米香型白酒的研究進展

余潔瑜，劉功良，2 *，白衛(wèi)東，2，費永濤，2，艾連中，俞劍燊，王莉嫦

（1.仲愷農業(yè)工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225；2.仲愷農業(yè)工程學院 現(xiàn)代農業(yè)工程創(chuàng)新研究院，廣東 廣州 510225；3.上海理工大學 醫(yī)療器械與食品學院，上海 200093；4.上海金楓酒業(yè)股份有限公司，上海 200120；5.廣州鷹金錢三花酒業(yè)有限公司，廣東 廣州 510655）

中國白酒是世界著名的六大蒸餾酒之一，其歷史悠久，早在我國西漢時期就有記載[1]。其以谷物（大米、高粱、小麥等）為原料，以酒曲作為糖化發(fā)酵劑，采用固態(tài)、半固態(tài)或液態(tài)的發(fā)酵方式，經(jīng)過蒸餾、陳釀和勾兌等工藝而制成[2]。由于原料、釀造工藝以及釀酒微生物等方面的多樣性，使白酒形成了各具特色的不同香型，目前我國白酒有12個香型，除了濃香型、醬香型、清香型和米香型四大基本香型外，還有兼香型、鳳香型、芝麻香型、特香型、馥郁香型、藥香型、老白干和豉香型[3]。其中米香型白酒曾被公推為中國白酒的起源酒，具有比濃香型、醬香型、清香型和其他香型更加久遠的釀造歷史[4]。米香型白酒以桂林三花酒為代表，具有“生產(chǎn)周期短，蜜香清雅，入口柔綿，落口爽冽，回味怡暢”的特點，其生產(chǎn)地主要為廣東廣西地區(qū)以及湖南、湖北、江蘇、福建等地。

米香型白酒歷史悠久，是中國白酒的重要組成部分。但是，米香型白酒的香味組分相對較少，并且存在后味苦、飲后容易上頭[5-6]的問題，這些都是制約米香型白酒發(fā)展的關鍵性技術問題。本文綜述了米香型白酒風味物質、釀造工藝及釀酒微生物的研究進展，分析釀造工藝、釀酒微生物對米香型白酒風味的影響，以期為米香型白酒的研究和發(fā)展提供理論參考。

1 米香型白酒風味物質的研究

白酒是由水、乙醇和其他呈香呈味的微量成分構成的，其中水和乙醇約占總量的98%～99%，盡管微量成分僅占1%～2%，卻是決定白酒香氣、口感及風格的關鍵。白酒中微量成分的種類十分豐富，根據(jù)化學性質可以將其分成醇類、醛類、酸類、酯類、酮類、縮醛類化合物、芳香族化合物、吡嗪類化合物等[7]。在白酒風味成分中，醇類物質是白酒醇甜的主要來源和助香劑，乙醛和乙縮醛等能夠協(xié)調香氣、修飾白酒風味，適量有機酸能夠使白酒的香氣和口感更加豐滿，酯類物質是白酒香氣的主體成分[8]。

1.1 米香型白酒中的風味物質

1.1.1 風味物質的研究

與其他香型的白酒相比，米香型白酒的風味成分種類相對較少，其主體香氣成分為乳酸乙酯、乙酸乙酯和β-苯乙醇，乳酸乙酯含量大于乙酸乙酯含量，總醇含量大于總酯含量[9]。楊錦才[10]分析米香型白酒的香味物質指出，米香型白酒的酸、酯種類少、雜醇油含量高。鄭巖[11]以桂林三花酒為對象研究米香型白酒的指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)其組成成分簡單，所含組分91%以上相似，共找到8個強峰，按其相對峰面積大小排序為：異戊醇、乳酸乙酯、異丁醇、乙酸乙酯、丙醇、乙醇、β-苯乙醇、乙醛。朱克永等[12]采用頂空固相微萃取結合氣質聯(lián)用技術鑒定米香型白酒中的揮發(fā)性成分，檢測出12種酯類、3種醇類、1種酸類、7種醛及縮醛類、13種其他物質。范文來等[13]檢測米香型白酒中的有機酸，發(fā)現(xiàn)除乳酸和乙酸外，米香型白酒原酒中排名前三的有機酸分別為十六烷酸、亞油酸和油酸；與其他白酒相比，米香型白酒中的羥基一元酸和一元酮酸含量相對較高。

