黃酒中乳酸菌的研究進(jìn)展

莫依燦，鐘偉俊，何 湛，趙文紅，2 *，黃敏欣，白衛(wèi)東，2

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.廣東省嶺南特色食品工程中心，廣東 廣州 510225）

黃酒是世界上最古老的酒類(lèi)之一，源于中國(guó)紹興，與啤酒、葡萄酒并稱(chēng)世界三大古酒。約在三千多年前，商周時(shí)代中國(guó)人獨(dú)創(chuàng)酒曲復(fù)式發(fā)酵法，開(kāi)始大量釀制黃酒[1]。傳統(tǒng)型黃酒是以稻米、小米、玉米、黍米、小麥等為主要原料，經(jīng)蒸煮、加曲、糖化、發(fā)酵、壓榨、過(guò)濾、煎酒（除菌）、貯存、勾兌而成的酒[2]。黃酒的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，傳統(tǒng)的工藝使黃酒不僅保持了大米原有的營(yíng)養(yǎng)，而且將其內(nèi)在的營(yíng)養(yǎng)全面呈現(xiàn)在酒液中。

黃酒在釀造過(guò)程中添加的曲有紅曲、麥曲、酒藥，這三種酒曲中含有多種微生物，且在黃酒釀造過(guò)程中微生物種類(lèi)和數(shù)量變化不斷。乳酸菌在黃酒的釀造過(guò)程中無(wú)處不在，由最初的浸米過(guò)程中的產(chǎn)生，到隨著酒曲的接入以及釀造過(guò)程中隨著黃酒發(fā)酵條件變化而產(chǎn)生，這些環(huán)節(jié)都少不了乳酸菌的作用。本文主要對(duì)乳酸菌在黃酒釀造過(guò)程中的作用與因此引起的問(wèn)題進(jìn)行闡述，并對(duì)如何改善由乳酸菌引起的問(wèn)題提出了見(jiàn)解，期望能為深入研究黃酒中的乳酸菌提供理論基礎(chǔ)。

1 乳酸菌的簡(jiǎn)介

乳酸菌是一種用代謝產(chǎn)物來(lái)命名的微生物，它是把碳水化合物（主要指葡萄糖）發(fā)酵成乳酸的一類(lèi)菌群的統(tǒng)稱(chēng)，目前發(fā)現(xiàn)的乳酸菌就有50種[3]。乳酸菌歸類(lèi)于乳酸菌科，這些細(xì)菌形態(tài)上差異頗大，既有長(zhǎng)桿狀或短桿狀的，又有圓形的；所有種類(lèi)都是革蘭陽(yáng)性菌，不形成芽孢，大多不會(huì)運(yùn)動(dòng)，都屬于專(zhuān)性發(fā)酵菌。乳酸菌能夠在空氣或氧氣下生長(zhǎng)，雖然它們是厭氧菌，但具有一定的耐氧能力[4]。乳酸菌的發(fā)酵方式有兩種：其一為同型發(fā)酵，即在發(fā)酵過(guò)程中的產(chǎn)物只有乳酸；其二為異型發(fā)酵，乳酸菌的異型發(fā)酵的產(chǎn)物除了乳酸以外，還有乙酸、乙醇、二氧化碳。在乳酸菌的發(fā)酵類(lèi)型中，進(jìn)行同型發(fā)酵的菌種有酪乳桿菌、德氏桿菌、鏈球菌、保加利亞桿菌等；進(jìn)行異型發(fā)酵的則以短乳桿菌、番茄乳桿菌、腸膜狀明珠菌為代表。

近年來(lái)，對(duì)運(yùn)用到食品當(dāng)中的微生物的安全性要求越來(lái)越高，而乳酸菌在食品運(yùn)用中具有一定的安全性。有研究提及，亞硝酸鹽是對(duì)人體有害的物質(zhì)，是由硝酸鹽還原而來(lái)。在常見(jiàn)的乳酸菌代謝過(guò)程中不分泌合成細(xì)胞色素氧化酶，故在有乳酸菌存在的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)過(guò)程中將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽的幾率很少，這在很大程度上避免了亞硝酸鹽對(duì)人體的危害[5-7]。由此可見(jiàn)，對(duì)黃酒中乳酸菌的進(jìn)一步研究，確定其安全性有深刻的意義。

