濃香型白酒增加己酸乙酯降低乳酸乙酯的研究進展

李俊輝，劉英杰，隋麗娜，楊平平，王 燕*

（齊魯工業(yè)大學 生物工程學院，山東 濟南 250300）

中國白酒是世界六大蒸餾酒之一，釀造歷史源遠流長，工藝獨樹一幟[1]。在眾多的白酒類型中，濃香型白酒因其具有獨特的色、香、味、格，深受廣大消費者的喜愛[2]。

己酸乙酯和乳酸乙酯在濃香型白酒中的含量是濃香型白酒品質的關鍵。將其比例控制在1∶（0.5～0.8）之間，是業(yè)內人士和白酒企業(yè)所公認的[3]。然而，在白酒的生產過程中，乳酸菌的數量往往會過高，產生過多的乳酸，進而生成過量的乳酸乙酯。使己酸乙酯和乳酸乙酯的比例的嚴重失調，使酒的香味受抑制，帶有酸澀味，悶甜感，導致濃香型白酒的品質嚴重下降。因此，在白酒生產過程中，增己降乳、控制合理的己乳比，是當前穩(wěn)定并提高濃香型白酒品質的重要課題。

在查閱大量資料后，通過工廠調研和實驗研究結果，本文對濃香型白酒生產過程中乳酸菌數量升高的原因做出分析，進而重點論述當前增加己酸乙酯降低乳酸乙酯的措施，以期為提高濃香型白酒的品質提供理論指導和參考。

1 己酸菌和乳酸菌的形態(tài)特征和生理特性

濃香型白酒中的己酸乙酯和乳酸乙酯特定的比例，決定了其獨特的風格。而己酸乙酯和乳酸乙酯的形成，離不開兩種重要的菌株—己酸菌和乳酸菌。

1.1 己酸菌

己酸菌是一類生活在土壤中，能夠利用乙酸和乙醇生成己酸的[3]，革蘭氏陽性，厭氧或兼性厭氧[4]的棒狀芽孢桿菌。適宜生活在35℃、pH6.0～6.5的中性偏酸的環(huán)境中[5-8]。其代謝產生的己酸和酵母發(fā)酵產生的酒精生成己酸乙酯，是濃香型白酒的主體香成分[9]。近年來，從窖泥中篩選出的己酸菌的品種中多是嚴格厭氧的梭狀芽孢桿菌。彭兵等[10]從優(yōu)質窖泥中分離獲得高產己酸菌株，革蘭氏陽性，嚴格厭氧菌。經鑒定，屬于克氏梭菌（Clostridium kluyveri）。有學者[11]從瀘州老窖180年窖池中篩選到1株高產己酸菌株，經鑒定為梭菌屬（Clostridium）中的Clostridium celerecrescens菌株，也是嚴格厭氧菌。因此，在白酒釀造過程中，提供良好的厭氧條件是保證己酸菌數量，提高濃香型白酒中己酸乙酯含量的有效措施之一。

1.2 乳酸菌

乳酸菌一般指能夠發(fā)酵糖分產生乳酸的非芽孢細菌，包括球菌和桿菌，多數偏兼性厭氧[12]。乳酸菌也是濃香型白酒產香菌中的重要一種，由其代謝產生的乳酸與酵母發(fā)酵生成的酒精，再合成乳酸乙酯，其含量對濃香型大曲酒的品質有重要的影響[13]。LIU L M等[14]從窖池壁樣中分離到乳酸菌新種，將其鑒定為乳酸片球菌，并提出白酒香氣形成與該菌的代謝產物存在相關性。趙輝等[15]將分離篩選乳酸菌進行鑒定，確定分別是乳酸片球菌、戊糖乳桿菌、玉米乳桿菌，并分析這3種乳酸菌的產酸特性，得到最佳發(fā)酵條件：最適溫度37℃、最適時間72 h、最適pH值為5.0。

己酸菌和乳酸菌在對生長條件的需求方面有很多共同點，適宜己酸菌生長繁殖的環(huán)境往往也為乳酸菌提供了優(yōu)良的生長條件。為形成濃香型白酒獨特得風味品質，發(fā)酵過程中需要適量的乳酸菌，為其提供乳酸及其酯類。但乳酸過量，會嚴重影響酒質和出酒率。在當前的白酒生產中，出現的情況往往是乳酸過量，尤其是濃香型白酒。因此，找到其原因并解決，是提高濃香型白酒品質的關鍵。

