白酒是中国传统的蒸馏酒，也是世界6大蒸馏酒之一[1]。其中，酱香型白酒是中国白酒的3大基础香型之一，具有悠久的历史，深受消费者喜爱[2]。酱香型白酒作为中国白酒的典型代表，始终遵循古法“12987”酿造工艺[3]，即1年1个生产周期，包括2次投粮、9次蒸煮、8次发酵、7次取酒[4-5]。其生产酿造过程秉承传统，环节紧密，尤以“高温制曲、高温堆积、高温发酵、高温馏酒”和“储存时间长、生产周期长”的“四高两长”工艺特点为核心[6]。其中，高温堆积发酵是形成酱香型白酒独特风味前体物质的关键工序，直接影响基酒的产量、质量与风格典型性[7-8]。该过程不仅是淀粉、蛋白质等大分子物质在微生物作用下转化为还原糖、氨基酸等小分子物质的生化反应过程，更是一个富集环境中丰富微生物群落、实现自然接种和初步发酵的过程[2,9]。
受环境温度影响，高温堆积发酵的糖化堆易出现顶部温度低、堆体升温慢、冷心等升温发酵异常现象，导致糟醅发酵不完全，进而影响基酒的产量与质量[10-11]。赵湖冰等[12]对酱香型白酒堆积发酵异常问题进行分析和总结，并给出相应措施应对部分酱香型白酒发酵异常情况，但在糖化堆升温不均匀问题上仍存在一定局限性。在传统工艺中，破堆移位是控制堆芯温度、调节微生物活性和促进糖化均匀的核心操作[2]。袁再顺等[13]提出通过破堆移位方式解决酱香型白酒冬季堆积发酵异常问题，结果表明，破堆移位能有效解决低温导致的堆积发酵异常情况。然而，破堆式移位依赖固定时间或经验性温度阈值的一次性整体翻堆，因堆体体积大、物料与微生物分布不均，常导致升温不均、局部“烧堆”或“冷堆”，进而引发糖化不一、发酵异常、产香前体波动及基酒批次稳定性下降，制约酱香型白酒的现代化与规模化发展[14-16]，因此有必要考虑其他移位方式对酒体的影响。
基于微生物发酵动力学与传热学原理，传热是物质在温差作用下所发生的热量传递过程，温度是影响发酵的具体参数，发酵时体系受热、传热不匀直接导致微生物活性受抑[17-18]。因此本研究提出将糖化堆一次性整体破堆改为间歇式移位，通过多频次、小批量间歇翻动逐步调控不同深度与区域温度并实现物料均匀混合，从而打破热量壁垒与微生物屏障，同步糖化进程。同时，制酒生产中3～5轮次酒产量点总产量55%以上，通常也被称作“大回酒”。勾调时，3～5轮次基酒也是白酒勾调中最为重要的组成部分，是酱香型白酒生产工艺中最关键的轮次。因此，本研究选择2025年在同一车间生产的3～5轮次糖化堆开展对照实验，比较间歇式移位和破堆式移位2种移位方式下糟醅理化指标、微生物菌落数、糖化堆温度动态变化、基酒挥发性风味成分和基酒产量与质量差异，以期改善糖化堆堆积发酵升温异常问题，使糟醅发酵更为充分、糖化更为彻底，从而提升基酒产量和优质品率，为酱香白酒生产工艺标准化、精准化与智能化升级提供理论与实践依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
原料取自贵州某酱酒公司制酒车间。
酚酞（分析纯） 天津奥普升化工有限公司；葡萄糖标准溶液（分析纯） 天津市津科精细化工有限公司；硫酸铜、酒石酸钾钠（均为分析纯） 天津市科密欧化学试剂有限公司；乙酸正戊酯、二乙氧基甲烷、乙醛、正丙醛、异丁醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙缩醛、甲醇、异戊醛、2-戊醇、仲丁醇、丁酸乙酯、正丙醇、异戊酸乙酯、异丁醇、2-戊酮、丁醇、异戊醇、己酸乙酯、正戊醇、醋嗡、乳酸乙酯、庚酸乙酯、乙酸、糠醛、丙酸、异丁酸、2,3-丁二醇、1,2-丙二醇、丁酸、异戊酸、戊酸、苯乙酸乙酯、己酸、β-苯乙醇、辛酸、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯等标准品（均为色谱纯） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；孟加拉红培养基、营养琼脂 北京奥博星生物技术有限责任公司；WL培养基 上海博微生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
