豉香型白酒微生物的研究进展

苏泽佳，熊若冰，梁景龙,2＊，费永涛,2，白卫东,2，赵文红,2＊

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州 510225）（2.农业农村部岭南特色食品绿色加工与智能制造重点实验室，广东广州 510225）

中国白酒是一种历史悠久的酒精饮料，是中国古代的伟大发明之一，也是世界上最受欢迎的六种蒸馏酒之一，根据不同的香型，可将白酒分为基础香型共四种，分别是酱香、清香、浓香和米香，其余皆为基础香型的衍生（如图1）[1]。不同类型的白酒因其酿造工艺与环境的不同，其酿造过程中所含微生物与风味物质成分也会有不同，豉香型白酒是米香型白酒的衍生香型，其口感醇厚，豉香独特，醇厚甘甜，回味爽净，是我国广东地区岭南特色食品代表之一[2,3]。

图1 中国白酒的香型及衍生Fig.1 Flavor profile and derivation of Baijiu

酒曲是一种用于白酒发酵的发酵剂，为白酒的酿造提供了糖化和发酵的动力。根据其制作工艺和原料的不同，可将酒曲分为大曲、小曲和麸曲，它们的制备和酒精发酵在半受控条件下进行[5,6]。豉香型白酒为小曲酒类，但因其是在全液态发酵下边糖化边发酵，风味又有别于其他小曲酒[7]。酒曲的制作过程中加入黄豆，大豆蛋白会在酒酿造过程中被微生物利用形成与豉香相关的风味物质[8]。豉香型白酒的酿造工艺特殊，其成品酒度数在30% vol 左右，是我国传统蒸馏酒中酒精度数最低的[9,10]。

豉香型白酒有鲜明的地域特征，其风味也较为独特，但相较与其他白酒，对其研究的深入程度较低。因此，本文将通过对豉香型白酒微生物研究现状与对风味物质形成的影响进行概述，旨在为豉香型白酒的进一步发展提供参考。

1 豉香型白酒中的微生物

豉香型白酒源于珠江三角洲地区，因其突出的豉香风味而得名。豉香型白酒酒曲属于小曲，小曲是以纯大米为原料进行制作，在酒的酿造过程中充当糖化发酵剂[11]。豉香型白酒的味道类似于发酵的大豆，回味纯净，各种功能微生物为白酒酿造提供水解酶、挥发性物质和其他成分，从而形成豉香型白酒的独特风味[12,13]。在酿造豉香白酒的过程中，细菌和真菌都参与其中。主要微生物来源于环境、酒曲和原料，主要包括醋酸菌、乳酸菌、酵母和根霉[14]。与其他基础香型白酒相比，参与豉香型白酒酿造过程的微生物类型相对较少，但少数微生物种类主导了这一酿造过程，它们利用原料进行一系列的代谢活动，为豉香型白酒提供了风味物质，这种白酒的主要芳香成分是苯乙醇和乙酯[15]。对酒曲和白酒发酵液中的微生物进行检测，发现有29 种细菌，其中乳酸杆菌和卤单胞菌是主要菌群。此外，还有21 种真菌，其中酵母菌和毛霉是优势菌[16]。

1.1 豉香型白酒酒曲中的微生物

据现有文献报道，豉香型白酒酒曲中主要的细菌属有乳酸杆菌属、魏斯氏菌属、片球菌属、链霉菌属、醋酸杆菌属等，其中乳酸杆菌属和魏斯氏菌属是酒曲中最主要的优势菌属；真菌分别为根霉属、复膜孢酵母属、嗜热毛霉属、酵母菌属、毛霉菌属、根毛霉属、毕赤酵母属和嗜热子囊菌属，酒曲中优势真菌属为根霉属、复膜孢酵母菌属、嗜热毛霉属和酵母菌属[15,16]。

