黄酒中高级醇含量的影响因素及控制措施研究进展

彭金龙，张 辉，毛严根

（上海金枫酒业股份有限公司，上海 201501）

黄酒，是世界上最古老的酒种之一，是中华民族优秀传统文化的瑰宝，色泽优美、香气浓郁、营养丰富、风味独特，是一种低度酿造酒，被誉为“液体蛋糕”。经中美联合研究，在河南省舞阳县贾湖村遗址用C同位素年代测定，黄酒已有9000 年历史。经过几千年的发展，黄酒已经成为具有中国特色的酒类和极具发展潜力的酒种，受到越来越多消费者的青睐与喜爱。

1 黄酒中的高级醇及其形成因素

1.1 高级醇简介

高级醇，通常又被称为杂醇油，是含3 个以上碳原子醇类的总称，是酒类发酵过程产生的主要副产物，也是酒中主要香气和风味物质之一。黄酒中的高级醇主要有异丙醇、烯丙醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇、叔丁醇、异戊醇、正戊醇、苯甲醇、β-苯乙醇等。黄酒中绝大多数高级醇是在主发酵期间形成的，形成途径有降解代谢途径和合成代谢途径两种：一是1907 年由德国埃尔利希(Felix Ehrlish)提出的降解代谢途径；二是1953 年Harris 提出的高级醇由糖代谢通过丙酮酸的合成代谢途径。在黄酒正常发酵过程中生成的高级醇总量，75%是由糖代谢产生的，25 %来源于Ehrlich 途径。适量的高级醇赋予黄酒特有的醇香，使酒体丰满，口味协调，给人以醇厚的感觉，但高级醇的含量过高，就会产生异杂味和较强的致醉性，俗称“上头”，甚至对人体有毒害作用。故研究黄酒中高级醇对提高黄酒品质有重要意义，且是必经之路。

1.2 影响黄酒中高级醇生成的因素

影响黄酒中高级醇含量的因素有很多，而且诸多因素是相互影响的，本文主要探讨原料、糖化发酵剂、酵母菌种、发酵温度和后酿造工艺等因素。

黄酒原料主要采用的是糯米、粳米、黍米、粟米、玉米、青稞等，采用小麦等辅料制曲，不同生产厂采用不同的生产原料。原料中天然含有的氨基酸及蛋白质的分解是黄酒发酵过程中氨基酸的主要来源。各种不同原料及不同品种的蛋白质含量各不相同，故蛋白质分解产生的氨基酸通过降解代谢途径所产生的高级醇含量也不同。

黄酒酿造的糖化发酵剂主要是麦曲和/或酶制剂。在现代机械化黄酒生产中，曲主要采用生麦曲与熟麦曲混合使用的方式，酶制剂主要采用糖化酶、液化酶和酸性蛋白酶混合使用方式。黄酒生产过程中，酵母不产胞外酸性蛋白酶和酸性羧肽酶，原料中的蛋白质主要被曲中的酸性蛋白酶和酸性羧肽酶降解形成氨基酸，曲中这两种酶的多少对黄酒中高级醇的含量影响很大。选择适宜的制曲工艺和酶制剂品种，控制曲的使用量及酶制剂的含量，可有效控制黄酒中高级醇的含量。

酵母合成细胞蛋白质副产物之一高级醇，不同的酵母菌有不同的生理特性，故即使在相同的工艺条件下，不同的酵母菌在黄酒发酵过程中生成高级醇的含量也存在很大的差异。根据高级醇生产的两条代谢途径，可通过选育高级醇代谢过程中某些关键性酶活性降低或失活的菌株，阻断或减弱生成高级醇的代谢途径，以达到显著降低黄酒中高级醇含量的目的。