2 乳酸菌的生理保健功能

乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)物可以促進(jìn)身體對(duì)金屬元素的吸收。它的發(fā)酵產(chǎn)物以乳酸為主，乳酸可以提高金屬元素鈣、磷、鐵的利用率，促進(jìn)維生素D的吸收。乳糖分解產(chǎn)生的半乳糖是構(gòu)成腦神經(jīng)系統(tǒng)中腦磷脂的成分，與嬰兒出生后腦的迅速生長(zhǎng)有密切關(guān)系。

乳酸菌在消化系統(tǒng)中起到調(diào)節(jié)的作用。它在人體的消化系統(tǒng)中廣泛分布，通過(guò)產(chǎn)酸、過(guò)氧化氫、酶類(lèi)、細(xì)菌素、合成維生素（B族維生素、維生素K）、分解膽鹽來(lái)改善胃腸功能[8]。此外，乳酸菌還通過(guò)自身與其代謝產(chǎn)物和其他細(xì)菌間的相互作用來(lái)調(diào)整菌群之間的關(guān)系，維持和保證菌群最佳優(yōu)勢(shì)組合及這種組合的穩(wěn)定性[9]。

乳酸菌在抗腫瘤與提升免疫力方面也有著一定的作用[10]。其中的作用機(jī)理如下：降解或吸附致癌物，一些乳酸菌細(xì)胞組成成分特別是完整細(xì)胞壁肽聚糖具有抗腫瘤作用[12]，胞外多糖具有抗腫瘤的生物活性[13]；改善腸道菌群，阻止腸內(nèi)致癌物形成；增強(qiáng)宿主免疫系統(tǒng)；產(chǎn)生抗突變的物質(zhì)；改變腸道的生理生化環(huán)境，乳酸菌在腸道內(nèi)分泌的乳酸可以對(duì)大腸桿菌起到抑制的作用[14-16]；影響宿主的生理機(jī)能，不過(guò)完全的機(jī)理還在研究階段。

有研究表明，乳酸菌具有較高的降低膽固醇的作用，適量服用乳酸菌及乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)品可以有效降低血液膽固醇的含量，從而減少心血管疾病的發(fā)生率[17]。

國(guó)內(nèi)外許多科學(xué)家紛紛認(rèn)為乳酸菌與長(zhǎng)壽有著密切的聯(lián)系。俄國(guó)生物學(xué)家梅契尼可夫被譽(yù)為乳酸菌之父，他在保加利亞旅游時(shí)發(fā)現(xiàn)了當(dāng)?shù)卦S多超過(guò)百歲的長(zhǎng)壽老人并且在研究了他們的飲食習(xí)慣之后發(fā)現(xiàn)，他們每天都有飲用“酸乳”的習(xí)慣，后經(jīng)研究證實(shí)，飲用酸乳有助于延年益壽，其關(guān)鍵則是產(chǎn)生酸乳的乳酸菌[10]。有研究者發(fā)現(xiàn)，我國(guó)廣西巴馬縣的百歲長(zhǎng)壽老人體內(nèi)的雙歧桿菌的量幾乎與中國(guó)年輕人體內(nèi)的數(shù)量相等[11]。

乳酸菌的保健功能不勝枚舉，黃酒中亦存在大量的乳酸菌，這給黃酒增添了一個(gè)養(yǎng)身保健的來(lái)源。

3 乳酸菌在黃酒中的作用

欒同青等[18]利用應(yīng)用變性梯度凝膠電泳（denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）技術(shù)對(duì)黃酒釀造過(guò)程細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析研究，測(cè)序結(jié)果顯示，存在于黃酒釀造過(guò)程中的細(xì)菌主要有乳桿菌、葡萄球菌、糖多孢菌、腸桿菌、布丘氏菌等種類(lèi)。

馮浩等[19]利用選擇性培養(yǎng)基和MRS培養(yǎng)基對(duì)黃酒中的乳酸菌進(jìn)行分離，通過(guò)對(duì)分離出的菌種進(jìn)行形態(tài)學(xué)特征鑒定、生理生化特征鑒定、分子生物學(xué)鑒定以及生物學(xué)特性研究，包括產(chǎn)乳酸能力測(cè)定、耐酸性測(cè)定、耐鹽性測(cè)定，最終確定了黃酒中的乳酸菌分別為植物乳桿菌和希氏乳桿菌。

