酒曲微生物菌群对酿造酒产品风味影响的研究进展

成 林，成 坚，王 琴，李永俊，林诺怡

（仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510230）

中国酿造酒中，以酒曲酿造的发酵酒主要为黄酒、蒸馏酒为白酒，酿酒的历史可追溯至公元前[1]，酒曲是酿酒的重要辅料之一，包含酿酒需要的微生物，是酒的糖化剂、发酵剂、生香剂。千百年来中国各地以其各自的环境、生产工艺造就各种酒曲，由此产生各种风味的酒。酒曲种类错综复杂，相互交叉，一种酒曲大多只酿造一种酒，制曲工艺比较原始，制曲标准化、机械化程度低。酒曲中的微生物菌落结构复杂，但各大类微生物分别发挥的作用大致相同。文章综述了酒的特征风味物质、酒曲中的微生物及各种微生物对酒风味的影响，旨在为酒曲的标准化生产、优化酒曲微生物结构、提高酒曲质量提供参考。

1 酒的特征风味成分

现代技术对黄酒和白酒的挥发性组分和风味物质的检测已涉及上千种化合物，目前已知黄酒和白酒的风味物质主要为醇类、有机酸、酯类、羰基化合物、芳香族化合物、含硫化合物、含氮化合物和杂环化合物等。

1.1 醇类

醇类物质是酒体风味中醇香风味的来源，也是酯类的前驱体，是香气与滋味连接体。决定酒体的特征风味的醇类物质主要为多元醇，目前已研究出的各种黄酒和白酒中的呈现风味或助香物质的醇类物质有：黄酒和米香型白酒中的β-苯乙醇、异戊醇、正丙醇等[2-3]；清香型白酒中的1-丙醇、2-甲基丁醇、1-丁醇等[4]；浓香型白酒中的异戊醇、丙三醇、2,3-丁二醇等[5]；酱香型白酒中的1-丙醇、3-甲基丁醇、2-苯乙醇等[6]。

1.2 有机酸

有机酸是酒体呈现酸味的物质，大部分品种的酒中含量比较高的有机酸主要是乙酸和乳酸，它们由乳杆菌和醋杆菌产生，是酸味的主要来源。除上述两种酸外，酒体还含有各种多元酸，如丙酸、丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、戊酸、4-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、棕榈酸、（E）-2,3-二甲 基-2-戊烯酸、9-十八炔酸、γ-亚麻酸、苯甲酸、苯乙酸、4-羟基丁酸、丁二酸、富马酸等[7]。

1.3 酯类

酯类物质是酒体中最主要的风味来源，占酒体风味物质的大多数，酯的种类和含量在各种酒中的数量都是最多的，且对酒的风味影响最大，对形成各种酒的典型风格起关键作用。乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯被称为白酒四大酯类[8]，各种知名酒的特征风味来源于这四种酯构成的基本骨架，另有各种多元醇和多元酸结合生成的酯，如丙酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸丁酯，共同构成白酒的丰富滋味。

1.4 羰基化合物

羰基化合物主要指醛酮类和酰类物质，一般具有较强刺激性气味。醛酮类与醇类在酒中成为作用类似，是属于衬托和协调香气成分的一类物质，各种酒的醛酮类物质都以乙醛含量的占多，其次是乙缩醛、双乙酰等化合物[9]。醛是致使饮酒上头的主要成分，同时使酒体的香气更浓烈。

1.5 芳香族化合物

酒体中的芳香族化合物除苯乙醇、苯甲酸、苯乙酸外，还有酚类物质。部分酚类物质是构成酒体特征香味的主体，如浓香白酒和酱香白酒中的4-甲基苯酚（馊臭味）、4-乙基苯酚（臭味）、4-甲基愈创木酚（烟熏味）、4-乙基愈创木酚（水果香）等[10]。

1.6 含硫化合物

含硫化合物主要存在于芝麻香白酒、酱香白酒和药酒中。含硫化合物中的糠硫醇、甲硫醇、二甲基三硫、1-庚硫醇、1-己硫醇和乙硫醇是芝麻香白酒的特征香，其中呈现炒芝麻风味的糠硫醇是芝麻香白酒芝麻香风味的主要来源[11]。

1.7 含氮化合物

酒体中的含氮化合物主要有吡嗪、吡啶、噻唑、噻吩及其他的衍生物等，其中吡嗪类化合物占绝大多数[12]。吡嗪类是1,4-二氮杂苯母环的一类化合物的总称，这类化合物具有极低的风味阈值，微量的吡嗪即可使酒呈现特征风味。吡嗪类物质是酱香白酒的重要特征风味物质，有研究表明，酱香酒中吡嗪的含量随年份增长而增大[13]。

2 酒曲中的微生物

酒曲以其原料、制作工艺和环境的不同，微生物的组成结构千差万别，通常以制作的原料将酒曲分为大曲、小曲、麦曲、麸曲等几大类，酒曲中的微生物类群主要是霉菌、酵母菌和细菌，霉菌以曲霉、根霉为主，部分酒曲品种含有少量毛霉，酵母菌主要为酿酒酵母，细菌以乳杆菌、醋杆菌和芽孢杆菌等为主。

