喬婧 楊玲 段冰 邵強(qiáng) 郭旭凱 郭睿

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 高粱研究所 山西晉中 030600）

大曲微生物在大曲酒生產(chǎn)中的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

喬婧 楊玲 段冰 邵強(qiáng) 郭旭凱 郭睿

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 高粱研究所 山西晉中 030600）

大曲微生物在大曲酒的生產(chǎn)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(duì)當(dāng)前大曲微生物的研究開發(fā)及應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)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(shí)揭示了我國(guó)白酒發(fā)酵的本質(zhì)。

大曲 微生物 研究現(xiàn)狀 發(fā)展前景

在我國(guó)白酒的發(fā)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(jìn)行人工培育,并在曲內(nèi)積蓄酶及發(fā)酵前提物質(zhì),同時(shí)還能在發(fā)酵中產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。通過多年來不同地域人們對(duì)于大曲利用的經(jīng)驗(yàn)積累,形成了不同地區(qū)各有代表的名酒。在整個(gè)發(fā)酵制曲的過程中,多種微生物共同作用,為研究人員的進(jìn)一步研究造成了一定的難度,需要我們進(jìn)一步進(jìn)行探索。

通過研究,微生物的制曲過程分為四期,即適應(yīng)期、增殖期、平衡期、衰退期,在經(jīng)歷這四個(gè)階段后,經(jīng)歷3-6個(gè)月趨于穩(wěn)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(xì)菌、霉菌、酵母菌、放線菌四大類,其中以細(xì)菌、霉菌、酵母菌的數(shù)量最多,且作用也較大,而放線菌的數(shù)量較少,作用尚不明確。

1.1 細(xì)菌

大曲中的細(xì)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(shù)量較少,但是對(duì)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(duì)于醋酸菌及乳酸菌的需求較少,而在實(shí)際生產(chǎn)過程中醋酸菌和乳酸菌的供給卻過量,使得當(dāng)前將這兩種菌列為有害菌,需要在白酒的生產(chǎn)過程中采取“增已降乳”的措施來控制乳酸和醋酸的過量產(chǎn)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(zhǎng)過程中,其顏色的變化開始是白色、灰白色,而通過一段時(shí)間長(zhǎng)出孢子之后,不同的霉菌則會(huì)呈現(xiàn)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(qiáng)的液化力和蛋白質(zhì)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(xiàn)在其發(fā)酵能力上,后者的產(chǎn)酯力較強(qiáng)。特別是在清香型白酒中,對(duì)于酵母的需求較為顯著,而濃香型白酒和醬香型白酒中對(duì)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(chǎn)生抗生素,抗生素具有抑制其他微生物生長(zhǎng)、代謝的作用。同時(shí)由于放線菌不產(chǎn)生淀粉酶,所以其產(chǎn)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(fā)和應(yīng)用

2.1 細(xì)菌

2.1.1 乳酸菌在白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用

白酒固態(tài)法生產(chǎn)過程中最重要的微生物是乳酸菌,乳酸菌能有效的促進(jìn)釀造過程中的發(fā)酵,同時(shí)保證釀造環(huán)境生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定；同時(shí),乳酸菌的代謝產(chǎn)物也是形成白酒香味的重要基礎(chǔ),而代謝產(chǎn)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(fēng)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(zhì)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(yīng)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(duì)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(diǎn)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(guān),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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)這兩者之間的比例,從而獲得相應(yīng)的香型［3］。

2.1.3 丙酸菌在白酒中的應(yīng)用

丙酸菌在含有乳酸、葡萄糖、氮類化合物的條件下的發(fā)酵方式是無氧發(fā)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(chǎn)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(diào)節(jié)了白酒中風(fēng)味物質(zhì)的比例,使其能夠達(dá)到更好的效果［4］。

2.1.4 芽孢桿菌在白酒中的應(yīng)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(yíng)養(yǎng)成份。通過自身的代謝活動(dòng)可以使糖、蛋白質(zhì)、脂肪這三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化,增加蛋白質(zhì)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(huán)的芳香族氨基酸。對(duì)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(guān)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(duì)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(gè)制曲過程中能一直存在。并且在發(fā)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(chǎn)中的應(yīng)用

在我國(guó)傳統(tǒng)的大曲中,較為常見的霉菌有：曲霉菌、根霉菌、擬內(nèi)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(huì)影響白酒的口味,使其呈現(xiàn)出霉苦的味道。在白酒生產(chǎn)過程中,糖化菌發(fā)揮著巨大的作用,所以在白酒生產(chǎn)中,對(duì)于糖化菌有以下三點(diǎn)基本要求：首先是要具備高的糖化力；其次是要有較強(qiáng)的適應(yīng)力；第三是繁殖速度要快。除此之外,還在熱穩(wěn)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(qiáng)酸等方面的影響,從而保持較好的穩(wěn)定性。

