清香型白酒酿造中的功能微生物及其功能探究

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曹静

​(烟台张裕葡萄酿酒股份有限公司,山东烟台)

摘要

清香型白酒的具有“清正甜净长”的特征,其中“清”体现在酿造的整个过程中,清香型白酒是流派最多的香型,其功能微生物以酒曲和酒醅微生物为主,微生物作为保障酒体品质的基础。本文以清香型白酒酿造中的功能微生物为研究的切入点,首先就清香型白酒酿造工艺进行分析,同时,对酒曲进行相应的介绍。其次,分析清香型白酒酿造中的功能微生物类别,最后,探究功能微生物的功能应用,展望清香型白酒的发展趋势,期望对清香型白酒微生物的研究有所助益。


关键词

清香型白酒;白酒酿造;功能微生物

正文


我国的白酒起源历史悠久,以谷物为原料,其无色透明、清香纯正,作为世界六大蒸馏酒之一,广受消费者喜爱。白酒最初并没有香型的区分,由于各地域具有不同特色,白酒也形成了12种香型,清香、浓香、酱香、米香作为四种基本香型,其余8种以这4种为基础,进行延生。清香型白酒在我国北方有着较大的消费市场。清香型白酒通过酒曲微生物、酒醅微生物形成功能微生物,微生物相互作用造就了白酒“清正甜净长”等特点,本文清香型白酒酿造中的功能微生物为研究的切入点,对功能微生物的功能应用进行探究,期望有助于提升清香型白酒品质。

一、清香型白酒酿造工艺及酒曲概述

(一)清香型白酒酿造工艺

清香型白酒曾被看作我国白酒的发源,用地缸容器进行固态发酵,一度跃居市场占有率的首位。根据其使用酒曲成分的差异,可以划分为大曲、小曲、麸曲等清香类型。以大曲清香为例,其主要通过乙酸乙酯、乳酸乙酯这两种物质散发香味。大曲清香的酿造工艺为高粱清选、润糁、大发酵、蒸馏等流程。具体步骤为清洗挑选高粱,将高粱进行粉碎,将粉碎好的高粱以及辅料进行蒸煮,除了高粱外,还需要加入大麦、豌豆等,将它们粉碎,制作成大曲面,实现发酵,蒸馏后的酒醅在配合各类大曲实现二发酵,最后蒸馏后扔完成整个酿酒过程。高粱作为清香型白酒的主要原料,由于高粱品质的差异,高粱所含有的粗蛋白、支链淀粉、单宁的构成比以及含量也存在一定的区别,导致高粱发酵过程中,吸水率、膨胀率、糊化率也会存在显著区别,这些差异造成白酒的风味的不同。清香型白酒的酿造工艺具有清蒸清烧的特点,使得白酒气味清香纯正,口感柔和爽净,受到大众的欢迎。

(二)酒曲

中国白酒使用酒曲进行酿酒,酒曲本质是一种微生态制品。酒曲能够实现对粮食的糖化、发酵、生香等作用。酒曲通过自然环境中的各种微生物实现生长,富含微生物菌系、酶系。酒曲中的大曲具有容易培养、功能多元的优点,因此,被白酒制造商广泛选用用于酿酒。大曲可以产生根霉、曲霉、乳酸菌、芽孢杆菌等微生物菌群,使得大曲白酒有着独特的风味。汾酒作为清香型白酒的代表,汾酒的独特风格来源于汾酒大曲,汾酒大曲利用6成大麦和4成豌豆作为原料制作而成。汾酒大曲可以划分为清茬曲、后火曲红心曲,采取单一品种的大曲无法实现较高的出酒率,而混合大曲出酒率可以提高约5%,因此,三种大曲的比例通常为343后火曲红心曲中含有较多的芽孢杆菌,清茬曲中含有更多种类的酵母、曲霉。这三种汾酒大曲主要区别为制曲温度控制上,具体为,后火曲操作是大热中晾,清茬曲是小热大晾,红心曲是中温小晾,他们三种均具有曲清香。