DHG-9070A电热干燥箱 上海右一仪器设备有限公司；TA2004电子天平 上海良平仪器仪表有限公司；UPH-I-10T超纯水器 成都一科仪器设备有限公司；ZDJ-4B电位滴定仪 上海雷磁仪器设备有限公司；GC-8890气相色谱（gas chromatography，GC）仪（配备氢火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）） 美国Agilent公司；精密数字温度计（-50～ 100 ℃） 深圳市津瑞斯仪器仪表有限公司；SW-CJ-2F无菌操作台 苏州净化设备有限公司；ZQPW-70全温振荡培养箱 天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司；KG-AP32L自动蒸汽灭菌器 日本ALP公司。
1.3 方法
1.3.1 破堆式移位与间歇式移位
如图1所示，传统的破堆式移位是探索解决糖化堆堆积发酵异常的一种措施，该措施是将升温不正常或不升温的糖化堆堆体四周挖开后，将其转移到旁边的空地上进行再次堆积发酵[11]。间歇式移位是指当糖化堆堆体表层发酵出面（出现白色菌丝体），而内部糟醅升温较为缓慢（25～32 ℃）时，将糖化堆表层升温正常的糟醅均匀刮下后，转移至旁边空地作为新糖化堆的堆芯，同时将部分升温不正常的原中层糟醅刮下（30～50 cm），均匀覆盖在新糖化堆上，使新糖化堆体积点原糖化堆堆体的3/5，这样糖化堆即被分为2个小糖化堆。原糖化堆通过松堆方式继续堆积发酵，待2个糖化堆均达到适宜温度后，采用剥皮法将原糖化堆糟醅均匀覆盖在新糖化堆上，继续进行堆积发酵。
图1 破堆式移位（A）及间歇式移位（B）操作示意图
Fig.1 Schematic diagram of pile-breaking shifting (A) and intermittent shifting (B) operations
1.3.2 样品制备
选择3～5轮次间歇式与破堆式移位糟醅作为研究对象，将2种移位方式处理的糖化堆分别入窖。其中，在每轮次1#～3#与7#～9#窖池糖化堆采用间歇式移位，4#～6#与10#～12#窖池糖化堆采用破堆式移位。
糟醅样品：分别使用取醅器按照糖化堆不同位置进行分层取样，分别采集移位和下窖间歇式、破堆式移位糖化堆顶部（糖化堆顶部下移30 cm）、中部（糖化堆中心，离地100～120 cm）和底部（底部上移30 cm）的糟醅样品（分别按照糖化堆各部前后左右4个方向进行随机取样后混合）。所取糟醅样品放入4 ℃冰箱保存并当天送检。
基酒样品：采用综合取样法，间歇式与破堆式移位各窖池基酒按50 mL/甑进行取样并用玻璃瓶密封保存，将各自所取基酒混匀送检。
1.3.3 糟醅理化指标测定
根据《白酒生产技术全书》[19]中的方法测定糟醅水分、酸度、淀粉和还原糖含量。
1.3.4 糟醅微生物测定
根据朱安然等[20]的方法，采用稀释涂布平板法对糟醅中的可培养微生物进行计数。称取10 g糟醅样品置于含90 mL无菌水的三角烧瓶中，30 ℃、180 r/min振荡30 min，使样品充分混匀。随后，用无菌水对样品进行梯度稀释，选择适当的稀释梯度，吸取100 μL稀释液涂布于培养基表面。细菌使用营养琼脂培养基，酵母使用WL营养琼脂培养基，霉菌使用孟加拉红培养基。细菌在37 ℃条件下倒置培养24 h、酵母与霉菌在28 ℃条件下倒置培养48 h后进行菌落计数。
1.3.5 糖化堆温度测定
1#～12#窖池间歇式移位和破堆式移位前后，分别使用温度计测定糖化堆顶部、中部和底部温度，每天6:00、12:00、18:00分别记录糖化堆的各部堆积温度。测定时将温度计插入相应部位前后左右4个方向，测定记录4个位点的温度并计算平均值。
1.3.6 基酒挥发性成分分析