黃酒的種類(lèi)和制作方法的不同使得黃酒中乳酸菌的種屬存在諸多差異，而乳酸菌在黃酒釀造中的作用不可忽視，故乳酸菌在不同黃酒釀造工藝中對(duì)整個(gè)黃酒的發(fā)酵過(guò)程起到的具體作用值得深入研究。

3.1 浸米過(guò)程中乳酸菌的作用

在黃酒釀造中，浸米是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在浸泡過(guò)程中主要的變化是大米吸水膨脹、主成分的分解、大米及漿水酸度的變化等[20]。大米在吸水膨脹的同時(shí)，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也逐漸流失到浸米漿水中，這樣就促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)繁殖。

浸米漿水中主要的微生物就是乳酸菌，其中乳酸球菌的數(shù)量隨著浸米時(shí)間的增加而減少，而乳酸桿菌的數(shù)量則不斷增加，在浸米這一流程結(jié)束時(shí)乳酸桿菌便占了主導(dǎo)地位。乳酸菌的主要代謝產(chǎn)物是有機(jī)酸，有機(jī)酸使大米酸化，達(dá)到一定酸度，這一酸度直接關(guān)系到成品黃酒的品質(zhì)與風(fēng)味[20]。薛潔等[21]曾將浸米漿水添加入黃酒釀造流程中的淋飯環(huán)節(jié)，從而提升了成品黃酒的風(fēng)味；陳堅(jiān)剛[22]曾用將從浸米漿水中分離出來(lái)的乳酸菌接種到浸米水中，并進(jìn)行厭氧發(fā)酵，這樣加快了大米的酸化程度，也在一定程度上減少了大米在浸泡過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)流失。

3.2 發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌的作用

3.2.1 調(diào)節(jié)發(fā)酵酒醪的微生態(tài)環(huán)境

由于經(jīng)過(guò)蒸飯流程的操作，在黃酒釀造初期乳酸菌的來(lái)源僅限于曲，而曲中乳酸菌含量較少。毛青鐘[23]對(duì)黃酒發(fā)酵過(guò)程的乳酸含量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵初期的乳酸含量很小，推測(cè)該部分乳酸是由于黃酒開(kāi)放式發(fā)酵過(guò)程中從空氣中以及曲中接入的霉菌產(chǎn)生，而隨著發(fā)酵的進(jìn)行，后期檢測(cè)到成品黃酒中總?cè)樗幔? 400 mg/L，在后期的黃酒微生物分離實(shí)驗(yàn)中證明，黃酒發(fā)酵后期的乳酸大部分是由乳酸菌產(chǎn)生。

乳酸菌產(chǎn)酸（如乙酸、丙酸、乳酸等），酸對(duì)有害菌起抑制作用。一般細(xì)菌生長(zhǎng)的最適pH值為6～7，若低于該值細(xì)菌的生長(zhǎng)速率將大大降低或不生長(zhǎng)甚至死亡[24]。乳酸菌的存在使發(fā)酵酒醪的pH值下降，乳酸桿菌在pH值3.3～3.5能生長(zhǎng)、發(fā)酵，最低可達(dá)pH值2.0能存活，在此條件下抑制了其他許多雜菌的生長(zhǎng)，使得酵母能在一個(gè)穩(wěn)定的條件下進(jìn)行發(fā)酵，也使自身產(chǎn)生了更多乳酸。

乳酸菌素是由乳酸菌產(chǎn)生的一種具有活性的多肽或蛋白質(zhì)物質(zhì)，大部分細(xì)菌素對(duì)近緣關(guān)系的細(xì)菌有抑制作用，少數(shù)細(xì)菌素抑菌譜很廣[18-19]。乳酸菌素普遍呈現(xiàn)不可逆的殺菌作用方式[27]，故乳酸菌在黃酒發(fā)酵過(guò)程中分泌的乳酸菌素為酵母菌的發(fā)酵提供了一個(gè)相對(duì)干凈的發(fā)酵環(huán)境。

