酒曲的研究进展

陈 孝，温承坤，巩园园，方尚玲，陈茂彬

（湖北工业大学 生物工程与食品学院 发酵工程教育部重点实验室 工业发酵湖北省协同创新中心工业微生物湖北省重点实验室，湖北 武汉 430068）

白酒和酒曲是我国具有悠久历史的民族遗产，早在商周时期就有关于酒曲的记载。在早期的白酒生产过程中缺少酒曲，导致酒的风味各异、口感较差，制曲技术的出现代表了白酒得到了规范化、规模化的发展[1]。

酒曲作为酿酒生产中的一种糖化剂、发酵剂与生香剂，在发酵过程中起着至关重要的作用，故有“有美酒必备佳曲”之说。我国酒曲生产工艺多种多样，分类错综复杂、互有交叉。不同酒曲中微生物菌落结构各异，但微生物的作用大致相同，其中霉菌、细菌、酵母菌分别起糖化作用、产香作用和产酒作用[2]。酒曲在发酵时微生物产生了大量的酶，酶与微生物共同结合在酒曲原料上，形成了具有较强糖化力、蛋白质分解力和产酯力的粗酶制剂。酒曲由于其分类依据多样化、复杂化，导致酒曲分类错综复杂、相互交叉。不同酒曲能生产不同酒类。酒曲微生物是发酵产酒的主要原因，了解酒曲中微生物的习性与作用，能够起到指导生产作用。我国酒曲在制作过程中存在着优质曲比重较少、机械化程度低、曲虫治理较困难等问题的掣肘。该文综述了我国酒曲的种类、酒曲中微生物含量与种类以及酒曲生产存在的问题，旨在能够提高酒曲质量，为进一步改善我国白酒生产提供一定的理论基础。

1 酒曲的种类

酒曲按制曲原料可分为以小麦为主要原料的麦曲和以稻米为主要原料的米曲。用稻米制的曲，种类也很多，如用米粉制成的小曲，用蒸熟的米饭制成的红曲或乌衣红曲，米曲（米曲霉）；按原料是否熟化处理可分为生麦曲和熟麦曲；按曲中的添加物来分，加入中草药的称为药曲，加入豆类原料的称为豆曲（碗豆、绿豆等）；按曲的形体可分为大曲（草包曲、砖曲及挂曲）、小曲（饼曲）和散曲；按酒曲中微生物的来源可分为传统酒曲（微生物的天然接种）和纯种酒曲（如米曲霉接种的米曲，根霉菌接种的根霉曲，黑曲霉接种的酒曲）。麸曲是用纯种霉菌接种以麸皮为原料的培养物，可用于代替部分大曲或小曲[3]。

酒曲由于其分类依据多样化、复杂化，导致酒曲分类相互交叉，区分难度较大。本文主要介绍几种常用的酿酒用曲。

1.1 大曲

大曲是以小麦为主要原料，添加不同的辅料，经过堆积培养，制成的形状较大并含有多菌酶类的粗酶制剂。赖高淮大师将大曲分为三类：按照品温可以分为高温大曲、中温大曲和低温大曲；按照作用原料生产的产品可以分为酱香型大曲、浓香型大曲、清香型大曲和兼香型大曲；按照工艺可以分为传统大曲、强化大曲和纯种大曲[4]。

1.1.1 大曲生产工艺

大曲生产工艺：原料→润料→磨碎→拌料→踩曲→曲坯→堆积培养→出房→贮存→成品曲。由于大曲种类的不同导致其原料和处理温度的不一样。高温大曲主要利用小麦，顶温控制在63 ℃左右；中高温大曲主要利用大麦和豌豆，顶温控制在58～60 ℃；低温大曲以大麦和豌豆为主，顶温控制在40 ℃左右[5-7]。大曲的生产工艺错综复杂，导致曲中微生物的菌落结构各异，是我国白酒风味各异的根本原因。