温度是黄酒酿造过程中影响酵母菌代谢的诸多因素中最重要的条件之一，一般情况下，其他条件不变，发酵温度改变，酵母菌生化反应亦会协同发生变化，进而导致黄酒中高级醇的种类和数量相应变化。若发酵温度过高，会加速酵母菌对氨基酸的脱氨基作用，促进生成高级醇，同时还会加速酵母菌的自溶，自溶后产生大量的氨基酸，导致高级醇的含量增加，还会生成引起黄酒苦重味长的酪醇。

根据高级醇的理化性质，前人在主酿造结束后开展了一些降低高级醇含量的方法研究，这些方法可称为黄酒“后酿造技术”。根据现有研究报道，能够调控酒中高级醇含量的后酿造技术有分子截留、高压脉冲电场、超声波、红外线、静电场、微波、超高压、加热及辅助添加等。

2 黄酒中高级醇控制措施的研究

控制黄酒中高级醇含量的技术与方法有很多，本文从原料、糖化发酵剂、酵母菌种、发酵温度和后酿造工艺等方面总结了控制黄酒发酵过程中高级醇生成的研究进展，以期为黄酒发酵过程中高级醇控制技术体系的建立提供借鉴。

2.1 原料选择

在黄酒酿造过程中，氨基酸处于动态变化中，一方面，在蛋白酶的作用下原辅料中蛋白质不断降解为氨基酸；另一方面，黄酒酿造过程中的酵母菌、霉菌、细菌等微生物生长繁殖会消耗大量氨基酸，同时这些微生物死亡自溶后，又会提供大量蛋白质和氨基酸。黄酒发酵醪中存在过量的氨基酸时，会通过降解代谢途径转化为高级醇，因此，选用蛋白质含量较低的原料，提高米的精白度及增加其他减少蛋白质的处理工艺，使原料中蛋白质部分分解或去除，控制初始原辅料的氨基酸浓度，有助于降低高级醇的生成量。荣智兴等研究了不同精白度大米对黄酒发酵阶段高级醇含量的影响，结果表明，精白度越高，黄酒的高级醇与乙醇的比值越低；陈双等研究表明，高梁、玉米发酵液中β-苯乙醇含量要高出糯米发酵液2 倍多；都海渤等发现以糯米和部分黍米为原料酿造清爽型红曲黄酒，可使黄酒中异丁醇、异戊醇含量比以纯糯米为原料酿制的黄酒低。

2.2 糖化发酵剂选择

现有研究表明，降低麦曲添加量，选用合适比例的生麦曲和熟麦曲混合，采用适当比例的酶制剂，可以降低黄酒中高级醇的含量。张兴亚等研究了不同浓度的麦曲对黄酒中高级醇含量的影响，结果表明，当麦曲浓度从8%降至4%时，高级醇含量从489.1 mg/L 降低至230.4 mg/L。龚耀平研究了不同种类麦曲对黄酒中高级醇含量的影响，结果表明：生麦曲添加量从0 kg 增至20 kg 时，高级醇的含量从518.25 mg/L 降至338.82 mg/L；熟麦曲添加量从3 kg 增至25 kg 时，高级醇含量在5 kg 时最低，为301.32 mg/L。彭金龙等研究发现，添加爆麦曲（熟麦曲）酿造的黄酒，高级醇含量相对较低。胡武瑶等研究了不同曲酿造黄酒对高级醇含量的影响：生麦曲组的异戊醇、异丁醇和3-甲硫基丙醇的含量显著高于熟麦曲组和混合曲组，苯乙醇含量显著低于其余两组。周天银等研究发现添加糖化酶会影响高级醇的生成，当黄酒发酵醪中糖化能力不能满足酵母生长所需时，为加快其糖化速度，可加入一定量的糖化酶，使发酵醪的糖化力与酵母的发酵力达到平衡，加快酵母的发酵速度；发酵过程中，在保证酵母细胞量充足的情况下，减少其增殖倍数，酵母细胞不但能迅速消耗糖分，而且能大大减弱对氨基酸的分解作用，大大降低高级醇的生成量。武庆尉等研究发现添加酸性蛋白酶可改变高级醇的生成量，黄酒酿造过程中适当添加酸性蛋白酶时，高级醇的生成量最多可降低24.71 %，但添加量过多时又会使高级醇的含量增加。彭金龙等研究发现添加风味发酵剂酿造黄酒，可降低黄酒中高级醇的含量。

