管健，廖蓓，李兆飛，魏浩林，曹敬華，陳茂彬，方尚玲*

（1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430068；2.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌443000；3.工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430068；4.工業(yè)微生物湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430068）

白酒功能菌的功能特性及應(yīng)用研究

管健1，3，4，廖蓓2，李兆飛2，魏浩林1，3，4，曹敬華1，3，4，陳茂彬1，3，4，方尚玲1，3，4*

（1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430068；2.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌443000；3.工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430068；4.工業(yè)微生物湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430068）

在傳統(tǒng)白酒釀造過(guò)程中，微生物對(duì)白酒的風(fēng)味起著重要的作用，要提高白酒品質(zhì)必須要對(duì)白酒功能菌進(jìn)行研究。該文從功能菌的功能特性和菌種的應(yīng)用兩方面進(jìn)行綜述，介紹了白酒功能菌的功能特性以及其在不同香型白酒中的使用情況，并指出將不同種類的功能性微生物進(jìn)行復(fù)配、優(yōu)化、并應(yīng)用于不同香型的白酒是功能菌研究的發(fā)展趨勢(shì)。

白酒；功能菌；特性；應(yīng)用

白酒是中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品，歷史悠久，一直受到人們的歡迎。中國(guó)傳統(tǒng)白酒是以含淀粉質(zhì)的谷物為原材料，以曲為糖化劑，采用固態(tài)發(fā)酵、半固態(tài)發(fā)酵、液態(tài)發(fā)酵三種發(fā)酵方法，經(jīng)過(guò)蒸餾、儲(chǔ)藏、勾調(diào)等步驟而得到的含酒精的飲料[1]。由于釀酒材料、酒曲類型和生產(chǎn)技術(shù)以及自然環(huán)境等因素的差異性，使釀造白酒的風(fēng)格也各不相同。

白酒功能菌是指在白酒釀造過(guò)程中，促進(jìn)白酒發(fā)酵或?qū)Π拙骑L(fēng)味物質(zhì)形成有益的微生物。在白酒的釀造過(guò)程中，形成不同風(fēng)格的白酒，主要是生香，白酒香味成分的差異，產(chǎn)生了不同香型的白酒[2]。白酒發(fā)酵酒醅中棲息著種類繁多、含量豐富的有益微生物，因此篩選出具有優(yōu)良性狀的功能菌株，了解功能菌的生物學(xué)特性，明確功能菌的分類地位，對(duì)于探索不同香型白酒的釀造機(jī)理和進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)革新具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本文主要從功能菌株的功能特性和應(yīng)用兩方面對(duì)白酒功能菌進(jìn)行綜述，旨在為功能菌的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考。

1 功能菌的功能特性

1.1 酵母的功能特性

酵母是產(chǎn)酒與生香的關(guān)鍵功能菌，影響白酒的出酒率及香味成分，是白酒釀造中的主要功能菌之一[3]。根據(jù)酵母在發(fā)酵過(guò)程中的作用可分為兩大類酵母：主產(chǎn)酒精的釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）和發(fā)酵效率較低但對(duì)風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)的非釀酒酵母，它們能促進(jìn)酒精及香氣物質(zhì)的生成。李紅等[4]從茅臺(tái)酒廠釀酒車間分離選育出一株高產(chǎn)酒精酵母，其發(fā)酵力、淀粉出酒率分別為18.0 g/100 g、29.6%，適合應(yīng)用于淀粉質(zhì)原料的釀酒。邊名鴻等[5]從瀘州酒曲中分離的得到一株優(yōu)良產(chǎn)酒酵母Y-18，同時(shí)通過(guò)純種酵母與根霉進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，根霉曲與酵母曲的比例為1∶3.6的條件下效果最佳，可作為利用該菌株生產(chǎn)小曲的參考依據(jù)。而且從發(fā)酵原料和自然環(huán)境中篩選培育高產(chǎn)酒精的酵母，既經(jīng)濟(jì)又方便，這些酵母菌不斷被人工馴化，有較好的產(chǎn)酒精和耐酒精的能力以及穩(wěn)定的遺傳特性[6]。

非釀酒酵母主要產(chǎn)香、產(chǎn)酯，可生成多種的醇類、醛類和酯類等香味物質(zhì)，對(duì)白酒香味形成有重要貢獻(xiàn)。廖健民等[7]在瀘州老窖酒曲中篩選出25株酵母菌，通過(guò)對(duì)這些酵母菌進(jìn)行形態(tài)觀察、生理生化特性的檢測(cè)，從中優(yōu)選出酵母S2.10，其特性為酯香濃郁，產(chǎn)酸力較強(qiáng)，適合濃香型白酒的釀造要求。朱莉莉等[8]從濃香型大曲中篩選出了一株復(fù)合功能性突出的菌株J17，這株菌發(fā)酵后能產(chǎn)生較為豐富的風(fēng)味物質(zhì)（如乙酸乙酯、苯乙醇和愈創(chuàng)木酚等），這些物質(zhì)在濃香型白酒香味成分中占有重要位置。

