异常威克汉姆酵母在白酒酿造中的应用研究

谢再斌，王太玉，王 茜，覃先武，，李武阳，常 煦，陈 晖，许引虎，*

（1.湖北省酵母功能重点实验室，湖北 宜昌 443003；2.湖北屈姑国际农业集团索莱斯酒业有限公司，湖北秭归 443600；3.安琪酵母股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）是子囊菌属的一种，细胞多呈圆形或椭圆形，能够通过出芽方式进行无性繁殖以及形成帽状或球形子囊孢子进行有性繁殖，其广泛存在于葡萄、桑葚、柑橘等水果表面，同时也可从谷物、玉米等青贮饲料、高糖食品、传统酒曲中分离得到[1-2]。由于其具有耐酸性、低水分活性、高渗压和厌氧等极端环境条件，以及对曲霉、青霉、镰孢霉等真菌和欧文氏菌、肠杆菌、链球菌等细菌的多种物种具有抗菌活性的特点，因此异常威克汉姆酵母可广泛应用于食品保鲜、饲料加工、乳制品发酵、废水处理、酿酒生产等领域[3-5]。在酿酒生产方面，异常威克汉姆酵母能够分泌β-D-葡萄糖苷酶、β-D-木糖苷酶、α-L-鼠李糖苷酶等多种糖苷酶，从而能够促进香气风味物质的形成，并且其具有高产乙酸乙酯、2-苯乙醇的能力，因此能够用于提升酒质感官质量[6-8]。异常威克汉姆酵母已被逐步应用于酿酒生产中，是一种极具发展潜力的工业微生物菌种。本文对异常威克汉姆酵母的来源、对酒类风味的影响及其在酒类酿造中的应用进行综述，并对异常威克汉姆酵母在酿酒中的应用前景提出展望，为筛选优良酵母菌株，优化酒类发酵条件，提高酒体品质提供理论参考，对促进酿酒产业的发展有一定意义。

1 异常威克汉姆酵母的来源

1.1 水果中的异常威克汉姆酵母

果酒通常是以葡萄、柑橘、苹果等水果为原料，破碎压榨后经发酵或浸泡等工艺，酿制调配而成的饮料酒，因其具有酒精度低、香气浓郁、营养丰富等特点而深受消费者的喜爱[9-10]。在果酒发酵过程中，非酿酒酵母可以产生果胶酶、蛋白酶、葡聚糖酶、木聚糖酶等胞外酶系，这些酶类可作用于果汁中葡萄糖、果糖、蔗糖、蛋白质、果胶等相关底物，进而影响果酒的成分组成及风味物质[11]。此外，一些非酿酒酵母还可产生较高浓度的甘油，能够增加果酒的醇厚感与复杂度[12]。

异常威克汉姆酵母是一种非酿酒酵母，常存在于葡萄、桑葚、柑橘等多种水果表面。蒋丽等[13]从川藏高原地区采摘的冰葡萄果实中分离纯化出异常威克汉姆酵母，并对其耐受性进行了研究，发现异常威克汉姆酵母在8 ℃低温以及质量浓度为700 mg/L的高二氧化硫的环境中均能表现出较强的耐受性。刘阳等[14]从柑橘果皮中筛选鉴定出一株产生浓郁香味的异常威克汉姆酵母Y13，并对其发酵所产生的挥发性香气进行了研究，发现菌株Y13最主要的香气成分为苯乙醇，且相对含量在30%以上。冯涛等[15]对异常威克汉姆酵母的产香能力进行了研究，发现与商业酵母发酵酒相比，异常威克汉姆酵母发酵酒中的苯乙醇和乙酸含量明显高于商业酵母，由此也证实了异常威克汉姆酵母最主要的香气成分为苯乙醇，其具有发酵增香的功能。

1.2 传统酒曲中的异常威克汉姆酵母

作为历史悠久，工艺独特的中国白酒，是与白兰地、威士忌、伏特加、朗姆酒、金酒并称的“世界六大蒸馏酒”。利用酒曲进行酿酒是中国白酒的特色[16]。中国及东南亚地区的酒曲是一种具有糖化、发酵、生香等多功能的富含微生物菌系、酶系和曲香物质的微生态制剂，其通常是在人为控制的一定温度、湿度条件下，经过粉碎、加压等步骤而得到的砖块状曲坯[17]。异常威克汉姆酵母主要存在于清香型酒曲中，另外从酱香型、浓香型、陶香型等酒曲中也能分离获得[18-22]。

