白酒大曲功能微生物與酶系研究進展

李 兵，張 超，王玉霞*，王 娟，蔡 馨，楊 茂，邢 蓮

（1.西華大學 食品科學與生物工程學院，四川 成都 610039；2.宜賓學院 生命科學與食品工程學院，四川 宜賓 644000；3.固態(tài)發(fā)酵資源利用四川省重點實驗室，四川 宜賓 644000）

在《書經(jīng)·說命篇》中就有“若作酒醴，爾惟曲蘗”，可見酒曲是中國白酒必不可少的一部分，是曲酒釀造發(fā)酵的原動力，也是中國白酒的精華部分[1]。酒曲是谷物及其輔料經(jīng)蒸煮后自然接種定型發(fā)酵而成、用于白酒釀造的發(fā)酵劑，含有大量細菌、霉菌、酵母菌等對曲酒釀造有重要作用的多種微生物菌群。酒曲不但含有種類繁多的微生物，還含有這些微生物產(chǎn)生的功能復雜的酶系產(chǎn)物。種類繁多的菌群與功能各異的酶系使酒曲成為我國白酒釀造中起著呈香和呈味的作用[2]。世界各國用谷物原料釀酒有兩大類，一類是以谷物發(fā)芽的方式，利用谷物發(fā)芽時產(chǎn)生的酶將原料本身糖化成糖分，再用酵母菌將糖分轉(zhuǎn)變成酒精；另一類是用發(fā)霉的谷物制成酒曲，用酒曲中所含的酶制劑將谷物原料糖化發(fā)酵成酒，中國的酒絕大多數(shù)是用酒曲釀造的。白酒酒曲的分類主要分為大曲、小曲、麩曲、混曲和其他酒曲。大曲酒以大曲為糖化、發(fā)酵、生香劑，大曲的原料主要是小麥；也有用小麥、大麥混合，加上一定數(shù)量的豌豆。大曲又分為中溫曲、偏高溫曲和高溫曲，一般是固態(tài)發(fā)酵，大曲酒所釀的酒質(zhì)量較好。小曲酒又稱酒藥，是一種用高粱制成的藥酒，其中所含的微生物主要為根霉和毛霉，生產(chǎn)分別為固態(tài)發(fā)酵或半固態(tài)發(fā)酵。麩曲酒分別以純培養(yǎng)的曲霉菌及純培養(yǎng)的酒母作為糖化、發(fā)酵劑，發(fā)酵時間較短，由于生產(chǎn)成本較低，為多數(shù)酒廠采用，此種類型的酒產(chǎn)量最大?；烨浦饕源笄托∏煊冕勗臁Ｆ渌魄且蕴腔笧樘腔瘎?，加釀酒活性干酵母（或生香酵母）發(fā)酵釀制而成的酒。在現(xiàn)代白酒生產(chǎn)中，絕大多數(shù)優(yōu)質(zhì)白酒和國家名優(yōu)曲酒都使用傳統(tǒng)法制作的大曲為發(fā)酵劑進行釀造。

本文依據(jù)制曲原料質(zhì)量要求和制作工藝，簡要介紹了大曲中主要功能微生物類群和功能、以及主要功能酶系的作用和相關研究，為加強型大曲、大曲酶制劑等的研發(fā)、白酒釀造工藝的改良、白酒品質(zhì)的提升以及充分利用大曲中的微生物和酶系提供參考依據(jù)。

1 制曲原料要求與大曲成熟

不同種類的酒曲制作，在原料方面就存在較大差異；無論是原料的來源，還是酒曲制作的特殊工藝，都對制曲原料提出了不同的要求。

《齊民要術》中關于制曲原料及制曲水分的經(jīng)典論述[3]都要求原料優(yōu)良。大曲制作使用原料較之廣泛，除主要以小麥、糯米、高粱等糧食或糧食加工附產(chǎn)物為主外，也有加入豆類等其他原料為輔的制作工藝?？傮w上，大曲主要以小麥為原料；小曲主要原料為麩皮，還包含有麥麩、大米或米糠等[4]。