采用GC-FID法定基酒样品挥发性成分。
前处理：参考孙优兰等[21]的方法，采用超纯水将基酒样品乙醇体积分数统一稀释至53%（20 ℃），准确吸取10 mL酒样置于储备瓶中，加入100 μL混合内标溶液（297.46 mg/L叔戊醇、297.59 mg/L乙酸正戊酯和302.37 mg/L 2-乙基丁酸），混匀后取1 μL上机分析。
GC条件：采用DB-WAX色谱柱（30 m×0.2 mm，0.25 μm），分流比30∶1，进样口温度240 ℃、载气为N2（纯度≥99.999%），柱流量1 mL/min；升温程序：起始30 ℃，保持3 min；以3 ℃/min升至90 ℃，不保持；再以5 ℃/min升至180 ℃，保持25 min；FID温度250 ℃。以相同条件重复操作3次。
1.4 数据分析
采用Excel 2021软件进行数据处理，采用Origin 2024b、GraphPad Prism 9.0进行分析与作图。糖化堆不同移位方式移位前后各理化指标以及不同堆积时间和移位方式下温度变化情况采用双因素方差分析，多重比较采用Tukey’s法。
2 结果与分析
2.1 破堆式移位与间歇式移位对糟醅理化指标的影响
由表1可知，不同移位方式糟醅随着轮次进程，淀粉和还原糖含量显著下降（P＜0.05），间歇式移位中部糟醅淀粉质量分数从23.08%降低至14.05%，破堆式移位中部糟醅从22.34%降低至13.74%，间歇式移位各部还原糖含量降幅达22.89%～35.56%，而破堆式各部降幅在38.46%～48.11%。这是由于随着基酒持续生产，糟醅中淀粉和还原糖持续被消耗，不断转化成乙醇等物质[15]。糟醅水分含量及酸度则呈现相反的变化趋势，随着轮次进程显著升高（P＜0.05），水分质量分数基本维持在50%～55%，酸度维持在3.00～3.68 mmol/10 g。这是由于酱香型白酒生产工艺中，由于高粱耐蒸煮，为及时分离高粱会进行打量水操作，人为增加其水分含量。因此随着轮次增加，水分呈现上升趋势。糟醅酸度主要由乳酸菌增殖代谢产酸所致[22]，不同轮次糟醅中乳酸菌菌群丰度差异是造成酸度变化的关键诱因。
表1 不同移位方式下糟醅各理化指标
Table1 Physicochemical indexes of fermented grains under different shifting treatments
轮次堆积方式部位淀粉质量水分质量酸度/还原糖质量分数/%分数/%（mmol/10 g）分数/%顶22.83±0.29a51.06±0.21c3.05±0.04e0.83±0.05b间歇式中23.08±0.22a51.17±0.21c3.16±0.08c0.90±0.01b底22.63±0.30 a 51.75±0.32 c 3.09±0.05 d 0.83±0.03 b 3顶22.45±0.04a51.01±0.11c3.11±0.01d1.04±0.01a破堆式中22.34±0.03 a 51.43±0.19 c 3.14±0.03 d 0.99±0.03 a底22.32±0.02a51.82±0.12c3.16±0.03d1.06±0.03a顶17.35±0.06b53.89±0.42b3.38±0.05c0.62±0.02d间歇式中17.66±0.16b53.61±0.44b3.45±0.06b0.79±0.08c底17.38±0.11b53.61±0.18b3.42±0.03b0.73±0.08c 4顶16.76±0.13c53.42±0.35b3.57±0.09a0.84±0.05b破堆式中16.91±0.12b53.76±0.24b3.67±0.02a0.86±0.02b底17.03±0.11b53.67±0.38b3.68±0.03a0.84±0.01b顶14.05±0.09d54.50±0.29a3.43±0.04b0.56±0.05e间歇式中14.05±0.16d54.89±0.04a3.63±0.06a0.58±0.03e底14.20±0.11 d54.81±0.06 a3.65±0.06 a0.64±0.00 d 5顶13.90±0.09d54.77±0.11a3.50±0.06b0.64±0.04d破堆式中13.74±0.17 e 55.01±0.19 a 3.61±0.03 a 0.57±0.01 e底13.76±0.07e54.99±0.13a3.67±0.04a0.55±0.01e