1.1.2 苦味物質和上頭成分的研究

人們在品嘗白酒的過程中，經(jīng)常遇到“后味苦”和“容易上頭”的問題，不僅降低人們飲用白酒的舒適度，而且嚴重影響白酒的質量和檔次。這兩個問題實質上是由白酒中的風味物質引起的。

高級醇是指碳原子數(shù)是3或者3以上的一系列醇類的總稱，白酒中主要的高級醇有正丙醇、異丁醇、正戊醇和異戊醇。后味苦是指酒液進入口腔后留在舌根上的一種持續(xù)且不易消失的苦味。目前專家學者們普遍推測白酒中呈苦味的物質主要有高級醇、醛類物質、酚類化合物、含硫化合物、多肽、氨基酸和無機鹽，其中在醇類物質中異丁醇的苦味極重，正丙醇次之，正丁醇苦味小，而異戊醇苦中帶甜[14-15]。王尹葉[16]研究白酒中的苦味物質，最終確定了糠醛、異戊醇、異丁醇、正丁醇和正丙醇是白酒中呈苦味的物質。

飲酒“上頭”是指人們飲用少量酒后便出現(xiàn)面紅耳赤、頭暈頭痛、惡心嘔吐的癥狀，嚴重者需要較長時間才能緩解癥狀。引起白酒“上頭”的主要物質有乙醛、乙縮醛和高級醇。乙醛能夠刺激人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，促進腦細胞收縮甚至痙攣，其毒性大約是乙醇的10倍。高級醇的毒性和麻醉作用比乙醇強，其在人體內的代謝速度比乙醇慢，對人體的刺激時間更長，能夠抑制神經(jīng)中樞，飲用后容易出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)充血、頭痛等癥狀[17]。

1.2 白酒風味物質的形成機理

1.2.1 高級醇

研究表明，白酒中的高級醇大部分由釀酒酵母產(chǎn)生[18]。釀酒酵母產(chǎn)生高級醇的途徑有兩種[19]：一種是氨基酸經(jīng)過轉氨作用形成α-酮酸，α-酮酸再被還原形成高級醇（埃里希途徑）；另一種是糖代謝產(chǎn)生α-酮酸，α-酮酸再被還原形成高級醇（合成代謝途徑）。對應的氨基酸能通過埃里希途徑生成對應的高級醇，如蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸通過埃里希途徑能夠分別形成正丙醇、異丁醇、異戊醇、β-苯乙醇[19，20]。

1.2.2 醛類

乙醛、乙縮醛是白酒中重要的醛類物質。乙醛是糖酵解的中間代謝產(chǎn)物，也是乙醇和乙酸酯的前提物質，乙醛在酒釀造過程中產(chǎn)生的途徑有：葡萄糖經(jīng)過糖酵解被分解成丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脫羧酶的催化下產(chǎn)生乙醛和CO2；乙醇在乙醇脫氫酶Ⅱ（alcohol dehydrogenaseⅡ，ADHⅡ）的作用下被氧化成乙醛[21]。劉華[22]研究黃酒酵母中的乙醛代謝途徑，發(fā)現(xiàn)黃酒中的乙醛主要由糖代謝途徑形成。乙縮醛由乙醛和乙醇縮合形成[23]。

1.2.3 酸類

酵母菌在代謝過程中除產(chǎn)生乙醇外，也可以產(chǎn)生多種有機酸[24]，但白酒中大部分酸類物質主要由細菌產(chǎn)生。如醋酸菌能將乙醇氧化生產(chǎn)乙酸[25]；乳酸菌同型發(fā)酵產(chǎn)乳酸，異型發(fā)酵除生成乳酸，還能產(chǎn)生乙酸[26]；丁酸菌產(chǎn)生丁酸；己酸菌產(chǎn)生己酸。

1.2.4 酯類

目前認為白酒釀造過程中酯類物質的形成途徑有三種：一是微生物利用醇類物質，通過?；o酶A合成酶、醇乙酰轉移酶作用產(chǎn)生酯[27]；二是酸類和醇類在脂肪酶的催化作用下生成相應的酯[28]；三是酸類和醇類通過單純的化學反應合成酯，這一途徑主要發(fā)生在發(fā)酵后期以及白酒陳釀過程中[29]。