徐成勇等[17]从豉香型白酒酒曲中分离出少部分微生物；吴雪梅[18]通过传统培养法分析了豉香型白酒传统小曲的微生物，其发现酒曲中的微生物以根霉和酵母为主。江汶钰等[19]通过使用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术研究了豉香型白酒酒丸、酒饼及酒醪中微生物，发现其细菌中优势菌群为乳酸菌属（Lactobacillus）和嗜盐单胞菌属（Halomonas），真菌优势菌群为酵母属（Saccharomyces）和毛霉属（Mucor）。孙哲等[20]研究了添加酒饼叶对酒曲的影响，发现不同比例的酒饼叶酒曲中微生物的群落也存在着明显差异性。豉香型酒曲制曲原料、工艺都塑造了独特的微生物菌群，正是这些微生物为豉香型白酒发酵提供各项能力，因此对于豉香型酒曲中微生物的研究有待更深层次的探究。

1.2 豉香型白酒发酵过程中微生物的变化

发酵前期，魏斯氏菌属、肠杆菌属、乳球菌属、乳酸杆菌属和片球菌属都属于优势菌种；发酵中期，乳酸杆菌属和魏斯氏菌属是优势菌种；发酵后期，只有乳酸杆菌属保持优势地位。乳球菌属、魏斯氏菌属、乳酸杆菌属、片球菌属都属于乳杆菌目，属于兼性厌氧菌，能够产生乳酸。在发酵过程中，氧气减少、酸度上升，乳酸杆菌属依然能够存活，在发酵中期和后期成为绝对优势细菌，说明它可以耐受恶劣环境。

酵母菌属随着发酵先增加再减少；复膜孢酵母属随着发酵逐渐减少；丝孢酵母属和念珠菌属来自环境中，整体处于增长的变化，在发酵前期和中期增长较为缓慢，在发酵后期快速增长。随着发酵的进行，环境急剧变化，大量酸类化合物被代谢出来，形成酸性环境，不利于真菌生长代谢，但酵母菌属保持稳定的生长，而丝孢酵母属和念珠菌属在发酵后期适应环境，成为优势菌种[15,16]。

2 豉香型白酒风味形成的相关微生物

中国白酒的风味来源于挥发性和非挥发性物质的存在，这些物质主要由发酵过程中的微生物代谢产生。挥发性物质包括化合物，如酯、醇、酸、醛、含氮化合物和含硫化合物以及萜烯。这些化合物对白酒的芳香特性和质量有重要影响。非挥发性物质一般用作挥发性物质的前体，其数量会影响白酒中挥发性物质的数量，从而影响其风味和质量[21,22]。

在酒曲生产过程中，影响酒曲微生物群落多样性和丰富度的因素包括原料、生产温度、水等。这些来自其产地的细菌、霉菌和酵母菌都在酒曲中发挥着关键作用[23]。三种发酵剂的微生物多样性存在显著差异，发酵剂中的微生物群落结构是决定风味多样性的关键因素。据报道，大曲和麸曲的细菌种类主要是嗜热或耐热的，麸曲和小曲都含有霉菌，麸曲和小曲也分别使用了酿酒酵母和纤维酵母菌[24]。在酿造过程中，各种微生物的生长代谢活动相互作用会产生相应的脂质，起到催化作用，加速酿造过程。

在豉香型白酒风味的形成过程中，产生醋酸和乳酸的醋酸菌和乳酸菌是细菌的主要菌种。周北龙[25]研究表明，乳酸菌发酵糖类不仅产生乳酸，还产生少量醇、醛、酸等，而其自溶后分解的多肽、氨基酸等大分子物质，提升黄酒的香气和口感，丰富米酒成分的多样性。醋酸菌利用乙醇生成醋酸，醋酸作为挥发酸，丰富米酒口感，醋酸还能与乙醇结合，发生酯化反应，生成醋酸乙酯。醋酸乙酯具有微带果香的香气，增添豉香型白酒的酒香[26]。而霉菌中则有根霉菌和曲霉菌，根霉菌具有良好的淀粉糖化力和蔗糖转化力，曲霉菌分泌液化淀粉酶和蛋白酶等[27]。霉菌的各种酶构成发酵的多酶系统，是分解淀粉与纤维素等大分子物质的主要驱动力，可将大分子物质降解成有利于酵母菌和产酸菌的生长和发酵的营养物质，产生酒精和各种芳香成分。例如，在发酵过程中经微生物作用使酒曲中大豆的蛋氨酸形成特征香气物质3-甲硫基-1-丙醇，在浓度较低时会有强烈的肉或肉汤的香味[28]。