注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。
整体来看，同轮次内，不同移位方式对糟醅水分、淀粉含量及酸度并无明显差异，这是由于不同移位方式主要改变糟醅堆积发酵过程中各部位温度，对其基本理化性质无明显影响。
2.2 破堆式移位与间歇式移位对糟醅微生物的影响
由图2A1～C1可知，不同移位方式对糟醅垂直剖面（顶部、中部、底部）微生物丰度具有显著影响。在3轮次中，间歇式移位糟醅顶、中及底部酵母菌落数分别为2.89×107、1.82×107、1.35×107 CFU/g，相对应的破堆式移位组糟醅顶、中、底部酵母菌落数分别为1.66×107、1.45×107、1.22×107 CFU/g。总体而言，除3轮次中部糟醅外，2种移位方式下各部糟醅样品中的酵母菌落数均以间歇式移位显著高于破堆式移位（P＜0.05、P＜0.01），其中顶部差异尤为突出。这是由于间歇式移位通过周期性重新配置糟醅外、中、内层，缩小了空间温度梯度，营造了更为均一的发酵微环境，从而促进了酵母菌增殖，增强糟醅乙醇合成能力，从而增加产酒量。
图2 不同位移方式对糟醅酵母和细菌菌落数的影响
Fig.2 Effects of different shifting treatments on yeast and bacterial colony counts of fermented grains
由图2A2～C2可知，底部糟醅细菌菌落数整体呈现与酵母菌数一样的变化趋势，即间歇式移位高于破堆式移位。值得注意的是，随着轮次进程，间歇式移位糟醅细菌菌落数高于破堆式移位趋势放缓，4轮次中，间歇式移位顶、中、底部细菌菌落数为5.69×104～1.64×106 CFU/g， 破堆式移位为8.12×104～1.41×106 CFU/g。5轮 次中，间歇式移位顶、中、底部细菌菌落数为4.00×105～ 7.65×106 CFU/g，破堆式移位为3.25×105～7.00×106 CFU/g。 这可归因于该阶段酵母菌的优势地位造成细菌增殖受阻。随着轮次进程的推进，3～5轮次间歇式移位糟醅酵母菌和细菌平均菌落数分别为2.00×106～9.56× 106 CFU/g和5.83×105～2.29×106 CFU/g，破堆式移位分别为1.54×106～8.03×106 CFU/g和5.62×105～2.79×106 CFU/g。 顶部糟醅细菌菌落数由开始的间歇式移位显著高于破堆式移位逐渐变化为破堆式移位显著高于间歇式移位，中部糟醅也呈现出与顶部糟醅相同趋势，而底部糟醅随着轮次进程始终维持间歇式移位高于破堆式移位趋势。研究表明，细菌总数与基酒风味物质含量呈正相关关系[21]，酯、醇类物质尤为突出，间歇式移位方式的细菌菌落数更高，可能其所产基酒风味更佳。
2.3 破堆式移位与间歇式移位对糖化堆温度的影响
堆积发酵是一种非均相固态体系，发酵温度是微生物群落增殖的决定因素。当糟醅温度介于30～50 ℃时，酿酒功能菌的指数增长期显著缩短，细胞增殖速率达到峰值[23]。然而，实际生产中，堆体体积大，内外温度分布不均易导致顶、中、底3部分温差大，低温区微生物活性受抑，是限制发酵效果的问题所在。由图3可知，在相同堆积时间条件下，破堆式移位堆体不同部位温度显著高于间歇式移位（P＜0.05）。破堆式移位堆体升温迅速，3轮次发酵糟醅顶部在第2天就达到最高（34.29 ℃），其他部位温度也迅速升高。间歇式移位堆体各部位温度则呈逐步上升趋势，在第6天达到最高值，整体升温更平缓。