微生物技术在浓香型白酒增香方面的应用

李付丽，吴鑫颖，王晓丹，邱树毅*

（1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 化学与化工学院，贵州 贵阳 550025）

中国白酒有悠久的历史、独特的工艺，是世界六大蒸馏酒之一。白酒是以含淀粉的物质为原料，加入曲类、酒母为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、贮存、勾调而成的蒸馏酒。传统白酒的生产，发酵作用依赖于自然环境中种类繁多的微生物，依靠曲坯和糟醅提供的营养条件，微生物间进行着彼消此长的生长繁殖，并进行着纷繁复杂的微生物代谢等各种生化演化[1]。

白酒产品中98%的成分是乙醇和水，其余约2%为微量香味物质[2]。由于这些微量的香味物质在白酒中的种类多少和相互比例的不同才使得白酒呈现出不同的风格和质量。根据香型，中国白酒主要可以分为浓香型、酱香型、清香型、米香型、凤香型、药香型、豉香型、芝麻香型、特型、兼香型、老白干香型和馥郁香型十二类[3-4]。

其中浓香型白酒是目前我国产量最大、消费面最广也是研究最多的一类白酒。典型的浓香型白酒应具有的风格是窖香浓郁，绵甜爽洌，香味协调，尾净味长。酯类是浓香型白酒中含量最多的芳香成分，大约占总量的60%。其中的己酸乙酯是构成浓香型白酒主体香的主要物质。除己酸乙酯外，含量较多的酯还有乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯。除绝对含量外，几种主要酯的比例对浓香型白酒的品质也有很大的影响。如己酸乙酯与乙酸乙酯的比例在1∶0.6～0.8，己酸乙酯与乳酸乙酯的比例在1∶0.5～0.6，己酸乙酯与丁酸乙酯的比例不大于1∶0.1。

由此可以看出，适量的主要香味物质和恰当的相互比例是生产优等浓香型白酒的关键，而当前浓香型白酒生产中常出现白酒主体香味成分不突出，主体香味成分间的比例不恰当，个别微量香味成分偏高而导致优质品率低的情况。据此，我国学者从20世纪50年代就开始对浓香型白酒生产中的微生物类群进行研究，并相继提出人工老窖技术、强化大曲技术、香醅制备技术、酯化酶技术等技术应用于生产，以期提高浓香型白酒的出酒率和优质品率。

1 浓香型白酒生产过程中的微生物研究

我国白酒产业由来已久，尽管对酿酒微生物研究在解放前就有了，但是对白酒微生物的集中研究却是在新中国成立之后，特别是在20世纪80年代开展研究较为突出，这些研究促进了我国酿酒业的发展。中国微生物学会于1981年和1988年分别召开了全国酒曲微生物学术讨论会，这是我国酒曲史上两次盛会，对推动我国酿酒微生物研究和发展起了重要作用[5]。

随着浓香型白酒产业的迅猛发展，浓香型白酒生产过程中微生物的研究也逐渐繁盛，对浓香型白酒酒曲的微生物研究主要集中在酒曲微生物的种类、数量、结构的分析；对窖泥中的微生物研究主要集中在窖泥功能微生物的研究和应用等；对浓香型白酒酒醅中的微生物研究主要集中在发酵过程中微生物群落演化规律以及其与物质变化的关系[6]。

1.1 浓香型白酒酒曲微生物研究

国内较多科研院所已对浓香型白酒酒曲微生物进行了大量研究，浓香型大曲为中温大曲，其微生物主要分为霉菌、细菌及酵母3大类，其数量及分布与制曲环境、温度密切相关，其间此消彼长的规律变化不一，但又呈现大致规律，具体见表1。

表1 浓香型白酒大曲微生物的研究Table 1 Research of Daqu microbes in Luzhou-flavor liquor

从表1可知，对浓香型白酒酒曲微生物研究，以往大部分的工作都集中在酒曲微生物的种类、数量结构的分析。近几年来，不少学者也开始研究大曲培养过程中微生物变化规律、微生物群落多样性、浓香型酒曲中酶系与菌系之间的关系和动态变化趋势，这些已成为浓香型酒曲微生物研究的新方向。

1.2 浓香型白酒窖泥微生物研究

窖泥微生物的研究主要集中在功能微生物的种类、数量及比例方面的工作。

早在1964年茅台试点就成功地分离出己酸菌[15]，随后，内蒙古轻工所[16]也分离出了己酸菌，通过这些推断出己酸菌浓度对窖泥微生物生态具有重要作用。最近熊俐等[17]不仅分离出己酸菌，而且通过诱变，使其产酸量大大提高。

1983年，中科院研究所从泸州老窖窖泥中分离到了甲烷菌及甲烷氧化菌，认为甲烷菌与己酸菌共酵对产己酸有明显增强效果[18]。王葳等[19]从浓香型老窖泥中分离筛选乳酸菌并进行鉴定，得到了3株不同的乳酸菌。