2.1 霉菌

酒曲中的霉菌是酒曲中最重要的一类微生物，在酒曲中占有较大比重，主要承担着酿酒过程中的第一步——糖化作用，霉菌主要有以下几类：曲霉属、根霉属、毛霉属、青霉属等。

曲霉属以其菌丝的颜色可分为黑曲霉、红曲霉、紫红曲霉、黄曲霉、白曲霉等，主要为酿酒过程提供糖化力、液化力、多种蛋白质水解能力和部分产酸产酯能力。黑曲霉是大曲中存在较多的霉菌，黑曲霉有多种活力较强的酶系，如纤维素酶[14]，可转化原料中的纤维素为糖，大大提高原料利用率和酒体得率。红曲霉大量存在于红曲，红曲霉的生长过程中能产生大量的糖化酶、酯化酶和蛋白酶等酶类，在酒的酿造中产生丰富的香味物质，广泛应用于白酒、黄酒、保健酒等酿造领域[15]。

根霉属主要为米根霉、华根霉、少根根霉、黑根霉等。有学者认为，从根霉的着生状态可以衡量酒曲菌丝的生长情况与曲块品质。米根霉在糖化过程中能产生大量淀粉糖化酶，可将直链淀粉和支链淀粉转变为可发酵性糖[16]。此外，米根霉在发酵过程中能产生乙酸乙酯、丙酸乙酯、正丙醇、3-甲基丁醇、乙醛等香味物质[17]，对曲酒的品质起着重要作用。华根霉除产生淀粉糖化酶外还能产生脂肪酶[18]、酯化酶，在酒曲的制作和发酵过程中可水解原料中的脂肪，使原料中的淀粉充分接触酵母，提高发酵效率，分解油脂产生的有机酸和甘油等物质有助于酒体丰富滋味口感。

毛霉属因其生长代谢产生乙酸，通常在酿酒过程中被归于有害菌的一种，但毛霉具有极其丰富的蛋白酶系，如酸性蛋白酶、碱性蛋白酶以及中性蛋白酶，不仅可以合成端肽酶，也能分泌内肽酶，在大曲酱香酒酿造过程中，代谢产生的甘油和乙酸对于发酵过程和酒体品质有积极作用[19]。

2.2 酵母菌

酵母菌是几乎所有发酵过程中承担糖转化成酒精任务的重要真菌，是酒的发酵动力。除产生酒精外，部分酵母属的代谢产物是酯类物质，因此酒曲中的酵母菌以其功能主要分为产酒酵母、产酯酵母或产香酵母两大类。

产酒酵母也称酒精酵母，是酒曲中所有能产生酒精的酵母菌的总称，是酒曲中的关键微生物。产酒酵母的发酵会受到多种因素的影响，有研究者通过实验发现，影响酒精酵母发酵效果的因素有温度、通风、pH、尿素、糖比例等[20]。目前研究学者们已发现众多高产酒精的酒精酵母，同时还在不断通过筛选鉴定[21]或者基因重组[22]等手段，寻找更高产酒效率的酵母菌，发掘酒精生产潜力。

产酯酵母是一类在发酵过程中能够产生酯类物质的酵母菌的总称，产酯酵母主要通过其产生的酶，将发酵液中的糖、醇、酸等物质转化为醛、酯和芳香物质。不同品种的酒曲，不同发酵条件，产生的酯的种类和含量都不同，以此造就各种酒的不同风味。与产酒酵母一样，酿造领域和微生物工程领域的研究者们都致力于发掘各种产生白酒特征风味物质的产酯酵母[23-25]。

2.3 细菌

细菌在酒曲和曲酒酿造的过程中占有十分重要的地位，承担产酸、产香的任务，与产酯酵母属一样属于提供酒体风味的原动力。酒曲中的细菌多为杆菌和球菌，部分品种的酒曲含有少量放线菌。

乳酸菌主要利用发酵环境的糖产生大量的乳酸，并且通过酯化酶的作用生成乳酸乙酯。乳酸菌的含量是衡量酒曲品质的重要标志之一，决定着酒曲的质量。发酵过程中如乳酸含量过高，容易造成发酵体系酸度过大，微生物正常生命活动，影响发酵进程。在土法酿造过程中，乳酸会与窖池内金属离子结合形成乳酸钙、乳酸铁和乳酸亚铁等盐类，造成窖泥的板结老化，对曲酒的正常发酵和最终酒体的品质都造成严重的负面影响[26]。

醋酸菌是好氧菌，能将发酵基质中的葡萄糖氧化成醋酸和少量酒精，与乳酸菌一样属于酒曲和发酵体系中必须控制的微生物。在一定含量范围内的醋酸菌，其产生的乙酸是参与酯类物质合成的重要原料，但其含量过大时，大量乙酸会抑制发酵微生物发挥发酵作用，会对酒的品质和风味产生不可逆的影响[27]。

