白酒釀造過程中霉菌對酒體品質的影響研究進展

趙佳偉，李茂，張偉建，陸培，晏俊玲，鄭佳

（宜賓五糧液股份有限公司，四川宜賓 644007）

中國白酒是指經過自然微生物接種，固態發酵，蒸餾得到的發酵產品，主要原料有高粱、玉米、豌豆、大米等[1-2]。酒類在中國已經具有九千多年的飲用歷史，現根據白酒的風味特點，可以分為12 種香型[3]。白酒的生產工藝主要包括大曲制作、原料與處理、酒精發酵、蒸餾和陳釀五個步驟[4]。在整個釀造過程中，發酵劑菌群和環境菌群等因素的復雜相互作用對白酒揮發性風味物質產生影響[5]。研究顯示，白酒中含有多種化合物，包括醇、酯、脂肪酸、呋喃、酮、含氮化合物和含硫化合物等[6]，這些風味物質的形成受微生物(細菌，酵母，霉菌)生理代謝的調控，霉菌對白酒的品質有至關重要的影響。

霉菌是對能形成分支菌絲的一類真菌的統稱[7]。研究結果表明，在白酒發酵過程中的霉菌包括曲霉、根霉、毛霉、犁頭霉、地霉、木霉等[8]。霉菌是發酵過程中淀粉、蛋白質等大分子物質降解的主要動力，對白酒的品質有著積極的促進作用[9]。目前的研究主要集中在霉菌的產酶作用，對霉菌產酒精和香氣物質等，進而影響白酒的品質的相關研究較少[10]。在廣泛參考文獻的基礎上，本文主要綜述了霉菌對白酒品質的影響及其機制。

1 釀造過程中霉菌的鑒定

1.1 傳統分類鑒定

通過傳統的分離純化及鑒定，借助菌株的形態觀察和生理生化分析，分析白酒發酵過程中霉菌的菌落結構[11]。劉冰冰等[12]通過純培養方法從宋河酒的酒醅中篩選出63 株霉菌(主要包括草本枝孢、黑曲霉、桔青霉、米曲霉、沃特曼籃狀菌、嗜松籃狀菌、雪白絲衣霉等)，分離出的霉菌具有良好的酶活性質；班世棟[13]從醬香型大曲中分離純化得到19株霉菌，其中7 株曲霉（散囊菌、紅曲霉、黃曲霉），5 株毛霉（犁頭霉、卷枝毛霉），以及青霉、短尾帚霉和白耙齒菌；杜春迎[14]通過透明圈初篩，α-乙酸萘酯比色法復篩，篩選出高產酯化酶菌株，觀察其形態和生理生化實驗，鑒定為傘枝犁頭霉。由于傳統的鑒定方法準確度低，不能鑒定不可培養微生物，所以目前的研究，會采用常規的檢測方法結合分子生物學手段。

1.2 分子生物學鑒定

通過PCR 技術擴增18S rRNA 可以更好的對難以培養微生物進行鑒定。張文學等[15]通過變性梯度凝膠電泳(DGGE)和18S rRNA 基因分析方法發現，青霉屬、木霉屬、曲霉菌屬和散囊菌屬是瀘香型白酒的優勢菌群。近年來研究人員通過高通量測序，對白酒中霉菌的種類和發酵情況進行了深入的研究。研究結果顯示，小曲清香白酒發酵過程中優勢霉菌是根霉和曲霉，并且隨著發酵的進行，霉菌的相對豐度在減少[16]。其他研究也表明，在瀘香型中溫大曲發酵前期(0～5 d)，酒醅中芽孢桿菌、曲霉菌屬和嗜熱子囊菌屬，保持了較高的豐度[17]。從上述研究可以看出，傳統分離鑒定方法與分子生物學技術相結合給研究霉菌在白酒發酵過程中的作用提供了更多的方向。通過相關研究也可以看出，霉菌在白酒發酵中起到舉足輕重的作用。

2 霉菌在白酒發酵中的作用

白酒發酵過程中的霉菌主要包括毛霉、根霉、曲霉、犁頭霉、青霉、地霉等。霉菌在生長過程中可以產生各種酶類(如糖化酶、蛋白酶、脂肪酶、酯化酶、纖維素酶等)，可以提高白酒的發酵品質[18]。