清香型白酒作为中国白酒中三大基本香型之一，具有清爽、纯净、自然、舒适的酒体风格[23]。杜艾明等[19]从黄鹤楼清香型大曲中共分离得到酿酒酵母、东方伊萨酵母、异常威克汉姆酵母、扣囊复膜酵母和扁平云假丝酵母5大类型酵母，并发现酿酒酵母和异常威克汉姆酵母在数量上占优势，其中异常威克汉姆酵母酯化酶活力最高，达到10.42 U/mL。王鹏昊等[20]从清香小曲中分离获得一株异常威克汉姆酵母Y5，并对其产酯条件进行了优化研究，发现最优条件为发酵温度30 ℃、pH 4.0、乙醇体积分数4.0%、发酵时间3 d。在此优化条件下，菌株的产酯量达到最高峰，其总酯及乙酸乙酯含量与优化之前相比，分别提高了51.5%、48.2%。

酱香型白酒是中国特有的蒸馏酒，其生产工艺独特，酒体风味独到，其中，贵州茅台酒是酱香型白酒的典型代表，是与苏格兰威士忌、法国柯涅克白兰地齐名的世界三大蒸馏名酒[24]。卢延想等[25]从酱香大曲中分离得到产β-苯乙醇、异戊醇、异戊酸等43风味物质的扣囊复膜酵母Y3以及产β-苯乙醇、4-乙烯基愈创木酚、异戊酸等37风味物质的异常威克汉姆酵母Y5，并将菌株Y3、Y5等比例混合添加至酱香型白酒发酵的酒醅中，发现菌株Y3和Y5能够显著提升酱香型白酒中的乙酸乙酯、乳酸乙酯和β-苯乙醇含量。

浓香型白酒因起源于四川泸州，又被称为泸型酒，是中国传统白酒中产量最大、市场占有率最高的白酒香型，深受广大消费者的喜爱[26]。明红梅等[21]采用传统微生物分离法从浓香型大曲中分离纯化获得地衣芽孢杆菌X19与异常威克汉姆酵母J3，并对其发酵产物的香味成分进行了测定分析，发现两株菌的发酵产物中包含了吡嗪类、苯乙醇、愈创木酚等香味物质，种类丰富。范光森等[27]从古井贡酒曲中分离鉴定得到具有较好NaCl耐受性的异常威克汉姆酵母Y1401以及具有耐受酒精度14.0%vol的菌株Y1507，之后通过测定两株菌的发酵产物风味，发现两株酵母均能产生多种风味物质，并以酯类物质居多。

作为新型白酒的陶香型酒种，其融合了浓香、清香、酱香、芝麻香4种典型酒体风格[28]。侯建光等[22]从仰韶陶香型窖池糟醅中筛选出一株能够产生浓郁的酒香味和水果香味的酵母YS/Y/22，经形态学观察和分子生物学鉴定为异常威克汉姆酵母，之后以豆芽汁培养基为底物，对该菌进行了单菌产香实验，发现该菌株的主要香味成分为乙酸乙酯。陈蒙恩等[29]从不同发酵阶段的陶香型大曲中分离纯化获得一株异常威克汉姆酵母YSY04，该菌株能产生浓郁的香味，随后对其挥发性成分进行了检测分析，发现该菌株的发酵产物中含有陶香型大曲重要香味成分，包括吡嗪类、萜烯类、苯乙醇和2,3-丁二醇等物质，种类丰富。

米酒又称甜酒，一般以优质米为主要原料，经过微生物的酸化、糖化、酒化和酯化等一系列生化过程及其代谢的协调作用酿制而成，营养丰富、风味独特、甘饴可口[30]。TIAN S F等[31]从米酒发酵醪液中分离得到一株野生型异常威克汉姆酵母，通过优化初始葡萄糖和L-苯丙氨酸浓度，在摇床中获得2 630.7 mg/L 2-苯乙醇。之后，优化了初始葡萄糖浓度、L-苯丙氨酸浓度、pH值和接种量等条件，并在5 L生物反应器中采用分批补料方式进行2-苯乙醇的生产。结果表明在最优条件下，2-苯乙醇效价为4 727.3 mg/L。

2 异常威克汉姆酵母对酒类风味的影响

酯类物质是白酒发酵过程中及后期陈酿阶段，酒体里的有机酸和醇类物质在酿酒微生物或酶的作用下反应得到一类具有芳香性气味的化合物，多呈现果香、花香，酯类在白酒中的呈香作用可在不同程度上增加酒体香气的愉悦感，是形成酒体香气浓郁的主要因素。在白酒中，起主要呈香作用的酯类有己酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸乙酯，三者之和占总酯含量的85%以上，因此被称作白酒中的三大酯[32]。酯类化合物的含量高低及稳定性，可直接影响白酒的风味感官质量[33]。

