酒曲微生物菌群對(duì)釀造酒產(chǎn)品風(fēng)味影響的研究進(jìn)展

成 林，成 堅(jiān)，王 琴，李永俊，林諾怡

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510230）

中國(guó)釀造酒中，以酒曲釀造的發(fā)酵酒主要為黃酒、蒸餾酒為白酒，釀酒的歷史可追溯至公元前[1]，酒曲是釀酒的重要輔料之一，包含釀酒需要的微生物，是酒的糖化劑、發(fā)酵劑、生香劑。千百年來(lái)中國(guó)各地以其各自的環(huán)境、生產(chǎn)工藝造就各種酒曲，由此產(chǎn)生各種風(fēng)味的酒。酒曲種類(lèi)錯(cuò)綜復(fù)雜，相互交叉，一種酒曲大多只釀造一種酒，制曲工藝比較原始，制曲標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化程度低。酒曲中的微生物菌落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但各大類(lèi)微生物分別發(fā)揮的作用大致相同。文章綜述了酒的特征風(fēng)味物質(zhì)、酒曲中的微生物及各種微生物對(duì)酒風(fēng)味的影響，旨在為酒曲的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、優(yōu)化酒曲微生物結(jié)構(gòu)、提高酒曲質(zhì)量提供參考。

1 酒的特征風(fēng)味成分

現(xiàn)代技術(shù)對(duì)黃酒和白酒的揮發(fā)性組分和風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)已涉及上千種化合物，目前已知黃酒和白酒的風(fēng)味物質(zhì)主要為醇類(lèi)、有機(jī)酸、酯類(lèi)、羰基化合物、芳香族化合物、含硫化合物、含氮化合物和雜環(huán)化合物等。

1.1 醇類(lèi)

醇類(lèi)物質(zhì)是酒體風(fēng)味中醇香風(fēng)味的來(lái)源，也是酯類(lèi)的前驅(qū)體，是香氣與滋味連接體。決定酒體的特征風(fēng)味的醇類(lèi)物質(zhì)主要為多元醇，目前已研究出的各種黃酒和白酒中的呈現(xiàn)風(fēng)味或助香物質(zhì)的醇類(lèi)物質(zhì)有：黃酒和米香型白酒中的β-苯乙醇、異戊醇、正丙醇等[2-3]；清香型白酒中的1-丙醇、2-甲基丁醇、1-丁醇等[4]；濃香型白酒中的異戊醇、丙三醇、2,3-丁二醇等[5]；醬香型白酒中的1-丙醇、3-甲基丁醇、2-苯乙醇等[6]。

1.2 有機(jī)酸

有機(jī)酸是酒體呈現(xiàn)酸味的物質(zhì)，大部分品種的酒中含量比較高的有機(jī)酸主要是乙酸和乳酸，它們由乳桿菌和醋桿菌產(chǎn)生，是酸味的主要來(lái)源。除上述兩種酸外，酒體還含有各種多元酸，如丙酸、丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、戊酸、4-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、棕櫚酸、（E）-2,3-二甲 基-2-戊烯酸、9-十八炔酸、γ-亞麻酸、苯甲酸、苯乙酸、4-羥基丁酸、丁二酸、富馬酸等[7]。

1.3 酯類(lèi)

酯類(lèi)物質(zhì)是酒體中最主要的風(fēng)味來(lái)源，占酒體風(fēng)味物質(zhì)的大多數(shù)，酯的種類(lèi)和含量在各種酒中的數(shù)量都是最多的，且對(duì)酒的風(fēng)味影響最大，對(duì)形成各種酒的典型風(fēng)格起關(guān)鍵作用。乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯被稱為白酒四大酯類(lèi)[8]，各種知名酒的特征風(fēng)味來(lái)源于這四種酯構(gòu)成的基本骨架，另有各種多元醇和多元酸結(jié)合生成的酯，如丙酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸丁酯，共同構(gòu)成白酒的豐富滋味。

