傳統(tǒng)釀造黃酒風(fēng)味功能微生物研究進展

肖榮 謝晶 肖時順 田蔚 朱恩康

摘 要：黃酒營養(yǎng)物質(zhì)豐富，備受國內(nèi)外消費者的喜愛。本文從酒曲生產(chǎn)概況、微生物多樣性、黃酒風(fēng)味物質(zhì)、風(fēng)味功能微生物研究策略等方面進行綜述，旨在為助推釀造技術(shù)的革新，促進我國黃酒工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：黃酒;風(fēng)味;微生物研究

Research Progress on Flavor Functional Microorganisms of Traditional Chinese Huangjiu

XIAO Rong1， XIE Jing1， XIAO Shishun2， TIAN Wei1， ZHU Enkang1

（1.College of Agriculture and Biotechnology， Hunan University of Humanities and Technology， Loudi 417000， China; 2.Hunan Taolinyuan Wine Co.， Ltd.， Loudi 417000， China）

Abstract： Chinese Huangjiu is rich in nutrients and is loved by consumers at home and abroad. In this paper， the production overview and microbial diversity of koji， the flavor substances of Huangjiu and the research strategies of flavor functional microorganisms were reviewed in order to provide theoretical reference for promoting the innovation of brewing technology and promoting the high-quality development of Huangjiu industry.

Keywords： Huangjiu; flavor; microbiological research

黃酒是我國歷史悠久的民族特產(chǎn)，在世界三大典型釀造古酒中占有重要一席，其營養(yǎng)物質(zhì)豐富、藥用價值極高，享譽國內(nèi)外。黃酒獨特的發(fā)酵原料、發(fā)酵條件和“用曲發(fā)酵”的生產(chǎn)工藝，使其形成了有別于其他釀造酒的獨特風(fēng)格。黃酒釀造體系中生存著一類極其特殊的共生微生物，這些微生物賦予了黃酒獨特的風(fēng)味。

1 黃酒曲的生產(chǎn)概況

黃酒是我國歷史悠久、風(fēng)味獨具的民族特產(chǎn)，在其釀造過程中，酒曲中的微生物不斷消長、演替，稻米中有機大分子被逐級代謝、轉(zhuǎn)化，風(fēng)味物質(zhì)隨之產(chǎn)生、積累，最終賦予了黃酒酒體獨特的風(fēng)格，因此，民間素有“曲乃酒之骨，好曲釀好酒”之說。我國幅員遼闊，各地地理環(huán)境、民俗習(xí)慣各異，黃酒酒曲制作所采用的原輔料、培養(yǎng)方式、生產(chǎn)季節(jié)等也各不相同，逐漸形成了諸多獨具地域特色的黃酒生產(chǎn)用曲，其中，以江浙紹興一帶的麥曲、南方各地的小曲、閩南地區(qū)的紅曲最為著名。這些傳統(tǒng)酒曲制作一般選擇處暑節(jié)氣前后的初秋時節(jié)，我國典型黃酒酒曲生產(chǎn)概況如表1所示。

2 黃酒曲中微生物類群復(fù)雜多樣

黃酒釀造體系是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，對酒體風(fēng)格的形成起決定性作用。不同地區(qū)來源的小曲中根霉屬、曲霉屬、釀酒酵母屬和毛霉屬等10個真菌屬占主導(dǎo)地位，且后三者表現(xiàn)出顯著的地域差異性;源自湖北省孝感市和四川省達州市的30種酒曲中，除歸屬于厚壁菌門的乳酸桿菌屬、乳球菌屬、芽孢桿菌屬、芽孢桿菌，以及歸屬于變形菌門的腸球菌和克羅諾桿菌6種菌為共有優(yōu)勢菌群，其他菌屬均表現(xiàn)出顯著地域差異性。紅曲黃酒釀造體系中存在乳桿菌屬、芽孢桿菌屬、明串珠菌屬、乳酸乳球菌屬、拉烏爾菌屬、葡萄球菌屬、片球菌屬和魏斯氏菌屬8個主要細菌屬，以及酵母屬、覆膜孢酵母屬、根霉屬、紅曲霉屬、畢赤酵母屬、威克漢姆西弗酵母屬、假絲酵母屬以及曲霉屬8個主要真菌屬[1]。同一地區(qū)所產(chǎn)酒曲的共有菌群結(jié)構(gòu)更為突出。研究發(fā)現(xiàn)，源自湖北孝感的3種鳳窩酒曲中存在的共有微生物類群更多。其共有核心菌群是由隸屬于毛霉亞門和子囊菌門的淀粉霉屬、復(fù)膜孢酵母屬、曲霉屬、念珠菌及接合酵母屬5種真菌，以及隸屬于厚壁菌門和芽孢桿菌門的乳球菌屬、魏斯氏菌屬、明串珠菌屬、腸球菌屬、鏈球菌屬和葡萄球菌屬的6種細菌構(gòu)成[2]?？梢?，黃酒酒曲及其釀造系統(tǒng)中存在極其豐富的微生物類群，且呈現(xiàn)出地域差異性。