值得注意的是，破堆式移位糟醅在堆积发酵过程中各部位温差较大，堆积第2天，破堆式顶部温度达到约43.05 ℃，但其中部和底部温度仅约36 ℃。与之相比，间歇式移位糟醅堆积第2天顶、中、底温度维持在29～35 ℃左右。这是由于间歇式移位的“延时-轮换”机制可有效降低堆体各部位温差。整体来看，间歇式移位使糟醅升温更平缓，堆积1～4 d，糟醅顶、中、底部平均温度从26.64 ℃升至34.25 ℃；破堆式移位糟醅温度从30.12 ℃升至38.64 ℃，间歇式移位可有效提高糟醅堆体升温均匀性。该方式不仅有效抑制热冲击，还维持堆体温度在微生物最适窗口的持续时长，理论上更利于功能菌的增殖与代谢物累积。
图3 各轮次糟醅顶部、中部、底部温度随堆积时间变化情况
Fig.3 Temperature variation with stacking time at the top, middle, and bottom of the fermented grains across different rounds
4、5轮次糟醅各部位温度变化趋势与3轮次基本一致。破堆式移位堆体各部位升温速率均明显高于间歇式移位堆体。然而，4轮次中破堆式移位糟醅在堆积发酵后期出现失温现象，堆体各部位温度明显下降，这是因为破堆式移位是一次翻堆的破坏式移位，对堆体各部位温度影响大，易造成局部失温的“冷堆”现象。与之相比，间歇式移位堆体各部位温差小且温度呈稳步上升，更有利于糟醅堆积发酵。值得注意的是，5轮次因为环境温度升高，堆积发酵时间缩短。在5轮次堆积中，破堆式移位堆体温度最高达48 ℃，各部位温度在发酵后期均高于45 ℃，易造成堆体“烧堆”，影响糟醅发酵。间歇式移位发酵后期温度在35～42 ℃之间，更有利于微生物增殖与代谢产物累积。
综合而言，大回酒轮次中破堆式移位致使糟醅温度变化快，堆体内外温差大，易造成堆体“冷堆”“烧堆”问题。间歇式移位糟醅温度变化相对较缓，内外温差更小，堆体整体升温均匀，更有利于功能菌的增殖。
2.4 破堆式移位与间歇式移位对基酒挥发性风味成分的影响
由图4可知，从2种移位方式制备的基酒中共检出47种挥发性化合物，包括醛类7种、酸类8种、酯类15种、醇类13种及其他类4种。其中，以酯类和醇类挥发性化合物数量和含量点比最多。结果表明，与破堆式移位酒样相比，间歇式移位酒样醇类风味物质如异戊醇、苯乙醇等，酯类风味物质如乳酸乙酯、亚油酸乙酯、乙酸正丁酯、异戊酸乙酯等含量有所提高。同时，间歇式移位基酒的轮次效应更为突出：5轮次酒样中酯类、酸类物质如乙酸乙酯、乙酸等含量较3、4轮次明显升高，这与发酵后期优势菌群演替相关。
图4 不同移位方式下不同轮次基酒挥发性风味成分含量热图
Fig.4 Heatmap of volatile flavor compound contents in base liquors of different rounds under different shifting treatments
对不同轮次基酒各风味物质含量进行单因素方差分析，以P＜0.05筛选具有显著差异的风味物质。由表2可知，糠醛在间歇式移位3、4、5轮次基酒中的质量浓度分别为23.3、25.6、92.4 mg/100 mL；相对应的破堆式移位组分别为25.2、24.0、91.2 mg/100 mL。在4、5轮次中，间歇式移位组糠醛含量均略高于破堆式移位组，但无显著差异（P＞0.05），其他风味物质如乙醛、乳酸乙酯等也呈现出相同趋势，这与文献[24]结论一致。糠醛是酱香型白酒中焦糖香风味的重要前体物质。在酱香型白酒堆积发酵过程中，高温、酸性环境下，微生物代谢作用与糖类物质降解、美拉德反应协同推动糠醛形成与积累[25]。 在4、5轮次中，间歇式移位组糠醛含量高于破堆式移位组，这一结果可侧面印证：与破堆移位方式相比，间歇式移位更有利于堆积阶段微生物代谢活动的高效进行，进而促进糠醛的生成与积累。
