微生物技術(shù)在濃香型白酒增香方面的應(yīng)用

李付麗，吳鑫穎，王曉丹，邱樹毅*

（1.貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

中國(guó)白酒有悠久的歷史、獨(dú)特的工藝，是世界六大蒸餾酒之一。白酒是以含淀粉的物質(zhì)為原料，加入曲類、酒母為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾調(diào)而成的蒸餾酒。傳統(tǒng)白酒的生產(chǎn)，發(fā)酵作用依賴于自然環(huán)境中種類繁多的微生物，依靠曲坯和糟醅提供的營(yíng)養(yǎng)條件，微生物間進(jìn)行著彼消此長(zhǎng)的生長(zhǎng)繁殖，并進(jìn)行著紛繁復(fù)雜的微生物代謝等各種生化演化[1]。

白酒產(chǎn)品中98%的成分是乙醇和水，其余約2%為微量香味物質(zhì)[2]。由于這些微量的香味物質(zhì)在白酒中的種類多少和相互比例的不同才使得白酒呈現(xiàn)出不同的風(fēng)格和質(zhì)量。根據(jù)香型，中國(guó)白酒主要可以分為濃香型、醬香型、清香型、米香型、鳳香型、藥香型、豉香型、芝麻香型、特型、兼香型、老白干香型和馥郁香型十二類[3-4]。

其中濃香型白酒是目前我國(guó)產(chǎn)量最大、消費(fèi)面最廣也是研究最多的一類白酒。典型的濃香型白酒應(yīng)具有的風(fēng)格是窖香濃郁，綿甜爽洌，香味協(xié)調(diào)，尾凈味長(zhǎng)。酯類是濃香型白酒中含量最多的芳香成分，大約占總量的60%。其中的己酸乙酯是構(gòu)成濃香型白酒主體香的主要物質(zhì)。除己酸乙酯外，含量較多的酯還有乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯。除絕對(duì)含量外，幾種主要酯的比例對(duì)濃香型白酒的品質(zhì)也有很大的影響。如己酸乙酯與乙酸乙酯的比例在1∶0.6～0.8，己酸乙酯與乳酸乙酯的比例在1∶0.5～0.6，己酸乙酯與丁酸乙酯的比例不大于1∶0.1。

由此可以看出，適量的主要香味物質(zhì)和恰當(dāng)?shù)南嗷ケ壤巧a(chǎn)優(yōu)等濃香型白酒的關(guān)鍵，而當(dāng)前濃香型白酒生產(chǎn)中常出現(xiàn)白酒主體香味成分不突出，主體香味成分間的比例不恰當(dāng)，個(gè)別微量香味成分偏高而導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)品率低的情況。據(jù)此，我國(guó)學(xué)者從20世紀(jì)50年代就開始對(duì)濃香型白酒生產(chǎn)中的微生物類群進(jìn)行研究，并相繼提出人工老窖技術(shù)、強(qiáng)化大曲技術(shù)、香醅制備技術(shù)、酯化酶技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，以期提高濃香型白酒的出酒率和優(yōu)質(zhì)品率。

1 濃香型白酒生產(chǎn)過(guò)程中的微生物研究

我國(guó)白酒產(chǎn)業(yè)由來(lái)已久，盡管對(duì)釀酒微生物研究在解放前就有了，但是對(duì)白酒微生物的集中研究卻是在新中國(guó)成立之后，特別是在20世紀(jì)80年代開展研究較為突出，這些研究促進(jìn)了我國(guó)釀酒業(yè)的發(fā)展。中國(guó)微生物學(xué)會(huì)于1981年和1988年分別召開了全國(guó)酒曲微生物學(xué)術(shù)討論會(huì)，這是我國(guó)酒曲史上兩次盛會(huì)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)釀酒微生物研究和發(fā)展起了重要作用[5]。