2.3 酵母菌种改良与筛选

通过诱变育种、细胞融合育种、基因工程育种等方法改变酵母菌特性，降低高级醇的方法已在其他种类酒中研究较多较深，对黄酒酵母改性研究的相关研究报道如下。陈双等用液液微萃取-气相色谱法测定黄酒发酵液中β-苯乙醇含量，发现浙江地区黄酒酵母菌株产β-苯乙醇能力要明显高于上海地区黄酒酵母菌。张兴亚等研究了4 种不同酵母菌种发酵对黄酒高级醇含量的影响，结果表明以安琪黄酒酵母作发酵剂的酒样中的高级醇含量最高，以AS2.1392 黄酒酵母作为发酵剂的酒样中的高级醇含量最低。杨鲁君等研究了不同的黄酒酵母菌株对黄酒发酵过程中高级醇含量的影响，结果表明，不同的黄酒酵母菌株酿造成的黄酒高级醇含量存在差异，其中菌株F-18 的起酵速度快，对糖的转化利用能力高，黄酒中总酸、高级醇等含量适中。袁宁等研究了改造酵母与普通黄酒酵母在黄酒酿造过程中对高级醇含量的影响，结果显示，与常规黄酒酵母相比，改造酵母降低高级醇特性显著，可使高级醇总量降低超过50 %。吴丹丽等通过发酵实验比较其分离得到的5株酵母菌株产高级醇的能力，筛选出低产高级醇的菌株AW001 和J-16-2，其产高级醇是其他菌种的三分之一到二分之一。江森等以酿酒酵母单倍体菌株AY12α为出发菌，利用同源重组技术构建乙醛脱氢酶基因过表达菌株，研究了在不同黄酒工艺条件下其对酿酒酵母产高级醇的影响，结果表明，成功构建5 株乙醛脱氢酶基因过表达菌株，所有改造菌株均可降低高级醇的生成，其中改造菌株α-ALD6效果最显著（P＜0.01），总高级醇产量下降达72.04%。蒋予箭等将黄酒酵母用海藻酸钙包埋制成固定化酵母,研究游离酵母与固定化酵母的黄酒发酵过程香气物质生成量的差异，结果发现固定化发酵有利于控制黄酒中的高级醇含量。刘梦等研究了以糯米糖化液为发酵基质，马克斯克鲁维酵母HY32 在不同发酵温度、不同通气条件以及与酿酒酵母TRADY 混合发酵对黄酒风味物质和感官的影响，结果表明，与37 ℃发酵相比较，28 ℃发酵产生的异戊醇等高级醇含量显著降低。HY32 与TRADY 1∶1 混合发酵与单一TRADY 发酵相比，高级醇（正丙醇、异丁醇、异戊醇和β-苯乙醇）总量是单一酿酒酵母发酵酒样高级醇含量的81.9%。

