大曲微生物在大曲酒生產中的研究現狀及發展前景

喬婧 楊玲 段冰 邵強 郭旭凱 郭睿

（山西省農業科學院 高粱研究所 山西晉中 030600）

大曲微生物在大曲酒生產中的研究現狀及發展前景

喬婧 楊玲 段冰 邵強 郭旭凱 郭睿

（山西省農業科學院 高粱研究所 山西晉中 030600）

大曲微生物在大曲酒的生產過程中起到了很重要的作用，本文主要概述了大曲中的微生物類型，并對當前大曲微生物的研究開發及應用進行了闡述，并對其發展前景進行了展望，并為大曲微生物以后的研究方向提供了思路，同時揭示了我國白酒發酵的本質。

大曲 微生物 研究現狀 發展前景

在我國白酒的發酵過程中的,大曲起了非常重要的作用,且歷史悠久,選取有益的野生菌株進行人工培育,并在曲內積蓄酶及發酵前提物質,同時還能在發酵中產生營養物質。通過多年來不同地域人們對于大曲利用的經驗積累,形成了不同地區各有代表的名酒。在整個發酵制曲的過程中,多種微生物共同作用,為研究人員的進一步研究造成了一定的難度,需要我們進一步進行探索。

通過研究,微生物的制曲過程分為四期,即適應期、增殖期、平衡期、衰退期,在經歷這四個階段后,經歷3-6個月趨于穩定,形成可以接種到酒醅上的微生物群系。

1 大曲微生物的類型

大曲微生物的主要類型有細菌、霉菌、酵母菌、放線菌四大類,其中以細菌、霉菌、酵母菌的數量最多,且作用也較大,而放線菌的數量較少,作用尚不明確。

1.1 細菌

大曲中的細菌種類較多,常見的有醋酸菌、乳酸菌、芽孢桿菌等。芽孢桿菌主要在高溫曲中起作用。而醋酸菌和乳酸菌在大曲中的需求數量較少,但是對于白酒中酯的形成卻是不可缺少的［1］。但是由于在酯的形成過程中對于醋酸菌及乳酸菌的需求較少,而在實際生產過程中醋酸菌和乳酸菌的供給卻過量,使得當前將這兩種菌列為有害菌,需要在白酒的生產過程中采取“增已降乳”的措施來控制乳酸和醋酸的過量產生。

1.2 霉菌

大曲中霉菌的種類較多,常見的有曲霉菌、根霉菌、毛霉菌、頭霉菌、青霉菌等等。霉菌的生長過程中,其顏色的變化開始是白色、灰白色,而通過一段時間長出孢子之后,不同的霉菌則會呈現出不同的顏色,而這就是在制曲過程中人們所稱為的“五色衣”。霉菌在制曲中的主要作用來源于糖化菌,曲霉菌中的黑曲霉和根霉菌均具有較高的糖化力,而曲霉菌中的米曲霉和黃曲霉其糖化力則較弱,但其具有較強的液化力和蛋白質分解能力。

1.3 酵母菌

大曲中的酵母菌種類較多,其中以卡氏酵母和異常漢遜酵母的作用最為顯著,前者主要體現在其發酵能力上,后者的產酯力較強。特別是在清香型白酒中,對于酵母的需求較為顯著,而濃香型白酒和醬香型白酒中對于酵母的需求則較少［2］。

1.4 放線菌

放線菌的主要作用是其可以產生抗生素,抗生素具有抑制其他微生物生長、代謝的作用。同時由于放線菌不產生淀粉酶,所以其產生的酸性蛋白酶可以隨著溫度的升高而不斷增加。

2 大曲微生物研究的開發和應用

2.1 細菌

2.1.1 乳酸菌在白酒生產中的應用

白酒固態法生產過程中最重要的微生物是乳酸菌,乳酸菌能有效的促進釀造過程中的發酵,同時保證釀造環境生態環境的穩定；同時,乳酸菌的代謝產物也是形成白酒香味的重要基礎,而代謝產物中的乳酸可以有效的減輕白酒的刺激性,增加白酒的回甜感,在豐富白酒風味上具有不可替代的作用。在白酒釀造過程中,添加適量的乳酸菌有利于白酒質量的提高,但是在添加過程中要注意乳酸菌的量。

2.1.2 降乳菌在白酒中的應用

乳酸乙酯在酒香方面起到了很重要的作用,但是需要注意量的把握,特別是在清香型白酒中,其主體香來源于乙酸乙酯和乳酸乙酯,而乳酸乙酯對于清香型白酒中的主體香起到更重要的作用。清香型白酒的特點是要以清香醇正為主要特征,而這一特征的突出來源于其微量成分的存在有關,這就要提到其香體來源的乳酸乙酯和乙酸乙酯之間的比例。降乳菌即是調節乳酸乙酯和乙酸乙酯比例的重要菌種,通過降解乳酸乙酯的前體乳酸來調節這兩者之間的比例,從而獲得相應的香型［3］。