3.2.2 輔助酵母菌發(fā)酵

大量乳酸菌的存在除了能抑制雜菌的代謝活動(dòng)外，在其生長(zhǎng)過(guò)程中也一定程度上對(duì)酵母菌的發(fā)酵起到了輔助作用。有些乳酸菌自溶能產(chǎn)生活性成分和酸性多糖磷酸質(zhì)，具有促進(jìn)米飯的溶解、液化和糖化的作用[28]，在一定程度上提高了酵母菌對(duì)淀粉的利用率。

在乳酸菌常見(jiàn)的幾屬乳酸菌的生長(zhǎng)溫度特點(diǎn)：乳桿菌屬的生長(zhǎng)溫度范圍為2～53 ℃，雙歧桿菌屬的生長(zhǎng)溫度范圍為25～45 ℃，明串珠菌屬的生長(zhǎng)溫度范圍為5～30 ℃，片球菌屬的最適生長(zhǎng)溫度為25～40 ℃，鏈球菌屬的生長(zhǎng)溫度范圍是25～45 ℃，腸球菌屬的的生長(zhǎng)溫度范圍是10～45 ℃，乳球菌屬的最適生長(zhǎng)溫度為30 ℃，以上菌屬的最適生長(zhǎng)溫度范圍在30～37 ℃。黃酒的整個(gè)發(fā)酵溫度范圍在25～31 ℃，符合乳酸菌的生長(zhǎng)溫度?？梢?jiàn)，乳酸菌的適宜生長(zhǎng)溫度雖然接近，但在一定的溫度區(qū)間內(nèi)仍會(huì)有不同的乳酸菌生長(zhǎng)。

在黃酒的前發(fā)酵期間的溫度較高，此期間主要是高溫乳酸菌的生長(zhǎng)和繁殖，后發(fā)酵的溫度一般控制在25 ℃左右，這時(shí)的乳酸菌種屬則以低溫乳酸菌為主。在后發(fā)酵時(shí)期，高溫乳酸菌的細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的N-乙?；?溶菌酶對(duì)其細(xì)胞壁的細(xì)胞壁多糖起作用，使得更多基質(zhì)分子插入其中，這樣使得細(xì)胞壁出現(xiàn)局部的大孔洞，此時(shí)細(xì)胞已失去了原有的形態(tài)，這樣的現(xiàn)象只存在于其細(xì)胞壁上，對(duì)于細(xì)胞內(nèi)的水解酶沒(méi)有影響，當(dāng)細(xì)胞降解后包內(nèi)酶自然而然地釋放到基質(zhì)中繼續(xù)發(fā)揮其的生物活性，這一過(guò)程便是乳酸菌的自溶現(xiàn)象[5]，自溶后的乳酸菌為酵母菌的代謝提供的豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

發(fā)酵工業(yè)中加入防腐劑（如各類(lèi)制酒工業(yè)用的是80%左右的乳酸）的目的是控制pH值和提高發(fā)酵的純度，作滅菌劑以防止雜菌繁殖，促進(jìn)酵母菌發(fā)育[29]。在黃酒中的乳酸由乳酸菌產(chǎn)生，這就使黃酒發(fā)酵對(duì)有害菌有了天然的屏障。

3.2.3 黃酒風(fēng)味物質(zhì)的主要代謝菌

馮愛(ài)軍[30]對(duì)客家黃酒中的有機(jī)酸進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，客家黃酒中的有機(jī)酸中的主要種類(lèi)有丙酸、乙酸、琥珀酸、檸檬酸、酒石酸5種，這些種類(lèi)的有機(jī)酸占總有機(jī)酸含量的90%以上，而對(duì)客家黃酒的香氣起到主要貢獻(xiàn)作用的是乙酸、苯乙醇、異戊醇和乙酸乙酯，對(duì)這些成分進(jìn)行進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，乙酸、苯乙醇、異戊醇占客家黃酒的香氣成分的比例已經(jīng)超過(guò)了50%。有調(diào)查顯示，各類(lèi)黃酒中乳酸的含量都超過(guò)總酸的60%。乳酸菌的代謝產(chǎn)物主要是乳酸，乳酸在黃酒發(fā)酵過(guò)程中還可以生成多種以乳酸為底物的多種微量有機(jī)酸，如丙酸、丁酸等，這些有機(jī)酸常常和醋酸等可與酵母產(chǎn)生的醇類(lèi)酯化，形成酯類(lèi)香味物質(zhì)。