隨著濃香型白酒產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，濃香型白酒生產(chǎn)過(guò)程中微生物的研究也逐漸繁盛，對(duì)濃香型白酒酒曲的微生物研究主要集中在酒曲微生物的種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)的分析；對(duì)窖泥中的微生物研究主要集中在窖泥功能微生物的研究和應(yīng)用等；對(duì)濃香型白酒酒醅中的微生物研究主要集中在發(fā)酵過(guò)程中微生物群落演化規(guī)律以及其與物質(zhì)變化的關(guān)系[6]。

1.1 濃香型白酒酒曲微生物研究

國(guó)內(nèi)較多科研院所已對(duì)濃香型白酒酒曲微生物進(jìn)行了大量研究，濃香型大曲為中溫大曲，其微生物主要分為霉菌、細(xì)菌及酵母3大類，其數(shù)量及分布與制曲環(huán)境、溫度密切相關(guān)，其間此消彼長(zhǎng)的規(guī)律變化不一，但又呈現(xiàn)大致規(guī)律，具體見表1。

表1 濃香型白酒大曲微生物的研究Table 1 Research of Daqu microbes in Luzhou-flavor liquor

從表1可知，對(duì)濃香型白酒酒曲微生物研究，以往大部分的工作都集中在酒曲微生物的種類、數(shù)量結(jié)構(gòu)的分析。近幾年來(lái)，不少學(xué)者也開始研究大曲培養(yǎng)過(guò)程中微生物變化規(guī)律、微生物群落多樣性、濃香型酒曲中酶系與菌系之間的關(guān)系和動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，這些已成為濃香型酒曲微生物研究的新方向。

1.2 濃香型白酒窖泥微生物研究

窖泥微生物的研究主要集中在功能微生物的種類、數(shù)量及比例方面的工作。

早在1964年茅臺(tái)試點(diǎn)就成功地分離出己酸菌[15]，隨后，內(nèi)蒙古輕工所[16]也分離出了己酸菌，通過(guò)這些推斷出己酸菌濃度對(duì)窖泥微生物生態(tài)具有重要作用。最近熊俐等[17]不僅分離出己酸菌，而且通過(guò)誘變，使其產(chǎn)酸量大大提高。

1983年，中科院研究所從瀘州老窖窖泥中分離到了甲烷菌及甲烷氧化菌，認(rèn)為甲烷菌與己酸菌共酵對(duì)產(chǎn)己酸有明顯增強(qiáng)效果[18]。王葳等[19]從濃香型老窖泥中分離篩選乳酸菌并進(jìn)行鑒定，得到了3株不同的乳酸菌。

孫陳浪等[20]對(duì)窖泥中主要微生物進(jìn)行分析研究，揭示了其生理特征，形態(tài)規(guī)律以及在窖泥中的功能，并進(jìn)行純種培養(yǎng)，以此為基礎(chǔ)培養(yǎng)出了優(yōu)質(zhì)液態(tài)窖泥。

我國(guó)在窖泥的微生物生態(tài)，特別是主要功能菌的分離純化，人工培育活性窖泥等方面已經(jīng)取得了重大的成績(jī)。

1.3 濃香型白酒酒醅微生物研究

由于白酒酒醅入窖后需密閉發(fā)酵及其特殊的工藝特點(diǎn)，所以科研工作者在酒醅微生物方面所作的動(dòng)態(tài)性研究相對(duì)較少。

施安輝等[21-22]的研究均發(fā)現(xiàn)，濃香型酒醅發(fā)酵過(guò)程中，微生物主要有細(xì)菌、酵母菌和霉菌。細(xì)菌和酵母菌數(shù)量相差不大，遠(yuǎn)多于霉菌數(shù)量。細(xì)菌隨發(fā)窖期延長(zhǎng)數(shù)量增加，總體變化不是很大，酵母菌繁殖很快，短期內(nèi)便達(dá)到數(shù)量上的高峰，而霉菌入窖后數(shù)量變少[21-23]，以上這些研究并未對(duì)菌種做細(xì)致的分類鑒定。

2005年，董永勝等[24]從酒醅中分離到一株酵母菌，經(jīng)馴化、篩選使其能在38℃發(fā)酵良好且耐酸耐高溫并應(yīng)用于生產(chǎn)；2010年，姚惟琦等[25]從發(fā)酵酒醅中分離得到21株產(chǎn)乳酸菌株，其中16株為芽孢桿菌。