1.1 制曲原料的質(zhì)量要求

酒曲類型決定了使用原料的差異，但無論哪類原料，選用時都需要考慮原料的理化特性、原料配比、粉碎度、酒曲的制備工藝以及發(fā)酵期和成熟期微生物菌群特點，甚至還要考慮是否有利于酒體香味物質(zhì)形成等因素。制曲原料的理化特性、配比和粉碎度，對曲中微生物的種屬變化，以及微生物的生長代謝都有很大的影響，也決定著大曲酒的特性[5]。因此，用于制曲的各類原料要求顆粒飽滿、無霉爛、無蟲蛀[6]。高溫大曲的原料主要是純小麥或者小麥、大麥和豌豆，通常質(zhì)量比為6∶3∶1或者7∶2∶1，中溫大曲原料主要是大麥和豌豆，原料質(zhì)量比通常為6∶4或者7∶3[7]；糧粉與母糟比為1∶4～1∶6，冬季為1∶4，夏季為1∶6。原料粉碎要求高粱每粒被碎成4～6瓣即可，麥粒的粉碎一般要求“心爛皮不爛”，“心爛”則可充分釋放淀粉，“皮不爛”則可保持一定的通透性[8]，以利微生物的生長繁殖與酶的分泌；所有糧食原料粉碎后一般能通過40目的篩孔，其中粗粉占50%左右。這樣有利于微生物生長以及減少原料對大曲品質(zhì)的影響，同時有利于微生物酶系的生成與分泌[9]，為迅速啟動曲酒發(fā)酵和酒體品質(zhì)的保障提供物質(zhì)基礎。

1.2 制曲原料的作用

制曲原料的首要作用是充當微生物的營養(yǎng)基質(zhì)，除此之外，酒曲原料還具有如下重要作用：①制曲原料所帶有的微生物，是酒曲發(fā)酵培養(yǎng)主體的主要源頭，同時也是大曲中微生物的主要來源[10]；②原料中的物質(zhì)為微生物產(chǎn)酶提供催化和誘導作用。如制曲原料中的木聚糖，可以很好地誘導產(chǎn)木聚糖酶微生物中編碼這類酶的基因進行啟動和表達。這些酶的產(chǎn)生，不但為曲料中底物的有效利用起到促進作用，也促使微生物為曲酒的發(fā)酵積累更多功能酶系[11]；③原料中的少量無機鹽類的存在，不但供給微生物細胞生長所需，也參與細胞的滲透性調(diào)節(jié)，以利于各種酶類向胞外培養(yǎng)基質(zhì)的分泌，而有助于酶催化功能的發(fā)揮；④來自制曲原料中的粗纖維類物質(zhì)，對調(diào)節(jié)曲塊中物料的疏松程度起著重要作用，一定程度的疏松狀況不但有利于曲坯發(fā)酵過程中水分和氧的流通和交換，而且有利于發(fā)酵熱的散發(fā)，創(chuàng)造特定的微環(huán)境保證曲塊正常發(fā)酵的啟動和進行[12]。

1.3 大曲的成熟

曲胚從入室到成熟需要較長時間，且需要大曲成熟后才可用于曲酒的釀造，故貯曲就十分重要。大曲是否成熟完成從以下幾個方面進行判斷[13-14]：①經(jīng)過大曲中微生物的作用，使大曲具有典型的大曲風格；②大曲表皮顏色，呈現(xiàn)顏色均勻一致的淺白色菌叢；③曲塊斷面顏色，菌絲均勻，顏色一致，全為白色；④理化指標；曲塊水分含量大約為10%～14%，酸度為0.2%～0.5%，淀粉消耗率大約為8%～23%[15]。曲塊經(jīng)過3～6個月在曲庫的貯存成熟期，完成了內(nèi)外部微生物、酶活力和各類理化指標的平衡后，經(jīng)過使用前的各項指標的檢測分析，即可用于曲酒的釀造。