豉香型白酒发酵过程中与风味物质相关性较强的微生物（见表1），其中主要是乳酸杆菌属、醋酸杆菌属、魏斯氏菌属、片球菌属等，真菌主要是酵母类，如假丝酵母属、接合酵母属、复膜孢酵母属、克鲁维酵母属等与关键挥发性风味物质相关。

表1 豉香型白酒关键挥发性风味物质与相关微生物汇总Table 1 Summary of key volatile flavor substances and related microorganisms of Chi-flavor Baijiu

乳酸菌类属于兼性厌氧菌，适合在低氧条件下生长。方冠宇等[29]研究浙江玫瑰醋发现发酵过程中醋酸杆菌、乳球菌和乳酸杆菌对有机酸的生成有很强的相关性，且可以利用有机酸作为碳源用于生成其他有机酸。也有研究表明某些乳酸菌可以利用丙酮酸来生产乳酸。马欢欢等[30]研究中韩泡菜发现明串珠菌、乳杆菌、片球菌和肠球菌可以产生有机酸类、醇类和醛类，以及肽类和氨基酸等风味物质，同时还能利用氨基酸作为氮源供自身生长。Azizan等[31]发现酿酒过程中将乳酸乳球菌（L.lactis）在30 ℃下搅拌酿造，可产生天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸。红球菌能够利用有机化合物作为能源和碳源，例如降解芳香烃、多环芳烃等化合物，同时也是一种机会致病菌[32]。

酵母在发酵过程中生长和繁殖，产生乙醇、乙醛和乙酸等初级代谢物，次级代谢物主要是高级醇、酯、硫醇和萜烯化合物等[33,34]。有两种酵母主要用于白酒酿造[35,36]，一种是酿酒酵母，它主要具有发酵糖、发酵和生产酒精的功能，具有相对较高的酒精生产能力；另一种是产脂酵母，其酒精生产能力小于酿酒酵母。然而，在白酒发酵过程中，产脂酵母可以将一些代谢产物转化为醛、酯、高级醇和其他化合物。有研究表明[37,38]，当扣囊复膜酵母的培养基中的碳源为葡萄糖时，产生的主要挥发物是β-苯乙醇、2-乙酸苯乙酯和苯乙酸乙酯，具有果香或花香。产生的非挥发性物质主要是脂肪酸、有机酸和氨基酸；当其中碳源为高粱时，产生的代谢物主要为酯类、酸类、醛酮类、萘酚类、内酯类和醇类。

3 豉香型白酒中的功能微生物

酿造过程中功能微生物对白酒的产量与品质有很大的影响，微生物形成复杂的共生关系，从而形成独特的风味。功能微生物根据其产生的作用可分为产酒微生物、产香微生物和其他功能微生物。近年来，随着对白酒的产量和品质的要求进一步提高，功能性微生物逐渐被发现、重视，并应用到实际的酿酒生产中。

3.1 产酒微生物

为提高效率降低成本，从酿造生产中分离筛选功能菌株，然后进行强化发酵，提高白酒生产效率是近年来较热门的研究趋势。加入强化菌株会改变整个酿造微生物生态，从而影响白酒的品质，因此产酒微生物需具备产生具有优异发酵能力和高抗性或抗恶劣环境的菌株，为提高酒的产量和质量，研究人员致力于发现并筛选优质的产酒微生物，以期在提高白酒的产量的同时能保证白酒的质量。