1.1.2 大曲微生物

大曲在生产过程中直接与空气接触，空气中的微生物的种类错综复杂，不同区域中空气微生物的种类各异，故所处地区决定大曲中的微生物与当地白酒的口味与品质。申孟林等[8]综述了大曲中微生物在大曲酒的品质、风味呈现方面扮演着极为重要的角色，并依据大曲原料和制作工艺，简要介绍了大曲中微生物的来源、主要微生物类群以及各类微生物的主要功能。杨代永等[9]通过对茅台高温大曲制作过程进行研究发现高温大曲中细菌含量最高，霉菌次之，酵母菌最少；同时通过数据分析微生物种类霉菌有51种，细菌41种，酵母菌6种。其中细菌主要活跃在大曲制作前期，中后期霉菌比较活跃，而酵母菌主要在前期和后期出现，但含量较少。刘效毅等[10]通过分子生物学对高温大曲中的微生物进行序列分析，鉴定得到大曲中细菌主要是芽孢杆菌、放线菌、葡萄球菌、微球菌；霉菌主要是青霉、曲霉、毛霉、交链孢霉、茎点霉菌、球毛壳、散囊菌、红曲霉8类。张明春等[11]将白云边的高温大曲和中温大曲进行比较研究，发现中温大曲中细菌、酵母菌、霉菌和放线菌数量均高于高温大曲。大曲中的微生物多种多样，菌落结构各异，能产生大量的生物酶，是我国白酒的风味多样化、复杂化的主要原因。

1.2 小曲

小曲是以米粉或米糠为原料，以中草药或香药草为辅料，接种微生物后加入一定比例的水，制成曲丸或方粒，经人工控制温度、湿度等条件培养而成的粗酶制剂。小曲按照是否添加中草药可以分为药曲、无药曲；按照制曲原料可以分为以大米粉制作而成的米曲和以米糠而制成的糠曲；按照形状可以分为酒曲丸、酒曲饼与散曲；按照用途可以分为酿制甜酒的甜酒曲和用来酿制白酒的白酒曲；按照菌株可以分为纯种小曲和传统小曲[12]。

1.2.1 小曲生产工艺

小曲生产工艺：原料→浸泡→粉碎→配料接种→制坯→裹粉→入室培养→出房→干燥→贮存→成曲。覃建良[13]发明了一种米香型小曲的制作方法，以麸皮和大米粉为原料，利用米粉根霉和麸皮固体酵母进行发酵，得到了一种固体酵母曲。此发明能够大大降低传统米酒的品味不纯、影响白酒的品质。纯种小曲的微生物种类远远少于传统小曲，能够更好的控制酒的理化性质。

文章以高新技术产业为研究主体进行创新效率评价实证研究，主要发现样本航空设备制造业存在投入冗余与产出不足的情况。对比其他创新主体的创新投入和产出情况，提出以下对策来提高高技术产业创新效率。

1.2.2 小曲微生物

陈申习等[14]通过对劲牌公司发酵车间进行取样，得到了4种酵母菌、2种霉菌与6种细菌。鉴定发现酵母菌和细菌分别以酿酒酵母和乳酸杆菌为主。陆步诗等[15]通过分析两种小曲，发现小曲中的细菌以球菌和杆菌为主；霉菌主要包括黄曲霉、根霉、青霉和毛霉；酵母菌以酒精酵母和产酯酵母为主。马建苹等[16]对当归提取物在体外的抑菌效应进行研究，使用当归提取物之后，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行检测，对比发现细菌形态发生改变，部分菌种细胞壁与细胞膜破碎。谷凤文等[17]研究了9种中草药对微生物的促进作用，研究表明中草药能够在一定的范围对大肠杆菌起到促进作用。中草药成分可以抑制和促进微生物的生长，实际生产可以根据需求来确定中草药的添加种类与添加量。

