浅谈影响白酒发酵的因素及其应用

新疆农业大学专业文献综述题目:浅谈影响白酒发酵的因素及其应用姓名:学院:食品科学与药学学院专业:食品科学与工程班级:食科班学号:指导教师:职称:2013年12月16日浅谈影响白酒发酵的因素及其应用摘要：在传统固态白酒酿造过程中，微生物在提高白酒的出酒率、优质品率以及香味物质的形成等方面起着至关重要的作用。而且白酒的发酵是多种微生物的多菌多酶体系作用过程,曲的低酶活、纯酶的单一催化个性影响着白酒发酵技术进展,适应酿造环境的菌株选育、酶的合成,酶的复配是继承传统制曲、提高发酵技术的核心和关键。复合酶制剂的应用是白酒发酵技术发展的主要方向。本篇综述主要写复合酶和微生物对白酒发酵的影响与作用。关键词：白酒发酵；酶；复合酶；微生物前言：白酒是我国传统的发酵食品，有着悠久的历史，从古至今一直受到人们的喜欢。中国传统白酒是以富含淀粉质的粮谷类为原料，以中国酒曲为糖化发酵剂，采用固态、半固态或液态发酵，经蒸馏、贮存和勾调而成的含酒精的饮料[1]，被列为世界著名六大蒸馏酒之一。酿酒微生物的种类、数量、分布及其消长变化等对发酵途径及最终产物的生成有着重大的影响，进而影着白酒的质量。白酒酿造过程中的微生物主要来源于酒曲、窖泥和糟醅，参与酒精及其香味物质的形成，赋予白酒特有的风味，随着现代微生物技术的发展，对白酒酿造技术的认识也将不断深入。制曲发酵技术在中国已有两千多年的历史,大曲的培养实质上就是由母曲自然接种,通过控制温度、湿度、空气、养分、微生物种类等因素来控制微生物在麦曲上的生长。纯种微生物强化制曲也有十几年的经验,给白酒工业带来了新的技术进步。事实上,不论是曲母接种也好,纯种添加功能曲也好,制曲的过程就是一个酶的粗生产过程,随着技术进步,酶工程的不断创新,高效酶制剂已经进入了酿造发酵领域。1微生物对白酒发酵的影响1.1酒曲微生物的研究酒曲是白酒发酵生产中微生物的主要来源，酒曲中的微生物主要包括糖化微生物、酿酒微生物和生香微生物三大类，构成中国传统白酒发酵不可缺少的微生物体系，同时，酒曲中的微生物代谢产生的物质，如糖类、氨基酸、有机酸等，都是白酒香味成分的前提物质。因此，掌握酒曲中功能微生物的情况以及在发酵过程中的变化规律，对提高白酒的品质具有重要的意义。上个世纪30年代初，我国就有了用于白酒发酵的高糖化力菌株分离培养的研究报道。现阶段，酒曲微生物的研究主要集中在生香功能菌上。胡峰[2]从传统优质大曲中分离到数株红曲霉功能菌，将其加入到强化大曲中，使大曲的糖化力、发酵力和蛋白水解力都有所提高，更具有酯化力强的突出特点，有利于白酒风味物质的形成，提高了白酒的质量。王宗彦等（1995）［3］在高温大曲中分离出了一株可以在FHI下良好生长的耐高温酵母菌———“卡斯特假丝酵母”。该株高温酵母在45℃高温下能正常发酵产生乙醇，生成乙酸乙酯、乙醛、异丁醇、异戊醇等香味物质。庄名扬等（1997）［4］从高温大曲中分离到一株地衣芽孢杆菌酱香B3-1菌，实验表明，该功能菌能增加游离氨基酸的种类和数量，促进美拉德反应迅速发生，利于白酒香味物质的形成。陈晓春等利用高酯化能力的根霉制备根霉酯化酶，使得酒中主体香味成分（如己酸乙酯、乙酸乙酯等）含量大幅度增高，其它香味成分含量也明显增加[13]。除酒曲生香功能菌的研究外，也有其他功能菌的研究。比如使用产酱香芽孢杆菌强化制曲，能提高大曲酱香型白酒的质量。微生物种类、数量、分布的变化是由温度、水分、含氧量决定的，研究制曲过程中微生物的消长变化，探求其中的规律和机理，将有助于改良酿酒工艺，降低粮耗，有很高的研究价值，值得探索[14]。1.2窖泥微生物的研究窖泥中栖息着大量的微生物，窖泥微生物的种类、数量、种群间的相互作用以及代谢的多样性直接影响着白酒特别是浓香型白酒的质量。窖泥微生物的研究主要集中在细菌多样性方面。优质窖泥细菌可以用来提高白酒的质量，对窖泥微生物的应用研究主要集中在微生物的复合应用上，对功能微生物纯种的应用还存在一定难度。王瑞明等［5］将窖泥中关键功能微生物己酸菌与红曲霉、酵母菌等一起进行优化、培养、细胞分离、保活脱水工艺处理，制成了脱水活性窖泥功能菌，并且确定了其在窖泥中的使用量以15kg/m3窖泥为经济适应量，使原酒优质品率由30％提高到了81％。