微生物發(fā)酵產(chǎn)酯化酶在濃香型白酒品質(zhì)提升中研究進(jìn)展

羅小葉，邱樹毅，王曉丹*

（1.貴州大學(xué) 貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

白酒化學(xué)成分的分析研究表明，白酒中約2%的呈香呈味物質(zhì)是決定酒體質(zhì)量的重要物質(zhì)。在香味物質(zhì)中，酯類成分是其中的重要組成部分。而酯類物質(zhì)的合成主要是通過(guò)酯化反應(yīng)產(chǎn)生，其實(shí)質(zhì)就是酸和醇反應(yīng)，脫水而生成酯，此反應(yīng)主要在參與白酒釀造微生物體內(nèi)溫和的環(huán)境中進(jìn)行，且這一過(guò)程需有酯化酶的參與完成[1]。酯化酶能催化酯的合成與酯的分解，因此在白酒行業(yè)習(xí)慣分別稱為酯化酶和酯分解酶[2]。濃香型白酒在中國(guó)白酒市場(chǎng)上處于主導(dǎo)地位，產(chǎn)、銷量均占70%左右[3]。濃香型白酒的釀造采取固態(tài)、厭氧的半自然發(fā)酵生產(chǎn)，這一生產(chǎn)過(guò)程需生產(chǎn)環(huán)境、曲藥、窖泥內(nèi)眾多微生物的共同參與和相互配合。濃香型白酒的呈香呈味物質(zhì)主要包括乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯[4]，在窖內(nèi)發(fā)酵過(guò)程中，酯類物質(zhì)生成周期較長(zhǎng)[5]，而利用酶法合成酯類物質(zhì)具有反應(yīng)條件溫和、轉(zhuǎn)化率高、副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)[6]，所以在多糧濃香型白酒釀造中酯化酶有著舉足輕重的作用，同時(shí)，在食品增香領(lǐng)域酯化酶也有較廣泛的應(yīng)用[7-8]。本文概述微生物發(fā)酵產(chǎn)酯化酶在濃香型白酒釀造生產(chǎn)中包括在酯化大曲、黃水及釀造發(fā)酵過(guò)程中的研究應(yīng)用情況，分析酯化酶對(duì)于提高濃香型白酒出酒率、優(yōu)質(zhì)酒率及減少用曲量等方面的積極效果，為酯化酶在濃香型白酒品質(zhì)提升中的應(yīng)用研究總結(jié)經(jīng)驗(yàn)及今后研究提供方向。

1 酯化酶的概述

1.1 酯化酶的定義

酯化酶是一類催化合成低級(jí)脂肪酸酯的酶類的總稱，不是酶學(xué)上的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。在白酒中酯化酶主要是指脂肪酶、酯合成酶、磷酸酯酶的統(tǒng)稱。

1.2 酯化酶的來(lái)源及作用

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，酵母、霉菌、細(xì)菌均可產(chǎn)生酯化酶，目前在白酒釀酒過(guò)程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)紅曲霉、根霉中許多菌株有較強(qiáng)的己酸乙酯合成能力。酯化酶的理論基礎(chǔ)為酶在有機(jī)溶劑中作用，在窖池外直接將酸與醇催化合成酯類，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯類物質(zhì)，而這些酯類物質(zhì)屬白酒風(fēng)味重要貢獻(xiàn)物質(zhì)，酯化酶對(duì)白酒的風(fēng)味同樣具有重要的影響。

1.3 微生物發(fā)酵產(chǎn)酯化酶

能產(chǎn)酯化酶的微生物具有酸醇酯化能力的特殊功能，目前已發(fā)現(xiàn)在濃香型白酒釀造生產(chǎn)中產(chǎn)生酯化酶的微生物主要為酵母菌和霉菌，酵母包括釀酒酵母、漢遜酵母、假絲酵母、球擬酵母等[9-10]，傳統(tǒng)的固態(tài)濃香型大曲酒的生產(chǎn)，由于產(chǎn)量低、耗糧大、優(yōu)質(zhì)品率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等不足之處，近年來(lái)，釀酒研究人員研究微生物發(fā)酵產(chǎn)酯化酶在濃香型白酒釀造生產(chǎn)中包括在酯化大曲、黃水及釀造發(fā)酵過(guò)程中的研究應(yīng)用情況，分析酯化酶對(duì)于提高濃香型白酒出酒率、優(yōu)質(zhì)酒率及減少用曲量等方面的積極效果，利用微生物產(chǎn)酯化酶技術(shù)來(lái)提高濃香型白酒品質(zhì)是一種有效的技術(shù)手段[11]。