2 大曲中主要功能微生物類群

來自原料及環(huán)境中的微生物，經(jīng)過大曲發(fā)酵和成熟過程后，形成由多類微生物組成的穩(wěn)定菌群。大曲中微生物主要為原核和真核微生物，也有古細菌存在的報道。其中，主要是由醋酸菌、乳酸菌和芽孢桿菌等菌群構成。這些原核微生物具有幾大特點：菌落一般較小、分布廣、繁殖快，故能夠在發(fā)酵過程中迅速代謝產(chǎn)生大量的呈香呈味物質(zhì)或其前體。大曲中的真核微生物主要是酵母菌和霉菌類。酵母菌主要有酒精酵母、產(chǎn)酯酵母和假絲酵母等。酒精酵母為白酒生產(chǎn)中的主要的產(chǎn)酒功能菌，產(chǎn)酯酵母以糖、醛、酸和鹽類為原料生成酯類，有較強的生香功能。霉菌主要為曲霉（米曲霉、黑曲霉、紅曲霉）、根霉（黑根霉、米根霉、中華根霉、無根根霉）、毛霉、犁頭霉、青霉等，菌落較大，生長初期通常為白或灰白顏色，后逐漸形成大量孢子而呈現(xiàn)多種顏色[16]。

2.1 原核微生物類群

大曲中的原核微生物種屬較多，能夠在發(fā)酵過程中為白酒提供大量的呈香呈味物質(zhì)或前體物質(zhì)，大曲中的原核微生物主要由醋酸菌、乳酸菌和芽孢桿菌等菌群構成，由原料、器具、空氣和水等帶入。

2.1.1 醋酸菌屬

醋酸菌屬于醋酸單胞菌屬，細胞從橢圓到桿狀，單生、成對或成鏈。幼齡菌呈革蘭氏陰性，老齡菌不穩(wěn)定。這類原核微生物屬于好氧微生物且與酵母菌有共生、促生長作用。大曲中醋酸菌的存在，對酒的品質(zhì)有利有弊，所以要嚴格控制醋酸菌的量。醋酸菌在一定范圍時，主要參與代謝生成酯。菌量過大時，則會對酒的品質(zhì)和風味產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)地負面影響。王俊英等[17]對高產(chǎn)酯化酶霉菌和醋酸菌進行混合發(fā)酵研究，結果顯示，混菌比在一定合適范圍內(nèi)更有利于酒的成香成味。當控制好混菌比例、溫度和接種量，使酯化酶活性達到最高，酒體香氣協(xié)調(diào)優(yōu)雅、平衡豐滿。目前白酒和食醋釀造的優(yōu)良菌株為醋酸桿菌屬（Acetobacteria）和葡萄糖桿菌屬（Gluconobacteria）。

2.1.2 乳酸菌屬

乳酸菌在奶制品發(fā)酵過程中能夠?qū)⑷樘腔蛘咂咸烟寝D(zhuǎn)化為乳酸，是一類細菌的統(tǒng)稱。乳酸菌廣泛應用于泡菜、乳制品、白酒、醫(yī)藥及乳酸制劑，因乳酸菌代謝產(chǎn)物主要為乳酸，而乳酸的含量能夠直接影響白酒質(zhì)量，所以大曲中同樣也按照乳酸菌含量的多少作為評價大曲質(zhì)量的指標。目前大部分白酒行業(yè)特別是濃香型白酒行業(yè)為了增加白酒中乙酸乙酯降低乳酸乙酯的含量，改善白酒品質(zhì)，使其內(nèi)部所含的乙酸乙酯、丁酸乙酸、己酸乙酯、乳酸乙酯等四大類酯類化合物比例協(xié)調(diào)，提出了“增已降乳”的倡議[18]。

通過調(diào)節(jié)四大酯類比例，使四大酯類恰到好處，從而實現(xiàn)酒體的協(xié)調(diào)平衡。王群等[19]通過對白酒中四大乙酯在發(fā)酵過程中形成途徑的探索發(fā)現(xiàn)，酵母菌在生長活動期，其胞內(nèi)酶將己酸酯化合成為己酸乙酯；而曲霉菌（Aspergillus）如紅曲霉（Monascus）和根霉菌（Rhizopus）則是利用胞外酶合成己酸乙酯。乳酸菌能有效的促進釀造過程的發(fā)酵，同時其代謝產(chǎn)物可以有效減輕白酒的刺激性，增加白酒的回甜感，在白酒風味上有不可替代的作用。因此，對各類菌群在白酒發(fā)酵過程中代謝機理的研究，可以為白酒品質(zhì)的提升、風味的調(diào)控打下良好基礎。