另外，乳酸無(wú)氣味，具有吸濕性，能與水、乙醇混溶，與其他某些典型的具有強(qiáng)烈刺激性口感的酸味劑相比，乳酸具有柔和的酸味，不掩蓋食品中其他柔和的芳香味[31]，它的存在使得黃酒的品質(zhì)柔和醇厚。乳酸讓黃酒擁有了良好的風(fēng)味，在與其他有機(jī)酸混合后對(duì)酒的口味起到了調(diào)和的作用，降低了乙醇造成的辛辣感。

4 乳酸菌在黃酒發(fā)酵中引起的問(wèn)題

4.1 氨基甲酸乙酯

氨基甲酸乙酯（ethyl carbonate，EC）又稱(chēng)尿烷，是可疑人類(lèi)致癌物，在食品中有存在，且多在發(fā)酵食品中存在，酒類(lèi)是其中之一。它的主要前體物質(zhì)分別是由酵母代謝產(chǎn)生的尿素以及由乳酸菌通過(guò)精氨酸脫亞胺酶（arginine deiminase，ADI）途徑代謝產(chǎn)生的瓜氨酸[32]。

4.2 生物胺

生物胺是生物體內(nèi)產(chǎn)生的一類(lèi)低相對(duì)分子質(zhì)量含氮有機(jī)化合物的總稱(chēng)。因生長(zhǎng)所需，生物體內(nèi)會(huì)通過(guò)代謝產(chǎn)生少量的生物胺，并且在細(xì)胞內(nèi)有著重要的生理功能。發(fā)酵食品（如奶酪、葡萄酒、啤酒、米酒、發(fā)酵香腸、調(diào)味品、水產(chǎn)品及肉類(lèi)產(chǎn)品等）是生物胺存在較多的一類(lèi)食品，當(dāng)人體過(guò)多地?cái)z入生物胺，尤其是同時(shí)攝入多種類(lèi)的生物胺后會(huì)引起頭痛、頭痛、惡心、心悸、血壓變化、呼吸紊亂等過(guò)敏反應(yīng)，嚴(yán)重的還會(huì)危及生命[33]。

在酒生產(chǎn)過(guò)程中，乳酸菌分泌的氨基酸脫羧酶作用于氨基酸會(huì)產(chǎn)生生物胺[34]，值得一提的是，黃酒中的生物胺含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于葡萄酒與啤酒。欒同青[35]認(rèn)為黃酒中生物胺的含量多的原因之一在于黃酒中的游離氨基酸含量比另外兩種酒多，這為乳酸菌釋放出的活性很強(qiáng)的脫羧酶提供了大量底物?？梢?jiàn)，黃酒中的生物胺存在也是值得注意的一種物質(zhì)。

4.3 酸敗

在黃酒發(fā)酵的過(guò)程中，當(dāng)各種微生物的量保持在一定的平衡時(shí)是會(huì)起到相互協(xié)同的作用，但當(dāng)其中一種微生物過(guò)多，便會(huì)對(duì)其他的微生物起到抑制的作用。當(dāng)黃酒發(fā)酵過(guò)程中的污染乳酸菌過(guò)多繁殖則會(huì)與酵母菌爭(zhēng)奪糖資源。

到了發(fā)酵后期，酵母菌的活力逐漸減弱，此時(shí)乳酸菌的生長(zhǎng)仍保持一定水平，如果不及時(shí)進(jìn)行榨酒就會(huì)出現(xiàn)酸敗現(xiàn)象，從而影響了成品黃酒的品質(zhì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

乳酸菌在黃酒的發(fā)酵過(guò)程中其到了很大的作用，并且乳酸菌是黃酒發(fā)酵過(guò)程中不可或缺的微生物。目前對(duì)客家黃酒的乳酸菌的研究尚淺，特別是乳酸菌與酵母菌的相互作用、乳酸菌的種屬確定、自身的代謝等都有待進(jìn)一步探索，并爭(zhēng)取將由乳酸菌引起的危害降到最低。

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