1.4 羰基化合物

羰基化合物主要指醛酮類(lèi)和酰類(lèi)物質(zhì)，一般具有較強(qiáng)刺激性氣味。醛酮類(lèi)與醇類(lèi)在酒中成為作用類(lèi)似，是屬于襯托和協(xié)調(diào)香氣成分的一類(lèi)物質(zhì)，各種酒的醛酮類(lèi)物質(zhì)都以乙醛含量的占多，其次是乙縮醛、雙乙酰等化合物[9]。醛是致使飲酒上頭的主要成分，同時(shí)使酒體的香氣更濃烈。

1.5 芳香族化合物

酒體中的芳香族化合物除苯乙醇、苯甲酸、苯乙酸外，還有酚類(lèi)物質(zhì)。部分酚類(lèi)物質(zhì)是構(gòu)成酒體特征香味的主體，如濃香白酒和醬香白酒中的4-甲基苯酚（餿臭味）、4-乙基苯酚（臭味）、4-甲基愈創(chuàng)木酚（煙熏味）、4-乙基愈創(chuàng)木酚（水果香）等[10]。

1.6 含硫化合物

含硫化合物主要存在于芝麻香白酒、醬香白酒和藥酒中。含硫化合物中的糠硫醇、甲硫醇、二甲基三硫、1-庚硫醇、1-己硫醇和乙硫醇是芝麻香白酒的特征香，其中呈現(xiàn)炒芝麻風(fēng)味的糠硫醇是芝麻香白酒芝麻香風(fēng)味的主要來(lái)源[11]。

1.7 含氮化合物

酒體中的含氮化合物主要有吡嗪、吡啶、噻唑、噻吩及其他的衍生物等，其中吡嗪類(lèi)化合物占絕大多數(shù)[12]。吡嗪類(lèi)是1,4-二氮雜苯母環(huán)的一類(lèi)化合物的總稱，這類(lèi)化合物具有極低的風(fēng)味閾值，微量的吡嗪即可使酒呈現(xiàn)特征風(fēng)味。吡嗪類(lèi)物質(zhì)是醬香白酒的重要特征風(fēng)味物質(zhì)，有研究表明，醬香酒中吡嗪的含量隨年份增長(zhǎng)而增大[13]。

2 酒曲中的微生物

酒曲以其原料、制作工藝和環(huán)境的不同，微生物的組成結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，通常以制作的原料將酒曲分為大曲、小曲、麥曲、麩曲等幾大類(lèi)，酒曲中的微生物類(lèi)群主要是霉菌、酵母菌和細(xì)菌，霉菌以曲霉、根霉為主，部分酒曲品種含有少量毛霉，酵母菌主要為釀酒酵母，細(xì)菌以乳桿菌、醋桿菌和芽孢桿菌等為主。

2.1 霉菌

酒曲中的霉菌是酒曲中最重要的一類(lèi)微生物，在酒曲中占有較大比重，主要承擔(dān)著釀酒過(guò)程中的第一步——糖化作用，霉菌主要有以下幾類(lèi)：曲霉屬、根霉屬、毛霉屬、青霉屬等。

曲霉屬以其菌絲的顏色可分為黑曲霉、紅曲霉、紫紅曲霉、黃曲霉、白曲霉等，主要為釀酒過(guò)程提供糖化力、液化力、多種蛋白質(zhì)水解能力和部分產(chǎn)酸產(chǎn)酯能力。黑曲霉是大曲中存在較多的霉菌，黑曲霉有多種活力較強(qiáng)的酶系，如纖維素酶[14]，可轉(zhuǎn)化原料中的纖維素為糖，大大提高原料利用率和酒體得率。紅曲霉大量存在于紅曲，紅曲霉的生長(zhǎng)過(guò)程中能產(chǎn)生大量的糖化酶、酯化酶和蛋白酶等酶類(lèi)，在酒的釀造中產(chǎn)生豐富的香味物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于白酒、黃酒、保健酒等釀造領(lǐng)域[15]。