酒曲中的芽孢杆菌主要有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌，是酱香酒曲的主要细菌之一，主要作用是产生酱香白酒的特征风味物质吡嗪[28]。枯草芽孢杆菌能分泌碱性蛋白酶和淀粉酶，并且参与合成多种芳香族化合物[29]，地衣芽孢杆菌能分泌淀粉酶和纤维素酶，并可与其他微生物相互作用，使发酵液产生更多醛酮类、酯类化合物[30]。

3 酒曲中的微生物菌群对酒风味的影响

3.1 酒曲中的霉菌对酒风味的影响

酒曲中的霉菌主要功能是分解淀粉为糖，提供发酵的源头产物，部分霉菌如红曲霉、华根霉、毛霉等霉菌通过分泌蛋白酶、脂肪酶和酯化酶等，分解蛋白质、脂肪和催化生成酯类物质，协助提升酒的整体风味。管健[31]对大曲清香型白酒的酒曲中筛选得到产酯能力较强的红曲霉，并用于麸曲制作工艺的优化，结果表明优化后的麸曲酿造的白酒中的风味物质乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量均获得提升。赵群丽[32]从酱香大曲中得到一株产酶能力较强的米曲霉，认为若蛋白酶活力越高，则有利于微生物所需营养物质的生成，利于发酵过程的正常进行。

3.2 酒曲中的酵母菌对酒风味的影响

酒体中对风味做贡献的酵母菌主要为产酯酵母和产醇酵母，统称为产香酵母，如假丝酵母、毕赤酵母、汉逊酵母等。蔡君等[33]研究生香酵母假丝酵母和球似酵母不同添加量在新型多肽黄酒复式发酵过程中的风味增香效果，结果表明，在复式发酵过程中添加生香酵母混合培养液，能显著改善新型多肽黄酒的风味和香气，且品质优于国内同类传统黄酒。余伟民等[34]在特香型白酒酒醅中添加生香酵母，发现主导风味的醇、酸和酯的含量均有较大提高，感官评定结果为酒体醇厚、诸香协调，不会改变特香型白酒的风味风格。黄慧芬[35]对米香型白酒酿造产香酵母进行筛选鉴定和碱基序列分析，确定20株产香酵母，并确定其中的葡萄汁有孢汉逊酵母对米香型白酒风味改善具有显著成效。

3.3 酒曲中的细菌对酒风味的影响

影响酒体风味的细菌为乳杆菌、醋杆菌、芽孢杆菌和放线菌，以上细菌在酿酒过程在可产生有机酸、芳香族化合物等风味物质。有学者认为，在固态法白酒发酵过程，乳酸菌具有促进美拉德反应、促进酿酒的发酵、维护与保持酿酒微生态环境等作用，主要代谢产物乳酸又是形成的乳酸乙酯及其他香味成分的重要基础物质。王丹丹[36]利用含淀粉和蛋白水解液的液态发酵培养基，接种醋酸菌、乳酸菌、产酯酵母和酿酒酵母，定向发酵产酸、酯及其他风味物质，结果表明，细菌与酵母混合发酵，产酒精和产酯能力增强。张艳等[37]对酱香型白酒发酵中乳酸菌对酿造微生物群体的影响的研究发现，乳酸菌可促进酵母的生长代谢，同时明显抑制细菌、霉菌和少数酵母的生长，以此促进和维持主要酵母在酱香型白酒发酵过程中的生态地位，从而影响酒中酸类、醇类、酯类等风味物质的形成，保证酱香型白酒的品质。杨春霞等[38]从牛栏山地缸酒醅中筛选出5株芽孢杆菌，分别为地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，经研究发现，不同的芽孢杆菌发酵对风味贡献差异较大，其中地衣芽孢杆菌产生较多的酯类和含氮化合物，蜡样芽孢杆菌与酯类和醛酮类化合物的合成相关，短小芽孢杆菌可生成烃类和醇类物质，而枯草芽孢杆菌的生成物中主要为杂环类化合物。黄蕴利等[39]对从酱香型白酒发酵过程中分离获得的一株产土臭味放线菌与酱香白酒酿造风味调控的关系进行了研究，结果表明，放线菌可以导致解淀粉芽孢杆菌代谢产生的吡嗪类化合物总量降低，具有调控其代谢吡嗪的作用，且后者可以抑制前者代谢产生过多土臭素，从而降低发酵糟醅中的异味。

4 结论与展望

目前已有众多关于酒曲中的微生物组成及对酿酒过程中对酒体风味影响的研究，但由于酿酒微生物在酒曲中的结构极其复杂，一部分深受消费者欢迎的酒，其酿造过程参与的部分微生物甚至不源自于酒曲本身，且随着时间推移，人们对酒的风味需求不断变化，加之酿酒微生物本身亦在不断变异进化，这又为酒曲微生物结构的研究和酒曲的标准化生产带来极大困难。然而，随着各种微生物鉴定技术和酒体挥发性组分分离技术水平的提升，各种新的与风味相关的微生物将不断浮现，通过完善各种酒曲中微生物的组成和进行微生物与风味物质相关性的研究，使酒曲的制作逐渐趋于标准化，减少杂质干扰，提升发酵效率，从而减少酿酒企业生产成本，提升产品品质。