2.4 发酵温度优化

现有研究表明，适当提高黄酒前发酵阶段发酵温度，会加速酵母菌的繁殖，促进酵母同化发酵醪中的营养物质；发酵末期降低发酵温度，可抑制酵母菌活动能力，阻止酵母菌过多利用氨基酸生成高级醇，同时低温也有利于黄酒醪中固形物析出，提高黄酒的非生物稳定性。毛青钟等研究了不同发酵温度对黄酒质量的影响，发现前酵温度低，有利于酵母的发酵作用，高级醇生成量较多；前酵温度高，有利于细菌(如乳酸杆菌)的发酵作用，高级醇生成量较少。这与其他学者研究结论有差别，主要原因是其选取的前发酵温度梯度与其他学者的不同，为29 ℃、30 ℃、31.5 ℃、33 ℃、34 ℃。杨国军等对黄酒中的苦味物质及其来源作了探究，发现发酵温度过高，前酵升温速度过快，均会产生大量的高级醇，给黄酒带来较重苦味，为此应严格控制酵母增殖倍数和后发酵发酵温度，应在低温(＜15 ℃)下发酵。刘梦等研究了马克斯克鲁维酵母在不同温度下发酵酿造黄酒产高级醇情况，结果发现，与37 ℃发酵相比较，28 ℃发酵产生的高级醇含量显著降低。盛凤云等研究了低温发酵工艺在黄酒酿造过程中的可行性和对黄酒风味品质的影响，发现低温发酵酿制的黄酒理化指标可以达到常温发酵酿制黄酒的水平，20 ℃低温发酵工艺黄酒中总高级醇含量显著降低。

2.5 后酿造技术应用

利用后酿造技术调控黄酒中高级醇的效果有差别，在黄酒行业目前仅有少量的深入研究报道或生产实际应用案例，有待更多学者共同研究开发。边文刚等利用树脂降低黄酒中高级醇含量，发现当大孔吸附树脂加入量为5%、吸附时间为20 min 时，黄酒中的高级醇含量从300 mg/L 降至156 mg/L，可以去除48 %左右的高级醇。但是，利用树脂吸附的方法降低黄酒中的高级醇会对酒体的酒精度、营养物质、外观和口感等造成一定的影响。姜玲玲等利用活性炭处理黄酒，发现活性炭对黄酒中的高级醇具有一定的吸附效果。江京等利用微波催陈黄酒，发现新酿黄酒经微波催陈后，其总酸、总酯和风味物质均与三年陈黄酒相近，并可优化调控黄酒中高级醇的含量。蔡明迪等研究了在200～350 MPa，处理0.5～2.0 h，介质温度为10～40 ℃条件下超高压处理对黄酒感官品质、理化指标的影响，发现正丙醇、异丁醇和异戊醇为主的杂醇油含量由2.63 %减少到2.15 %。舒杰等开展了超声对黄酒的陈化机理研究，发现超声功率增大时可促进异丁醇、异戊醇等高级醇的挥发，使其含量降低。韩笑等研究了黄酒陈化过程中氧气的通入量以及通入频率对黄酒品质影响，发现经通气方式处理后的样品，高级醇、酚类风味物质在种类的减少程度上较密闭样品大。阳志锐等研究了不同橡木片添加比例对黄酒贮存过程中风味物质、游离氨基酸含量变化和感官特性的影响，发现当橡木片添加量为99 g/L 时高级醇的减少的程度较大。孟祥勇等采用30 L 循环式超声波发酵罐进行黄酒酿造，发现经30 L循环式超声波辅助处理的黄酒发酵醪液高级醇含量均显著低于未经超声处理的样品。侯福荣等利用40 kHz 超声对新制黄酒基酒进行处理，放置不同时间后测定其挥发性物质，发现放置六个月内高级醇类物质逐渐下降。

3 小结与展望

高级醇是黄酒香气和风味的重要组成部分，适量的高级醇赋予黄酒独特的香气和口味，但过量的高级醇会破坏酒体风格，甚至会伤害饮酒者的身体，因此全面了解高级醇的调控技术十分重要。在黄酒酿造过程中，高级醇的两条代谢途径同时存在，生产原料、糖化发酵剂、酵母菌种、发酵温度及后酿造工艺都会影响高级醇的含量，通过控制与优化以上条件均可降低黄酒中高级醇含量。

黄酒中高级醇具体代谢方式以及各种高级醇物质的定性与定量研究是未来的进一步研究方向，需形成标准化的操作规程来控制高级醇，对黄酒的生产实践和品质提升具有重要的指导意义。