2.1.3 芽孢桿菌屬

芽孢桿菌屬（Bacillus sp.）為嚴格需氧或兼性厭氧性，為有莢膜的革蘭氏陽性桿菌。該屬細菌能產(chǎn)生具有特殊抵抗力的芽孢，對許多高溫、酸性較強等逆境條件有較強的抵抗力。芽孢桿菌的種類繁多，在高溫大曲中最常見的是嗜熱芽孢桿菌（Bacillus thermophilus）；芽孢桿菌可以通過自身的代謝作用把蛋白質(zhì)、脂肪和糖這三大營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，故可以在高溫大曲篩選優(yōu)質(zhì)芽孢桿菌應用于白酒生產(chǎn)中，以增強白酒的風格特征。大曲中芽孢桿菌大多能分泌水解淀粉、蛋白質(zhì)、果膠等底物的酶類，并能夠利用藻酸鹽等物質(zhì)[20]，因此，在白酒發(fā)酵過程中，此類菌群的存在有利于促進發(fā)酵進程的順利進行。柏永昊等[21]研究芽孢桿菌屬的微生物后發(fā)現(xiàn)，在白酒的發(fā)酵過程中，芽孢桿菌屬微生物能夠通過分泌底物增加正丙醇的含量，在發(fā)酵產(chǎn)物中添加芽孢桿菌NX3-5Y后，底物中正丙醇的含量增加了3.72%。芽孢桿菌通過自身作用分解底物后能夠產(chǎn)生的一些代謝物如芳香族化合物，能夠平衡或改善白酒的風味。

2.2 真核微生物類群

大曲中的真核微生物主要是酵母菌和霉菌。酵母菌主要有釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、產(chǎn)酯酵母和假絲酵母（Candida）等。霉菌主要是曲霉（米曲霉、黑曲霉、紅曲霉）、根霉（黑根霉、米根霉、中華根霉、無根根霉）、毛霉、犁頭霉、青霉等。

2.2.1 釀酒酵母

酵母（Saccharomyces sp.）在大曲中有著重要的作用，酵母菌的無性繁殖以出芽為主。在培養(yǎng)基上酵母的菌落一般多為表面有光澤的乳白色，且菌落平坦、邊緣處整齊無菌絲。王旭亮等[22]通過對大曲微生物的研究，發(fā)現(xiàn)一株釀酒酵母Sc-1，通過對這株酵母的研究發(fā)現(xiàn)，添加曲料和大曲試驗組的發(fā)酵時間，較不添加的對照組分別縮短了96 h和192 h，最終酒精度也較對照組（15.31%vol）分別提高了7.73%和9.83%；說明大曲在白酒酒精發(fā)酵過程中不僅提供了具有發(fā)酵力作用的釀酒酵母菌株，還提供了能協(xié)同促進釀酒酵母完成酒精發(fā)酵的其他功能菌系。目前，由中國生物開發(fā)中心研發(fā)的耐高溫活性干酵母，通過其強大的發(fā)酵力極大的提高了出酒率。由于其耐高溫特性，使得夏季制曲也有一定的保障。

