温度与风味的秘诀:好酱酒是怎样“炼”成的?
1957年,德国物理学家巴克哈德·海姆提出一种超认知的空间理论。他认为,人类的生存空间可以细化为八维,除了X、Y、Z维与时间维之外,还有速度维、温度维、电磁力维、万有引力维。
其他都很好理解,有力就有速度,有速度就会有空间和时间的变化,但为什么温度也可成为一种维度呢?因为目前科学家发现,温度似乎决定着这样一个世界的本质。
当空间趋于-273℃时,即宇宙的最低温度,一切物质都变为固体,所有运动都将停止。相反,高于700℃时,生命懒以生存的分子结构开始破裂,当温度高达104℃时,原子开始破裂,108℃时,原子核也开始破裂。
从社会学角度,温度同样展现出巨大力量。人类历史上很多大格局与大变迁,也都由温度“这一只看不见的手”来推动。
比如,人类被称为“冰河期的孩子”,是气候、气温变化中诞生的物种。5万年前在剧烈的气候平均状态随时间的变化中,人类为适应环境以获得生存,不得不发展智能,旧石器革命就是这一心智发展的结果。南非遗址上的图纸和装饰品,清晰地展示极寒时期人类的心智应对。
再如,魏晋南北朝开始,中国大地的整体气候步入了封建社会的首个寒冷期,前后长达近四百年,0.5℃-1.3℃的变化就引发了北方少数游牧民族,如鲜卑、匈奴等部落向南迁,随即引发中原大地政权割据、战火纷飞。
温度,限制了人类的生命条件、身体结构与活动区间。然而,相比人类,有一种生物,却能够在世界温度的区间中游刃有余,亿万年来,它们演进出超强而温度适应性,以繁殖于更广泛的空间,称为世界温度的极限挑战者,这就是微生物。
加拿大亚伯塔的罗伯森冰川和冰岛的Kotlujokull冰川中,目前人们发现了极为古老的微生物种群。在近乎-100℃的环境中,它们依靠“饮食”氢气,也能够繁衍生存、生生不息。
而一些隶属于广古菌门这一神秘“门派”的极端嗜热菌,竟然也能够在100℃的条件下生存。更令人惊叹的是,美国研究学者J.A.Baross还在火山口中分离出的“超级耐热”细菌,它们能生活在250℃的环境中,这比一般的家用烤箱的温度还要高。
因此,温度成为衡量微生物种类和能力的重要指标。根据微生物生长温度范围,人们即把微生物分为了嗜热型(thermophiles)、嗜温型(mesophiles)和嗜冷型(psychrophiles)三大类。其中,上面提到的两个极端例子,就分别属于嗜热型和嗜冷型微生物。
我们日常生活中所接触的微生物,大部分都属于嗜温型,一般生活在25-43℃温度区间。还有少数嗜冷型或者嗜热型,比如,水体中的发光细菌、铁细菌及一些常见于寒带冻土、海洋、冷泉、冷水河流、湖泊以及冷藏仓库中的微生物,能够在10℃甚至0℃以下生息;而在温泉、堆肥、厩肥中的微生物,如芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、高温放线菌属、甲烷杆菌属等,则能够在40-50℃甚至更高温度中生存。
不同微生物对温度的要求,决定了它生长和代谢的水平,因此,如果用微生物来酿造食品和饮品,温度就成为工艺中的重中之重。
比如,我们日常饮用的酸奶,主要由乳杆菌发酵,它们的最适生长温度30-40℃,这就要求酸奶生产要控温在35℃-37℃。同理,酿造食醋主要用到的是醋酸菌,它的生长繁殖的适宜温度为28 -33 ℃,这决定了传统食醋的常规酿造控温要在30℃左右。而对于酿酒而言,也是如此,根据不同的酵母种类,温度还会有上下浮动,如葡萄酒的酿造最高温度为18-25℃,最低温度不会超过14度,上面发酵的啤酒的接种温度一般控制在18~20℃,下面发酵的啤酒的接种温度一般控制在8~10℃。
温度与酿造的关系,还有一个典型例子,就是酿制白酒的大曲。中国古代的酿酒师虽然看不见微生物,却懂得用不同的制曲温度,来收集空气中不同生长温度的菌种。比如,用45℃以下的培养温度,就获得了低温曲,富集着的是相对喜欢低温的微生物种类,同理,随着温度上升,就得到了中温曲和高温曲。正因用曲的不同,也让中国白酒出现了诸多种类。
从上面例子能够准确的看出,大多数发酵饮食,主要以常规环境和温度来发酵。然而,有一种酒类,反其道而行之,它的酿造远远超出一般饮食的发酵温度区间,须经历一场极具高温挑战的“微生物炼制”,个别环节发酵温度甚至达到60℃,这就是中国白酒里的酱香型白酒。
