白酒微生物研究與應用現狀（1）

摘 要： 以濃香、醬香、清香白酒三大香型為出發點，概述了近年來白酒微生物的研究狀況， 並對其進行了分析和展望，旨在為白酒微生物的研究提供思路，進一步從微生物的角度揭示中國白酒的發酵本質。

關鍵詞： 白酒； 微生物；研究現狀 

白酒微生物指白酒生產過程中以及生產環境中的微生物的總稱 ， 既包括 自然接種的天然微生物 ， 也包括人工選育的純種微生物 ； 既包括糖化菌、 發酵菌等有益微生物， 也包括導致苦味和酸敗的有害菌。 廣義上來講， 其包括附著在原料、用水、空氣、曲、醅和醪、窖泥、糟、窖池、場地、工具、設備、乃至人手及鞋等上的微生物。狹義上來說主要是曲、醅和醪、窖泥、窖池中的微生物^[1]。

白酒釀造實際上是微生物代謝的過程。因此，要弄清白酒的發酵本質，就必須從微生物 著手來進行研究。20世紀80年代至今，白酒微生物的研究進入了高潮，各酒廠、 科研機構和學校紛紛對白酒微生物進行研究。本文就以香型為出發點來對近年來白酒微生物的主要研究狀況進行概述。旨在為白酒微生物的進一步研究提供思路，以從微生物的角度更進一步理解白酒的發酵本質。

 

1．1．1 酒曲微生物的研究 

酒曲微生物的研究主要集中在酒曲中微生物的種類、數量結構及其與酒曲理化性質關係的研究，以及酒曲中優良菌株的選育。

酒曲中微生物的種類與數量結構及其與酒曲理化性質的關係的研究，以及這些研究在生產中的應用。1995年，唐玉明等人以瀘州老窖酒大曲為主要研究對象，分析了製曲過程中曲皮和曲心微生物種群與生化性能的變化，對貯存3個月後的成品大曲曲皮與曲心的微生物數量及生化性能亦作了分析測定； 並分別以曲皮 、 曲心在同等條件下進行了釀酒效果試驗。結果表明，微生物數量在人房初期出現高峰，到中期顯著降低，後期曲外層略有低落而曲心略有升高；培曲過程中曲外層的酶活力顯著高於曲心，貯存後曲心的酶活力雖有提高， 但仍明顯低於曲外層 ； 曲外層的微生物數量及酶活力雖顯著高於曲心 ，但釀造效果卻表現為曲心的出灑牢及酒中的醋酸含量明顯優於曲外層 ，酒的總酸含量相反[ 2 1 。姚萬春等對貯存期分別為3、6、9、12個月的瀘型大 曲中微 生物種群 、酶活性及釀造效果進行測定 ，結果表明， 陳曲中微生物群體隨貯存期的延長而減少，6個月以上的大曲酵母大量減少酶活力降低，超過 9個月澱粉含量明顯減少。酒中總酸 、 總酯含量隨貯存期延長而降低。並建議瀘型曲最好貯存期為3～6個月^[3]。唐玉明等對大曲發酵房上中下層空氣微生物及曲藥質量差異研究，提出曲藥培菌期間，環境微生物對曲藥質量的影響可能主要受酵母菌和細菌的影響。2001年，唐玉明對濃香型曲藥細菌的分類鑒定進行了初步研究，結果表明濃香型大曲中含有大量的微生物，主要來源於原料、水、環境(空氣、場地) 微生物，以黴菌、酵母為主，但細菌還是不少，尤其是高溫曲細菌種類更多，細菌以芽孢杆菌為主。但沒有對曲藥中細菌種類的變化和優良細菌菌株的利用進行研究^［5］。2005年，姚萬春等人係統地研究了瀘州老窖國窖曲不同層次問微生物數量、種類和優勢種群的差異及規律。結果表 明，國窖曲層次間微生物數量、種類和優勢種群差異較大^［6］ 。張文學等利用免培養法(Cul ture independent approach )提取濃香型白酒曲藥中細菌的總DNA在分子水平上運用PCR擴增技術和16S rDNA序列同源性分析等方法測定曲藥中細菌的16SrDNA基因近全序列，並建立係統發育樹圖。結果表明，組成該曲藥中的細菌分屬於Delftia、Dysgonomonas、Bacter oidetes、Pro．teobacterium、Nocardiopsi、Pseudomonas和Arthrobacter幾大類群，表現出高度的細菌多樣性^［7］。