2.2.2 產(chǎn)酯酵母

產(chǎn)酯酵母是一類能夠代謝產(chǎn)生酯類物質(zhì)的酵母菌的總稱。酯是一種有機化合物且是一類非常重要的呈香物質(zhì)；因此，產(chǎn)酯酵母被廣泛用于傳統(tǒng)發(fā)酵食品當中，如白酒、葡萄酒、醬油等。產(chǎn)酯酵母大多屬于異性漢遜酵母（Hansenula anaomala），具有較強的氧化特性和產(chǎn)酯能力。在生產(chǎn)白酒時，可以利用產(chǎn)酯酵母提高酒的主體香含量[23]，如乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯等，以及乙酸甲酯、辛酸乙酯等次要香味物質(zhì)[24]。產(chǎn)酯酵母可發(fā)展的空間很大，也有待于進一步研究。針對于不同的產(chǎn)品，其培養(yǎng)參數(shù)還需要進一步優(yōu)化，以達到更好的效果。萬世旅等[25]從西南多個地區(qū)的酒曲中分離純化出18株產(chǎn)酯酵母菌株，通過透明圈法篩選和發(fā)酵產(chǎn)酯能力等的測定，發(fā)現(xiàn)酵母菌株Y2能夠在酒精度10%vol、pH 2.0、溫度為38℃的條件下生長，是一株有良好的耐酒精和耐酸能力的中溫酵母，具有較好的應用潛力。

2.2.3 假絲酵母

假絲酵母（Candida sp.）是一類能形成假菌絲、不產(chǎn)生子囊孢子的酵母。假絲酵母包括有產(chǎn)朊假絲酵母、解脂假絲酵母、熱帶假絲酵母等眾多種。大曲中假絲酵母相對酒精酵母數(shù)量較少，也具有一定的發(fā)酵能力，但在大曲發(fā)酵以及白酒發(fā)酵過程中的作用，仍然不是十分清晰，有待學者在深層次研究中發(fā)現(xiàn)。大曲中形態(tài)各異、種類繁多的酵母菌的作用是形成大曲白酒不同風格特點的主要原因之一[26]。

2.2.4 曲霉

曲霉（Aspergillus sp.）是叢梗孢科中的一屬，是大曲中產(chǎn)酶能力較強的一類微生物。曲霉自身能夠分泌葡萄糖氧化酶、糖化酶和蛋白酶，正因如此，工業(yè)化生產(chǎn)這些酶系的過程中曲霉為主要產(chǎn)酶物質(zhì)。曲霉屬主要包括黃曲霉、米曲霉、黑曲霉、溫特曲霉、寄生曲霉等。黃永光[27]篩選了10個種的曲霉屬菌株共103株，其中Aspergillus hennebergii在固態(tài)發(fā)酵過程中既能夠產(chǎn)生大量的高糖化酶也可以分泌較多的蛋白酶，其高糖化酶產(chǎn)量為2 173.51 U/g、蛋白酶產(chǎn)量為368.59 U/g，在較高的環(huán)境脅迫下，這種產(chǎn)酶菌株擁有較好的耐脅迫能力，研究表明，溫度高達50℃，pH 2.5、酒精度8%vol的條件下，此菌株依舊能夠保持良好的活性，繼續(xù)發(fā)酵底物。在當今白酒生產(chǎn)中，比較重要的有曲霉菌黑曲霉3.4309、紅曲霉等。黑曲霉3.4309是由我國科研人員成功誘變的具有強大的糖化力，每克干曲可糖化淀粉32 g；紅曲霉在發(fā)酵過程中可產(chǎn)生酯化酶，對于白酒的口感和質(zhì)量起著至關重要的作用，傳統(tǒng)的釀酒工藝，在添加紅曲霉和酵母以后，具有很好的出酒率和增己降乳作用。

2.2.5 毛霉

毛霉（Mucor sp.）又叫黑霉、長毛霉，是接合菌門，接合菌綱，毛霉目，毛霉科真菌中的一個大屬。毛霉以孢囊孢子和接合孢子繁殖，在土壤、糞便、禾草及空氣等環(huán)境中存在。因其分解蛋白質(zhì)能力強，對大曲的品質(zhì)有一定的積極影響[28]；在發(fā)酵過程中，對發(fā)酵進程也有一定的影響。毛霉的用途很廣，常出現(xiàn)在酒藥中，能糖化淀粉并能生成少量乙醇，產(chǎn)生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，我國多用來做豆腐乳、豆豉。許多毛霉能產(chǎn)生草酸、乳酸、琥珀酸及甘油等代謝產(chǎn)物，有的甚至還能產(chǎn)生脂肪酶、果膠酶、凝乳酶等。羅曉妙等[29]從保藏的16株毛霉菌株中，篩選出了4株高產(chǎn)胞外蛋白酶的菌株，通過對其產(chǎn)蛋白酶的酶學特性進行比較發(fā)現(xiàn)，這些菌的蛋白酶都具有較寬的溫度耐受性，通過進一步對其各方面的探究，顯示出在特定的條件下，具有一定的應用潛能。