2 米香型白酒釀造工藝的研究

白酒的生產(chǎn)工藝可分為三種：固態(tài)發(fā)酵法、半固態(tài)發(fā)酵法和液態(tài)發(fā)酵法，其中半固態(tài)發(fā)酵法是傳統(tǒng)米香型白酒的生產(chǎn)方法。半固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)米香型白酒是以大米為原料，小曲作為糖化發(fā)酵劑，發(fā)酵前期酒醅為固態(tài)，主要進行糖化，也有少量酒精產(chǎn)生，后期加水進行酒精發(fā)酵，經(jīng)過蒸餾、陳釀和勾兌等工藝而制成。米香型白酒發(fā)酵過程中，前期發(fā)酵溫度應該要高于后期發(fā)酵溫度，如果前期發(fā)酵溫度控制過低，會抑制霉菌的生長繁殖而促進酵母菌的繁殖，從而影響根霉、毛霉等微生物的生長，使其糖化力偏低，導致出酒率低[30]。

在米香型白酒釀造過程中，大米中的蛋白質能夠被水解產(chǎn)生大量氨基酸，釀酒酵母通過埃里希途徑利用氨基酸產(chǎn)生大量的高級醇，所以米香型白酒的高級醇含量高。高粱的蛋白質含量高于大米，但是以高粱為主要原料的濃香型、醬香型白酒的高級醇含量卻低于米香型白酒。從釀造工藝方面分析，濃香型和醬香型白酒的發(fā)酵方式為固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵周期短則數(shù)月長則一年，在漫長的發(fā)酵過程中大量高級醇被轉化成酯類物質；而米香型白酒的發(fā)酵周期短，一般為7～15 d，并且在加水發(fā)酵階段酵母菌的發(fā)酵作用要比固態(tài)發(fā)酵強烈得多，所以與濃香型、醬香型白酒相比，米香型白酒的高級醇含量高、酯類物質含量低。

劉新益等[31]結合傳統(tǒng)的米香型白酒、豉香型白酒及清香型白酒的生產(chǎn)工藝，研制得到一種新品米酒，其采用精糯米為原料，九江酒曲3號為曲種，糖化溫度控制在38～43 ℃，發(fā)酵溫度為30～32 ℃，發(fā)酵時間為30 d。在此工藝條件下釀造得到的米酒具有清香、蜜香等多種復合而舒適優(yōu)雅的獨特香氣。呂南拳[32]采用液態(tài)高效釀造技術釀造米酒，在發(fā)酵過程中添加糖化酶，縮短了米酒的釀造周期。耿鵬飛等[33]利用甘蔗糖蜜部分替代大米（替代量30%）釀造米香型白酒，添加1%酒曲，在30 ℃條件下發(fā)酵132 h，得到的米香型白酒香氣成分更加豐富。唐取來等[34]以根霉曲、高產(chǎn)酯酵母和乳酸菌作為糖化發(fā)酵劑，采用純糧液態(tài)發(fā)酵工藝，提高了米香型白酒的出酒率和酯醇比，改善了米香型白酒的品質。黃婷等[35]考察了糖化時間、料液比、發(fā)酵溫度等因素對雜醇油含量的影響，并且通過響應面法優(yōu)化了米香型白酒的發(fā)酵工藝，所得米香型白酒的雜醇油含量為1.40 g/L。

3 米香型白酒釀酒微生物的研究

白酒釀造過程的微生物主要來源于酒曲，酒曲一般有大曲和小曲兩大類[36]，其中米香型白酒釀造使用的是小曲。小曲中的微生物包含霉菌、酵母菌和細菌。霉菌在米香型白酒釀造過程中主要起糖化作用，它能夠將淀粉轉化成還原糖供微生物利用，其中根霉還能產(chǎn)生酒化酶系，將還原糖轉化為乙醇，提高淀粉的利用率；酵母菌主要分為釀酒酵母和非釀酒酵母兩大類，釀造酒母在釀造過程中主要起產(chǎn)酒精的作用，而非釀酒酵母的酒精發(fā)酵能力較弱，在釀造過程中能夠產(chǎn)生酯等白酒中的重要風味物質；細菌主要以乳酸菌、醋酸菌和芽孢桿菌為主，能夠產(chǎn)生有機酸，豐富米香型白酒的風味。