1.3 麸曲

麸曲是一种以麸皮为主要原料，蒸煮之后接入纯种霉菌，进行人工培养的一种酒曲。麸曲糖化力较高但由于其属于纯种曲，发酵力与产香力较为低下，常与发酵力较高的酒曲联合使用。

1.3.1 麸曲生产工艺

麸曲生产工艺：麸皮＋辅料→蒸麸→摊凉→接种→拌匀→入池→成品曲。高林峰等[18]通过正交试验得到了生产工艺中的影响因素顺序为培养时间＞培养温度＞麸曲含水率＞桔粉添加量，同时发现其最优条件为：桔粉添加量17.5%、培养温度35 ℃、培养时间3 d、麸曲含水率55%，将麸曲的糖化酶活力提高至940.8 U/g，淀粉酶活力提高至4 243 U/g。改善麸曲的生产工艺可以提高原料利用率、生产效率以及减少经济成本。

1.3.2 麸曲微生物

麸曲由于其独特的生产工艺，微生物的种类往往较为单一。武顺等[19]筛选得到了一株高产吡嗪的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），利用响应面分析优化麸曲制作过程，将产量提高至36.36×10-5g/g。尹召军等[20]通过熟料与生料混合制作麸曲，相较于普通麦曲微生物种类增加，生物酶种类与数量显著增加，同时在酒曲中添加中草药缓和口感。

1.4 麦曲

1.4.1 麦曲生产工艺

麦曲生产工艺：小麦→过筛→原料处理→加水拌曲→成型→曲房堆曲→保温培养→通风干燥→成品曲。麦曲可以根据其原料的生熟状态可以分为生麦曲和熟麦曲。寿泉洪等[21]通过对生麦曲、熟麦曲、生熟混合曲进行黄酒发酵，发现熟麦曲液化力、糖化力和蛋白质分解力都比生麦曲高，并发现生麦曲和熟麦曲最佳比例为9∶1。陈亮亮[22]筛选发现一株产酶均较高的黑曲霉CF7，将其与米曲霉苏-16进行混合制曲，利用响应面进行发酵条件优化，同时耦合神经网络与遗传算法优化。优化后纤维素酶和木聚糖酶活力分别达32.5 U/g 和56.4 U/g，分别是米曲霉苏-16单独制曲的7.9倍和10.9倍，同时，双菌种熟麦曲产α-淀粉酶活力为29.8 U/g、糖化酶活力为837.4 U/g和蛋白酶活力为477.8 U/g。对麦曲的生产工艺进行优化可以显著提高生产效率、原料利用率和节约经济成本。

1.4.2 麦曲微生物

生麦曲由于其原料未经过灭菌处理，其微生物种类较多。熟麦曲作为一种纯种曲，其微生物种类单一，通常需要与其他酒曲混合使用。方华[23]通过对麦曲中的微生物进行基因测序与比对分析，研究发现麦曲中的真菌主要有伞枝犁头霉、黑曲霉、微小毛霉、米曲霉和构巢裸胞壳等。生麦曲微生物种类较多，风味成分丰富但其糖化力、发酵力和产香力相对较低。

2 微生物功能

我国大部分酒曲在生产过程中直接与空气接触，微生物种类和含量错综复杂，是我国酒类品种多样化、口感多元化以及风味成分复杂化的主要原因。酒曲中起主要作用的微生物主要包括霉菌、酵母菌以及细菌。