2.1 霉菌對白酒發酵的促進作用

霉菌通過代謝產生的酶類(糖化酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶等)，可以將原料中的大分子物質(淀粉、蛋白質、脂肪等)分解為小分子物質，為白酒的發酵提供動力來源(表1所示)。在白酒發酵過程中，霉菌通過產生α-淀粉酶和糖化酶，將淀粉、糊精等分解為微生物可以利用的還原糖[19]。研究表明，在清香型白酒中，根霉和紅曲霉都具有較強的糖化力，根霉的葡萄糖淀粉酶活性達到7.68 U/mL[20]。在濃香型白酒中曲霉(黑曲霉、雜色曲霉、米曲霉)，青霉(桔青霉、菲律賓青霉)，雪白絲衣霉，都具有較高的淀粉酶[12]。研究顯示，在馥郁香型白酒生產中使用根霉，可以顯著提升糖化效果，并且根霉能產生酒化酶系，能糖化的同時進行發酵[21]。上述研究說明，根霉、曲霉、青霉是分解淀粉，產生還原糖的主要微生物。

表1 不同霉菌代謝產生的酶類

霉菌還可以產生蛋白酶，將蛋白質分解成小分子肽和氨基酸，為微生物的生長代謝提供氮源，其中一些氨基酸具有呈味作用，一些可以形成香氣物質。有學者研究發現，黑曲霉在濃香型白酒中具有良好的產蛋白酶效果，該菌株在液體培養時還可以產生一定的風味物質[22]。其他研究也表明，在濃香白酒發酵過程中曲霉(米曲霉、黑曲霉、A.hennebergii)可以產生酸性蛋白酶[23]，酸性蛋白酶可以降低酒糟的pH值，減少雜菌生長，提高酒體中的總酸含量[24]。霉菌還可以產纖維素酶，單寧酶和脂肪酶等。木霉、青霉、曲霉都可以產生纖維素酶。從宋河酒發酵過程中篩選得到一株曲霉Mh2 產的纖維素酶酶活可以達到11.87 U/mL[25]。黑龍江富裕老窖窖泥中篩選出的產黃青霉和聚多曲霉都可以產纖維素酶[26]。霉菌產生的纖維素酶可以分解玉米、小麥等原材料中的纖維素，提供發酵所需的糖類物質。在釀酒過程中，霉菌還可以產脂肪酶，將脂肪分解為小分子物質，合成高級脂肪酸。研究表明，米根霉和黑曲霉都能產生脂肪酶[13]。霉菌可以通過產生各種酶類提高白酒的發酵品質，還可以形成風味物質來提升白酒品質。

2.2 霉菌的產香作用

除了產酶特性，霉菌還具有產香功能，參與到生成多種高級醇、醛、酮、酯等風味物質的發酵過程中，促進白酒風味的形成，提升白酒品質[27]。霉菌主要通過產生酯化酶促進酯化反應的進行，自身的代謝產物也會成為白酒中的呈香物質。紅曲霉、多枝橫梗霉、犁頭霉、根霉等都被研究證實可以產生酯化酶，提高酒體中總酯的含量[28-30]。研究發現，霉菌(淡紫擬青霉、黑曲霉和傘枝犁頭霉)通過分泌酯化酶可以產生乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯這一類具有芳香氣味的化合物[14]。上述研究說明，霉菌通過形成酯化酶，可以促進酒醅中有機酸和醇類物質進行酯化反應，產生香氣成分，提升酒體品質。許多霉菌還能在白酒的釀造過程中產生許多醇類、醛類、酸類、呋喃類和吡嗪類等香味物質[31](表2 所示)。