3.1 小曲中的釀酒微生物

研究發(fā)現(xiàn)，小曲中最豐富的細菌為乳酸菌[37]，包括有食竇魏斯氏菌（Weissella cibaria）、巴黎鏈球菌（Streptococcus lutetiensis）和卡氏腸球菌（Enterococcus casseliflavus）。食竇魏斯氏菌是一種異型發(fā)酵乳酸菌，在燒酒發(fā)酵過程中被廣泛檢測到[38]。乳酸菌可以將葡萄糖或淀粉轉化為乳酸，并為酵母菌形成乳酸乙酯提供底物。

小曲中的真菌主要有米根霉和釀酒酵母[37]。YIN X等[39]通過變性梯度凝膠電泳分析，確定米香型白酒糖化階段的主要真菌為米根霉。米根霉能夠產(chǎn)生糖化酶和液化酶，能夠將原料中的淀粉轉化為微生物可以利用的糖類物質，主要起糖化作用[40]。研究發(fā)現(xiàn)，含有米根霉的小曲具有更好的糖化能力[41]。小曲中的釀酒酵母往往具有較高的產(chǎn)酒精能力，能夠提高出酒率。但是發(fā)酵過程中釀酒酵母的比例過高，容易產(chǎn)生大量高級醇，同時抑制其他微生物的生長和風味物質的形成，導致酒的風味物質種類較少。

扣囊復膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）[37]和異常威克漢姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）[42]是小曲中的非釀酒酵母?？勰覐湍そ湍缚煞置讦?葡萄糖苷酶[43]、蛋白酶[44]、淀粉酶[45]等水解酶類，降解淀粉、蛋白質等大分子底物，為其他釀酒微生物的生長提供營養(yǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，扣囊復膜酵母和米根霉、釀酒酵母混合發(fā)酵能夠減少高級醇的含量，同時提升總酸和氨基酸態(tài)氮的含量，從而改善酒的品質[42]。在釀酒過程中，異常威克漢姆酵母會促進糖苷水解，從而增加風味[46]。類似地，F(xiàn)AN G等[47]研究發(fā)現(xiàn)，以高粱水解液作為發(fā)酵培養(yǎng)基，異常威克漢姆酵母和釀酒酵母混合發(fā)酵，得到的乙酸乙酯含量高于單一酵母發(fā)酵，苯乙醇、苯乙酸乙酯等風味物質的含量也有所提高。

3.2 功能微生物在米香型白酒中的應用

1989年，王濤[48]從廢酒母液中分離得到高溫酵母，將其馴化后應用于米香型白酒車間生產(chǎn)，得到不錯的實驗效果。研究發(fā)現(xiàn)，在米香型白酒發(fā)酵過程中加入安琪酵母THADDY和ADY能夠改善其出酒率、總酸、總酯等指標[49]。胡志平等[50]以米香型白酒傳統(tǒng)酒曲為研究對象，在PDA培養(yǎng)基中分離得到糖化能力強的根霉菌、酵母，并將其應用于純種曲的生產(chǎn)。顏兵[51]在麩曲中添加適量的異常漢遜酵母和釀酒酵母得到高品質麩曲，將該麩曲應用于米香型白酒的釀造，提高了米酒中乙酸乙酯的含量。黃慧芬[52]在巨峰葡萄中篩選得到一株產(chǎn)香酵母——葡萄汁有孢漢遜酵母（Hanseniaspora uvarum），并將其與酒曲混合釀造米香型白酒，酒中的酯類物質含量增加，香氣強度增大，酒的口感更加醇甜。

4 結論與展望

近年來隨著分子生物學的迅速發(fā)展推動了白酒釀造微生物多樣性的研究，高通量測序技術具檢測靈敏度高、測序通量高、測序時間短的優(yōu)勢，因此被廣泛運用于樣品中微生物多樣性的研究。在白酒領域，高通量測序技術多用于清香、醬香、濃香3種香型白酒的研究。采用高通量測序技術分析米香型白酒釀造過程中微生物菌群的變化特性，有助于揭示米香型白酒風味物質的形成機理，對于米香型白酒的生產(chǎn)具有重要的指導意義。