2.1.3 丙酸菌在白酒中的應用

丙酸菌在含有乳酸、葡萄糖、氮類化合物的條件下的發酵方式是無氧發酵,丙酸菌在乳酸存在的條件下,生成丙酸和乙酸,在特定的條件下,又將丙酸分解為戊酸和庚酸。而這些分解產物在特定微生物存在的條件下,可以合成丙酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯。通過這一系列的分解和合成作用,調節了白酒中風味物質的比例,使其能夠達到更好的效果［4］。

2.1.4 芽孢桿菌在白酒中的應用

芽孢桿菌的種類較多,在高溫大曲中最為常見的是嗜熱芽孢桿菌,而嗜熱芽孢桿菌在白酒中的主要作用是為白酒提供營養成份。通過自身的代謝活動可以使糖、蛋白質、脂肪這三大營養物質發生轉化,增加蛋白質和脂肪的含量,從而增加游離脂肪酸的含量,最為特別的是帶來了苯環的芳香族氨基酸。對于芽孢桿菌的研究,不管是濃香型還是醬香型等白酒的研究中,相關的科研單位都做出了大量的研究和分析,但是在清香型白酒中的研究還相對甚少。

山西汾酒廠在制曲過程中就使用了芽孢桿菌,雖然添加的量較少,但是由于其繁殖速度快,耐高溫、耐水份,所以在整個制曲過程中能一直存在。并且在發酵過程中起到了增香、改善汾酒后味的作用［5］。

2.2 霉菌在白酒生產中的應用

在我國傳統的大曲中,較為常見的霉菌有：曲霉菌、根霉菌、擬內孢霉菌、紅曲霉菌等,霉菌的主要作用則是糖化作用。而青霉菌、灰綠曲霉菌等一些霉菌雖然也屬于糖化菌,但是如果大曲中被這些霉菌所污染的話則會影響白酒的口味,使其呈現出霉苦的味道。在白酒生產過程中,糖化菌發揮著巨大的作用,所以在白酒生產中,對于糖化菌有以下三點基本要求：首先是要具備高的糖化力；其次是要有較強的適應力；第三是繁殖速度要快。除此之外,還在熱穩定性、耐酸、耐酒精方面有著較高的要求,這樣才能使該菌在制曲過程中能有效的抵抗高溫、強酸等方面的影響,從而保持較好的穩定性。

2.2.1 曲霉菌

當前的白酒生產中,較為重要的曲霉菌是3.758、甘薯曲霉、黑曲霉3.4309等,而在米酒的制作過程中較為重要的曲霉則是黃曲霉和米曲霉。

黑曲霉：3.4309是一株由我國科研人員成功誘變的具有強大糖化力的黑曲霉,每克干曲可糖化淀粉32g甚至更多,并且糖化產物葡萄糖含量高,占還原糖的98%以上。3.4309黑曲霉酶系純、糖化力強,在很多白酒生產中發揮著重要作用［6］。

紅曲霉：紅曲霉的應用較廣,由于其在代謝過程中可以產生酯化酶,對于白酒中酯的含量具有重要的作用,而酯含量對于白酒的質量和口感具有重要的作用。傳統的釀酒工藝在添加紅曲霉和酵母菌后,具有較高的出酒率和較好增己降乳效果。

2.2.2 根霉

根霉具有更高的糖化力,更強的適應力及更快的繁殖速度,在分解淀粉方面其DE值也能達到98%以上。由于根霉可以產生甜味感,所以目前根霉大多應用與小曲酒的制作工藝中。山西的汾酒廠已經成功分離出一株根霉,用料較3.4309少,清香和后味不苦,但其糖化力還有待調高［7］。

2.2.3 擬內孢霉

擬內孢霉的終產物是葡萄糖,在我國各地生產的中溫大曲、小曲中,都離不開擬內孢霉,在大曲中,擬內孢霉是上霉的主要微生物,同時也是一種糖化菌。與根霉相比較,除糖化力外,其適應性和繁殖速度方面都更勝一籌。但由于野生的擬內孢霉對于釀造過程中黑霉3.4309具有污染作用,并且其糖化力較低,一旦在發酵過程中污染該菌,勢必會造成出酒率下降的后果。

2.2.4 其他霉菌

毛霉菌：通過利用毛霉菌的糖化力和蛋白分解力能轉化蔗糖形成更多的酒精,同時還能合成維生素B1、B6。

犁頭霉菌：這種菌在干燥的條件下容易對曲種造成污染,犁頭霉菌的適宜生長溫度為37攝氏度,喜高溫高濕的環境,所以在制曲過程中,如果生產環境不通風或溫度過高時,容易被該菌污染。由于犁頭霉菌的典型特征是菌絲表明有凝集的水珠,所以人們通常稱之為“水毛”。

青霉菌和灰綠曲霉菌：這兩種菌也屬于污染菌種,其喜潮,在制曲過程中特別是在梅雨季節制曲時就極容易受到這兩種菌的污染,被這兩種菌污染后,制作的白酒口感會呈現霉苦的味道。