3 黃酒的風(fēng)味物質(zhì)芬芳獨特

風(fēng)味是評價黃酒最重要的一項品質(zhì)指標。已有學(xué)者鑒定紹興麥曲黃酒中富含酯類、醇類、羰基化合物和酚類揮發(fā)性化合物64種[3];葫蘆巴內(nèi)酯、香草醛、3-甲基丁醛和苯甲醛在陳釀麥曲黃酒的整體香氣中起關(guān)鍵作用[4];紅曲黃酒中共檢測到了79種酯類、醇類、有機酸、醛類、酮類和酚類風(fēng)味化合物[1]。小米黃酒中主要風(fēng)味物質(zhì)為醇、酯、含苯化合物、烴、酸、醛、酮、烯、酚和雜環(huán)類化合物，其中，苯乙醇、苯乙烯、2-甲基萘、1-甲基萘、苯甲醛、苯乙醛、2-甲氧基-苯酚7種組分為對小米黃酒風(fēng)味貢獻最大[5];此外，傳統(tǒng)釀造的黑米酒中富含醇類、酯類、醛類、酮類、酚類和酸類香氣成分51種[6]。由此可見，黃酒風(fēng)味物質(zhì)種類豐富，且因酒曲種類而異。

4 黃酒釀造風(fēng)味功能微生物的代謝特征

釀酒體系中存在細菌、酵母菌、非釀酒酵母菌及霉菌等多種微生物類群，它們共同負責(zé)黃酒風(fēng)味物質(zhì)的代謝，“生香”微生物的相關(guān)研究也屢見報端。假單胞菌、熱放線菌、芽孢桿菌和乳球菌在紹興麥曲黃酒多種揮發(fā)性化合物的合成中起關(guān)鍵作用[3];柬埔寨學(xué)者探明了5種發(fā)酵劑“Dombea”所釀米酒中的微生物區(qū)系及其風(fēng)味特征，揭示了魏斯氏菌、片球菌、乳桿菌與其所釀米酒的風(fēng)味形成密切相關(guān)。紅曲黃酒發(fā)酵中，除葡糖醋桿菌、乳桿菌、乳球菌以外，非釀酒酵母，如畢赤酵母屬、威克漢姆西弗酵母屬在黃酒風(fēng)味形成中起關(guān)鍵作用[1]，異常威克漢姆酵母菌還參與了乙酸苯乙酯的合成[7];韓國學(xué)者曾利用非釀酒酵母菌Y197-13釀造瑪格麗特米酒，使其代謝產(chǎn)生更多的異戊醇、苯乙醇、乙酸異戊酯、脂肪酸、油酸乙酯、亞油酸乙酯等風(fēng)味組分[8]。因此，傳統(tǒng)黃酒獨特風(fēng)味的形成與多種微生物的代謝活動息息相關(guān)。

5 風(fēng)味功能微生物的選育

為定向提升傳統(tǒng)黃酒的風(fēng)味品質(zhì)，研究者們開展了大量菌株篩選和改造工作。毛健團隊從古越龍山黃酒發(fā)酵醪液中篩選到了對麥曲黃酒風(fēng)味代謝有貢獻作用的酵母、細菌、霉菌共53株，其中，酪丁酸梭菌L311、人參胞桿菌L15、擴張青霉C01所產(chǎn)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量較高[9]。傳統(tǒng)米酒曲中的產(chǎn)香印度毛霉菌株ZT018能與米根霉協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)香，通過提高乙酸苯乙酯、棕櫚酸異酯、異戊醇等風(fēng)味物質(zhì)的含量改善米酒香氣品質(zhì)[10]。雜交酵母菌F23比二倍體母本菌具有更優(yōu)的2-苯乙醇、短鏈和長鏈脂肪酸乙酯代謝能力，賦予了糯米酒更佳的果香、醇香和口感[14]。然而，非靶向菌株篩選工作效率低、周期長，且菌株改造往往是針對特定的某一菌株，釀造中多種微生物風(fēng)味代謝的協(xié)同作用有待進一步研究。

6 風(fēng)味功能微生物的研究方法

高通量測序技術(shù)是一項功能強大的技術(shù)，可對整個微生物群落DNA進行測序，無需培養(yǎng)微生物即可探明樣品中微生物區(qū)系。氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）結(jié)合嗅辨儀技術(shù)（Gas Chromatography-Olfactometry，GC-O）、氣相色譜-離子遷移譜（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectroscopy，GC-IMS）技術(shù)[11]廣泛用于風(fēng)味的研究。尤其是GC-IMS技術(shù)，因其檢測風(fēng)味化合物時具備無損（常壓）、快速（15～20 min/樣）、高通、高敏（ppm級）等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于酒類樣品的產(chǎn)地溯源、年份判別[12-13]。采用多組學(xué)技術(shù)能夠打破單一組學(xué)技術(shù)的研究局限，如微生物組學(xué)、宏基因組學(xué)、風(fēng)味代謝組學(xué)等組學(xué)間的聯(lián)用，研究黃酒釀造體系中核心功能微生物組成結(jié)構(gòu)、特征風(fēng)味物質(zhì)種類將更為快捷、準確、全面[14]。

7 小結(jié)與展望

國內(nèi)外學(xué)者對傳統(tǒng)釀造黃酒研究集中在以下4個方面。①酒曲及黃酒發(fā)酵過程中微生物區(qū)系多樣性研究;②黃酒特征性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定與表征;③微生物的演替及其與風(fēng)味之間的關(guān)系探討;④優(yōu)良發(fā)酵特性菌株的篩選或改造。然而，黃酒發(fā)酵是一個復(fù)雜的微生物代謝過程，包括決定風(fēng)味物質(zhì)類型和強度的碳水化合物的水解、蛋白質(zhì)的水解和脂質(zhì)水解。目前，黃酒風(fēng)味功能微生物的代謝機制尚不清楚，微生物菌群與風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)需要更多的研究，黃酒釀造生香的科學(xué)本質(zhì)亟待相關(guān)學(xué)者的進一步探索。

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