黃酒中高級(jí)醇含量的影響因素及控制措施研究進(jìn)展

彭金龍，張 輝，毛嚴(yán)根

（上海金楓酒業(yè)股份有限公司，上海 201501）

黃酒，是世界上最古老的酒種之一，是中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的瑰寶，色澤優(yōu)美、香氣濃郁、營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，是一種低度釀造酒，被譽(yù)為“液體蛋糕”。經(jīng)中美聯(lián)合研究，在河南省舞陽(yáng)縣賈湖村遺址用C同位素年代測(cè)定，黃酒已有9000 年歷史。經(jīng)過(guò)幾千年的發(fā)展，黃酒已經(jīng)成為具有中國(guó)特色的酒類和極具發(fā)展?jié)摿Φ木品N，受到越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞與喜愛(ài)。

1 黃酒中的高級(jí)醇及其形成因素

1.1 高級(jí)醇簡(jiǎn)介

高級(jí)醇，通常又被稱為雜醇油，是含3 個(gè)以上碳原子醇類的總稱，是酒類發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，也是酒中主要香氣和風(fēng)味物質(zhì)之一。黃酒中的高級(jí)醇主要有異丙醇、烯丙醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇、叔丁醇、異戊醇、正戊醇、苯甲醇、β-苯乙醇等。黃酒中絕大多數(shù)高級(jí)醇是在主發(fā)酵期間形成的，形成途徑有降解代謝途徑和合成代謝途徑兩種：一是1907 年由德國(guó)埃爾利希(Felix Ehrlish)提出的降解代謝途徑；二是1953 年Harris 提出的高級(jí)醇由糖代謝通過(guò)丙酮酸的合成代謝途徑。在黃酒正常發(fā)酵過(guò)程中生成的高級(jí)醇總量，75%是由糖代謝產(chǎn)生的，25 %來(lái)源于Ehrlich 途徑。適量的高級(jí)醇賦予黃酒特有的醇香，使酒體豐滿，口味協(xié)調(diào)，給人以醇厚的感覺(jué)，但高級(jí)醇的含量過(guò)高，就會(huì)產(chǎn)生異雜味和較強(qiáng)的致醉性，俗稱“上頭”，甚至對(duì)人體有毒害作用。故研究黃酒中高級(jí)醇對(duì)提高黃酒品質(zhì)有重要意義，且是必經(jīng)之路。

1.2 影響黃酒中高級(jí)醇生成的因素

影響黃酒中高級(jí)醇含量的因素有很多，而且諸多因素是相互影響的，本文主要探討原料、糖化發(fā)酵劑、酵母菌種、發(fā)酵溫度和后釀造工藝等因素。

黃酒原料主要采用的是糯米、粳米、黍米、粟米、玉米、青稞等，采用小麥等輔料制曲，不同生產(chǎn)廠采用不同的生產(chǎn)原料。原料中天然含有的氨基酸及蛋白質(zhì)的分解是黃酒發(fā)酵過(guò)程中氨基酸的主要來(lái)源。各種不同原料及不同品種的蛋白質(zhì)含量各不相同，故蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的氨基酸通過(guò)降解代謝途徑所產(chǎn)生的高級(jí)醇含量也不同。

黃酒釀造的糖化發(fā)酵劑主要是麥曲和/或酶制劑。在現(xiàn)代機(jī)械化黃酒生產(chǎn)中，曲主要采用生麥曲與熟麥曲混合使用的方式，酶制劑主要采用糖化酶、液化酶和酸性蛋白酶混合使用方式。黃酒生產(chǎn)過(guò)程中，酵母不產(chǎn)胞外酸性蛋白酶和酸性羧肽酶，原料中的蛋白質(zhì)主要被曲中的酸性蛋白酶和酸性羧肽酶降解形成氨基酸，曲中這兩種酶的多少對(duì)黃酒中高級(jí)醇的含量影響很大。選擇適宜的制曲工藝和酶制劑品種，控制曲的使用量及酶制劑的含量，可有效控制黃酒中高級(jí)醇的含量。