2 白酒生產中乳酸乙酯含量過高原因

2.1 來源廣，數量多

在濃香型白酒生產的全過程中，乳酸菌的來源很廣，如酒曲、黃水、窖泥、窖池、料醅（入窖）、酒醅（出窖）等多種渠道。有關測試乳酸菌含量的數據顯示，每克大曲（干）約有720萬個；每1 mL黃水約有22萬個；在不同窖齡的窖泥中，每克窖泥（干）中分別為：新窖池有37萬多個，中齡窖池有410萬多個，老窖池有570萬多個[16]。熊亞等[17]利用聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳（polymerase chain reactiondenaturing gradient gel electrophoresis，PCR-DGGE）技術對瀘州老窖不同窖齡窖泥中的乳酸菌的多樣性進行分析，發(fā)現乳桿菌屬（Lacto bacillus）、片球菌屬（Pediococcus）、魏斯氏菌屬（Weissella）、腸球菌屬（Enterococcus）、微小桿菌屬（Exiguobacterium）、桿菌屬（Bacillus）等，其中乳桿菌屬（Lactobacillus）和耐酸乳桿菌（L.acetotolerans）為窖泥中乳酸菌的優(yōu)勢種群。潘勤春等[18]研究了汾酒大曲中的細菌群落結構，并進行測序和序列相似性分析，發(fā)現乳酸菌屬（Lactobacillus）和芽孢桿菌屬（Bacillus）在群落中占絕對優(yōu)勢。侯小歌等[19]對宋河中溫酒曲中的乳酸菌進行分離鑒定，得到了4個屬8個種的16株乳酸菌，其中的優(yōu)勢菌為微球菌和片球菌。

2.2 繁殖快

在發(fā)酵過程中，窖醅中的乳酸菌會與己酸菌在內的眾多微生物爭奪葡萄糖等糖類物質作為發(fā)酵原料，進而生成乳酸。當窖醅發(fā)酵進入中后期時，在眾多的微生物群體中，乳酸菌往往會處于主導地位。廖建民等[20]發(fā)現，在入窖樣中乳桿菌屬細菌數量并不多，但發(fā)酵一周后，其數量會上升為絕對優(yōu)勢，進一步分析發(fā)現其優(yōu)勢菌群是耐酸乳桿菌。喬宗偉等[21]利用構建濃香型白酒糟醅原核微生的16S rRNA基因系統(tǒng)發(fā)育解析的方法，檢出以Lac.acetotolerans菌株為代表的乳桿菌屬細菌是糟醅發(fā)酵過程中的絕對優(yōu)勢細菌。姚惟琦等[22]從濃香型糟醅中分離得到21株產乳酸菌株，將其中6株產酸菌進行模擬固態(tài)發(fā)酵，結果顯示所有的乳酸菌都不同程度的抑制了己酸、己酸乙酯以及乳酸乙酯的產量，其中有3株產乳酸菌嚴重抑制了己酸、乙醇和己酸乙酯的生成量。乳酸菌的大量繁殖不僅會帶來過量的乳酸乙酯，還將影響己酸菌的生長繁殖，造成濃香型白酒中己酸乙酯含量過低，嚴重影響酒的品質。

3 增己降乳的措施

3.1 增加己酸乙酯含量

濃香型白酒的主體香味物質是己酸乙酯，其含量的高低直接影響著濃香型白酒的質量[23]。己酸乙酯的形成主要是以己酸菌為主的多菌系和多種酶的協(xié)同作用，將乙醇、乙酸結合成丁酸，并進一步合成己酸，己酸與乙醇在酯化酶的作用下合成己酸乙酯[23-24]。為提高酒中己酸乙酯的含量，提高己酸菌產己酸的能力，是有效措施之一。

3.1.1 己酸菌與其他菌種混合培養(yǎng)

己酸菌在生長和代謝過程中會產生對自身有毒害作用的H2和CO2[25]，甲烷菌則可以利用H2作能源，CO2作碳源，具有消除己酸菌代謝反饋抑制的作用。在人工老窖泥中，通過添加一定量的并具有良好共生作用的甲烷菌，可促進己酸菌的生長繁殖[26]。此外，郭威等[27]將篩選到的放線菌與己酸菌混合培養(yǎng)，發(fā)現對己酸的產量有很好促進作用。嵇翔等[9]將產己酸菌株與釀酒酵母進行了混合培養(yǎng)，結果表明，產酸提高了12.5%，且最大產酸的周期縮短了約48 h。陳翔等[28]將酵母菌、細菌、霉菌與己酸菌進行混合培養(yǎng)，制成混合己酸菌液。將其應用于窖泥制作中，使出酒率達35%、優(yōu)酒率達15%。這為人工窖泥的優(yōu)化和復合功能菌液制備提供了重要的指導方向[29]。