但凡经过高温的饮食,似乎都透着诱人的风味气质。比如,人人都爱的烧烤、红烧肉、烤鸭等等,这源于古老的人类进化。
远古时代,当山林偶遭雷击起火,林中动物烧死了许多,它们散发出浓郁肉香。于是,原始人好奇地品尝后发现,这比生肉要香得多,也更加容易撕咬。于是,他们就开始尝试着保留火种,把狩猎来的动物烤熟后再吃。这既是普遍流行的“熟食假说”。
这一假说并非空穴来风,因为几乎在所有反映远古人类生活的资料中,我们都能看到树叶兽皮遮身的原始人围在熊熊的篝火边,火堆上烧着半只捕来的猎物。
那么,经过高温处理的饮食,为何如此美味?因为这里面藏着一个通用性的美味方程式,即“美拉德反应”。当食物中的氨基酸碰上了糖类(还原性),就能够发生一系列连锁反应,生成至今科学家还无法研究透彻的美味分子类,能够赋予食物浓郁的、诱人的香味。
作为中国白酒中滋味最为丰盛的品类之一,酱香型白酒备受人青睐的秘诀,也在于高温。以“茅台镇第二大酿酒企业”国台酒为例,茅台镇正宗酱酒的酿酒工艺特色总结为:“三高三长”。“三高”即“高温制曲、高温堆积发酵、高温馏酒”工艺。高温制曲,制曲温度高达60℃以上,微生物新陈代谢带来了大量的代谢物,使得香气成分变得丰富;高达50℃的堆积发酵有利于酒精、氨基酸等物质的生成,使香味物质进一步转化;馏酒温度在40℃以上,比其他香型白酒的馏酒温度高了近15℃。
酿制酱香型的酒曲,就是前文提到的高温曲,制作培养时候,温度非常高,可达65-68℃。而高温堆积,则是将粮醅或蒸馏后的酒醅,摊晾和拌曲后堆成圆堆进行发酵,其温度也要在48-52℃以上。
在高温的加持下,无论酒曲还是酒醅,其中的氨基酸和还原糖都大量进行着美拉德反应,从而生成了醛、酮、吡嗪类和高级醇类等物质,这些物质综合起来,就表现出浓郁的酱香味。
与此同时,高温的条件,还让大量的嗜热型微生物活跃起来。比如前面提到的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等,不仅它们产生的生物酶,可以在一定程度上促进美拉德反应进行,而且本身也能够产生类似酱香、焦香的呈香物质,比如乙偶姻和吡嗪类等,这些物质如今已被认为是决定酱香型白酒风味的最重要芳香因子之一。
我国著名微生物学家、中科院院士、中国现代工业微生物学开拓者和奠基人方心芳先生在赤水河沿岸实地调查后,提出了“茅台酒的特有风味,大多数来源于耐高温细菌”的论点。
高温与酱香之间的紧密风味关联,决定了酱香型白酒的酿造,要比其他酒在温度控制上具有更加高的要求。在传统酱酒发酵中,很多时候会出现“酱香不足”或者“邪杂味明显”的问题,部分原因就在于控温不当,酒醅中的嗜热微生物没有占据主动权、美拉德反应也无法充分进行,进而影响了酱香物质的积累。
而随着数字化、智能化酿造的发展,关于酱香型白酒的控温也成为一大先进的核心技术。在先进传感器和数控系统的加持下,酱酒的发酵温度实现了更稳定、高效的监控与管理。
比如,目前酱香型白酒智能酿造的引领性企业——国台酒,就在业内较早应用数智手段进行了温控操作。其技术团队通过将传统工艺进行数字化解析,细化为30道工序、269个环节、1000多项指标工艺标准,基于智能设备的标准化,打造出第一套酱香型自酒智能酿造,其中关于温度等数据采集、监控以及先进的技术的引进,如生物传感器对堆积发酵的跟踪评价、多级数据监控技术在数据采集中的应用,让温控得到质的飞跃。
堆积是酱酒酿造最独特的工艺环节之一。为更精准管控堆积阶段发酵进程,国台正在着力“堆积温度场算法系统”,采用物联网检测设备及智能算法,对堆积过程中酒醅堆子中部、底部不同监测点进行温度实时采集,依据发酵时间的变化,监控不一样的部位的温度变化趋势,构建酒醅堆子的立体温度场,以此来实现温度预警、下窖提醒功能,为堆积发酵和下窖提供数字化指导。
酱香型白酒作为发酵饮食中的温控特例,其风味变化与微生物变动,正反映出温度对于世界重要意义,其决定了万事万物的运动状态,决定了万千生命的繁衍生息,也决定了世间饮食的至香至味。
这些年,国台以酒体风味物质和饮酒健康为导向,发挥现代生物科学研究优势,探索酿酒微生物群落及酶代谢奥秘,提高发酵质量和效率。今年,国台提出“数智国台开新篇,打造中国新名酒”发展目标。新名酒必然是科学技术创新的引领者和推动者,以科学技术创新为根本驱动力,国台将通过自身努力,持续推动酱香白酒品质提升和产业高质量发展。