根霉屬主要為米根霉、華根霉、少根根霉、黑根霉等。有學(xué)者認(rèn)為，從根霉的著生狀態(tài)可以衡量酒曲菌絲的生長(zhǎng)情況與曲塊品質(zhì)。米根霉在糖化過(guò)程中能產(chǎn)生大量淀粉糖化酶，可將直鏈淀粉和支鏈淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)榭砂l(fā)酵性糖[16]。此外，米根霉在發(fā)酵過(guò)程中能產(chǎn)生乙酸乙酯、丙酸乙酯、正丙醇、3-甲基丁醇、乙醛等香味物質(zhì)[17]，對(duì)曲酒的品質(zhì)起著重要作用。華根霉除產(chǎn)生淀粉糖化酶外還能產(chǎn)生脂肪酶[18]、酯化酶，在酒曲的制作和發(fā)酵過(guò)程中可水解原料中的脂肪，使原料中的淀粉充分接觸酵母，提高發(fā)酵效率，分解油脂產(chǎn)生的有機(jī)酸和甘油等物質(zhì)有助于酒體豐富滋味口感。

毛霉屬因其生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生乙酸，通常在釀酒過(guò)程中被歸于有害菌的一種，但毛霉具有極其豐富的蛋白酶系，如酸性蛋白酶、堿性蛋白酶以及中性蛋白酶，不僅可以合成端肽酶，也能分泌內(nèi)肽酶，在大曲醬香酒釀造過(guò)程中，代謝產(chǎn)生的甘油和乙酸對(duì)于發(fā)酵過(guò)程和酒體品質(zhì)有積極作用[19]。

2.2 酵母菌

酵母菌是幾乎所有發(fā)酵過(guò)程中承擔(dān)糖轉(zhuǎn)化成酒精任務(wù)的重要真菌，是酒的發(fā)酵動(dòng)力。除產(chǎn)生酒精外，部分酵母屬的代謝產(chǎn)物是酯類(lèi)物質(zhì)，因此酒曲中的酵母菌以其功能主要分為產(chǎn)酒酵母、產(chǎn)酯酵母或產(chǎn)香酵母兩大類(lèi)。

產(chǎn)酒酵母也稱酒精酵母，是酒曲中所有能產(chǎn)生酒精的酵母菌的總稱，是酒曲中的關(guān)鍵微生物。產(chǎn)酒酵母的發(fā)酵會(huì)受到多種因素的影響，有研究者通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響酒精酵母發(fā)酵效果的因素有溫度、通風(fēng)、pH、尿素、糖比例等[20]。目前研究學(xué)者們已發(fā)現(xiàn)眾多高產(chǎn)酒精的酒精酵母，同時(shí)還在不斷通過(guò)篩選鑒定[21]或者基因重組[22]等手段，尋找更高產(chǎn)酒效率的酵母菌，發(fā)掘酒精生產(chǎn)潛力。

產(chǎn)酯酵母是一類(lèi)在發(fā)酵過(guò)程中能夠產(chǎn)生酯類(lèi)物質(zhì)的酵母菌的總稱，產(chǎn)酯酵母主要通過(guò)其產(chǎn)生的酶，將發(fā)酵液中的糖、醇、酸等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為醛、酯和芳香物質(zhì)。不同品種的酒曲，不同發(fā)酵條件，產(chǎn)生的酯的種類(lèi)和含量都不同，以此造就各種酒的不同風(fēng)味。與產(chǎn)酒酵母一樣，釀造領(lǐng)域和微生物工程領(lǐng)域的研究者們都致力于發(fā)掘各種產(chǎn)生白酒特征風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)酯酵母[23-25]。

2.3 細(xì)菌

細(xì)菌在酒曲和曲酒釀造的過(guò)程中占有十分重要的地位，承擔(dān)產(chǎn)酸、產(chǎn)香的任務(wù)，與產(chǎn)酯酵母屬一樣屬于提供酒體風(fēng)味的原動(dòng)力。酒曲中的細(xì)菌多為桿菌和球菌，部分品種的酒曲含有少量放線菌。

乳酸菌主要利用發(fā)酵環(huán)境的糖產(chǎn)生大量的乳酸，并且通過(guò)酯化酶的作用生成乳酸乙酯。乳酸菌的含量是衡量酒曲品質(zhì)的重要標(biāo)志之一，決定著酒曲的質(zhì)量。發(fā)酵過(guò)程中如乳酸含量過(guò)高，容易造成發(fā)酵體系酸度過(guò)大，微生物正常生命活動(dòng)，影響發(fā)酵進(jìn)程。在土法釀造過(guò)程中，乳酸會(huì)與窖池內(nèi)金屬離子結(jié)合形成乳酸鈣、乳酸鐵和乳酸亞鐵等鹽類(lèi)，造成窖泥的板結(jié)老化，對(duì)曲酒的正常發(fā)酵和最終酒體的品質(zhì)都造成嚴(yán)重的負(fù)面影響[26]。