除了產(chǎn)酯產(chǎn)香功能外，有的酵母還具有產(chǎn)酶特性。瘐昌文等[9-10]分別從清香型小曲酒醅和茅臺(tái)大曲中各分離了一株扣囊復(fù)膜孢酵母（Saccharomycopsis fibuligera），該酵母能夠生成淀粉液化酶和糖化酶，被認(rèn)為是產(chǎn)生淀粉分解酶類的最好的子囊酵母菌之一，同時(shí)也具有產(chǎn)酯能力。

1.2 霉菌的功能特性

霉菌具有糖化力、液化力和蛋白分解力，還可以產(chǎn)生多種有機(jī)酸。班世棟等[11]從醬香大曲中篩選出了兩株功能性霉菌，具有較高的糖化酶、液化酶和蛋白酶活力。王曉丹等[12]從濃香型大曲中分離出了一株具有較高酯化酶活的菌株，經(jīng)鑒定為紅曲屬的紫色紅曲霉（Monascuspurpureus）。呂梅[13]在中高溫大曲中篩選出了一株高產(chǎn)酯酶菌株HSM，經(jīng)過(guò)鑒定是多枝橫梗霉（Lichtheimiaramosa）。除了產(chǎn)酶外，近年來(lái)也有研究表明霉菌還可以產(chǎn)香。羅惠波等[14]以15株霉菌為出發(fā)菌株，篩選得到一株具有較強(qiáng)產(chǎn)香能力的霉菌Njsys45，其總酯含量是0.14%，可提升小曲酒質(zhì)。王曉丹等[15]從醬香曲中篩選了一株阿姆斯特丹散囊菌（Eurotium cristatus），用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)其發(fā)酵香味物質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)該菌株的發(fā)酵產(chǎn)物具有濃郁的花香和果蔬香，揮發(fā)產(chǎn)物以高級(jí)醇、酮、呋喃類醬香物質(zhì)為主。有研究表明[16]，根霉一般參與一些低沸點(diǎn)物質(zhì)的合成，曲霉可以促進(jìn)某些酯類的合成，木霉可以降解淀粉、纖維素，青霉對(duì)曲質(zhì)也有一定的影響。

1.3 細(xì)菌的功能特性

細(xì)菌為釀酒產(chǎn)香提供主要?jiǎng)恿?，在白酒釀造中存在多種細(xì)菌，且大多數(shù)為芽孢桿菌。曹敬華[17]從細(xì)菌的產(chǎn)香機(jī)制進(jìn)行了探討，認(rèn)為細(xì)菌在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中分泌的某種酶類，可以促進(jìn)美拉德反應(yīng)的發(fā)生，從而利于產(chǎn)香。袁慶云[18]從茅臺(tái)大曲中分離得到1株地衣芽孢桿菌，進(jìn)行純種固態(tài)發(fā)酵后用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該菌能代謝產(chǎn)生70多種茅臺(tái)酒風(fēng)味物質(zhì)和風(fēng)味前提物質(zhì)。有的細(xì)菌具有產(chǎn)淀粉酶能力。鐘小娟等[19]在酒鬼酒制曲間篩選出了4株產(chǎn)淀粉酶活力較高的芽孢桿菌。有的細(xì)菌還能產(chǎn)蛋白酶。王俊等[20]從郎酒大曲中篩選出了2株枯草芽孢桿菌，蛋白酶活力最高分別可達(dá)到5 022.57U/g和4 359.25U/g。

1.4 放線菌的功能特性

放線菌對(duì)白酒的風(fēng)味也有一定的影響，相較于上述三類微生物，暫時(shí)還沒(méi)有得到足夠的重視。有研究表明[21]，放線菌可以調(diào)控產(chǎn)醬香的芽孢桿菌，進(jìn)而影響產(chǎn)香菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)香。放線菌還可產(chǎn)生己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和糠醛等對(duì)濃香型白酒風(fēng)味有重要作用的揮發(fā)性物質(zhì)[22]。郭威等[23]以白骨壤鏈霉菌（Streptomycesavicenniae）GW 01為出發(fā)菌株，從放線菌的產(chǎn)酶特征研究，對(duì)放線菌促己酸菌產(chǎn)己酸的機(jī)理進(jìn)行探究，證實(shí)了白酒釀造過(guò)程中某些放線菌對(duì)己酸菌產(chǎn)己酸有促進(jìn)作用。并且通過(guò)產(chǎn)酸發(fā)酵試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，放線菌所產(chǎn)黑色素可促進(jìn)己酸菌產(chǎn)己酸，這為己酸菌的應(yīng)用提供了新的方向[24]。