酵母合成細(xì)胞蛋白質(zhì)副產(chǎn)物之一高級(jí)醇，不同的酵母菌有不同的生理特性，故即使在相同的工藝條件下，不同的酵母菌在黃酒發(fā)酵過(guò)程中生成高級(jí)醇的含量也存在很大的差異。根據(jù)高級(jí)醇生產(chǎn)的兩條代謝途徑，可通過(guò)選育高級(jí)醇代謝過(guò)程中某些關(guān)鍵性酶活性降低或失活的菌株，阻斷或減弱生成高級(jí)醇的代謝途徑，以達(dá)到顯著降低黃酒中高級(jí)醇含量的目的。

溫度是黃酒釀造過(guò)程中影響酵母菌代謝的諸多因素中最重要的條件之一，一般情況下，其他條件不變，發(fā)酵溫度改變，酵母菌生化反應(yīng)亦會(huì)協(xié)同發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致黃酒中高級(jí)醇的種類和數(shù)量相應(yīng)變化。若發(fā)酵溫度過(guò)高，會(huì)加速酵母菌對(duì)氨基酸的脫氨基作用，促進(jìn)生成高級(jí)醇，同時(shí)還會(huì)加速酵母菌的自溶，自溶后產(chǎn)生大量的氨基酸，導(dǎo)致高級(jí)醇的含量增加，還會(huì)生成引起黃酒苦重味長(zhǎng)的酪醇。

根據(jù)高級(jí)醇的理化性質(zhì)，前人在主釀造結(jié)束后開(kāi)展了一些降低高級(jí)醇含量的方法研究，這些方法可稱為黃酒“后釀造技術(shù)”。根據(jù)現(xiàn)有研究報(bào)道，能夠調(diào)控酒中高級(jí)醇含量的后釀造技術(shù)有分子截留、高壓脈沖電場(chǎng)、超聲波、紅外線、靜電場(chǎng)、微波、超高壓、加熱及輔助添加等。

2 黃酒中高級(jí)醇控制措施的研究

控制黃酒中高級(jí)醇含量的技術(shù)與方法有很多，本文從原料、糖化發(fā)酵劑、酵母菌種、發(fā)酵溫度和后釀造工藝等方面總結(jié)了控制黃酒發(fā)酵過(guò)程中高級(jí)醇生成的研究進(jìn)展，以期為黃酒發(fā)酵過(guò)程中高級(jí)醇控制技術(shù)體系的建立提供借鑒。

2.1 原料選擇

在黃酒釀造過(guò)程中，氨基酸處于動(dòng)態(tài)變化中，一方面，在蛋白酶的作用下原輔料中蛋白質(zhì)不斷降解為氨基酸；另一方面，黃酒釀造過(guò)程中的酵母菌、霉菌、細(xì)菌等微生物生長(zhǎng)繁殖會(huì)消耗大量氨基酸，同時(shí)這些微生物死亡自溶后，又會(huì)提供大量蛋白質(zhì)和氨基酸。黃酒發(fā)酵醪中存在過(guò)量的氨基酸時(shí)，會(huì)通過(guò)降解代謝途徑轉(zhuǎn)化為高級(jí)醇，因此，選用蛋白質(zhì)含量較低的原料，提高米的精白度及增加其他減少蛋白質(zhì)的處理工藝，使原料中蛋白質(zhì)部分分解或去除，控制初始原輔料的氨基酸濃度，有助于降低高級(jí)醇的生成量。榮智興等研究了不同精白度大米對(duì)黃酒發(fā)酵階段高級(jí)醇含量的影響，結(jié)果表明，精白度越高，黃酒的高級(jí)醇與乙醇的比值越低；陳雙等研究表明，高梁、玉米發(fā)酵液中β-苯乙醇含量要高出糯米發(fā)酵液2 倍多；都海渤等發(fā)現(xiàn)以糯米和部分黍米為原料釀造清爽型紅曲黃酒，可使黃酒中異丁醇、異戊醇含量比以純糯米為原料釀制的黃酒低。

