傳統(tǒng)釀造黃酒風味功能微生物研究進展

肖 榮，謝 晶，肖時順，田 蔚，朱恩康

（1.湖南人文科技學院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院，湖南婁底 417000；2.湖南桃林園酒業(yè)有限公司，湖南婁底 417000）

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味。

1 黃酒曲的生產(chǎn)概況

黃酒是我國歷史悠久、風味獨具的民族特產(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，風味物質(zhì)隨之產(chǎn)生、積累，最終賦予了黃酒酒體獨特的風格，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雜多樣

黃酒釀造體系是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，對酒體風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 黃酒的風味物質(zhì)芬芳獨特

風味是評價黃酒最重要的一項品質(zhì)指標。已有學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、酮類和酚類風味化合物[1]。小米黃酒中主要風味物質(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，黃酒風味物質(zhì)種類豐富，且因酒曲種類而異。

4 黃酒釀造風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，它們共同負責黃酒風味物質(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)系及其風味特征，揭示了魏斯氏菌、片球菌、乳桿菌與其所釀米酒的風味形成密切相關(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、亞油酸乙酯等風味組分[8]。因此，傳統(tǒng)黃酒獨特風味的形成與多種微生物的代謝活動息息相關(guān)。

5 風味功能微生物的選育

為定向提升傳統(tǒng)黃酒的風味品質(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味代謝的協(xié)同作用有待進一步研究。

6 風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]廣泛用于風味的研究。尤其是GC-IMS技術(shù)，因其檢測風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，被廣泛應用于酒類樣品的產(chǎn)地溯源、年份判別[12-13]。采用多組學技術(shù)能夠打破單一組學技術(shù)的研究局限，如微生物組學、宏基因組學、風味代謝組學等組學間的聯(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黃酒特征性風味物質(zhì)的鑒定與表征；③微生物的演替及其與風味之間的關(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)酵是一個復雜的微生物代謝過程，包括決定風味物質(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，黃酒風味功能微生物的代謝機制尚不清楚，微生物菌群與風味物質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)需要更多的研究，黃酒釀造生香的科學本質(zhì)亟待相關(guān)學者的進一步探索。