2 功能菌在白酒中的應(yīng)用

2.1 功能菌在醬香型白酒中的應(yīng)用

對(duì)醬香型白酒功能菌的研究不僅能揭示醬香風(fēng)味的形成機(jī)理，也有助于優(yōu)化釀酒工藝，提升白酒品質(zhì)[25]。功能菌在醬香型白酒中的應(yīng)用大多集中在強(qiáng)化制曲過(guò)程。如趙希玉等[26]從茅臺(tái)酒釀造微生物中篩選出了6株產(chǎn)醬香細(xì)菌制細(xì)菌曲，然后再?gòu)?qiáng)化大曲，從而提高了大曲的質(zhì)量，添加細(xì)菌曲制作的強(qiáng)化高溫曲質(zhì)量要比不添加細(xì)菌曲的高溫曲好。同時(shí)添加細(xì)菌曲，既利用功能菌產(chǎn)醬香，又可以促進(jìn)堆積過(guò)程中的升溫，并且可以使發(fā)酵周期延長(zhǎng)，有助于產(chǎn)醬香物質(zhì)的積累，更易產(chǎn)醬香。馬榮山等[27]從鳳城老窖酒廠的麩曲醬香白酒酒醅中篩選菌種，用平板分離到了7株酵母。用各酵母菌分別制曲，然后測(cè)定其發(fā)酵力，得到5株發(fā)酵力較強(qiáng)的酵母，并通過(guò)正交試驗(yàn)確定了醬香白酒的最佳生產(chǎn)工藝，結(jié)果表明，在發(fā)酵時(shí)間為21 d、發(fā)酵溫度為20℃、料曲比為1.1∶1，接種量為13%的條件下，酒質(zhì)最好。

功能菌除了強(qiáng)化大曲外，還可以制備成制劑，與大曲混合使用。有學(xué)者[28]把含有多種活性功能微生物的增香菌劑作為種曲，將其與高溫大曲一起用于醬香型白酒的生產(chǎn)，以降低高溫大曲的用量，研究結(jié)果表明，加入增香菌劑可以降低高溫大曲的用量，增加酒中的香味成分，對(duì)酒質(zhì)和出酒率有一定的提高。

堆積是醬香型白酒微生物的一個(gè)富集過(guò)程。印璇[29]分別比較了功能細(xì)菌直接入窖和堆積之后入窖兩種強(qiáng)化方式對(duì)酒質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，堆積后入窖的強(qiáng)化試驗(yàn)中四甲基吡嗪含量提高了12%，直接入窖試驗(yàn)使四甲基吡嗪含量提高了4%，兩種方法酸酯含量均有不同程度的提高，所以功能菌的加入時(shí)機(jī)與加入方式對(duì)白酒微生物的代謝同樣有一定的影響。

2.2 功能菌在濃香型白酒中的應(yīng)用

己酸菌是一種產(chǎn)酸菌，對(duì)濃香型白酒的釀造非常重要，己酸菌代謝產(chǎn)生己酸，可與酵母發(fā)酵產(chǎn)生的酒精反應(yīng)生成己酸乙酯，己酸乙酯是濃香型白酒的主體香味物質(zhì)。姚萬(wàn)春等[30]從老窖泥中分離出己酸菌，擴(kuò)大培養(yǎng)后添加適當(dāng)比例的乙酸鈉、母糟、老窖泥等物質(zhì)，制備成功能菌液，使窖泥中的微生物與新投入的己酸菌共同生長(zhǎng)，不但能大幅增加酒體中己酸乙酯的含量，也能豐富其他的微量成分。張良等[31]將已酸菌和老窖泥復(fù)合微生物按照1∶1的比例復(fù)配制得窖泥功能菌液，從而使窖泥功能菌適應(yīng)窖內(nèi)復(fù)雜的發(fā)酵環(huán)境，以達(dá)到強(qiáng)化發(fā)酵體系中窖泥功能菌含量的目的。陳翔等[32]將己酸菌與酵母菌、細(xì)菌、霉菌進(jìn)行混合培養(yǎng)，制備成混合己酸菌液，并應(yīng)用于窖泥制作中，出酒率達(dá)35%、優(yōu)酒率達(dá)15%，使得以往改造后的窖池第一排無(wú)優(yōu)級(jí)酒的現(xiàn)象得到解決。