2.2 糖化發(fā)酵劑選擇

現(xiàn)有研究表明，降低麥曲添加量，選用合適比例的生麥曲和熟麥曲混合，采用適當(dāng)比例的酶制劑，可以降低黃酒中高級(jí)醇的含量。張興亞等研究了不同濃度的麥曲對(duì)黃酒中高級(jí)醇含量的影響，結(jié)果表明，當(dāng)麥曲濃度從8%降至4%時(shí)，高級(jí)醇含量從489.1 mg/L 降低至230.4 mg/L。龔耀平研究了不同種類麥曲對(duì)黃酒中高級(jí)醇含量的影響，結(jié)果表明：生麥曲添加量從0 kg 增至20 kg 時(shí)，高級(jí)醇的含量從518.25 mg/L 降至338.82 mg/L；熟麥曲添加量從3 kg 增至25 kg 時(shí)，高級(jí)醇含量在5 kg 時(shí)最低，為301.32 mg/L。彭金龍等研究發(fā)現(xiàn)，添加爆麥曲（熟麥曲）釀造的黃酒，高級(jí)醇含量相對(duì)較低。胡武瑤等研究了不同曲釀造黃酒對(duì)高級(jí)醇含量的影響：生麥曲組的異戊醇、異丁醇和3-甲硫基丙醇的含量顯著高于熟麥曲組和混合曲組，苯乙醇含量顯著低于其余兩組。周天銀等研究發(fā)現(xiàn)添加糖化酶會(huì)影響高級(jí)醇的生成，當(dāng)黃酒發(fā)酵醪中糖化能力不能滿足酵母生長(zhǎng)所需時(shí)，為加快其糖化速度，可加入一定量的糖化酶，使發(fā)酵醪的糖化力與酵母的發(fā)酵力達(dá)到平衡，加快酵母的發(fā)酵速度；發(fā)酵過(guò)程中，在保證酵母細(xì)胞量充足的情況下，減少其增殖倍數(shù)，酵母細(xì)胞不但能迅速消耗糖分，而且能大大減弱對(duì)氨基酸的分解作用，大大降低高級(jí)醇的生成量。武慶尉等研究發(fā)現(xiàn)添加酸性蛋白酶可改變高級(jí)醇的生成量，黃酒釀造過(guò)程中適當(dāng)添加酸性蛋白酶時(shí)，高級(jí)醇的生成量最多可降低24.71 %，但添加量過(guò)多時(shí)又會(huì)使高級(jí)醇的含量增加。彭金龍等研究發(fā)現(xiàn)添加風(fēng)味發(fā)酵劑釀造黃酒，可降低黃酒中高級(jí)醇的含量。