從20世紀(jì)中期起就有很多的酒廠和研究機(jī)構(gòu)對(duì)濃香型大曲、窖泥、酒醅微生物進(jìn)行分離鑒定，到90年代，這方面的研究到達(dá)高潮階段。近些年，關(guān)于白酒微生物的研究技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其中的優(yōu)勢(shì)菌種功能菌株，種類和數(shù)量結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息了解的也比較詳細(xì)了。但是發(fā)酵過(guò)程中微生物群落演化規(guī)律，其與物質(zhì)變化的關(guān)系對(duì)發(fā)酵途徑及最終產(chǎn)物的生成有著怎樣重要的影響，微生物如何作用進(jìn)而影響著白酒的質(zhì)量還不清楚，值得進(jìn)一步研究。

2 濃香型白酒微生物應(yīng)用技術(shù)

2.1 濃香型白酒強(qiáng)化大曲技術(shù)

眾所周知，“曲乃酒之骨”，“好曲產(chǎn)好酒”[26]，在自然條件下如何培育出好曲已成眾多酒廠和科研院所研究的熱點(diǎn)之一，強(qiáng)化大曲應(yīng)運(yùn)而生。所謂強(qiáng)化大曲就是自然接種微生物和人工接種微生物相結(jié)合，將從生產(chǎn)濃香型大曲酒的曲藥及窖泥中篩選出酯化功能菌，加上一定比例的霉菌和酵母等優(yōu)良菌系，制成生香功能菌。一些酒廠對(duì)強(qiáng)化大曲微生物方面的研究及成果見表2。

表2 研究機(jī)構(gòu)對(duì)濃香型強(qiáng)化大曲的研究成果Table 2 Research results of strengthen Luzhou-flavor Daqu by research institutes

從表2可知，各酒廠根據(jù)自身情況制作強(qiáng)化大曲，方法不太一致，但總體分為兩大類，一是將分離純化的菌種加入大曲中進(jìn)行培曲，另外一種是將培養(yǎng)的菌種制備成菌懸液，在大曲培養(yǎng)過(guò)程中噴灑在大曲表層。總的來(lái)說(shuō)，應(yīng)用強(qiáng)化大曲技術(shù)后，曲藥菌絲生長(zhǎng)密集，斷面整齊、色澤好，曲香味濃，酸度、糖化力、液化力、酯化力高于普通大曲，優(yōu)質(zhì)酒率和出酒率提高。但是強(qiáng)化大曲在使用過(guò)程中也存在如實(shí)驗(yàn)成本高；前期擴(kuò)大培養(yǎng)的麩曲工藝繁瑣、菌種生理活性保質(zhì)期短、不易保存和運(yùn)輸；生產(chǎn)上未大范圍推廣等問(wèn)題。因此，如何讓將強(qiáng)化大曲微生物技術(shù)應(yīng)用于濃香型白酒生產(chǎn)以提高名優(yōu)白酒產(chǎn)量和質(zhì)量的研究還需要進(jìn)一步探索。

2.2 濃香型白酒人工老窖技術(shù)

在濃香型白酒生產(chǎn)中，窖泥是濃香型白酒典型風(fēng)格形成的基礎(chǔ)，窖泥質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)濃香型白酒的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，對(duì)此，國(guó)內(nèi)已有相關(guān)機(jī)構(gòu)和學(xué)者做了大量工作，并取得較好的成果。

唐松林[37]將己酸菌擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)出的窖泥極優(yōu)，用于生產(chǎn)，一輪次酒平均優(yōu)質(zhì)品率達(dá)12%，二、三輪次高達(dá)43%，基酒窖香濃郁、醇厚甘冽、回味悠長(zhǎng)、余味凈爽。

黃芳[38]培養(yǎng)老窖泥中有益微生物，通過(guò)擴(kuò)大培養(yǎng)后加入到人工窖泥配料中，很好地富集和培養(yǎng)了老窖泥中的功能菌，同時(shí)對(duì)厭氧功能菌進(jìn)行純化，以加快窖泥老熟，老窖池底泥中分離出己酸菌、丁酸菌等功能菌菌種，用于產(chǎn)酒也可達(dá)到較好的要求。