對(duì)濃香型白酒來(lái)說(shuō)，窖泥質(zhì)量的好壞直接影響酒質(zhì)的好壞，但人工窖泥在使用2～3年以后，往往會(huì)出現(xiàn)一定程度的退化和老化現(xiàn)象。杜禮泉等[33]認(rèn)為人工窖泥易退化的原因是缺乏調(diào)節(jié)窖泥pH作用的微生物，綜合考慮窖泥復(fù)合功能菌液對(duì)退化窖泥的影響，采用功能菌液來(lái)養(yǎng)護(hù)退化窖泥、提高窖泥pH、增強(qiáng)產(chǎn)己酸能力，基酒品質(zhì)得到明顯的提高，優(yōu)品酒率高達(dá)32.8%。姚萬(wàn)春等[34]從窖泥的配方入手，選擇合適的基礎(chǔ)泥，模擬老窖泥中有益微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，并添加適量的輔料與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以便窖泥功能菌能更好的生長(zhǎng)、繁殖和代謝，保證有益微生物具有良好的生長(zhǎng)和繁殖環(huán)境。

功能菌的復(fù)配使用還可以豐富窖池中的微生態(tài)體系。有學(xué)者[35]從優(yōu)質(zhì)老窖泥中分離出1株窖泥功能菌，與優(yōu)質(zhì)窖泥復(fù)合菌復(fù)配，生產(chǎn)功能性人工窖泥，將功能性人工窖泥用于新建或改建窖池，效果顯著。結(jié)果表明，功能性人工窖泥能改善窖泥風(fēng)味，增強(qiáng)窖泥的酯香味，減少新窖產(chǎn)酒的邪雜味和泥臭味，增加新酒中的主體香及其復(fù)雜香味成分，試驗(yàn)窖酒中己酸乙酯含量的最低值高于對(duì)照窖的最高值，提高近50%，增強(qiáng)新產(chǎn)酒的綿柔度和純凈感。周新虎等[36]篩選了8株霉菌、2株酵母和2株細(xì)菌，通過(guò)強(qiáng)化制曲、人工老窖、功能性菌液、多微生物功能曲等方式應(yīng)用到白酒生產(chǎn)，既保留了傳統(tǒng)釀酒工藝，又有所創(chuàng)新，可以提高白酒品質(zhì)，窖池出酒的酒體骨架成分和感官品評(píng)也表現(xiàn)良好。

有研究表明[37]，梭狀芽孢桿菌對(duì)濃香型白酒的風(fēng)味也有貢獻(xiàn)，其主要的代謝物質(zhì)是己酸、丁酸和氫氣，而且己酸菌和甲烷菌的共生會(huì)促使己酸的生成，該研究為人工窖泥的改造和復(fù)合功能菌的使用提供了重要的指導(dǎo)方向。

2.3 功能菌在清香型白酒中的應(yīng)用

清香型白酒的研究較濃香、醬香白酒來(lái)說(shuō)較少，主要集中在高產(chǎn)酯菌的篩選與應(yīng)用。蔡學(xué)梅等[38]從酒曲中篩選出了高產(chǎn)乙酸乙酯酵母，并擴(kuò)大培養(yǎng)后制成酵母麩曲，并應(yīng)用于中試車間發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)添加功能酵母并不影響出酒率。張黎杰[39]通過(guò)基因重組構(gòu)建高產(chǎn)乙酸酯釀酒酵母MY15，并應(yīng)用于清香型大曲白酒生產(chǎn)中，結(jié)果顯示，重組菌株和親本菌株相比，具有高產(chǎn)乙酸酯低產(chǎn)高級(jí)醇的特點(diǎn)。

在清香型白酒的生產(chǎn)過(guò)程中，乙乳比例失調(diào)也是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。唐取來(lái)等[40]從清香型大曲中篩選出1株可降解乳酸的枯草芽孢桿菌，通過(guò)中試試驗(yàn)驗(yàn)證，其可有效降低白酒中乳酸乙酯的含量，同時(shí)少量提升了乙酸乙酯的含量，解決了乙乳比例失調(diào)的技術(shù)難題。李曉霞[41]還從清香大曲和酒醅中分離篩選出1株高糖化酶活力米根霉，將其制成麩曲，保證原大曲酒的工藝不變，并且適當(dāng)添加米根霉麩曲輔助發(fā)酵，大曲與麩曲復(fù)合使用、取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高了出酒率，并且也能達(dá)到增乙降乳的目的。