大曲中優良功能菌的篩選和選育。唐玉明等從優質曲藥中係統進行誘變選育出4株各具特色的優良功能菌株即糖化功能菌種LZ一24和A2—3，發酵功能菌種S2．10， 生香功能菌種R一3。用不同的方式對其進行應用，並取得了良好的效果^［8］。2000年，其又收集國家名優酒廠不同季節、不同貯存期的感官的上等曲樣200多個。 通過增殖培養， 分離純化，獲得原始菌株219株。其中黴菌69株(包括酯化菌4株)，酵母菌25株， 細菌125株，並從中篩選出綜合性狀較優良的A2—3菌株。同年，其還對濃香型曲藥中酵母菌進行了初步的分類和選育^［10］。

1．1．2 酒醅中微生物的研究

對於酒醅中微生物的研究主要集中於發酵過程中各微生物的類群、演繹規律，以及其物質變化的關係，並初步闡明了白酒的生成機理。

熊昌緒等根據新疆的特殊自然條件，對濃香型白酒酒醅中微生物的消長、物質變化進行 了研究，初步弄清了酒醅發酵微生物消長、物質變化的狀況^［11］。陳敏對不同的大曲用量條件下，釀造濃香型酒過程中糟醅微生物(酵母、細菌、黴菌)的消長情況比較研究，得出在一定用曲量範圍內：微生物峰值數與大曲用量無必然的相關性；不同用曲量的微生物數的對數值與發酵時間的相關曲線趨於一致^［12］。郭霞從酒糟中分離出酵母菌8株、細菌3株和黴菌4株，並分別選取10株和15株進行混菌發酵試驗，認為在濃香型白酒發酵過程中，菌株在 15株以上為宜。喬宗偉等以全興酒廠正常生產窖池為試驗窖，對窖池酒醅中不同空間位置的微生物區係進行了動態分析。初步弄清了濃香型白酒中窖池酒醅不同層麵、不同區域微生物數量的分布及變化趨勢；並通過形態、生理學特性的分析比較以及16S rDNA、18S rDNA序列分析等，對發酵過程中主要微生物類群進行了，分類鑒定。發現酒醅不同層麵的微生物區係在數量及類別構成上存在一定差異；在酒醅體係中未見到可培養微生物區係與不可培養微生物區係在組成及數量上的巨大差異；分析了酒醅微生物的消長變化受氧氣、品溫、pH值等因素的製約，但對具體的作用機製及相互影響並未作深入的論述和分析^［14］。張文學等還利用18S rDNA片斷克隆分析和同源性比較，研究發現，濃香型白酒窖池中心糟醅中存在Torulaspora 、Talaromyces 、Issatchenkia、 Saccharomycopsis、 Trichosporon、 Eurotium Aspergillus、 Zygosaccharomyces 、Fomitopsis等 9個真菌分類屬，最主要類群是Issatchen kia、Talaromyces、Aspergillus和Eurotium等4屬，並闡述了各菌屬在發酵前中後期的變化情況。同時他們還發現好氧性黴菌在發酵中後期的較大量存在和一定程度升，提出發酵中後期窖池厭氧程度並非在逐漸增加和好氧性堪細胞內存在氧化磷酸化耦合機製，以提供黴菌所需要的分子氧兩種假設^［15］。王海燕等對白酒窖池發酵的全程跟蹤取樣，借助於PCR-變性梯度凝膠電泳(DGGE)和16S r RNA基因文庫兩種方法 ，對比研究了江蘇地區濃香型和芝麻香型白酒酒醅在發酵過程中的微生物菌群結構。DGGE圖譜分析顯示隨著發酵時間的延長， 酒醅中的微生物多樣性不斷降低；發酵結束時L a ct o b a ci l l u s   ma n i h o t i v o r a n s成為最主要的優勢菌種。16S rRNA克隆文庫的測序結果在數據庫中進行比對後表明，濃香型和芝麻香型酒 醅 中的微 生物種屬存在巨大差異，僅有Weissella、Bacillus、Acetobacte和Lactobacillus 4個屬的微生物在兩個文庫中均能檢測到，發現並鑒定出在白酒曲藥和酒醅的研究中尚未報道的細菌屬^［16］池為研究對象，通過跟蹤發酵過程取樣，對酒醅中的微生物區係及其生態因子進行了研究初步揭示了酒醅微生物區係與酒醅生態因子在演變過程中的相互關係，對濃香型白酒的發酵機理進行了初步闡述^［17］。  

1．1. 3 窖泥中微生物的研究

窖泥中微生物的研究主要包括窖泥中微生物種群及其變化規律研究、窖泥中功能微生物的研究及應用，窖泥中微生物種群的分離和鑒定，以及微生物代謝模式的初步構建。

窖泥中微生物種群及其變化的研究。施安輝對濃香型酒窖中微生物隨發酵過程中微生物的變化情況，從入窖至出窖窖泥中微生物區係分析的結果說明，窖泥中的好氧細菌和厭氧細菌均隨發酵時間的延長而有規律地變化^［18］。唐建民等人對不加糧母糟的保窖進行了檢測試驗，揭示了不加糧母糟保窖過程中理化特性和微生物種群的變化規律，以及不加糧母糟與正常母糟的差異，為不加糧母糟的再利用提供了技術依據^［19］。