3.1.2 優(yōu)化發(fā)酵條件

前文已述，己酸菌的生長對厭氧條件的要求相對較高，發(fā)酵過程中提供良好的厭氧環(huán)境，有助于己酸菌的生長。采用軟泥封窖不僅可以隔絕空氣，保溫、保濕，同時可以防止雜菌感染，增加發(fā)酵過程中的糟醅與泥中有益微生物的接觸界面[30]。

此外，窖池是釀酒基礎條件，是酒醅發(fā)酵的容器[31]。窖池老化，其表面會起堿，板結發(fā)硬，析出大量的乳酸鐵和乳酸鈣等結晶物。實踐證明：乳酸鈣和乳酸鐵對己酸菌等窖泥功能菌有明顯的毒害作用。當乳酸鐵、乳酸鈣含量在0.5%時，己酸菌數量會明顯下降。因此，防止窖池退化，為微生物的發(fā)酵提供良好的條件，是維持并提高發(fā)酵過程中己酸菌數量，提高白酒中己酸乙酯含量的關鍵。為防止窖池退化，可采用以下措施[1]：①黃漿水、尾酒、曲粉混合物噴灑養(yǎng)護；②己酸菌培養(yǎng)液養(yǎng)護；③酯化液、己酸液養(yǎng)護；④營養(yǎng)物質加窖池綜合培養(yǎng)液養(yǎng)護。

最后，根據不同季節(jié)、不同地區(qū)，調整好入池條件（如入池淀粉、水分、溫度、酸度等）。因地制宜，提供適宜的發(fā)酵條件，以促進己酸菌生長繁殖代謝，增加白酒中己酸乙酯的含量，提高濃香型白酒品質。

3.1.3 其他措施

近年來，各生產廠家采用多種技術措施，如夾泥發(fā)酵、回酒發(fā)酵、雙輪底發(fā)酵、延長發(fā)酵期等，以達到“增己”的目的。付小慶等[32]通過夾泥發(fā)酵法進行濃香型白酒生產，該法增大糟醅與窖泥的接觸面積；提高糟醅中香味物質的含量，其中己酸乙酯的含量比對照糟醅增加了近3倍；且不影響出酒率；明顯提高酒的質量。宋瑞濱等[33]優(yōu)化夾泥發(fā)酵，將窖泥中加入不銹鋼泥盤，分多層平鋪放置在窖池內的酒醅中，形成多個窖底，可將濃香型白酒中的優(yōu)級率提高近35%。孫志新等[34]在濃香型大曲酒生產中采用“雙輪回酒”發(fā)酵。該法可使酯化底物增加，為后期酯化創(chuàng)造良好條件，提高了白酒中己酸乙酯的含量，提升了濃香型白酒的品質。馬玉磊等[35]以濃香型白酒的人工窖泥為對象，分析在培養(yǎng)過程中己酸、己酸乙酯等主要酸、酯的變化，發(fā)現人工窖泥中己酸在培養(yǎng)的前21 d迅速增加，到第49天時達到最大值；提出通過延長發(fā)酵期，可提高白酒中己酸乙酯的含量。

3.2 降低乳酸乙酯含量

乳酸乙酯是我國白酒中四大酯類之一，不具有揮發(fā)性，其異羥基及羧基基能與各類有機成分親和，對酒的回味起到緩沖平衡作用[36]。但含量過高的會導致白酒主體香差，后味苦澀帶雜，影響白酒的品質。

3.2.1 利用以乳酸為碳源的微生物來降解乳酸

乳酸是白酒發(fā)酵過程中的中間產物，在微生物和酶的作用下最終形成乳酸乙酯。乳酸乙酯性質較穩(wěn)定，不易被分解，然而乳酸乙酯的前驅物——乳酸，卻可以被分解利用[37]。

發(fā)酵過程中，在窖泥里添加適當的丙酸菌可將乳酸轉化為丙酸、乙酸、二氧化碳和水，從而減少乳酸乙酯的形成。張付旺等[38]將丙酸菌均勻噴灑到窖池中，結果顯示，噴灑丙酸菌的窖池比對照窖乳酸乙酯有明顯降低。吳生文等[39-40]將從窖泥中分離得到高產丙酸的菌株，應用于實際生產中。結果顯示，當丙酸菌濃度增加至6×105個/g糟醅時，對照空白樣，發(fā)現特型酒中乳酸乙酯含量降低了0.8 g/L。