二、清香型白酒酿造中的功能微生物类别

(一)大曲及大曲微生物

大曲因来源的差异,所涉及的微生物种类也存在差异,大曲含有多种菌类和酶类。人们在制造大曲时通常选择大麦、小麦以及豌豆。关于大曲的分类,可以按照品温、工艺、作用原料不同进行划分,如品温可以划分为高、低、中温大曲,工艺可以划分为传统、纯种、接种大曲,根据作用原料可以划分为酱香、浓香、清香、兼香型大曲。品质优良的清香型白酒往往选用大曲为糖化发酵剂,其微生物菌群涉及霉菌、酵母和细菌。

霉菌是清香型白酒大曲的主要微生物菌群,霉菌有着特殊的形态和结构,能够发挥酯化、糖化作用。霉菌的孢子有着良好的着色作用,因此,在色彩上可以呈现出差异。人们往往根据霉菌颜色判断大曲质量。霉菌发挥的作用存在差异,黑曲霉可产生少量的酒精,米根霉能够实现淀粉对糖类物质的转化。通过对牛栏山清香型大曲进行分离,发现有12株米根霉,其中一株米根霉的糖化酶活力达到2657U/g。除了黑曲霉、米根霉外,还有红曲霉,红曲霉可以产生酯化酶、果胶酶、蛋白酶,这些酶类促进生成柠檬酸、乙酸、乙酸乙酯,使得白酒散发出香味。通过对汾酒大曲进行分离,得到紫红曲霉,其最高耐受ph值为2

酵母在白酒生产中发挥着发酵、产生酯类、散发香气、产酒的作用,酵母种类涉及酒精酵母、假丝酵母、产酯酵母,其中酒精酵母是清香型大曲中的主要酵母,假丝酵母与酒精酵母均可以产酒的作用,产酯酵母能够合成乙酸乙酯。通过对汾酒低温大曲清茬曲、后火曲、红心曲中的酵母种群结构进行分析,研究表明扣囊复膜酵母作为优势菌种,然而,酵母结构存在很大的区别,清茬曲所涉及的酵母数量和种类远远高于其他两种大曲。学者周森[1]通过高通量测序技术,在清香型大曲微生物选择样本上,扩大地域筛选范围,研究发现扣囊复膜酵母是优势酵母类群。

细菌在清香型大曲能够产生良好的香气,其中醋酸菌、乳酸菌、芽孢杆菌是较为普遍的细菌,醋酸菌能够把葡萄糖进行分解,进而生成酯类物质,乳酸菌可以将糖类物质分解成乳酸、乳酸乙酯,芽孢杆菌通过分解有机物进而产生双乙酰等芳香类物质。为对大曲中的细菌进行研究,学者通过变性梯度凝胶电泳技术对大曲实现分离,瑞士乳杆菌、大型芽孢杆菌为优势菌种。学者罗爱国[2]通过高通量测序技术,以堡子酒酿酒大曲为研究对象,研究结果表明其细菌菌群的丰富度要远远大于真菌,泛菌属、乳杆菌属为优势细菌。

(二)小曲及小曲微生物

小曲采取米粉或米糠作为原料,也被称作米曲亦或者是酒饼,小曲可以自然接种也可以接种曲母、纯种根霉,通过一段时间的培育进而形成曲块。清香型小曲的功能微生物菌群为霉菌和酵母,其中霉菌以根霉与曲霉为主,这些微生物菌群前期增长快速,达到高峰期后,随后开始缓慢下降。学者朱丽萍[3]以霉菌为研究对象进行分离筛选,曲霉是优势菌种,涉及共头霉属、根霉属、横梗霉属、毛霉属、枝孢霉、曲霉属、青霉属、篮状菌属等菌属。这些微生物菌群均能够产生糖化酶和纤维素酶,糖化酶有着较高的活力,除此之外,还有少量部分霉菌可以产生果胶酶,然而果胶酶的酶活力较低。通过对小曲进一步分离,实验得到了7株紫色和2株红色红曲霉,这些霉菌可承受的酸性ph值为3,另外,将其进一步加工为红曲米,T4蛋白酶活最高,T2的酯化力最强。