2.2.6 根霉

根霉（Rhizopus sp.）是毛霉目、毛霉科真菌中的一個大屬。根霉菌菌絲一般多核，菌絲之間沒有隔膜成分支狀，根霉屬內(nèi)主要種有毛狀根霉、黑根霉、米根霉、華根霉等。其中米根霉具有較強的淀粉酶產(chǎn)生能力，廣泛用于制曲、釀酒生產(chǎn)中[30]。黃丹等[31]從濃香型大曲中分離得到一株產(chǎn)酯化酶根霉菌，其中根霉菌細胞內(nèi)相關酶活性可達7.91 U/mL，在酒曲的發(fā)酵過程中，根霉菌能夠產(chǎn)生一系列芳香物質(zhì)例如酯類、醛類等，而部分根霉能夠產(chǎn)生乳酸，這在酒曲和酒糟發(fā)酵中乳酸的產(chǎn)生和酸度調(diào)節(jié)起著重要作用[32]。根霉菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，具有一定的甜味，故目前根霉菌主要運用于小曲酒的釀造。

酒類大曲中擁有大量的酵母菌、霉菌等微生物，其中霉菌的糖化能力、液化力以及蛋白質(zhì)分解的能力均較為突出，而對于酒精發(fā)酵以及相關酶系的產(chǎn)生，酵母菌起著重要的作用[33]。酵母菌是大曲微生物的形成原材料形式的代謝物特征香氣前體，對成品酒的風味類型和風格有著重要的影響。在眾多的微生物群落中，根霉、曲霉、酵母等微生物對白酒品質(zhì)、風味的提升、酒曲的質(zhì)量有著積極的影響；而有些菌類（如乳酸菌、青霉菌等）通過消耗酒精底物產(chǎn)生相應代謝產(chǎn)物，導致酒糟pH值增加，從而影響酒類口味。在制曲過程中如何有效地提高有益菌繁殖和抑制有害菌的生長是制好大曲的關鍵[34]。所以各類菌群在大曲或曲酒發(fā)酵過程中的確切作用及其機理，還有待進一步深入挖掘發(fā)現(xiàn)。

3 大曲中主要功能酶系

3.1 蛋白酶類

蛋白酶是生物體內(nèi)能夠有效分解蛋白質(zhì)的酶系，這類酶系通過分解蛋白質(zhì)而提供營養(yǎng)物質(zhì)。在酒曲和白酒發(fā)酵中，蛋白酶和白酒風味物質(zhì)的形成密切相關[35]。有研究顯示，白酒中的很多香味物質(zhì)的形成與蛋白質(zhì)的分解物——氨基酸密切相關。根據(jù)相關研究顯示，蛋白酶既有利于原料顆粒的溶解，又有利于微生物的繁殖；蛋白酶在釀酒過程中，將原料蛋白質(zhì)水解為氨基酸，氨基酸是生成白酒香味物質(zhì)的前體物質(zhì)，經(jīng)過不同微生物及酶的代謝，生成多種香味物質(zhì)。孫金旭[36]在研究蛋白酶對醬香型白酒發(fā)酵過程中雜油醇生成的影響發(fā)現(xiàn)，當白酒內(nèi)的蛋白酶含量在一定范圍內(nèi)時，蛋白酶與雜油醇的增加量成反比；當?shù)鞍酌负砍^一定含量（20 U/g）時，雜油醇的含量會同蛋白酶含量成正比。這表明通過合理添加控制蛋白酶能夠良好地提升白酒品質(zhì)。