产香酵母又名产酯酵母，能合成具有芳香气味的酯类物质，如今产香酵母泛指在发酵过程中能够产生香气成分的各种酵母的总称，香气多为醇类、酯类、酚类、酮类、芳香类等具有挥发性风味的物质，主要的香气类型有：花香型、清香型、果香型等，常被广泛应用于酿造、调味品、功能性饮料等领域的增香增味[34]。产香酵母归属于生膜酵母和假丝酵母，大多数为异型汉逊酵母及少数小圆型酵母属，是一类能够生成香味成分的酵母菌[35]。异常威克汉姆酵母是一种产香酵母，具有一定的产香产酯能力。

在果酒中，叶萌祺等[36]将异常威克汉姆酵母YN6与酿酒酵母WLS21进行混合发酵，结果表明，与酿酒酵母WLS21单独发酵相比，混合发酵能够增加酒体中挥发性香气物质的种类及含量。刘丛竹等[37]以菠萝、火龙果、葡萄制成的复合果汁，利用果酒酵母和异常维克汉姆酵母进行混菌发酵，发现混菌发酵比果酒酵母单菌发酵更快，并且酒中乙酸乙酯含量提高了32.10%，达到了50.55 mg/L，高级醇含量也提高到251.09 mg/L，同时总有机酸降低到4.94 g/L。由此表明，异常威克汉姆酵母产香能力较强，且能够显著提高果酒的感官质量。

在白酒中，明红梅等[38]采用响应面法对异常威克汉姆酵母J7发酵产苯乙醇条件进行优化研究，结果表明最优发酵条件为发酵温度35 ℃，初始水分含量43%，装料量70 g/250 mL，发酵时间9 d，在该条件下，发酵产物中的苯乙醇含量为6.350 mg/100 g，与优质浓香型大曲相比，其含量增长了5倍多。陈玉香等[39]以福建红曲中分离得到的异常维克汉姆酵母为对象，研究发酵温度对异常维克汉姆酵母产挥发性风味物质的影响，发现在不同温度条件下，大部分醇类物质均呈缓慢上升的趋势，发酵终点含量接近；酯类物质可达到的峰值接近。高温发酵时，酯类风味物质含量峰值高于低温发酵的同期水平，而后含量显著下降；其发酵终点酯类物质含量明显低于低温发酵。由此表明，前期高温发酵、后期低温发酵的控温模式有利于风味物质的合成与积累。

3 异常威克汉姆酵母在酒类酿造中的应用

目前，由于异常威克汉姆酵母具有高产乙酸乙酯、2-苯乙醇的能力，因此已被广泛应用于果酒、米酒、浓香型白酒、清香型白酒、米香型白酒等酒类酿造中。在果酒酿造中，申光辉等[40]从白酒酒曲中分离筛选获得1株产浓郁果香气味，且对糖、SO2及乙醇均有良好耐受性的异常威克汉姆酵母Z133，并用其进行发酵得到了低醇西瓜果酒。之后对酒体的香气成分进行了测定，发现与未发酵西瓜汁相比，酒体中醇类和酯类香气成分种类和相对含量都有所增加，其中包括苯乙醇、乙酸香叶酯和乙酸异戊酯等重要香气成分。由此表明，从酒曲中获得的异常威克汉姆酵母Z133在低醇西瓜果酒发酵中具有一定的应用价值。刘晓柱等[41]将异常威克汉姆酵母单独接种和异常威克汉姆酵母与酿酒酵母混合接种方式发酵空心李果酒，结果发现，与单独接种组相比，两种接种方式均可降低空心李果酒酸类物质含量；而单独接种组发酵空心李果酒中醇类和其他类化合物种类增多，酯类、醇类和醛酮类化合物含量增加。因此，单独接种异常威克汉姆酵母对空心李果酒有降酸作用，同时可改善其香气组分的种类和含量。

在米酒酿造中，陈丽花等[42]从甜酒曲中分离得到CMY002和NBY002两株异常威克汉姆酵母，后对其耐受性及发酵力进行了研究，发现菌株CMY002对体积分数＞10%的乙醇耐受性较好，菌株NBY002对温度耐受性良好；两株菌在pH 3.0～11.0的条件下均能生长；菌株NBY002的产酯量高，为5.125 g/L；在米曲汁培养基中，菌株CMY002的发酵产香更加浓郁，菌株NBY002的发酵产物呈现较强的花香味；菌株NBY002具有较强产2-苯乙醇的能力。由此表明，异常威克汉姆酵母具有较强的产酯产香能力。