醋酸菌是好氧菌，能將發(fā)酵基質(zhì)中的葡萄糖氧化成醋酸和少量酒精，與乳酸菌一樣屬于酒曲和發(fā)酵體系中必須控制的微生物。在一定含量范圍內(nèi)的醋酸菌，其產(chǎn)生的乙酸是參與酯類(lèi)物質(zhì)合成的重要原料，但其含量過(guò)大時(shí)，大量乙酸會(huì)抑制發(fā)酵微生物發(fā)揮發(fā)酵作用，會(huì)對(duì)酒的品質(zhì)和風(fēng)味產(chǎn)生不可逆的影響[27]。

酒曲中的芽孢桿菌主要有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌，是醬香酒曲的主要細(xì)菌之一，主要作用是產(chǎn)生醬香白酒的特征風(fēng)味物質(zhì)吡嗪[28]。枯草芽孢桿菌能分泌堿性蛋白酶和淀粉酶，并且參與合成多種芳香族化合物[29]，地衣芽孢桿菌能分泌淀粉酶和纖維素酶，并可與其他微生物相互作用，使發(fā)酵液產(chǎn)生更多醛酮類(lèi)、酯類(lèi)化合物[30]。

3 酒曲中的微生物菌群對(duì)酒風(fēng)味的影響

3.1 酒曲中的霉菌對(duì)酒風(fēng)味的影響

酒曲中的霉菌主要功能是分解淀粉為糖，提供發(fā)酵的源頭產(chǎn)物，部分霉菌如紅曲霉、華根霉、毛霉等霉菌通過(guò)分泌蛋白酶、脂肪酶和酯化酶等，分解蛋白質(zhì)、脂肪和催化生成酯類(lèi)物質(zhì)，協(xié)助提升酒的整體風(fēng)味。管健[31]對(duì)大曲清香型白酒的酒曲中篩選得到產(chǎn)酯能力較強(qiáng)的紅曲霉，并用于麩曲制作工藝的優(yōu)化，結(jié)果表明優(yōu)化后的麩曲釀造的白酒中的風(fēng)味物質(zhì)乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量均獲得提升。趙群麗[32]從醬香大曲中得到一株產(chǎn)酶能力較強(qiáng)的米曲霉，認(rèn)為若蛋白酶活力越高，則有利于微生物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生成，利于發(fā)酵過(guò)程的正常進(jìn)行。

3.2 酒曲中的酵母菌對(duì)酒風(fēng)味的影響

酒體中對(duì)風(fēng)味做貢獻(xiàn)的酵母菌主要為產(chǎn)酯酵母和產(chǎn)醇酵母，統(tǒng)稱為產(chǎn)香酵母，如假絲酵母、畢赤酵母、漢遜酵母等。蔡君等[33]研究生香酵母假絲酵母和球似酵母不同添加量在新型多肽黃酒復(fù)式發(fā)酵過(guò)程中的風(fēng)味增香效果，結(jié)果表明，在復(fù)式發(fā)酵過(guò)程中添加生香酵母混合培養(yǎng)液，能顯著改善新型多肽黃酒的風(fēng)味和香氣，且品質(zhì)優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類(lèi)傳統(tǒng)黃酒。余偉民等[34]在特香型白酒酒醅中添加生香酵母，發(fā)現(xiàn)主導(dǎo)風(fēng)味的醇、酸和酯的含量均有較大提高，感官評(píng)定結(jié)果為酒體醇厚、諸香協(xié)調(diào)，不會(huì)改變特香型白酒的風(fēng)味風(fēng)格。黃慧芬[35]對(duì)米香型白酒釀造產(chǎn)香酵母進(jìn)行篩選鑒定和堿基序列分析，確定20株產(chǎn)香酵母，并確定其中的葡萄汁有孢漢遜酵母對(duì)米香型白酒風(fēng)味改善具有顯著成效。