3.2 淀粉酶類

在白酒釀造和酒曲制作發(fā)酵過程中，主要分解底物為淀粉、糊精、麥芽糖等物質(zhì)，這些底物通過α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化型淀粉酶和γ-淀粉酶等淀粉酶類分解后得到糖類。淀粉酶已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一種酶，為了高效的生產(chǎn)淀粉酶，可以用微生物繁殖代謝，但淀粉酶大規(guī)模商業(yè)化仍局限于幾種特定的微生物，故可以對現(xiàn)有酶進行改良。魯珍等[37]以8株大曲高溫醬油生產(chǎn)菌為研究對象，通過采用α-淀粉酶透明圈法和α-淀粉酶活性測定法篩選高產(chǎn)淀粉酶菌株，得到α-淀粉酶活性達到180.12 U/g的菌株GX05，表現(xiàn)出較好的應用前景。

3.3 纖維素酶類

纖維素酶不是單一酶，而是由多種水解酶組成的一個復雜酶系，自然界中很多真菌都能分泌纖維素酶。纖維素酶是一種能夠水解木質(zhì)素、纖維素、半纖維素物質(zhì)的多種復雜酶系，自然界擁有著大量的纖維素分解微生物、包括枯草芽孢桿菌、木霉菌等。在釀酒工藝中，常常使用木霉屬、曲霉屬和青霉屬等真菌作為纖維素酶的主要來源。因其釀酒原料中小麥、玉米等底物中擁有著豐富的纖維素類物質(zhì)，這些微生物可以通過纖維素酶降解纖維素產(chǎn)生糖類物質(zhì)，糖類物質(zhì)再進一步被發(fā)酵，從而提升釀酒底物的轉(zhuǎn)化率以及利用率。李旭暉等[38]探討了固態(tài)發(fā)酵工藝中纖維素酶對大曲酒中醛、醇、有機酸、酯等風味物質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)當纖維素酶添加量為30～50 FPU/kg（糟）時，白酒的口感、風味會更加良好，展示出外加這類水解酶對酒體品質(zhì)的積極影響效果。

3.4 酯化酶類

微生物體內(nèi)含有一類酶系能夠水解或者合成脂肪中酯鍵，稱為酯化酶[35]。這類酶系能夠?qū)⒕契械挠坞x有機酸、乙醇等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪酸酯，同時也能夠促進脂肪酸、高級脂肪酸與醇類發(fā)生酯化反應進而提升白酒品質(zhì)。在濃香型白酒生產(chǎn)中使用酯化酶，在發(fā)酵過程中既有傳統(tǒng)大曲的糖化功能，也有生香功能，從而起到縮短發(fā)酵周期，同時也提高了出酒率，促進了酒體協(xié)調(diào)和酯化反應；能夠在比較高的酸度下發(fā)酵，有利于酒體的“潔凈”；較好的解決了酒質(zhì)和出酒率的矛盾。任林生等[39]以濃香型大曲為原料，提取了白酒大曲中的酯化酶，通過改良提取工藝，在最優(yōu)條件下提取出的酶活性最高可達到28.74 U/mg，揭示了大曲中酯化酶的存在和分離獲得產(chǎn)酯化酶優(yōu)良菌株的可能性。

3.5 脂肪酶類

大曲中的脂肪酶具有將原料中的脂肪分解成為脂肪酸、甘油、甘油單酯或者甘油二酯的能力。通過大曲脂肪酶分解脂肪后為微生物的生長代謝提供能量，同時產(chǎn)生的脂肪酸、甘油、甘油單脂等物質(zhì)能夠合成新的類脂類，這些類脂對于白酒口感、香味等品質(zhì)有著重要的作用。翟磊等[40]通過對芝麻型白酒的高溫大曲進行平板篩選，得到15株能夠分解脂肪的微生物，這些微生物中有6株脂肪酶活性較高，通過篩選后的菌種能夠作為酒類發(fā)酵用微生物脂肪酶相關功能基因的篩選，為今后產(chǎn)脂肪酶功能基因的篩選提供了出發(fā)菌株。