在浓香型白酒酿造中，赵志军等[43]从糟醅中分离筛选得到1株高产酯的异常威克汉姆酵母S5，并对该菌株的培养条件进行了优化。结果表明，最优培养条件为初始pH 4.95，发酵时间3 d，初始糖（葡萄糖）质量浓度60 g/L。在此优化条件下，发酵液中总酯含量为7.67 g/L，比优化前提高了64.2%。由此可见，异常威克汉姆酵母S5对浓香型白酒品质的提高具有潜在的应用价值。

在清香型白酒酿造中，许银等[44]从浓香型大曲中分离得到异常威克汉姆酵母Y87与酿酒酵母Y88，并将其应用于清香型小曲白酒工业生产。结果表明，异常威克汉姆酵母Y87能够提高乙酸乙酯的产量，并且其强化曲酿造的白酒中乙酸乙酯含量提高36.6%，杂醇含量降低7.1%，正丙醇含量降低16.1%，感官评分为90.7分，该白酒具有清香型小曲白酒入口醇甜、清香纯正的典型特征，由此也表明异常威克汉姆酵母Y87可显著提高小曲白酒的品质。为了稳定异常威克汉姆酵母的活性，增加基酒的总酯含量，史雁飞等[45]对异常威克汉姆酵母Y5-5进行了固定化条件优化，并分析固定化异常威克汉姆酵母对酿酒过程的影响，发现异常威克汉姆酵母Y5-5 的最佳固定化条件为：海藻酸钠添加量3%，氯化钙浓度2.0 mol/L，固定化温度25 ℃，包埋菌液异常威克汉姆酵母Y5-5的浓度为109个/mL。在此条件下，发酵液残糖量降至最低，固定化效果最好。后对固定化酵母应用于酿酒试验，发现固定化酵母发酵的酒体中的总酸、酒精度和pH等方面和与对照组接近，而总酯含量高达3.4 g/L，比原来提高了1倍左右，说明海藻酸钠与氯化钙溶液钙化后形成的网状结构，可有效保护异常威克汉姆酵母，从而提高酒体中的酯产量，对清香白酒口味的提高有重大意义。

在米香型白酒酿造中，吴健等[46]将异常威克汉姆酵母、扣囊复膜酵母、克鲁维毕赤酵母、酿酒酵母、米根霉制备成风味酒曲，并对制曲工艺进行了优化，后以市售小曲为对照，对风味酒曲中的指标进行了检测，同时采用半固态发酵方式制备米香型白酒进行验证。结果表明，最优制备工艺为酵母接种量1.0%，培养时间73 h，培养温度30 ℃。在此优化条件下，风味酒曲水分含量为10.58%，糖化力为423.77 U/g，发酵力为2.24 g/（g·72 h），经半固态法实际酿酒后，酒体总酯及总酸含量分别为6.87 g/L、1.63 g/L，感官评分为92分，具备米香型白酒的典型风格，且风味明显提升。

4 展望

异常威克汉姆酵母因具有较强的产香产酯能力，因此在酒类酿造中具有较强的发展潜力。鉴于异常威克汉姆酵母的功能特性，可对其应用前景进行如下展望：

①目前，在四川、贵州、云南等地区，由于川法小曲酒清香纯正、糟香宜人、醇和爽口、出酒率高、价格低廉，受到人们的普遍喜爱。但是小曲酒中的风味物质较低，口味淡薄，因此经常用作浓香型白酒的基酒。异常威克汉姆酵母由于具有一定的产香产酯能力，可以考虑将其运用于川法小曲酒中，让川法小曲酒的酒质得以提升。

②充分了解异常威克汉姆酵母与其他菌种之间的关系，利用之间的拮抗、互利共生等关系，来抑制某些病原微生物的生长，用于发明新型无污染的杀菌剂。同时，可发挥异常威克汉姆酵母与其他菌种各自的优点、取长补短，进行混合发酵，生产出成本更低、质量更高的产品。

③异常威克汉姆酵母能够分泌β-D-葡萄糖苷酶、β-D-木糖苷酶、α-L-鼠李糖苷酶，并具有高产乙酸乙酯、2-苯乙醇的能力，由此可以考虑运用基因工程育种技术将目标基因引入到其他优良菌株载体中，构建新型菌株，使其能够产生多种优良性状，从而使工业产品质量得以提高。

④低温发酵可以提高酒类挥发性物质的稳定性，减少蒸发损失。有研究表明，非酿酒酵母往往比酿酒酵母更耐受低温胁迫，异常威克汉姆酵母具有一定的抗冻能力，同时在利用异常威克汉姆酵母进行发酵过程中，发现前期高温发酵、后期低温发酵的控温模式更有利于风味物质的合成与积累。因此可进行其在低温胁迫下的代谢组学及蛋白组学分析，以促进其在酒类酿造中的应用。