江蘇洋河酒廠使用從老窖泥中分離出的優(yōu)良產(chǎn)酸菌株YH-LCI，改進(jìn)人工窖泥配方，濃香型大曲酒的優(yōu)質(zhì)品率提高了10%，對(duì)菌種培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，改進(jìn)人工窖泥配方，使新窖泥迅速老熟，逐步達(dá)到天然窖泥的效果[39]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)甲烷菌在老窯中具有一定數(shù)量，而且甲烷菌與己酸菌共酵對(duì)產(chǎn)己酸可能有明顯增強(qiáng)效果[16，40]。

現(xiàn)在，關(guān)于老窖窖泥中的功能菌種的分離和鑒定，以及利用功能菌種培養(yǎng)人工老窖窖泥已變得比較容易，通過(guò)人工窖泥改造和維護(hù)老窖泥的優(yōu)良性狀，提高白酒質(zhì)量的研究也已經(jīng)取得了重大成果[39-44]。關(guān)于人工老窖技術(shù)，除了有意識(shí)地控制有益菌的繁殖，還要防止窖池退化，才能真正達(dá)到人工老窖的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 濃香型白酒香醅制備技術(shù)

關(guān)于濃香型白酒香醅的制作方法多種多樣，有的就是普通酒醅（發(fā)酵時(shí)間3～5d），有的用延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間的酒醅（20～30d），有的用回窖發(fā)酵的大曲酒糟窖外發(fā)酵或直接利用扔糟串蒸[2]。

另外，瀘州老窖應(yīng)用微生物技術(shù)成功地實(shí)現(xiàn)了香醅的窖外可控發(fā)酵[45]；河南伊川杜康酒有限公司以香醅為載體，加入超濃縮復(fù)合己酸菌液、紅曲酯化酶等材料，在生物酶的作用下，提高優(yōu)質(zhì)品率，取得良好效果[46]。

濃香型白酒酒窖外發(fā)酵香醅的生產(chǎn)工藝技術(shù)，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的組合，而是應(yīng)用現(xiàn)代微生物技術(shù)，將生香酯化發(fā)酵從大曲整體發(fā)酵過(guò)程中獨(dú)立出來(lái)，可人為控制酯化條件以強(qiáng)化生香發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)生香發(fā)酵與酒精發(fā)酵的同步進(jìn)行，通過(guò)蒸餾工藝又將酒精發(fā)酵為主體的酒醅與窖外制作的香醅有機(jī)地結(jié)合，才能保證名優(yōu)酒比率，并縮短發(fā)酵期。

2.4 濃香型白酒酯化酶生產(chǎn)技術(shù)

黃水是濃香型大曲酒發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，含有大量酸、酯和香味物質(zhì)前體物質(zhì)等，具有大量的潛在價(jià)值。而酯化酶技術(shù)就主要應(yīng)用于黃水處理中，處理后制成的酯化液，經(jīng)沉淀、脫色等酯化技術(shù)處理后的黃漿水酯化液用來(lái)直接勾兌白酒，可提高濃香型曲酒的優(yōu)質(zhì)品率[47]。

甘肅瀧西渭水酒業(yè)引進(jìn)酯化酶技術(shù)，合成酯化液的己酸乙酯含量以100mL酯香液中酯含量計(jì)：酯化10d生酯量為1 080mg，30d為2 370mg，60d為4 180mg，90d達(dá)到7 230mg水平[48]。利用運(yùn)用酯化酶技術(shù)對(duì)黃水進(jìn)行酯化，也取得了很好的效果[49-50]。

劉賓等[51]除了利用黃水外還添加了尾酒作為原料，采用酯化酶酶法制備酯化液，所得酯化液中己酸乙酯含量增加30倍左右。羅惠波等[52]應(yīng)用酯化酶技術(shù)的基礎(chǔ)上還添加了耐高溫活性干酵母，黃水經(jīng)酯化后，總酯含量上升，尤其己酸乙酯上升幅度更為明顯，達(dá)9倍。