2.3 酵母菌

2.3.1 產酒酵母的開發及利用

活性酵母菌：是有鮮酵母或壓榨酵母低溫干燥后形成的干酵母,是面包酵母的一種。主要作用是通過其強大的發酵能力極大的提高了出酒率,并降低了生產成本?；钚越湍傅闹谱魇菍赫ソ湍竿ㄟ^外力進行擠壓后,利用空氣流進行低溫干燥,使最終的水份控制在7.5%左右。

耐高溫活性干酵母：這種酵母是有中國生物開發中心研發的,通過在濃香型大曲酒、食用酒精、串香白酒的制作過程添加后進行試驗,結果表明,耐高溫活性酵母能提高這三種酒的出酒率。由于耐高溫活性酵母的使用,使得熱季制曲也有了保障［8］。

2.3.2 生香酵母的開發與應用

在過去,人們對于生香酵母的使用較為局限,僅應用于清香型麩曲、大曲白酒的制作中。上個世紀九十年代,隨著人們對于生香酵母的不斷開發、研究,也將生香酵母應用到了濃香型白酒的制作過程中。通過研究發現,生香酵母具有一定的發酵能力,在濃香型白酒的制作過程中,生香酵母可以酯化成乙酸乙酯,同時具有促進乙酸菌的生長、繁殖及的提高代謝產物的產量。為此科研人員研制出了生香活性干酵母,但是通過實驗發現,生香活性干酵母在濃香型白酒的使用中效果并不突出,只能應用于清香型白酒的制作過程中［9］。

2.4 放線菌

由于當前人們對于放線菌的研究較少,大多數對于放線菌的研究只限于在釀酒中的微生物中提取到放線菌,其作用主要是脫臭生香,并未進行進一步深入的研究。近年來,有研究人員用淀粉培養基和纖維素剛果紅培養基對放線菌進行初篩,并用固體發酵酶活測定復篩,得到了高產的淀粉酶和纖維素酶［10］。

3 前景展望

3.1 隨著研究人員對于大曲研究的不斷深入,研究技術的不斷提升,大曲中微生物的種類及生化性質會不斷的被人們所發現,并對微生物的應用提供理論支持。

3.2隨著制曲工藝及技術的不斷提升,基因工程菌已經被人們所了解和接受,而隨著對基因工程菌進一步的研究,在未來將會為傳統的制酒工藝帶來革新。

3.3發酵代謝調控技術也逐步應用與制酒工藝中,通過發酵代謝調控技術,可以合理的調控制曲過程中大曲的質和量,以保證生產出優質的大曲。這也為釀造出高品質白酒奠定了基礎,也有利于制酒工藝的標準化和現代化。

總之,白酒在我國歷史悠久,由古人為我們保留下來的自然發酵技術固然具有其獨特的魅力,所以,當前對于白酒中微生物的研究尚處于初級階段,而要想真正了解白酒中微生物的理化性質,必須借助先進的技術及理論支持,只有充分了解白酒中微生物的性質,才能為提高制酒工藝提出更科學的可行方案,使白酒的品質得到更好的提高。

［1］羅冰.控溫發酵對濃香型白酒品質變化趨勢的研究［J］.釀酒科技，2014（01）：45-47.

［2］王世寬，徐艷麗，袁城金等.濃香型大曲發酵過程中霉菌消長情況的研究［J］.中國釀造，2010（01）：42-45.

［3］李浩，羅惠波，侯華等.采用BLOLOG微平板技術研究濃香型大曲微生物多樣性［J］.釀酒，2009，36（1）：54-56.

［4］張 霞，武志芳，張勝潮等.貴州濃香型白酒大曲中霉菌的18SrDNA系統發育分析［J］.應用與環境生物學報，2011，17（3）：334-337.

［5］熊 俐，胡 洋，劉 俊等.窖泥己酸茵的分離培養與誘變選育［J］.四川理工學院學報：自然科學版，2010，23（3）：324-327.

［6］張 榮，徐 巖，范文來等.醬香大曲中地衣芽孢桿菌及其特征風味代謝產物的分析研究［J］.工業微生物，2010，40（3）：6-12.

［7］張東躍，沈才洪，敖宗華等.模糊綜合評價法在人工窖泥老熟感官評價中的應用［J］.中國釀造，2013，32（1）：120-123.

［8］康文懷，徐 巖.中國白酒風味分析及其影響機制的研究［J］.北京工商大學學報：自然科學版，2012，30（3）：53-58.

［9］岳小青，劉志成，楊志龍等.復合己酸菌液的培養及其應用研究［J］.中小企業管理與科技（下旬刊），2012（6）：315-316.

［10］何 誠，任道群，唐玉明等.濃香型白酒人工窖泥培養過程中微生物變化研究［J］.釀酒，2011，38（1）：16-18.

TS26

A

1674-2060（2016）03-0089-02

喬婧（1987—），女，漢，山西榆社人，助理研究員，主要從事高粱遺傳育種和加工方面的研究。