萧暖章[39,40]从豉香型白酒酒曲中分离酵母菌，经筛选鉴定得到五株功能性酵母菌。之后，在发酵过程中加入安琪高活性酵母，优化发酵参数和糖化酶种类，实验时每克粮食加入0.005 g 的酵母，用正交试验得出最优的糖化酶进行发酵，得到酒的品质和产量较原工艺都有所提高，可应用于规模化生产。

3.2 产香微生物

产香微生物是白酒发酵中产香的重要菌种，因其种类、培养条件、生产工艺的不同产生的香气不尽相同。目前产香酵母含意不仅仅是产酯酵母，某些能产生适当浓度的醇类、酚类、酸类、酮类和有机酸等都令人愉悦的香味，这些化合物可以由产香生物合成产生，而这些成分同时也是白酒中风味物质的组成成分，发酵后产生的不同香味如豉香等通常也是各种酯类混合的结果[41]。虽然不同用途的产香微生物产生的香气成分各异，但归纳起来主要包括：醇类，如乙醇、高级醇、其他杂醇等；酯类，如乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯等；酮类，如4-羟基-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3 呋喃酮[42]。

对豉香型白酒中提高酯含量大多采用筛选高产酯菌株之后，添加回酒曲强化发酵，使酒体中的酯含量提高的方法，曹荣冰等[43]从酒曲中分离得到2 株产酸菌（醋酸菌和乳酸菌），在实验中加入这两株菌混合发酵，优化发酵工艺，得到白酒的酯含量为1.85 g/L，产酒率为1.59%，效果较无强化发酵有所提高。随着技术的发展，通过形态学特征和测序技术分析鉴定功能菌种，以提高风味物质的产量也成为研究热点，黄光建等[44]通过形态学特征和5.8S rDNA-ITS 序列分析鉴定得出该细菌为异常毕赤酵母，通过单因素和正交实验对其发酵条件进行优化，在最佳工艺条件下，乙酸乙酯较原工艺提高158.04%。对风味物质进行定量定性，从中分析特定风味物质含量增减，以确定功能微生物又增加风味物质含量的效果，李旭娟[45]通过单因素和正交设计实验对酵母异常威克姆酵母的产酯条件进行优化，运用气相色谱-质谱（Gas Chromatograph-mass Spectrometer，GC-MC）测定乳酸乙酯含量为0.95 g/L，较原工艺提高61%。

由于酿酒过程会受到受环境变化的影响，微生物和风味物质会随季节变化受到影响，尤其夏季的主要风味物质含量偏低，解决不同季节含量变化的问题，对豉香型白酒的品质稳定有重要作用，郭锦宁等[46]分别将华根霉、红曲霉和米根霉制成麸曲，酿成基酒。发现试验添加2%干燥麸曲，基酒乳酸乙酯含量较平时夏季提高3 倍。

4 展望

微生物对白酒风味起着决定性的作用。其中，酒曲中的混合微生物的组成和分布以及酶的产生对白酒的发酵有着决定性的影响。随现代微生物技术的进步，应探求在白酒的生产和发酵过程中，微生物的生长规律以及探求其变化的规律和机理，探讨并科学推导出微生物与香味的相互作用，进而改进酿造工艺和改善酒的品质和风味，从而提高经济效益。

近年来，技术进步和酿造工艺的不断优化，不断提高豉香型白酒的产量和品质。豉香型白酒特殊的发酵工艺，使其主要风味物质等含量低于固态发酵白酒，这降低了豉香酒的质量，降低了其市场竞争力。为了提高豉香酒的品质，研究其微生物特别是功能性微生物以及微生物代谢机制和产香核心生物群，对于稳定发酵、保证品质非常重要。微生物群之间相互作用的影响，以及外源微生物的添加对整个发酵系统的影响仍然是未知的，值得进一步研究。