表2 不同轮次基酒显著差异挥发性风味物质
Table2 Volatile flavor compounds with significant differences in base liquors of different rounds
mg/100 mL轮次移位方式乙醛甲醇正丙醇乳酸乙酯糠醛间歇式17.4±2.3a12.5±1.8d94.3±13.3b402.4±37.1a23.3±4.5b 3破堆式15.1±1.9 b13.4±1.1d104.8±17.5a407.3±35.7a25.2±4.3b间歇式18.6±3.2a16.2±0.1cd75.8±9.3c352.6±31.0b25.6±1.5b 4破堆式16.5±0.2ab17.8±0.1c80.5±12.1c349.2±26.7b24.0±2.0b间歇式12.5±0.1c27.3±1.9b91.7±12.3b295.8±16.7c92.4±16.6a 5破堆式7.3±0.1d30.4±1.1a106.5±15.9a281.9±19.6d91.2±14.6a
值得注意的是，间歇式移位对白酒中其他风味物质有明显改善，如降低能带来苦涩味、杂味的正丙醇[26]含量，在间歇式移位组3、4、5轮次中质量浓度分别为94.3、75.8、91.7 mg/100 mL，破堆式移位组相应质量浓度分别为104.8、80.5、106.5 mg/100 mL。另外，各轮次间歇式移位组甲醇含量均明显低于破堆式移位。同时，随着轮次进程，间歇式移位和破堆式移位之间正丙醇含量差异逐渐增大。这可能是因为不同移位方式所造成的微环境差异，多轮次堆积发酵的“迭代放大”被逐级强化，进而拉大不同移位方式处理糟醅所产基酒间的风味差距。综上所述，间歇式移位工艺虽对糠醛等特征香味物质的提升效果不显著，但能有效降低正丙醇、甲醇等具有异味、杂味及毒性的物质含量，且该优势随轮次推进呈放大趋势，这表明间歇式移位可通过优化堆积发酵微环境改善基酒挥发性风味。
2.5 破堆式移位与间歇式移位对基酒产质量的影响
由图5可知，3、5轮次间歇式移位窖池产酒能力显著高于破堆式移位（P＜0.05），4轮次间歇式移位基酒均甑产量虽略高于破堆式移位，但无显著差异（P＞0.05）。此外，随着轮次进程，糟醅中大部分原料被消耗，产酒能力减弱，但采用间歇式移位的糟醅产酒量减少程度低于破堆式移位，这可能与间歇式移位对糟醅堆积发酵过程中升温更均匀相关，能有效维持堆体温度在微生物最适窗口的持续时长，提高产酒酵母菌落数，从而提高糟醅产酒能力。经本公司酱香白酒专家感官品评，间歇式移位基酒质量定级高于破堆式移位。值得注意的是，当2种移位方式窖池所产基酒质量定级在同一水平时，间歇式移位基酒产量高于破堆式移位。
图5 不同移位方式下酒醅均甑产量
Fig.5 Average distillation yield of fermented grains under different shifting treatments
3 结 论
本研究分析了酱香型白酒3～5轮次堆积发酵过程中，间歇式移位和破堆式移位对糟醅堆积发酵过程中的理化特性、微生物菌落数量、温度变化和糟醅终端产酒风味物质含量及基酒产质量等差异。研究表明，不同移位方式对糟醅的理化特性影响较小，在糖化堆堆积发酵升温阶段，间歇式移位能使糟醅升温更为均匀，堆体内外温差小，提高糟醅细菌菌落和酵母菌菌落数，其终端基酒的有益风味物质含量更高，不良风味物质含量更低，且基酒产质量优于破堆式移位。本研究可为酱香型白酒堆积发酵过程中不同移位方式对堆体温度变化、微生物菌群结构影响研究提供参考，为酱香型白酒生产工艺标准化提供理论依据，但其效应是否贯穿整个产酒过程中7轮取酒循环仍未可知。鉴于1～2轮次堆积发酵阶段环境温度低，与大回酒轮次的高温、高酸环境形成鲜明对比。因此，后续实验可基于本研究方法探究间歇式移位在前期轮次是否同样适用。
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