3.3 酒曲中的細(xì)菌對(duì)酒風(fēng)味的影響

影響酒體風(fēng)味的細(xì)菌為乳桿菌、醋桿菌、芽孢桿菌和放線菌，以上細(xì)菌在釀酒過(guò)程在可產(chǎn)生有機(jī)酸、芳香族化合物等風(fēng)味物質(zhì)。有學(xué)者認(rèn)為，在固態(tài)法白酒發(fā)酵過(guò)程，乳酸菌具有促進(jìn)美拉德反應(yīng)、促進(jìn)釀酒的發(fā)酵、維護(hù)與保持釀酒微生態(tài)環(huán)境等作用，主要代謝產(chǎn)物乳酸又是形成的乳酸乙酯及其他香味成分的重要基礎(chǔ)物質(zhì)。王丹丹[36]利用含淀粉和蛋白水解液的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，接種醋酸菌、乳酸菌、產(chǎn)酯酵母和釀酒酵母，定向發(fā)酵產(chǎn)酸、酯及其他風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果表明，細(xì)菌與酵母混合發(fā)酵，產(chǎn)酒精和產(chǎn)酯能力增強(qiáng)。張艷等[37]對(duì)醬香型白酒發(fā)酵中乳酸菌對(duì)釀造微生物群體的影響的研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌可促進(jìn)酵母的生長(zhǎng)代謝，同時(shí)明顯抑制細(xì)菌、霉菌和少數(shù)酵母的生長(zhǎng)，以此促進(jìn)和維持主要酵母在醬香型白酒發(fā)酵過(guò)程中的生態(tài)地位，從而影響酒中酸類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)等風(fēng)味物質(zhì)的形成，保證醬香型白酒的品質(zhì)。楊春霞等[38]從牛欄山地缸酒醅中篩選出5株芽孢桿菌，分別為地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，不同的芽孢桿菌發(fā)酵對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)差異較大，其中地衣芽孢桿菌產(chǎn)生較多的酯類(lèi)和含氮化合物，蠟樣芽孢桿菌與酯類(lèi)和醛酮類(lèi)化合物的合成相關(guān)，短小芽孢桿菌可生成烴類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)，而枯草芽孢桿菌的生成物中主要為雜環(huán)類(lèi)化合物。黃蘊(yùn)利等[39]對(duì)從醬香型白酒發(fā)酵過(guò)程中分離獲得的一株產(chǎn)土臭味放線菌與醬香白酒釀造風(fēng)味調(diào)控的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，放線菌可以導(dǎo)致解淀粉芽孢桿菌代謝產(chǎn)生的吡嗪類(lèi)化合物總量降低，具有調(diào)控其代謝吡嗪的作用，且后者可以抑制前者代謝產(chǎn)生過(guò)多土臭素，從而降低發(fā)酵糟醅中的異味。

4 結(jié)論與展望

目前已有眾多關(guān)于酒曲中的微生物組成及對(duì)釀酒過(guò)程中對(duì)酒體風(fēng)味影響的研究，但由于釀酒微生物在酒曲中的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，一部分深受消費(fèi)者歡迎的酒，其釀造過(guò)程參與的部分微生物甚至不源自于酒曲本身，且隨著時(shí)間推移，人們對(duì)酒的風(fēng)味需求不斷變化，加之釀酒微生物本身亦在不斷變異進(jìn)化，這又為酒曲微生物結(jié)構(gòu)的研究和酒曲的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)帶來(lái)極大困難。然而，隨著各種微生物鑒定技術(shù)和酒體揮發(fā)性組分分離技術(shù)水平的提升，各種新的與風(fēng)味相關(guān)的微生物將不斷浮現(xiàn)，通過(guò)完善各種酒曲中微生物的組成和進(jìn)行微生物與風(fēng)味物質(zhì)相關(guān)性的研究，使酒曲的制作逐漸趨于標(biāo)準(zhǔn)化，減少雜質(zhì)干擾，提升發(fā)酵效率，從而減少釀酒企業(yè)生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品品質(zhì)。