2.4 功能菌在其他香型白酒中的應(yīng)用

白酒香型除了濃、醬、清三種主流香型以外，還有兼香、鳳香、豉香、特香等其他香型。由于這些香型屬于小眾香型，故研究也相對(duì)較少。對(duì)于功能菌的使用，大多是也為了促進(jìn)產(chǎn)酯、提高出酒率。表1簡(jiǎn)要地介紹了近些年來(lái)功能菌對(duì)白酒品質(zhì)的提升作用，為功能菌定向提升白酒風(fēng)味提供了理論支持。

表1 功能菌在白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用Tab le 1 Application of functionalm icrobe in Baijiu p roduction

功能菌對(duì)白酒品質(zhì)的提升，主要是通過(guò)提高微生物在發(fā)酵過(guò)程中的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，雖然取得了一定的成效，但是相對(duì)國(guó)外釀造酒來(lái)說(shuō)，尚存在著對(duì)發(fā)酵機(jī)理認(rèn)識(shí)的不清晰，局限于功能微生物的篩選應(yīng)用及酒體風(fēng)味物質(zhì)成分的定量分析等方面，缺乏對(duì)發(fā)酵過(guò)程中重要微生物間相互作用的研究及微生物在發(fā)酵過(guò)程結(jié)構(gòu)變化的解析，從而不能從根本掌握對(duì)白酒發(fā)酵過(guò)程。因此，認(rèn)識(shí)白酒發(fā)酵本質(zhì)，進(jìn)而提高白酒品質(zhì)仍需要深入研究。

3 結(jié)論

目前白酒功能菌的研究大部分是對(duì)那些影響白酒生產(chǎn)的模式菌株的分離、篩選和鑒定，也有實(shí)驗(yàn)室嘗試用分子手段，如原生質(zhì)體融合、定向篩選、基因工程等方法構(gòu)造功能菌。但對(duì)于白酒風(fēng)味物質(zhì)的形成與微生物關(guān)系等方面的研究不夠深入，多數(shù)也僅僅是在工藝上的改進(jìn)或用純種的微生物對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化，對(duì)各種風(fēng)味微生物之間的相互作用則了解甚少。

研究復(fù)合功能菌，有利于擴(kuò)大菌種的應(yīng)用范圍，即可用于單一功能強(qiáng)化大曲，還可以應(yīng)用于多功能性大曲或制作成制劑，與曲粉混合發(fā)酵。對(duì)于功能菌株的研究，要善于挖掘微生物的各項(xiàng)特點(diǎn)和最佳生長(zhǎng)代謝條件；還需要盡可能多的篩選出功能微生物，研究它們的糖化、液化、產(chǎn)酒、產(chǎn)香等特性，利用它們之間的協(xié)調(diào)性，將不同種類的功能性微生物進(jìn)行搭配、優(yōu)化，應(yīng)用于不同香型的白酒。特別是現(xiàn)在各酒廠正在快速的進(jìn)行機(jī)械化改造，用復(fù)合功能菌來(lái)彌補(bǔ)機(jī)械化過(guò)程中的發(fā)酵微生態(tài)體系顯得尤為重要。

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Functionalpropertiesand application of functionalm icrobes in Baijiu production

GUAN Jian1,3,4,LIAOBei2,LIZhaofei2,WEIHaolin1,3,4,CAO Jinghua1,3,4,CHENMaobin1,3,4,FANGShangling1,3,4*
(1.Key Laboratory ofFermentation Engineering ofM inistry ofEducation,College ofBioengineering and Food,HubeiUniversity of Technology,Wuhan 430068,China;2.Angel YeastCo.,Ltd.,Yichang 443000,China;3.HubeiCollaborative Innovation Centerfor Industrial Fermentation,Wuhan 430068,China;4.HubeiKey Laboratory of IndustrialM icrobiology,Wuhan 430068,China)

M icrobes play an important role in Baijiu flavor during traditional Baijiu-making process.It is necessary to research the functionalbacteria for improving the quality of Baijiu.In the paper,the functional properties ofm icrobes and their application were reviewed.The properties of functionalmicrobesand their use in different flavor Baijiu were introduced.Italso pointed thatdifferentkindsof functionalmicrobeswere formulated and optimized,and theirapplication in different flavorof Baijiu was the development trend of functionalmicrobes research.

Baijiu;functionalm icrobe;property;application

TS261.1

0254-5071（2017）08-0001-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.001

2017-03-23

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目中的重點(diǎn)課題子課題（2016YFD0400500）

管?。?992-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

*通訊作者：方尚玲（1967-），女，教授，博士，研究方向?yàn)槲⑸铩?/p>