窖泥中功能微生物的研究及應用。20世紀80年代以來，中科院成都生物所吳衍庸對瀘州老窖進行了深入的研究， 發現並分離利用甲醇的生絲微菌，可降低白酒中甲醇含量，還可利用其去除再利用水中的硝酸鹽。從濃香型酒老窖中分離出一株產甲烷杆菌，開發出甲烷細菌與己酸菌共酵的二元發酵技術。從瀘州老窖泥中分離出產己酸的細菌，為推廣人工老 窖發酵濃香型酒作出了重要貢獻。吳飛對滬州窖池與全興窖池中酵母菌的變化情況作了研究，結果表明，發酵工藝對微生物消長情況有較大的影響。 從優勢菌群來看，每個窖池都有個屬的酵母優勢菌群，但是各個窖池中分布的優勢菌又有所差異^［21］。

窖泥中微生物種群的分離和鑒定的研究。張文學采用傳統微生物分類鑒定法，對瀘州老窖不同窖齡窖池窖底和窖壁泥樣中的可培養兼性厭氧細菌進行了分類計數，並初步鑒定到屬。其大部分屬於芽孢杆菌屬(Bacillus)和芽孢乳杆菌屬 (orolactobacillus )，也存在假單胞菌 屬 ( Pseu．domonas )、 梭菌屬(Clostridium) 等^［22］。王茂等從窖泥中分離篩選得到3株不同的乳酸菌，鑒定為玉米乳杆菌(L. zeae )、戊糖乳杆菌( L．Pentosus)、乳酸片球菌( P．acid ilactici) ^［23］。劉莉萌等人對3個不同的濃香型白酒酒醅發酵窖池的片球菌進行研究，共分離得24株菌株。經生理生化鑒定和16S rRNA基因同源性分析，結果表明，其中20株菌屬於片球菌屬的7個已知菌種，並提出了2個新種：酒窖片球菌和耐乙醇片球菌^［24］。

微生物代謝模式的構建。楊鵬舉從窖泥中存在的微生物人手， 分析了其代謝特征， 及其代謝產物對濃香型白酒質量的影響， 並闡述了窖泥中微生物的代謝模式^［25］。這點在弄清白酒發酵機理方麵很有用，但是研究較少，應是我們下一步工作的方向和重點。

從文獻情報上來看，目前關於清香型白酒的研究報道相對於其他兩種香型較少。主要是關於清香型白酒發酵過程中主要微生物的研究以及對大曲質量和應用的研究l994年，李增勝對汾酒發酵過程中主要的微生物進行了比較闡述^［26］。熊子書在其“汾酒大曲的研究” 中， 對汾酒試點中對汾酒大曲進行的研究進行了綜述。其中，主要對清茬、紅心和後火等3種大曲的生產工藝、貯存變化、添加母曲和質量標準等進行了生產實踐與研究，並分別製曲、混合使用他指出，通過幹十餘年來的生產實踐，對提高汾酒的質量，收到了，一定的效果。1994年周恒剛發表文章“評‘ 汾酒試點乳酸菌的測定”對清香型白酒乳酸菌的研究狀況做了較詳細的描述。2005年，李增勝等對清香型白酒發酵過程酒醅中的主要微生物作了研究，認為酵母菌類主要有酵母菌屬擬內孢黴、漢遜酵母和假絲酵母；黴菌類主要有梨頭黴、黃米曲黴、根黴、毛黴和紅曲黴；細菌類主要有乳酸菌、醋酸菌、芽殖杆菌(革蘭氏陽性) 和革蘭氏陰性芽孢細菌^［27］。

對於醬香型白酒微牛物的研究主要集中在醬香型白酒 生產過程中主要微生物類群和數量結構的研究及其在生產的應用，醬香型主體功能菌及其與酒體中特征成分關係的研究及優良菌種的篩選。下麵將分開舉例概述。  