孙陈浪等[20]对窖泥中主要微生物进行分析研究，揭示了其生理特征，形态规律以及在窖泥中的功能，并进行纯种培养，以此为基础培养出了优质液态窖泥。

我国在窖泥的微生物生态，特别是主要功能菌的分离纯化，人工培育活性窖泥等方面已经取得了重大的成绩。

1.3 浓香型白酒酒醅微生物研究

由于白酒酒醅入窖后需密闭发酵及其特殊的工艺特点，所以科研工作者在酒醅微生物方面所作的动态性研究相对较少。

施安辉等[21-22]的研究均发现，浓香型酒醅发酵过程中，微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌。细菌和酵母菌数量相差不大，远多于霉菌数量。细菌随发窖期延长数量增加，总体变化不是很大，酵母菌繁殖很快，短期内便达到数量上的高峰，而霉菌入窖后数量变少[21-23]，以上这些研究并未对菌种做细致的分类鉴定。

2005年，董永胜等[24]从酒醅中分离到一株酵母菌，经驯化、筛选使其能在38℃发酵良好且耐酸耐高温并应用于生产；2010年，姚惟琦等[25]从发酵酒醅中分离得到21株产乳酸菌株，其中16株为芽孢杆菌。

从20世纪中期起就有很多的酒厂和研究机构对浓香型大曲、窖泥、酒醅微生物进行分离鉴定，到90年代，这方面的研究到达高潮阶段。近些年，关于白酒微生物的研究技术已经较为成熟，其中的优势菌种功能菌株，种类和数量结构等相关信息了解的也比较详细了。但是发酵过程中微生物群落演化规律，其与物质变化的关系对发酵途径及最终产物的生成有着怎样重要的影响，微生物如何作用进而影响着白酒的质量还不清楚，值得进一步研究。

2 浓香型白酒微生物应用技术

2.1 浓香型白酒强化大曲技术

众所周知，“曲乃酒之骨”，“好曲产好酒”[26]，在自然条件下如何培育出好曲已成众多酒厂和科研院所研究的热点之一，强化大曲应运而生。所谓强化大曲就是自然接种微生物和人工接种微生物相结合，将从生产浓香型大曲酒的曲药及窖泥中筛选出酯化功能菌，加上一定比例的霉菌和酵母等优良菌系，制成生香功能菌。一些酒厂对强化大曲微生物方面的研究及成果见表2。

表2 研究机构对浓香型强化大曲的研究成果Table 2 Research results of strengthen Luzhou-flavor Daqu by research institutes

从表2可知，各酒厂根据自身情况制作强化大曲，方法不太一致，但总体分为两大类，一是将分离纯化的菌种加入大曲中进行培曲，另外一种是将培养的菌种制备成菌悬液，在大曲培养过程中喷洒在大曲表层。总的来说，应用强化大曲技术后，曲药菌丝生长密集，断面整齐、色泽好，曲香味浓，酸度、糖化力、液化力、酯化力高于普通大曲，优质酒率和出酒率提高。但是强化大曲在使用过程中也存在如实验成本高；前期扩大培养的麸曲工艺繁琐、菌种生理活性保质期短、不易保存和运输；生产上未大范围推广等问题。因此，如何让将强化大曲微生物技术应用于浓香型白酒生产以提高名优白酒产量和质量的研究还需要进一步探索。

2.2 浓香型白酒人工老窖技术

在浓香型白酒生产中，窖泥是浓香型白酒典型风格形成的基础，窖泥质量的优劣对浓香型白酒的质量起着至关重要的作用，对此，国内已有相关机构和学者做了大量工作，并取得较好的成果。

唐松林[37]将己酸菌扩大培养，培养出的窖泥极优，用于生产，一轮次酒平均优质品率达12%，二、三轮次高达43%，基酒窖香浓郁、醇厚甘冽、回味悠长、余味净爽。

黄芳[38]培养老窖泥中有益微生物，通过扩大培养后加入到人工窖泥配料中，很好地富集和培养了老窖泥中的功能菌，同时对厌氧功能菌进行纯化，以加快窖泥老熟，老窖池底泥中分离出己酸菌、丁酸菌等功能菌菌种，用于产酒也可达到较好的要求。

江苏洋河酒厂使用从老窖泥中分离出的优良产酸菌株YH-LCI，改进人工窖泥配方，浓香型大曲酒的优质品率提高了10%，对菌种培养基进行优化试验，改进人工窖泥配方，使新窖泥迅速老熟，逐步达到天然窖泥的效果[39]。此外，还有研究发现发现甲烷菌在老窑中具有一定数量，而且甲烷菌与己酸菌共酵对产己酸可能有明显增强效果[16，40]。

现在，关于老窖窖泥中的功能菌种的分离和鉴定，以及利用功能菌种培养人工老窖窖泥已变得比较容易，通过人工窖泥改造和维护老窖泥的优良性状，提高白酒质量的研究也已经取得了重大成果[39-44]。关于人工老窖技术，除了有意识地控制有益菌的繁殖，还要防止窖池退化，才能真正达到人工老窖的标准。