2.1 霉菌

制曲过程中霉菌主要起糖化作用，霉菌主要是曲霉属、根霉属、毛霉属、青霉属、红曲霉属和犁头霉属。霉菌体内能够产生分解淀粉和蛋白质的酶，不同种类的的霉菌能够产生不同种类的酶，在不同的发酵条件下产生的酶种类与作用都不尽相同。HERNÁNDEZ M S等[24]利用不同淀粉浓度的工厂废水进行培养，筛选得到了一株能够合成淀粉酶和蛋白酶的黑曲霉，发酵88 h时淀粉酶和蛋白酶的活性达到最高，能够使废水中的化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）减少了92%，减少工业废水中的有机物含量。HUI X 等[25]研究发现，米曲霉能够生产α-淀粉酶，并对α-淀粉酶进行了优化实验，发现在最佳优化条件下酶产量能够增加17.5%。VARALAKSHMI K N等[26]以麦麸为原料筛选得到了一株高产α-淀粉酶的菌株—黑曲霉JGI 24，并且通过优化试验发现，可以通过加不同的碳、氮补充剂来提高淀粉酶的产量，加入金属离子Ca2+和Co2+可以增加淀粉酶活性。ALIYAH A等[27]通过采用稻壳、甘蔗渣和玉米芯为原料，以黑曲霉进行发酵用来生产α-淀粉酶和β-葡萄糖苷酶，发酵第6天能够得到最大发酵效率。同时发现干燥过后酶活能保留85%～98%。霉菌能够产生大量的淀粉酶、蛋白酶以及葡萄糖苷酶，使霉菌能够糖化大量有机物产生一些初级代谢产物，为酵母菌和细菌提供生长所需营养物质以及大量次级代谢产物的前体物质。

2.2 酵母菌

酒曲中酵母菌主要包括酿酒酵母和产酯酵母，酿酒酵母通过无氧呼吸产生乙醇，产酯酵母能够利用乙醇和其他代谢产物生成香味物质。DING J等[28]对酵母的乙醇耐受性和应激反应进行研究，结果表明，乙醇浓度增加将影响膜流动性并对膜蛋白具有毒害作用，抑制细胞生长或导致细胞死亡。酿酒酵母能够产生乙醇，乙醇浓度过高会对微生物产生抑制作用，酵母菌的筛选应该考虑发酵力以及耐受性等综合性能。贾春凤等[29]在葡萄酒不同发酵时期进行筛选，获得了多株酵母菌，对其进行糖含量、产酒力、耐受性等检测，得到了几株用来进行葡萄酒发酵的专用酵母。滕超等[30]通过检测发酵力、耐受性等综合性能，从传统面食发酵剂中筛选出萨地假丝酵母和卡斯特酒香酵母。

2.3 细菌

酒曲中细菌主要包括乳酸杆菌、醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌。细菌在发酵过程中主要起生香作用，少量细菌也能够通过发酵糖类或发酵纤维素产乙醇[31]。酒中香味成分主要前体物质为蛋白质分解的副产物，细菌的产香能力与其蛋白酶活力密切相关，提高细菌的蛋白酶酶活可以提高产香能力。杨国华等[32]从茅台酒厂酱香型大曲中分离得到了一株细菌，对其产蛋白酶进行条件优化，在10%接种量、发酵温度35 ℃、含水量40%、发酵时间6 d的最优条件下蛋白酶酶活为2 901.3 U/g醅。吴丽君等[33]从烟叶上分离得到了一株短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）HD-7，利用气相色谱-质谱联用技术（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析其发酵液的成分，主要的增香成分有丙酸乙酯，乙酸，乙酸丙酯及3-羟基-2-丁酮（乙偶姻）等。明红梅等[34]从浓香型大曲中筛选得到了一株兼性厌氧细菌，利用GC-MS分析发现其挥发性物质主要为吡嗪类物质、苯乙醇、愈创木酚、苯甲醛等。细菌是酒曲产香的主要原因，对发酵条件进行优化可以提高蛋白酶酶活，增加香味物质的种类和含量。