2 酯化酶在濃香型白酒品質(zhì)提升中的應(yīng)用

2.1 酯化酶在酯化大曲的應(yīng)用

濃香型白酒的產(chǎn)量、品質(zhì)和風(fēng)格與濃香型白酒大曲的優(yōu)劣息息相關(guān)。傳統(tǒng)生產(chǎn)大曲依靠環(huán)境微生物制成富含釀酒所需要的菌系、酶系和物系的復(fù)合載體，經(jīng)過(guò)繁殖和生化演化，形成種類繁多的酒體呈香呈味物質(zhì)，經(jīng)發(fā)酵再隨蒸餾過(guò)程進(jìn)入酒體中[12-13]。挖掘功能微生物，將傳統(tǒng)釀酒工藝和現(xiàn)代生物工程技術(shù)相結(jié)合，篩選和選育釀酒有益功能微生物，將該類功能微生物應(yīng)用到濃香型白酒釀造過(guò)程來(lái)提高產(chǎn)品品質(zhì)。目前，各酒廠都在廣泛推廣使用強(qiáng)化大曲技術(shù)，將功能微生物應(yīng)用到制曲中，因生產(chǎn)周期縮短，質(zhì)量也較穩(wěn)定，是制曲工藝上的一大革命[14]。其開發(fā)和研制一直是濃香型白酒提高優(yōu)質(zhì)品率的研究熱點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)微生物的研究是深入認(rèn)識(shí)大曲微生物種群多樣性及功能特點(diǎn)的重要手段。

最早在1993年莊名揚(yáng)等[15]對(duì)酯化酶粗酶制劑生產(chǎn)及在濃香型酒的應(yīng)用進(jìn)行研究初步表明，將該酶制劑應(yīng)用濃香型酒生產(chǎn)，可提高酒中己酸乙酯含量，高達(dá)537.8mg/100m L，發(fā)酵周期由60 d縮短至40 d。本課題組前期分離篩選鑒定出一株紫色紅曲霉（Monascuspurpureus）FBKL3.0018[16]；對(duì)其固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酯化酶及酶學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行研究[17-18]；用其生產(chǎn)高酯化大曲，提高青酒大曲成品曲質(zhì)量以及提高青酒大曲原酒的質(zhì)量[19-21]；最后對(duì)高酯化大曲催化增香技術(shù)在濃香型白酒上的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)果表明高酯化大曲的添加能減少用曲量，提高原酒產(chǎn)量和質(zhì)量[13，20]。刑爽[10]研究不同香型大曲酯化酶的特性結(jié)果顯示，濃香型大曲中酯化酶催化合成乳酸乙酯、己酸乙酯的酶活力較大。綜上表明酯化大曲在濃香型白酒上的應(yīng)用較廣泛，對(duì)提高濃香型白酒產(chǎn)量及質(zhì)量均有較積極的影響。

2.2 酯化酶在黃水中的應(yīng)用

濃香型白酒窖內(nèi)發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的主要液態(tài)副產(chǎn)物為黃水，不僅含有豐富的濃香型白酒風(fēng)味（前體）物質(zhì)如醇、醛、酸和酯類等，還含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如淀粉、還原糖、酵母自溶物等以及大量經(jīng)長(zhǎng)期馴化的釀造微生物[22]?，F(xiàn)今，黃水的主要用途一方面用于人工窖泥生產(chǎn)、養(yǎng)窖護(hù)窖，另一方面可利用黃水中豐富的風(fēng)味（前體）物質(zhì)提高原酒品質(zhì)或用于生產(chǎn)新型白酒[23]；將復(fù)合生物制劑應(yīng)用在濃香型白酒黃水酯化中，結(jié)果表明所有黃水酯化后丁酸乙酯及己酸乙酯含量均大幅上升[24-25]；利用紅曲霉或酵母制成的各種酯化酶粗酶制劑對(duì)黃水進(jìn)行酯化，使黃水中的酯含量大幅上升，香味物質(zhì)含量高，酒樣中主要呈香酯類物質(zhì)比例適宜，酒的口感風(fēng)味協(xié)調(diào)[26-29]。