此外，其他研究報道發(fā)現，不只丙酸菌可以降解乳酸，其他一些乳酸降解菌株，在應用到白酒生產中，也都收到了一定的降低乳酸效果。宋克偉等[41]從大曲中分離篩選出1株可降解乳酸的枯草芽孢桿菌，試驗發(fā)現，該菌可使白酒中乳酸乙酯的含量下降20%，有效降低了白酒中乳酸乙酯的含量。鎮(zhèn)達等[42]從枝江大曲窖泥、出窖糟醅、黃水及大曲中篩選到16株乳酸利用菌。通過模擬固體發(fā)酵，證明部分菌株在厭氧固體發(fā)酵條件下有降低乳酸作用。楊望軍等[43]以大曲和酒醅為篩選源，采用選擇性培養(yǎng)基篩選出1株解淀粉芽孢桿菌和1株枯草芽孢桿菌，2株菌株都具有較強的降乳酸能力。在模擬發(fā)酵情況下，降乳酸率分別達到25.97%和38.54%。

3.2.2 優(yōu)化生產工藝

（1）陳曲發(fā)酵

大曲是釀酒過程中乳酸菌的主要來源之一，為降低酒醅中乳酸菌數量，可采用陳曲發(fā)酵。根據實際生產需求，盡可能延長大曲的貯存時間，一般4～6個月為宜?？蓺⑺来罅堪ㄈ樗峋趦鹊臒o芽孢的生酸雜菌。

（2）輔料用量適當

輔料在釀酒過程中具有重要作用，有利用提升酒的產率及品質。但用量過大，會帶來大量的乳酸菌，而且會給酒中帶來邪雜味。在輔料的使用過程中，應根據生產適當添加，不可盲目。

（3）注意適當踩窖

酒醅中含氧量增大，會為乳酸菌的生長創(chuàng)造條件，而限制酒醅及窖泥中本身所含己酸菌和降乳菌的生長繁殖。適當踩窖，減少酒醅中的含氧量，限制乳酸菌生長，以達到降乳的目的。

（4）氣封甑蒸餾

由于氣封甑具有如下兩個特點：一是密封性能好，杜絕酒蒸氣的外泄，也不會潽甑，不會造成己酸乙酯等香味成分的流失；二是使用了多孔的專用介質，其對乳酸乙酯分子具有一定的吸附作用，可有效降低酒中乳酸乙酯含量。孫慶文等[44]在分析研究中提到：采用氣封甑蒸餾，可以使產酒率平均提高了5%，而且在提取香味成分方面具有明顯的降低乳酸功效。

（5）適當增加醅層高度

由于較高甑位區(qū)的乙醇濃度較高，可以增加醇分散的作用程度，強化醇溶性酯的提取，從而降低白酒中水溶性酯及酸類的含量。趙揚揚等[45]通過研究試驗，適當增加醅層高度，有利于風味物質的提取，提高白酒品質。在降乳的同時，還起到增己的作用。

（5）量質摘酒

根據不同餾分微量成分含量的差異和酒精度的高低，量質分段摘酒。摘酒濃度高，乳酸乙酯含量低、己酸乙酯含量高；而后段酒比前段酒中的乳酸乙酯要高幾倍，特別是酒尾中乳酸乙酯更高[31]。堅持量質分段摘酒，分級貯存，是獲得優(yōu)級酒的常用手段。

（6）膜分離技術處理酒尾

酒尾中的酒精及大部分酯類、醇類等含量都較低，而乳酸乙酯在內的有機酸等含量相對較高。這往往會造成白酒的風味雜、香氣悶、酸澀重等缺陷。大多數企業(yè)都是將其回底鍋復蒸，但此過程中會造成酒精及香味組分的損耗。周新虎等[46]采用優(yōu)先透醇膜分離技術處理酒尾，在滲透溫度45℃、70%的提取率條件下，可得65%vol左右凈化酒，可有效降低酒中的乳酸乙酯，實現尾酒的凈化，提升其附加值。

4 結論與展望

增己降乳是提高濃香型白酒質量的關鍵技術，其的目的是要科學合理地增加己酸乙酯含量、降低乳酸乙酯含量，使酒體達到協(xié)調的量比關系?！霸黾航等椤倍咧g是相互聯(lián)系、相互影響、相互制約的。在采取“增己降乳”的措施時，應根據企業(yè)的實際情況，對其各種影響因素進行綜合考慮，因地制宜，采取多種綜合措施，以期進一步提高濃香型白酒品質。