3 存在的问题

我国酒曲在制作过程中存在着优质曲比重较少、机械化程度低、曲虫治理较困难等问题的掣肘。

3.1 优质曲较少

酒曲在发酵过程中由于接触外界微生物较多，微生物种类含量错综复杂，有益微生物与杂菌共同生长，生长条件的改变可能导致酒曲的发酵性能降低。由于操作过程中靠门窗位置顶点温度过低、水分较多、保温效果不佳、滋生曲虫等一系列问题，优质曲往往只有总曲的一部分。张春林[35]在对泸州老窖的不同酒曲进行了理化性质检测和微生物数量与种类分析，分析发现优质曲的微生物数量远多于普通曲，各类理化性质都是优质曲占据主要优势。提高优质曲的所占比重对于提高酒曲的经济价值具有较大的影响。提高优质曲可以通过加厚墙壁与稻草来升高顶点温度；可以通过开窗通风来较少室内水分；保持室内卫生干净整洁来减少曲虫。减少培育过程中的不利条件来增加优质曲减少劣质曲。

3.2 机械化程度低

酒曲在我国大部分酒厂主要以人工操作为主，机器自动化生产为辅。酒曲的机械化生产主要集中在原材料的处理上，例如对生产工艺中的润粮水分、润粮时间、颗粒粉碎度、母曲的添加量以及干燥时间等一系列前期操作。在酒曲入房培养时利用温度、CO2监测系统进行检测，而对于酒曲的安放、翻曲、开窗散热等一系列后期培菌操作的机械化程度较低，大量利用人力进行生产[36-38]。机械化生产可以大幅减少人工成本，减少曲虫对工人身体造成损伤，但现阶段机械化制曲的质量普遍不如人工制曲。提高酒曲生产过程中的机械化主要困难集中在培育阶段，由于其酒曲生产的特殊性，现阶段只能对其进行数字监控而不能进行机械操作。

3.3 曲虫治理困难

酒曲营养物质丰富和开放式生产过程，非常容易滋生曲虫。曲虫的种类主要有土耳其扁谷盗、咖啡豆象、药材甲、黄斑露尾甲、赤拟谷盗等。在发酵阶段主要生长在品温较低的酒曲发酵中后期，以食用酒曲为生，曲虫对酒曲造成危害主要在入库贮藏时期。曲虫不仅仅会对酒曲质量产生影响，还会对工人的身体造成危害，因此对曲虫的治理势在必行。我国酒厂对曲虫大部分采用物理方法和化学方法进行治理，生物方法的利用较少。

物理方法有CO2窒息法、捕虫灯诱捕法。CO2窒息法由于其存在安全隐患，用于实际生产存在一定难度；捕虫灯诱捕法效果较好但治理曲虫数目较少，并且其生产成本较高不利于大规模使用[39]。

化学方法治理曲虫主要是利用如溴甲烷、磷化铝、磷化氢等化学物质，使其进入曲虫体内产生副作用，从而对曲虫行为造成影响或直接杀死曲虫。曲虫死亡后尸体大量残留在酒曲中，由于使用了大量的化学物质，存在安全隐患且大量使用化学物质会使曲虫产生抗药性[40]。

生物治虫在酒曲的生产中主要采用以菌治虫来进行除虫。徐宏革等[41]通过研究了苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）Z113菌株在发酵过程中形成的伴孢晶体的形态及毒素蛋白的杀虫活性，发现其产生一种外毒素可以对害虫产生毒害作用，这种外毒素不会对人体产生任何副作用。KONECKA E等[42]通过利用不同比例的苏云金杆菌伴孢晶体和麝香草酚混合物进行杀虫测验，发现混合物比例为1∶100、1∶250时杀虫效果最佳。同时进行血细胞检测发现血细胞形态没有发生变化、酶蛋白活性也没有受到影响、肌动蛋白细胞骨架网络发育良好、F-肌动蛋白染色显示正常的血细胞形态、细胞核未碎裂，进一步证明了混合物主要是作用于神经系统。李新社等[43]利用苏云金杆菌对酒曲中的大谷盗进行试验，发现在浓度为0.004 mL/g时的液体中大谷盗死亡率最高，对大曲性质的影响微乎其微。