山東蘭陵美酒利用酯化酶制劑生產(chǎn)黃水酯化液后，將黃水酯化液倒入底鍋中，串蒸香醅或?qū)Ⅴセ簼姙⒌较沲姓艟疲瀑|(zhì)可以在原基礎(chǔ)上提高兩個(gè)檔次[53]。

酯化酶生物合成香酯液技術(shù)，在中國(guó)白酒走向生態(tài)化生產(chǎn)的今天用于白酒生產(chǎn)將是必然的趨勢(shì)。

3 結(jié)論與展望

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)大多科研院所、高等院校及相關(guān)酒廠都對(duì)微生物技術(shù)在濃香型白酒增香方面做了很多研究，成果頗豐。在應(yīng)用功能微生物、強(qiáng)化大曲、人工老窖、香醅制備及酯化酶技術(shù)方面，很多酒廠和研究機(jī)構(gòu)已做了大量實(shí)驗(yàn)并應(yīng)用到生產(chǎn)，收效甚好，如何更好的將微生物技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，提高白酒產(chǎn)量和質(zhì)量上已受到很多學(xué)者青睞。如何提高濃香型白酒的主體香味物質(zhì)含量，除了掌握現(xiàn)有的科研技術(shù)外，我們還需要做更多的努力，還有較多的工作需要去做：

（1）強(qiáng)化大曲方面的研究及應(yīng)用，取得了較多的成果，應(yīng)用效果也不錯(cuò)，但是由于強(qiáng)化大曲投入大，時(shí)間長(zhǎng)、成本高而不易大規(guī)模應(yīng)用。使用強(qiáng)化大曲做發(fā)酵劑所生產(chǎn)出來(lái)的基酒，保持了濃香更加突出、綿甜的優(yōu)點(diǎn)，白酒的優(yōu)質(zhì)品率及出酒率也得到了一定程度的彌補(bǔ)。根據(jù)濃香型白酒的質(zhì)量特點(diǎn)，適時(shí)調(diào)整強(qiáng)化大曲的菌種種類和比例，但如何穩(wěn)定強(qiáng)化大曲的質(zhì)量，穩(wěn)定濃香型白酒產(chǎn)量及質(zhì)量需要進(jìn)一步探索。

（2）人工老窖技術(shù)研究比較早而且技術(shù)方面也比較成熟，除了正常的工藝操作之外，如何做到“揚(yáng)長(zhǎng)避短”，保持有益菌的生長(zhǎng)繁殖而抑制腐敗菌的增長(zhǎng)，以達(dá)到自然人工老窖的整體要求，是一個(gè)需要不斷實(shí)踐的過(guò)程。總之，如何將人工老窖技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)并保持濃香型曲酒的典型風(fēng)格，如何維持老窖中己酸菌高效活力，防治菌種衰退，需要綜合多方面技術(shù)才能做到。

（3）香醅液技術(shù)在濃香型曲酒生產(chǎn)中應(yīng)用較多，取得良好結(jié)果。但如何更好的應(yīng)用現(xiàn)代微生物技術(shù)，將生香酯化發(fā)酵從大曲整體發(fā)酵過(guò)程中獨(dú)立出來(lái)，人為控制酯化條件以強(qiáng)化生香發(fā)酵，對(duì)濃香型白酒產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要。

（4）現(xiàn)在推廣使用的酯化酶技術(shù)中多使用固態(tài)法培養(yǎng)麩曲，雖然有很多優(yōu)勢(shì)，但是也存在一些問(wèn)題。采用固態(tài)法培養(yǎng)酯化酶麩曲，得到的是粗酶制劑，其易霉變蟲蝕，不利于保存和運(yùn)輸，生理活性物質(zhì)保質(zhì)期短，限制了其應(yīng)用。另外，生產(chǎn)上存在酶活低、效果不穩(wěn)定等現(xiàn)象，亟需進(jìn)一步研究并改進(jìn)。

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