2.3 酵母菌種改良與篩選

通過(guò)誘變育種、細(xì)胞融合育種、基因工程育種等方法改變酵母菌特性，降低高級(jí)醇的方法已在其他種類酒中研究較多較深，對(duì)黃酒酵母改性研究的相關(guān)研究報(bào)道如下。陳雙等用液液微萃取-氣相色譜法測(cè)定黃酒發(fā)酵液中β-苯乙醇含量，發(fā)現(xiàn)浙江地區(qū)黃酒酵母菌株產(chǎn)β-苯乙醇能力要明顯高于上海地區(qū)黃酒酵母菌。張興亞等研究了4 種不同酵母菌種發(fā)酵對(duì)黃酒高級(jí)醇含量的影響，結(jié)果表明以安琪黃酒酵母作發(fā)酵劑的酒樣中的高級(jí)醇含量最高，以AS2.1392 黃酒酵母作為發(fā)酵劑的酒樣中的高級(jí)醇含量最低。楊魯君等研究了不同的黃酒酵母菌株對(duì)黃酒發(fā)酵過(guò)程中高級(jí)醇含量的影響，結(jié)果表明，不同的黃酒酵母菌株釀造成的黃酒高級(jí)醇含量存在差異，其中菌株F-18 的起酵速度快，對(duì)糖的轉(zhuǎn)化利用能力高，黃酒中總酸、高級(jí)醇等含量適中。袁寧等研究了改造酵母與普通黃酒酵母在黃酒釀造過(guò)程中對(duì)高級(jí)醇含量的影響，結(jié)果顯示，與常規(guī)黃酒酵母相比，改造酵母降低高級(jí)醇特性顯著，可使高級(jí)醇總量降低超過(guò)50 %。吳丹麗等通過(guò)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)比較其分離得到的5株酵母菌株產(chǎn)高級(jí)醇的能力，篩選出低產(chǎn)高級(jí)醇的菌株AW001 和J-16-2，其產(chǎn)高級(jí)醇是其他菌種的三分之一到二分之一。江森等以釀酒酵母單倍體菌株AY12α為出發(fā)菌，利用同源重組技術(shù)構(gòu)建乙醛脫氫酶基因過(guò)表達(dá)菌株，研究了在不同黃酒工藝條件下其對(duì)釀酒酵母產(chǎn)高級(jí)醇的影響，結(jié)果表明，成功構(gòu)建5 株乙醛脫氫酶基因過(guò)表達(dá)菌株，所有改造菌株均可降低高級(jí)醇的生成，其中改造菌株α-ALD6效果最顯著（P＜0.01），總高級(jí)醇產(chǎn)量下降達(dá)72.04%。蔣予箭等將黃酒酵母用海藻酸鈣包埋制成固定化酵母,研究游離酵母與固定化酵母的黃酒發(fā)酵過(guò)程香氣物質(zhì)生成量的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)固定化發(fā)酵有利于控制黃酒中的高級(jí)醇含量。劉夢(mèng)等研究了以糯米糖化液為發(fā)酵基質(zhì)，馬克斯克魯維酵母HY32 在不同發(fā)酵溫度、不同通氣條件以及與釀酒酵母TRADY 混合發(fā)酵對(duì)黃酒風(fēng)味物質(zhì)和感官的影響，結(jié)果表明，與37 ℃發(fā)酵相比較，28 ℃發(fā)酵產(chǎn)生的異戊醇等高級(jí)醇含量顯著降低。HY32 與TRADY 1∶1 混合發(fā)酵與單一TRADY 發(fā)酵相比，高級(jí)醇（正丙醇、異丁醇、異戊醇和β-苯乙醇）總量是單一釀酒酵母發(fā)酵酒樣高級(jí)醇含量的81.9%。

2.4 發(fā)酵溫度優(yōu)化

現(xiàn)有研究表明，適當(dāng)提高黃酒前發(fā)酵階段發(fā)酵溫度，會(huì)加速酵母菌的繁殖，促進(jìn)酵母同化發(fā)酵醪中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；發(fā)酵末期降低發(fā)酵溫度，可抑制酵母菌活動(dòng)能力，阻止酵母菌過(guò)多利用氨基酸生成高級(jí)醇，同時(shí)低溫也有利于黃酒醪中固形物析出，提高黃酒的非生物穩(wěn)定性。毛青鐘等研究了不同發(fā)酵溫度對(duì)黃酒質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)前酵溫度低，有利于酵母的發(fā)酵作用，高級(jí)醇生成量較多；前酵溫度高，有利于細(xì)菌(如乳酸桿菌)的發(fā)酵作用，高級(jí)醇生成量較少。這與其他學(xué)者研究結(jié)論有差別，主要原因是其選取的前發(fā)酵溫度梯度與其他學(xué)者的不同，為29 ℃、30 ℃、31.5 ℃、33 ℃、34 ℃。楊國(guó)軍等對(duì)黃酒中的苦味物質(zhì)及其來(lái)源作了探究，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵溫度過(guò)高，前酵升溫速度過(guò)快，均會(huì)產(chǎn)生大量的高級(jí)醇，給黃酒帶來(lái)較重苦味，為此應(yīng)嚴(yán)格控制酵母增殖倍數(shù)和后發(fā)酵發(fā)酵溫度，應(yīng)在低溫(＜15 ℃)下發(fā)酵。劉夢(mèng)等研究了馬克斯克魯維酵母在不同溫度下發(fā)酵釀造黃酒產(chǎn)高級(jí)醇情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與37 ℃發(fā)酵相比較，28 ℃發(fā)酵產(chǎn)生的高級(jí)醇含量顯著降低。盛鳳云等研究了低溫發(fā)酵工藝在黃酒釀造過(guò)程中的可行性和對(duì)黃酒風(fēng)味品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)低溫發(fā)酵釀制的黃酒理化指標(biāo)可以達(dá)到常溫發(fā)酵釀制黃酒的水平，20 ℃低溫發(fā)酵工藝黃酒中總高級(jí)醇含量顯著降低。