2.2.1 曲霉菌

當(dāng)前的白酒生產(chǎn)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(guó)科研人員成功誘變的具有強(qiáng)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(chǎn)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(qiáng),在很多白酒生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用［6］。

紅曲霉：紅曲霉的應(yīng)用較廣,由于其在代謝過程中可以產(chǎn)生酯化酶,對(duì)于白酒中酯的含量具有重要的作用,而酯含量對(duì)于白酒的質(zhì)量和口感具有重要的作用。傳統(tǒng)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(qiáng)的適應(yīng)力及更快的繁殖速度,在分解淀粉方面其DE值也能達(dá)到98%以上。由于根霉可以產(chǎn)生甜味感,所以目前根霉大多應(yīng)用與小曲酒的制作工藝中。山西的汾酒廠已經(jīng)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(diào)高［7］。

2.2.3 擬內(nèi)孢霉

擬內(nèi)孢霉的終產(chǎn)物是葡萄糖,在我國(guó)各地生產(chǎn)的中溫大曲、小曲中,都離不開擬內(nèi)孢霉,在大曲中,擬內(nèi)孢霉是上霉的主要微生物,同時(shí)也是一種糖化菌。與根霉相比較,除糖化力外,其適應(yīng)性和繁殖速度方面都更勝一籌。但由于野生的擬內(nèi)孢霉對(duì)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(fā)酵過程中污染該菌,勢(shì)必會(huì)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(zhuǎn)化蔗糖形成更多的酒精,同時(shí)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(duì)曲種造成污染,犁頭霉菌的適宜生長(zhǎng)溫度為37攝氏度,喜高溫高濕的環(huán)境,所以在制曲過程中,如果生產(chǎn)環(huán)境不通風(fēng)或溫度過高時(shí),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(jié)制曲時(shí)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(huì)呈現(xiàn)霉苦的味道。

2.3 酵母菌

2.3.1 產(chǎn)酒酵母的開發(fā)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(qiáng)大的發(fā)酵能力極大的提高了出酒率,并降低了生產(chǎn)成本?；钚越湍傅闹谱魇菍赫ソ湍竿ㄟ^外力進(jìn)行擠壓后,利用空氣流進(jìn)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(guó)生物開發(fā)中心研發(fā)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(jìn)行試驗(yàn),結(jié)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(fā)與應(yīng)用

在過去,人們對(duì)于生香酵母的使用較為局限,僅應(yīng)用于清香型麩曲、大曲白酒的制作中。上個(gè)世紀(jì)九十年代,隨著人們對(duì)于生香酵母的不斷開發(fā)、研究,也將生香酵母應(yīng)用到了濃香型白酒的制作過程中。通過研究發(fā)現(xiàn),生香酵母具有一定的發(fā)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(shí)具有促進(jìn)乙酸菌的生長(zhǎng)、繁殖及的提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。為此科研人員研制出了生香活性干酵母,但是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),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(yīng)用于清香型白酒的制作過程中［9］。

2.4 放線菌

由于當(dāng)前人們對(duì)于放線菌的研究較少,大多數(shù)對(duì)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(jìn)行進(jìn)一步深入的研究。近年來,有研究人員用淀粉培養(yǎng)基和纖維素剛果紅培養(yǎng)基對(duì)放線菌進(jìn)行初篩,并用固體發(fā)酵酶活測(cè)定復(fù)篩,得到了高產(chǎn)的淀粉酶和纖維素酶［10］。

3 前景展望

3.1 隨著研究人員對(duì)于大曲研究的不斷深入,研究技術(shù)的不斷提升,大曲中微生物的種類及生化性質(zhì)會(huì)不斷的被人們所發(fā)現(xiàn),并對(duì)微生物的應(yīng)用提供理論支持。

3.2隨著制曲工藝及技術(shù)的不斷提升,基因工程菌已經(jīng)被人們所了解和接受,而隨著對(duì)基因工程菌進(jìn)一步的研究,在未來將會(huì)為傳統(tǒng)的制酒工藝帶來革新。

3.3發(fā)酵代謝調(diào)控技術(shù)也逐步應(yīng)用與制酒工藝中,通過發(fā)酵代謝調(diào)控技術(shù),可以合理的調(diào)控制曲過程中大曲的質(zhì)和量,以保證生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的大曲。這也為釀造出高品質(zhì)白酒奠定了基礎(chǔ),也有利于制酒工藝的標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化。

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

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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。