2.3 浓香型白酒香醅制备技术

关于浓香型白酒香醅的制作方法多种多样，有的就是普通酒醅（发酵时间3～5d），有的用延长发酵时间的酒醅（20～30d），有的用回窖发酵的大曲酒糟窖外发酵或直接利用扔糟串蒸[2]。

另外，泸州老窖应用微生物技术成功地实现了香醅的窖外可控发酵[45]；河南伊川杜康酒有限公司以香醅为载体，加入超浓缩复合己酸菌液、红曲酯化酶等材料，在生物酶的作用下，提高优质品率，取得良好效果[46]。

浓香型白酒酒窖外发酵香醅的生产工艺技术，不是一个简单的组合，而是应用现代微生物技术，将生香酯化发酵从大曲整体发酵过程中独立出来，可人为控制酯化条件以强化生香发酵，实现生香发酵与酒精发酵的同步进行，通过蒸馏工艺又将酒精发酵为主体的酒醅与窖外制作的香醅有机地结合，才能保证名优酒比率，并缩短发酵期。

2.4 浓香型白酒酯化酶生产技术

黄水是浓香型大曲酒发酵过程中产生的副产物，含有大量酸、酯和香味物质前体物质等，具有大量的潜在价值。而酯化酶技术就主要应用于黄水处理中，处理后制成的酯化液，经沉淀、脱色等酯化技术处理后的黄浆水酯化液用来直接勾兑白酒，可提高浓香型曲酒的优质品率[47]。

甘肃泷西渭水酒业引进酯化酶技术，合成酯化液的己酸乙酯含量以100mL酯香液中酯含量计：酯化10d生酯量为1 080mg，30d为2 370mg，60d为4 180mg，90d达到7 230mg水平[48]。利用运用酯化酶技术对黄水进行酯化，也取得了很好的效果[49-50]。

刘宾等[51]除了利用黄水外还添加了尾酒作为原料，采用酯化酶酶法制备酯化液，所得酯化液中己酸乙酯含量增加30倍左右。罗惠波等[52]应用酯化酶技术的基础上还添加了耐高温活性干酵母，黄水经酯化后，总酯含量上升，尤其己酸乙酯上升幅度更为明显，达9倍。

山东兰陵美酒利用酯化酶制剂生产黄水酯化液后，将黄水酯化液倒入底锅中，串蒸香醅或将酯化液泼洒到香醅中蒸酒，酒质可以在原基础上提高两个档次[53]。

酯化酶生物合成香酯液技术，在中国白酒走向生态化生产的今天用于白酒生产将是必然的趋势。

3 结论与展望

多年来，国内大多科研院所、高等院校及相关酒厂都对微生物技术在浓香型白酒增香方面做了很多研究，成果颇丰。在应用功能微生物、强化大曲、人工老窖、香醅制备及酯化酶技术方面，很多酒厂和研究机构已做了大量实验并应用到生产，收效甚好，如何更好的将微生物技术应用到实际生产中，提高白酒产量和质量上已受到很多学者青睐。如何提高浓香型白酒的主体香味物质含量，除了掌握现有的科研技术外，我们还需要做更多的努力，还有较多的工作需要去做：

（1）强化大曲方面的研究及应用，取得了较多的成果，应用效果也不错，但是由于强化大曲投入大，时间长、成本高而不易大规模应用。使用强化大曲做发酵剂所生产出来的基酒，保持了浓香更加突出、绵甜的优点，白酒的优质品率及出酒率也得到了一定程度的弥补。根据浓香型白酒的质量特点，适时调整强化大曲的菌种种类和比例，但如何稳定强化大曲的质量，稳定浓香型白酒产量及质量需要进一步探索。

（2）人工老窖技术研究比较早而且技术方面也比较成熟，除了正常的工艺操作之外，如何做到“扬长避短”，保持有益菌的生长繁殖而抑制腐败菌的增长，以达到自然人工老窖的整体要求，是一个需要不断实践的过程。总之，如何将人工老窖技术应用于生产并保持浓香型曲酒的典型风格，如何维持老窖中己酸菌高效活力，防治菌种衰退，需要综合多方面技术才能做到。

（3）香醅液技术在浓香型曲酒生产中应用较多，取得良好结果。但如何更好的应用现代微生物技术，将生香酯化发酵从大曲整体发酵过程中独立出来，人为控制酯化条件以强化生香发酵，对浓香型白酒产业来说非常重要。

（4）现在推广使用的酯化酶技术中多使用固态法培养麸曲，虽然有很多优势，但是也存在一些问题。采用固态法培养酯化酶麸曲，得到的是粗酶制剂，其易霉变虫蚀，不利于保存和运输，生理活性物质保质期短，限制了其应用。另外，生产上存在酶活低、效果不稳定等现象，亟需进一步研究并改进。

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