3.6 果膠酶類

果膠酶，是能夠分解果膠物質(zhì)生成甲醇和聚半乳糖醛酸的一類酶的總稱。果膠酶包括果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶。在白酒釀造生產(chǎn)中，產(chǎn)果膠酶的微生物主要為曲霉和桿菌；由于真菌中的黑曲霉（Aspergillus niger）屬于公認安全級（general regared assafe，GRAS）；故目前市售的食品級果膠酶主要來源于黑曲霉。大曲中的果膠酶的作用是降解果膠物質(zhì)，降低物料的黏度，促進細胞分離。果膠酶作為復合型酶制劑，和纖維素酶有著相似的作用。在白酒生產(chǎn)中，對提高原料的利用率、提高出酒率和轉(zhuǎn)化率有重要作用[41]。

3.7 單寧酶類

單寧酶，即單寧酯酰水解酶（EC3.1.1.20），又稱鞣酸酶，是一種在單寧酸等誘導劑存在下由微生物合成的誘導型酶其也是一種細胞膜結合酶，可以分泌到細胞外，從而將細胞外的單寧酸分成為沒食子酸和葡萄糖以及醇類化合物，在酒曲或白酒發(fā)酵中有促進原料基質(zhì)的水解和利用的作用。產(chǎn)生單寧酶微生物主要為黑曲霉和米曲霉。谷新晰等[42]通過對一株產(chǎn)單寧酶嗜熱真菌的鑒定、酶學性質(zhì)分析及CAZymes（碳水化合物酶類）表達研究，其酶活力最高可達136 U/mL，為單寧酶嗜熱真菌產(chǎn)生菌的研究，奠定了理論基礎。

將蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等進行復配，開發(fā)出的復合增香酶，充分利用酶的水解、酯化作用，促進香味物質(zhì)的合成，增加香味物質(zhì)的含量，提高白酒的品質(zhì)。復合酶使原料中難以分解的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等物質(zhì)得到充分轉(zhuǎn)化，對丟糟中的殘余物質(zhì)進行充分分解，可提高原料出酒率；明顯縮短了發(fā)酵周期，使原料中的脂肪、蛋白質(zhì)等充分分解，使酒體的異味減少，縮減白酒的老熟貯存時間。

大曲發(fā)酵和白酒的釀造過程中，大量微生物的生長繁殖和動態(tài)演替，造就了此過程中龐大酶系催化進行的生化反應進程的復雜多樣。大曲中的主要酶除了蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、酯化酶、脂肪酶、果膠酶、單寧酶、木聚糖酶和糖化酶[44]外，還有許多目前尚未被發(fā)現(xiàn)的復雜酶類和作用，亟待研究發(fā)掘。釀酒過程中，釀酒大曲內(nèi)部微生物所含不同活性的酶系以及活性酶的含量對于白酒的質(zhì)量、品質(zhì)都有著重大的影響，通過對白酒大曲中酶系的研究，對于今后大曲和白酒的生產(chǎn)、工藝優(yōu)化和品質(zhì)改良具有重要的意義。

4 展望

大量學者對酒曲中細菌、霉菌、酵母菌等眾多微生物的研究，揭示出這些微生物對釀酒過程的重要作用。酒曲中多種微生物及其產(chǎn)生的復雜酶系的共同作用，推動著白酒釀造的啟動和順利進行。大曲品質(zhì)的好壞不但直接影響到原料利用程度和出酒率，也影響著曲酒的口感風味和品質(zhì)。大曲中微生物與酶的研究相輔相成，對大曲中微生物的深入認識，將為曲酒品質(zhì)的提高和曲酒釀造過程中微生物與酶系的可控性的實現(xiàn)創(chuàng)造條件。而隨著大曲生化性能及特定微生物菌群越來越受到世人的關注，有關大曲微生物酶系的研究也越來越深入，如針對特定的酶分析其產(chǎn)生的相關重要微生物，綜合利用各種生物技術獲得這些功能菌株等[43]，為特殊功能酶的深入研究和生產(chǎn)應用找到了突破口?？茖W技術的發(fā)展，分析檢測手段的不斷改進，都為更好地了解大曲中的微生物種類及酶系提供了條件。隨著研究的不斷深入，通過現(xiàn)代生物技術對大曲中微生物群系酶系的研究，將為加強型大曲、大曲酶制劑等的研發(fā)、白酒釀造工藝的改良、白酒品質(zhì)的提升，以及中國白酒產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展打下堅實基礎。