(三)酒醅及酒醅微生物

酒醅中富含淀粉、糖、优质蛋白,由粮食粉碎后蒸煮发酵而来,聚集了大量功能微生物菌群。功能微生物菌群能够影响到白酒的味道。酒醅中通常涉及的微生物菌群有细菌、霉菌和酵母菌。学者陈申习[4]对于清香型小曲酒醅微生物菌群进行研究,指出细菌有6种、霉菌有2种和酵母菌有4种,关于细菌主要涉及乳杆菌、芽孢杆菌,霉菌以米根霉、米曲霉、毛霉为主,酵母菌以酿酒酵母和毕赤酵母为主,这些微生物菌群能够实现水解淀粉和蛋白质的功效以及产生水果香气的酯类物质和酒精。另外,学者贾丽艳[5]采取高通量测序技术,对发酵以及二发酵涉及的真菌群落结构进行探究,其主要优势菌群有酵母属、假丝酵母属、有孢圆酵母属,酵母属能够产生酒精和酯类物质。另外,刘雪婷[6]利用高通量测序技术对酒醅细菌群落实现分析,优势细菌属有乳酸杆菌属和假单胞菌属,优势菌门有厚壁菌门、放线菌门,乳酸菌属能够产生酸类物质,让白酒变得协调柔和。

清香型白酒酒醅中涉及大量的乳酸菌,乳酸菌利用葡萄糖进行发酵,是一种重要的酒味调和物,既能够通过酯化作用生成乳酸乙酯,又能够产生其他有机酸,掩盖酒精的刺激性。通过对小曲清香型劲酒酒醅进行分离发现含有7种类别的乳酸菌,布氏乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、发酵乳杆菌、戊糖片球菌、短乳杆菌和类布氏乳杆菌,这些乳酸菌可以产生乙酸细菌、乳酸细菌和丁酸。通过对不同季节清香型小曲白酒酒醅进行分离,发现含有15种类别的乳酸菌,干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、短乳杆菌、类布氏乳杆菌、希式乳杆菌、瑞士乳杆菌、纳格里乳杆菌和物乳杆菌。

三、清香型白酒酿造中的功能微生物的功能

(一)酯化和糖化功能菌的应用

酯类物质能够散发出良好出芬芳的香味,学者杨强[7]通过对酒曲进行分离,得到Y29进行进一步培养,利用中试车间发酵,乙酸乙酯的含量达到2.004g/L,然而,正丙醇含量却降低了近45%。利用酯化红曲、生香酵母以及酿酒酵母等物质,可以有效提升淀粉的利用率,另外,在大曲中加入高酯曲,也可以实现乙酸乙酯以及乳酸乙酯含量的提升,达到分别1.167g/L0.670g/L

扣囊腹膜孢酵母能够产生丰富的水解酶类以及高活力淀粉酶,在制作清香型白酒时,如牛栏山二锅头,将扣囊腹膜孢酵母当作发酵添加液,可以改变白酒的香气,使得白酒口味更为醇厚香甜。通过对扣囊腹膜孢酵母进行进一步实验,将其置入高粱培养基当中,能够得到白酒中的6种香气成分。又如,在制作小曲清香型白酒时,将0.5%的安琪根霉曲加入小曲当中,可以加强粮醅进行糖化,实现乙酸乙酯以及乳酸乙酯含量的提升,增加酯类与酸类物质的种类,使得白酒的清香更为纯正。