表2 霉菌在不同白酒發酵過程中所產香味物質

2.3 主要香型白酒中霉菌產香作用

2.3.1 醬香型白酒中霉菌的產香作用

在醬香型白酒發酵過程中，曲霉可以形成甾醇，甾醇具有抑制癌細胞活性的功效[32]；根霉產生的有機酸(乳酸、富馬酸、檸檬酸等)，可以減少酒體的澀味、苦味，平衡酒體[33]。研究顯示，曲霉可以形成吡嗪類的前體物質3-羥基丁酮(醬香風味物質)[34]；黑曲霉可以提高醬酒中酚類、醇類和呋喃類的含量，其中2-甲氧基苯酚、4-乙烯基愈創木酚、仲丁醇的含量最高[35]；毛霉代謝形成亞油酸乙酯和油酸乙酯，亞油酸乙酯具有花果的香氣，油酸乙酯是茅臺空杯香的主要物質，豐富了酒體的風味物質[36]。王曉丹等[37]對醬香型白酒中的霉菌分析后發現，阿姆斯特丹散囊菌會提高酒體中醇類的含量(L-芳樟醇和1-辛烯-3-醇)，L-芳樟醇具有花香味，1-辛烯-3-醇具有蘑菇香味；酮類物質中具有樹脂味道的3-辛酮和堅果香氣的2-庚酮含量增加；呋喃類化合物(2-正丙基呋喃、2-戊基呋喃)含量變高，可以增加白酒的果香味。

2.3.2 濃香型白酒中霉菌的產香作用

在濃香型白酒發酵過程中，黑曲霉可以提高乳酸乙酯、己酸乙酯、苯乙醇、辛酸乙酯、棕櫚酸乙酯等風味物質的含量[22]。己酸乙酯是濃香型白酒的特征風味物質，具有水果香；苯乙醇具有花香；辛酸乙酯具有白蘭地的香味。紅曲霉能夠產生醇、酸、酯等多種芳香族化合物，產生甘甜的味道[38]。研究指出，紅曲霉可以利用乳酸形成己酸乙酯，達到增己降乳的目的，還能代謝產生高級脂肪酸(油酸、亞油酸、硬脂酸等)和氨基酸(谷氨酸、丙氨酸、酪氨酸等)，為香味物質(醛、酮、吡嗪等)的形成提供了前體物[39]。除此之外，淡紫色青霉、黑曲霉和傘枝犁頭霉會產生乳酸乙酯、乙酸乙酯乙酸和丁酸，豐富了濃香型白酒中的風味物質[14]。

2.3.3 其他白酒中霉菌的產香作用

在馥郁型白酒和綿柔型白酒發酵過程中，根霉能提高白酒中總酸和己酸乙酯的含量，降低乙酸乙酯的含量，達到增己降乙的效果[40-41]。韓英等[42]的研究發現，利用米根霉發酵的清香型白酒中高級醇(正丙醇、異丁醇、異戊醇)和乙酸乙酯的含量顯著增加，乙酸乙酯/總酯的比值也顯著提升。在特香型酒中黑曲霉能提高酒體中丁酸乙酯、己酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、油酸乙酯的含量，提高酒體風味[43]。劉昕[44]在研究藥香型白酒(董酒)發酵中發現，霉菌(斜臥青霉菌和米根霉)可以有效的提高不飽和脂肪酸(肉豆蔻油酸、棕櫚油酸、亞油酸、α-亞麻酸)的含量。對于芝麻香型白酒來說，紅曲霉在發酵過程中可以產生乙酸乙酯、四甲基吡嗪(芝香型白酒的特征香氣物質)、苯乙醇和4-乙烯基愈創木酚，黑根霉會產生乙偶姻(具有奶油味)、正戊醇、2,3,4,5-四甲基吡嗪、聯苯和鄰苯二甲酸二甲酯，多主枝孢霉會產生乙酸乙酯和微量的四甲基吡嗪，還會產生吡啶、正戊醇、1,3-丁二醇、二甲基環己胺、鄰苯二甲酸二甲酯、十一烷、鄰苯二甲酸二乙酯等物質[45]，提高芝麻香型白酒的主體香型和特征風味。高傳強等[46]的研究還指出，霉菌會產生高級醇、吡嗪類物質，霉菌有較強的產酸能力，可以有效控制雜菌生長。

3 總結與展望

通過傳統分離鑒定結合現代分子生物學，可以有效的鑒定白酒發酵過程中霉菌的種類。相關研究結果表明，主要是曲霉、根霉、毛霉、犁頭霉、地霉、木霉等參與了白酒的發酵過程。在白酒的發酵過程中，霉菌可以將大分子物質分解成小分子物質，提供發酵動力來源，還能通過形成酯化酶和自身代謝風味物質，提高白酒中酯類、醇類、醛類、酸類、呋喃類和吡嗪類等香味物質，提高酒體品質。

目前，微生物提高白酒品質的相關研究，主要集中在細菌和酵母，對于白酒發酵過程中霉菌對白酒風味物質的影響研究較少。本文主要綜述了白酒發酵過程中霉菌對風味物質的貢獻，以期為相關研究提供一定的參考。