醬香型白酒生產過程中主要微生物類群和數量結構的研究及其在生產中的應用。1980年，沈陽食品發酵所崔福來等人對湖南省常德市酒廠的醬香型武陵酒的酒醅和大曲進行了係統的微生物分離試驗，結果表明，武陵酒醅入池發酵中期和後期，以及在製取過程中，放線菌的數量均多於黴菌；獲得了可供試製醬香型酒的菌株；確定了產酯酵母、白地酶和酶菌是形成堆積和入池發酵過程中，酵母和細菌占絕對優勢；成品大曲中殘留的微生物主要是耐熱的細菌、放線菌和少量酶菌^［28］.1992年，李佑紅等比較研究了濃香型酒酒曲中的細菌，將其分為三大類群：產酸細菌、底物分解細菌、放線菌，並研究了各類群在酒曲中的組成與結構特征。討論了這些細菌與兩大類型酒風格形成的關係^［29］ .1995年，崔利等人研究了高溫大曲在醬香型釀造中的作用，提出高溫大曲質量標準應是注重香氣，嚴格控製糖化力，寧低勿高^［30］.1996年，周恒剛研究了醬香型白酒堆積過程中微生物消長情況^［31］.2003年，蔣紅軍對醬香型白酒機械攤晾與傳統攤晾場地微生物作了對比，認為傳統攤晾場地殘餘酒醅中的微生物種類呈現出多樣化，而且生長快，水分蒸發慢，受環境氣溫變化影響較小；而使用機械攤晾工具，其表麵粘附殘糟很少，水分變化大，微生物數量少，種類較單一，且傳代時間較長^［32］.2004年，其又綜述了製曲發酵過程中細菌、酵母菌、黴菌三大類菌群的演替、作用規律^［33］。唐玉明等以郎酒廠第4輪次酒入窖糟醅正常生產窖池為研究對象，研究發酵過程窖池糟醅中不同空間位置的微生物區係的動態分析。結果表明，醬香型白酒糟醅發酵過程糟醅上、中、下層不同層麵的各類微生物區係在數量上存在一定差異，總的分布趨勢為上層略高於中、下層^［34］。他們還研究了醬香型酒糟醅堆積過程溫度和微生物區係的變化動態，認為堆積工序對醬香物質的生成及酒精發酵都十分重要，在生產上要加強對堆積的生產管理，嚴格控製堆積時間與溫度^［35］。

醬香型白酒生產主體功能菌及其與酒體中特征成分關係的研究。莊名揚等人從習酒的高溫大曲中，分離到環狀芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌，經測定均具有較強的蛋白水解酶、澱粉酶活力。他們認為酒體特征組分是在環狀芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的作用下，氨基酸與果糖按美拉德反應途徑而生成的^［36］。莊名揚等人以醬香型白酒高溫堆積糟醅為含菌樣品，經分離得多株耐溫、 耐酸酵母菌株， 對它們的發酵力、 產香特征以及次生代謝產物分析測定， 確認Y1、Y5-1、Y5—2、Y6一l 為主要功能菌。通過形態特征、 生理生化特征的測定，它們分別歸屬於酵母屬中的意大利酵母、地生酵母、釀酒酵母、間型假絲酵母^［37］。莊名揚等以醬香型白酒生產所使用的高溫大曲為含菌樣品，經分離獲多株耐高溫細菌，對它們的生化及香氣特征的測定，確認B3-l菌株為主要功能菌。經形態特征、生理生化特征的測定，B3—1菌株歸屬於地衣芽孢杆菌^［38］。2007年，崔利總結了醬香型白酒中吡嗪類化合物的生成途徑及環節，認為微生物在其形成過程中也起了很重要的作用^［39］。劉曉光等對醬香型白酒風味物質的形成與微生物關係的研究現狀與進展進行了總結，提出應該把生物工程和基因工程的研究作為今後的重點研究目標。運用生物信息學方法，分析釀造微生物的生物化學功能、 基因表達概貌，預測與醬香型白酒生產相關的蛋白質和微生物功能 ，將使醬香型白酒釀造微生物對茅台酒香氣的影響有更深一步認識^［40］。

優良菌種的篩選過程，同時對醬香型酒糟醅中的酵母菌進行了初步分類和優良酵母菌株的選育，結果表明，醬香型酒糟中的酵母可分為5類， 以2類和3類酵母最多，其次是4類酵母，1類和5類酵母均很少。從3類酵母中選育出了5株發酵力強的菌株，其中5S26和5S32耐酒精能力達19％vol，5S4在溫度為46℃水浴中處理48h，仍能良好地生長。選育出的5S32酵母在主要釀酒原料( 玉米、高粱 、大米、紅薯和小麥) 糖化液中均表現出較強的發酵力^［41］。2008年，馬榮山等人以麩曲醬香型白酒酒醅為菌種來源，通過平板分離純化得到7株酵母菌。將各菌株分別製曲後測定酶活力及發酵力，篩選出5株酶活力高、發酵力強的酵母菌並通過正交試驗確定醬香酒生產的最佳工藝條件。結果表明，在發酵時問為21   d，發酵溫度為20℃，曲料比為1：1．1接種量為13％的條件下，酒的醬香味突出，酒質最好^［42］。