2.3 酯化酶在白酒釀造過(guò)程中的應(yīng)用

在濃香型白酒整個(gè)固態(tài)釀造過(guò)程中，酯化酶技術(shù)應(yīng)用較廣泛，取得效果較顯著。張楷正等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在濃香型白酒雙輪底發(fā)酵和回沙撒糟醅中應(yīng)用酯化酶，能較大地提高試驗(yàn)酒樣中的總酯含量和優(yōu)質(zhì)品率及出酒率；王述榮等[31]在洋河大曲酒的生產(chǎn)中應(yīng)用粗酶制劑，同樣提高了優(yōu)質(zhì)酒率和出酒率；信春輝等[32-33]將復(fù)合酯化酶添加到扳倒井大曲酒及泰山特曲酒生產(chǎn)過(guò)程中，研究結(jié)果也表明酯化酶提高了平均出酒率及優(yōu)質(zhì)酒率；樊琪[34]在山東閣老貢酒生產(chǎn)中添加復(fù)合酯化酶，使出酒率及優(yōu)質(zhì)酒率也得到提高；酯化酶對(duì)于輪次酒的影響也比較大，束成忠等[35]將酯化酶應(yīng)用于固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)糧食酒，應(yīng)用于1、2輪次酒釀造，結(jié)果表明優(yōu)質(zhì)酒率都得到大幅提高，同時(shí)降低企業(yè)生產(chǎn)成本；武建國(guó)等[36]在以香醅為載體時(shí)加入紅曲酯化酶，優(yōu)質(zhì)酒率得到提高且主體呈香物質(zhì)己酸乙酯增幅較大。方躍進(jìn)[37]研究酯化紅曲在濃香型白酒中應(yīng)用，結(jié)果表明可以大幅度提高濃香型酒基酒中己酸乙酯的含量，使酒的優(yōu)級(jí)品率提高10%以上。綜上表明，酯化酶在濃香型白酒釀造過(guò)程中應(yīng)用廣泛且效果較好。

3 酯化酶在濃香型白酒生產(chǎn)中應(yīng)用存在的問(wèn)題

雖然酯化酶技術(shù)在濃香型白酒釀造過(guò)程中應(yīng)用較廣泛且效果較好，但當(dāng)前酯化酶應(yīng)用研究中仍存在以下一些問(wèn)題：

（1）挖掘到的產(chǎn)酯微生物的資源種類較少，選育仍需加強(qiáng)。濃香型白酒釀造屬于多種微生物共同作用的結(jié)果，生物化學(xué)反應(yīng)體系較為復(fù)雜。因此在以后的研究工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)酯微生物的選育工作，包括酵母菌、霉菌等真菌，充分挖掘產(chǎn)酯微生物的資源，為后期應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

（2）酯類物質(zhì)比例協(xié)調(diào)性仍需調(diào)節(jié)。酯化酶應(yīng)用于固態(tài)發(fā)酵傳統(tǒng)工藝可提高酒中的己酸乙酯含量，但一味大幅度提高己酸乙酯的含量，會(huì)使得濃香型白酒酯類物質(zhì)含量比例失調(diào)，酯化酶的用量需進(jìn)一步確定，四大酯類物質(zhì)比例還需進(jìn)一步開展研究，使得酒體更趨協(xié)調(diào)，提高優(yōu)級(jí)品率。

（3）酯化酶純度仍需提高。由于目前應(yīng)用的酯化酶制劑大多數(shù)仍屬于粗酶制劑且純度較低。因此生產(chǎn)高純度及高酶活的商品酯化酶，以期滿足廣大釀酒企業(yè)的需求，提高濃香型優(yōu)質(zhì)酒的占比。

（4）復(fù)合生物酯化酶制劑開發(fā)。由于功能微生物純種的應(yīng)用難度較大，且濃香型白酒釀造過(guò)程需要多種微生物協(xié)同參與，因此對(duì)復(fù)合生物酯化酶制劑的應(yīng)用開展研究存在較大價(jià)值。

4 結(jié)論與展望

濃香型白酒釀造中酯化酶技術(shù)的應(yīng)用是中國(guó)白酒工業(yè)的一項(xiàng)重大創(chuàng)新成果，該技術(shù)的應(yīng)用在濃香型白酒生產(chǎn)中極大地提高了出酒率和優(yōu)質(zhì)酒率，在實(shí)際生產(chǎn)中合理利用多種方法，加強(qiáng)產(chǎn)酯微生物的資源挖掘、酯化酶純度提高、酒類酯類物質(zhì)比例協(xié)調(diào)性調(diào)節(jié)及復(fù)合生物酯化酶制劑開發(fā)工作，以期進(jìn)一步提高濃香型白酒品質(zhì)。