(二)实现风味物质代谢合成与调控

在功能菌中,四甲基吡嗪作为一类风味活性功能物质,这种物质能够使得清香型白酒散发出咖啡和坚果的香气,起到调和香气的作用,同时,还可以发挥抗氧化以及提升人体免疫力的作用。在制作红星二锅头时,芽孢杆菌菌株加入到酒曲中,能够有效提升四甲基吡嗪的含量。

萜类化合物作为异戊二烯衍生物,对于人体健康具有良好的作用,能够实现抗癌、消除炎症、降血糖、延缓衰老的作用。清香型白酒中还含有橙花叔醇、芳樟醇、金合欢醇、香叶醇等醇类物质,使得白酒能够散发出独特的香味。通过对清香型酒曲进行分离,获得低产正丙醇的酿酒酵母Y19,将其加入到清香型白酒酒曲中,能够将正丙醇含量降低近30%

(三)产酯产香方面的应用

关于产酯产香方面的应用,清香型白酒所具有的独特香味,主要受乙酸乙酯以及乳酸乙酯的影响,在这两种酯类的调和下,使得清香型白酒口感协调、纯正,散发出清雅的香气。然而,乙酸乙酯同乳酸乙酯需要按照相依的比例,如果乳酸乙酯所占比重过大,则会导致酒体出现后味涩苦的问题,酒体香气缺乏,影响到白酒的风味。乳酸乙酯的含量受到乳酸的影响,清香型白酒的酒醅中在生成乳酸的过程难以把控。所以,降低乳酸含量成为把控酒体品质的重点。对清香型大曲进行筛选,枯草芽孢杆菌能够较高地降解乳酸,从而降低乳酸乙酯的含量,控制乙酸乙酯与乳酸乙酯之间的比例。通过对清香型大曲进行分离,获得库德里阿兹威毕赤酵母,将其用于白酒酿造当中,能够使得酒中的异丁醇、乙酸乙酯、苯乙酸乙酯分别提升29%8%47.79%,提升酒体的香气。通过对清香型大曲进行分离,得到乙酸乙酯的酵母菌,并且这种酵母菌制成强化曲,发现其酿造出的白酒乙酸乙酯含量提升了近36%,而正丙醇降低了16%,酿出的白酒具有小曲白酒的一些特征。

结语

微生物影响酒体的质量,探究微生物群落组成、功能菌间的相互关系,有助于提升白酒质量。清香型白酒的酒曲、酒醅中微生物结构复杂,白酒酿造环境也较为特殊,制曲过程和酿造过程较为复杂。现阶段,酿酒行业对于微生物种类多样性还缺乏相应的认识。通过对功能微生物的代谢机制进行分析,基于酯化和糖化功能菌的应用实现风味物质代谢合成与调控产酯产香方面的应用等方面,探究清香型白酒酿造中的功能微生物的功能保障酒体的均一性、出酒率,以及丰富酒体的健康成分具有重要意义。

参考文献

[1]周森,胡佳音,崔洋等.应用高通量测序技术解析清香型大曲微生物多样性[J].中国食品学报,2019196):244-249.

[2]罗爱国,杨牛恬,郑同庆等.清香型白酒酿酒大曲微生物菌群多样性解析[J].中国酿造,2022414):73-79.

[3]朱丽萍,杨强,江威等.清香型小曲白酒霉菌菌群解析与酶活特性研究[J].食品与发酵工业,2022487):70-77.

[4]陈申习,唐洁,张龙等.清香型小曲白酒机械化生产中微生物动态变化研究[J].中国酿造,2018376):68-72.

[5]贾丽艳,田宇敏,王晓勇等.传统清香型白酒发酵过程中真菌群落结构及其动态演替[J].中国食品学报,20202010):303-308.

[6]刘雪婷,王子媛,刘继明等.清香型白酒酒醅发酵菌株分离鉴定及细菌群落结构分析[J].中国酿造,2021401):39-43.

[7]杨强,唐洁,杨生智,等.清香型小曲白酒产酯酵母的筛选及应用[J].酿酒科技,20161):78-80.

 

 


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