2.5 后釀造技術(shù)應(yīng)用

利用后釀造技術(shù)調(diào)控黃酒中高級(jí)醇的效果有差別，在黃酒行業(yè)目前僅有少量的深入研究報(bào)道或生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用案例，有待更多學(xué)者共同研究開(kāi)發(fā)。邊文剛等利用樹(shù)脂降低黃酒中高級(jí)醇含量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)大孔吸附樹(shù)脂加入量為5%、吸附時(shí)間為20 min 時(shí)，黃酒中的高級(jí)醇含量從300 mg/L 降至156 mg/L，可以去除48 %左右的高級(jí)醇。但是，利用樹(shù)脂吸附的方法降低黃酒中的高級(jí)醇會(huì)對(duì)酒體的酒精度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、外觀和口感等造成一定的影響。姜玲玲等利用活性炭處理黃酒，發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)黃酒中的高級(jí)醇具有一定的吸附效果。江京等利用微波催陳黃酒，發(fā)現(xiàn)新釀黃酒經(jīng)微波催陳后，其總酸、總酯和風(fēng)味物質(zhì)均與三年陳黃酒相近，并可優(yōu)化調(diào)控黃酒中高級(jí)醇的含量。蔡明迪等研究了在200～350 MPa，處理0.5～2.0 h，介質(zhì)溫度為10～40 ℃條件下超高壓處理對(duì)黃酒感官品質(zhì)、理化指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)正丙醇、異丁醇和異戊醇為主的雜醇油含量由2.63 %減少到2.15 %。舒杰等開(kāi)展了超聲對(duì)黃酒的陳化機(jī)理研究，發(fā)現(xiàn)超聲功率增大時(shí)可促進(jìn)異丁醇、異戊醇等高級(jí)醇的揮發(fā)，使其含量降低。韓笑等研究了黃酒陳化過(guò)程中氧氣的通入量以及通入頻率對(duì)黃酒品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)通氣方式處理后的樣品，高級(jí)醇、酚類風(fēng)味物質(zhì)在種類的減少程度上較密閉樣品大。陽(yáng)志銳等研究了不同橡木片添加比例對(duì)黃酒貯存過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)、游離氨基酸含量變化和感官特性的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)橡木片添加量為99 g/L 時(shí)高級(jí)醇的減少的程度較大。孟祥勇等采用30 L 循環(huán)式超聲波發(fā)酵罐進(jìn)行黃酒釀造，發(fā)現(xiàn)經(jīng)30 L循環(huán)式超聲波輔助處理的黃酒發(fā)酵醪液高級(jí)醇含量均顯著低于未經(jīng)超聲處理的樣品。侯福榮等利用40 kHz 超聲對(duì)新制黃酒基酒進(jìn)行處理，放置不同時(shí)間后測(cè)定其揮發(fā)性物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)放置六個(gè)月內(nèi)高級(jí)醇類物質(zhì)逐漸下降。

3 小結(jié)與展望

高級(jí)醇是黃酒香氣和風(fēng)味的重要組成部分，適量的高級(jí)醇賦予黃酒獨(dú)特的香氣和口味，但過(guò)量的高級(jí)醇會(huì)破壞酒體風(fēng)格，甚至?xí)︼嬀普叩纳眢w，因此全面了解高級(jí)醇的調(diào)控技術(shù)十分重要。在黃酒釀造過(guò)程中，高級(jí)醇的兩條代謝途徑同時(shí)存在，生產(chǎn)原料、糖化發(fā)酵劑、酵母菌種、發(fā)酵溫度及后釀造工藝都會(huì)影響高級(jí)醇的含量，通過(guò)控制與優(yōu)化以上條件均可降低黃酒中高級(jí)醇含量。

黃酒中高級(jí)醇具體代謝方式以及各種高級(jí)醇物質(zhì)的定性與定量研究是未來(lái)的進(jìn)一步研究方向，需形成標(biāo)準(zhǔn)化的操作規(guī)程來(lái)控制高級(jí)醇，對(duì)黃酒的生產(chǎn)實(shí)踐和品質(zhì)提升具有重要的指導(dǎo)意義。