機械化階段。團隊計劃通過研究將半機械化的過程轉為機械化,機械化的過程進行自動化、智能化改造。比如對窖池進行改造,中國白酒絕大多數使用窖池發酵,傳統釀酒工藝認為,釀好酒就得有好的窖池。研究表明,優質酒的出酒率,一個跟大曲有關,一個跟窖泥有關,窖泥里有大量微生物與大曲共同作用,促使發酵。窖池的問題是入窖、出窖效率低,機械化、自動化難,不方便人工控溫。如今,團隊正在探索把發酵從地下轉到地上,把窖池變成地上不銹鋼發酵槽。不同于西方白酒和醋的液態發酵,中國白酒、醋是固態發酵,用的曲種是自然培養的,技術復雜,不可控因素多,因此必須立足中國國情對固態發酵工藝進行機械化改造。目前,團隊已經跟衡水老白干合作研究地上不銹鋼發酵槽等釀酒裝備。

再比如上甑蒸酒,講究“輕撒勻鋪,探氣上料”,但同一酒廠、同一窖池,不同釀酒師傅蒸出來的酒香味、產量差別很大。目前,團隊正在跟瀘州老窖合作,對上甑蒸酒進行自動化控制改造。此外,團隊還與古井貢合作,研究智能制曲。傳統制曲是人工憑借經驗根據曲房里的發酵溫度、濕度,進行人工通風、翻曲等操作,工作強度大、效率低,現在改用無線傳感器進行溫度、濕度測量和數據反饋。下一步,要通過反饋結果和大數據,研究如何智能化調控溫度和濕度改造,開發軟件系統,進行智能決策、自動調節,達到生產需要的溫度、濕度。

團隊成員們為了共同的目標,無論工作日還是休息日,都堅守在實驗室內,為了準確記錄實驗數據,他們可能一夜不眠,為了能夠使研究有新的進展,他們不知放棄了多少與家人、朋友相聚的歡樂。

在鄭教授的介紹中,記者深深感受到了他們團隊科技創新的情懷和擔當,對中國傳統釀造食品行業告別粗放式生產經營,邁向科學化、現代化、智能化生產模式更有信心。期待他們用科技為古老的中國傳統釀造食品插上騰飛的翅膀,煥發更加奪目的光彩!

科普小知識

為了讓大家更真切、直觀的感受這支團隊,感受他們的科研、技術帶給我們的用處,記者還專門針對大家普遍遇到的一些傳統釀造方面的問題采訪團隊的老師們,快來看看他們是怎么說的吧!

1.我國傳統釀造食品都有哪些?

我國傳統釀造食品種類繁多,大致分為白酒、黃酒、醬油、谷物醋、豆瓣、腐乳、泡菜等,他們在傳承中華文化方面起著重要作用。

2.我國白酒香型都有哪些分類?

我國白酒分為十二大主要香型,濃香型、醬香型、清香型、米香型、鳳香型、兼香型、特香型、藥香型、豉香型、芝麻香型 、馥郁香型、老白干香型。

3.各種香型白酒都有什么特點呢?

醬香型白酒:酒色微黃而透明,醬香、焦香、糊香配合諧調,口味細膩、優雅,空杯留香持久。以茅臺酒、郎酒、武陵酒為代表。

濃香型白酒:窖香濃郁,口味豐滿,入口綿甜干凈,純正。如以瀘州特曲、五糧液、劍南春、全興大曲、沱牌曲酒為代表的四川派,以洋河、雙溝、古井、宋河糧液為代表的純濃派。

清香型白酒:酒色清亮透明,口味特別凈,清香純正,后味很甜。以汾酒、黃鶴樓酒和寶豐酒為代表。

米香型白酒:口味柔和,蜜香清雅,入口綿甜,后味怡暢。以桂林三花酒為代表。  鳳香型白酒:無色透明,醇香秀雅,醇厚豐滿,甘潤挺爽,諸味協調,尾凈悠長。如西鳳酒。

董香型白酒:清澈透明,藥香舒適,香氣典雅,酸度較高,后味較長。如貴州董酒。

豉香型白酒:玉潔冰清,豉香獨特,醇和甘滑,余味爽凈。如廣東玉冰燒酒。

芝麻香型白酒:芝麻香突出,幽雅細膩,甘爽協調,尾凈具有芝麻香特有風格。如山東景芝白干酒。

特型白酒:酒色清亮,酒香芬芳,酒味純正,酒體柔和,諸味協調,香味悠長。以江西四特酒為代表。

兼香型白酒:目前國內有兩種類型:醬中帶濃型,表現為芳香,舒適,細膩豐滿,醬濃協調,余味爽凈悠長;如湖北白云邊酒。濃中帶醬型,主要表現在濃香帶醬香,諸味協調,口味細膩,余味爽凈。如黑龍江的玉泉酒等。

4.我國白酒、醋等的發酵和西方的發酵有何不同?

中國白酒、醋、醬油發酵和西方不同,我們是固態發酵,原料是固態的,邊糖化邊發酵;西方發酵是液態發酵,先糖化,再發酵。西方發酵工業易于實現工業化,效率高,品質好控制;我國傳統發酵方式是固體堆積,曲種自然培養,微生物組成非常復雜,西方則是采用純種微生物發酵。