姚继承等[6]将超浓缩己酸菌液制成窖泥培养液，激活和增加了窖泥中的有益微生物菌群，从而使己酸乙酯含量显著提高，四大酯比例较为协调，生香功能明显提高。陈翔等[12]将己酸菌与酵母菌、细菌、霉菌的混合培养相结合制成混合己酸菌液，并应用于窖泥制作中，使得优级酒率达15.21%，出酒率达35%，并解决了以往改造后的窖池第一排无优级酒的状况。1.3糟醅微生物的研究糟醅中的微生物与白酒的品质有着密切的联系。分析糟醅微生物群落能够从一定程度上反映主要功能菌的存在状态，对于浓香型白酒的生产及质量的提高有着重要的指导意义。酒醅是已发酵完毕等待蒸的物料，其微生物菌系来自于酒曲、窖泥以及现场生产环境。由于中国传统固态发酵白酒生产的工艺特殊性，以及相关研究技术及手段受生产地域、发酵周期、产品风格等多方面因素的限制，加之酒醅微生物区系研究的鉴定工作量相当浩大，对其探讨相对较少。董永胜等[7]从酒醅中经过分离、驯化、筛选得到一株能在38℃发酵良好的耐酸耐高温的酒精酵母菌。在固态白酒的工厂生产中，不改变生产工艺，可提高原料投入量35%，酒精产量提高30%。。曾娟等[11]为了获得适用于酿酒生产的高产酒精酵母菌株，从浓香型白酒醅样品中，经不同浓度乙醇和pH条件下的定向富集和耐受性筛选以及发酵实验，获得3株能在酒精度13%vol、pH值为3.50的条件下稳定生长且产酒能力较强的酵母菌XP-3、XP-7和XP-8。研究发现在同一生产现场和相对稳定的生产工艺下，窖池环境对微生物不同种类的长期驯化和微生物缓慢变异发展的结果，使窖泥、酒曲和生产环境微生物区系的构成基本趋于稳定。说明在正常发酵状态下，窖池酒醅微生物的种类及消长规律应该基本趋于一致。综上所述，有关对酒曲、窖泥、酒醅的研究，分析出酒曲以霉菌、酵母的作用为主，而窖泥以细菌的作用为主，主要为甲烷菌和己酸菌，酒醅的微生物主要来自酒曲及窖泥，受环境影响大、菌群复杂。酒曲、窖泥、酒醅是复合微生物体系，微生物的种类、数量、分布及其消长变化等对发酵途径及最终产物的生成有着重大的影响，应该从整体上把握白酒的酿造规律，从而优化生产工艺，提高白酒的出酒率，进而影响白酒品质。2复合酶在白酒发酵中的应用酶是生物细胞合成的具有高度催化活性物质的特殊蛋白质,是一种生物催化剂。酿酒工业中广泛应用的酶主要是糖化酶、液化淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、酯化酶等,具有酶活力强、用量少、使用方便等优点。但是,纯种微生物合成酶的高催化单一性,也给传统白酒发酵带来了一定问题,影响到了白酒发酵的周期性,因此复合酶发酵攻关技术成为了白酒发酵的一个新课题,复合酶对提高产量,改善口感,保留传统风格等方面都有明显的效果。2.1纤维素酶纤维素酶是指能水解纤维素1,3和1,4葡萄糖苷键,使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。它不是单一酶,而是起协同作用的多组分酶系:由葡聚糖内切酶(EC3.2.1.4,也称Cx酶)、葡聚糖外切酶(EC3.2.1.91,也称Cl酶),β-葡萄糖苷酶(EC2.1.2.1,也称CB酶或纤维二糖酶)3个主要成分组成的诱导型复合酶系。Cl酶和Cx酶主要溶解纤维素,CB酶主要将纤维二糖、纤维三糖转化为葡萄糖,当3个主要成分的活性比例适当时,就能协同作用完成对纤维素的降解在低温蒸煮酒精发酵过程中应用纤维素酶处理原料,出酒率提高3%以上,而且可降低醪液粘度。其作用条件为50～60℃,pH4.0～5.0[8]。2.2中温α-淀粉酶该酶能以随机的方式切断淀粉分子的α-1,4葡萄糖苷键,使淀粉分解成长短不一的短链糊精和少量的低分子量糖类,从而使淀粉的粘度迅速下降,达到液化淀粉的作用,故称其为液化酶。其作用条件为60～70℃,pH6.0～7.0。2.3糖化酶糖化酶又称葡萄糖淀粉酶,它能从淀粉的非还原性末端开始,依次水解α-1,4葡萄糖苷键,也能缓慢水解α-1,6键和α-1,3键,转化为葡萄糖。其作用条件为40～65℃,pH3.0～5.5。应用于酿酒生产,既要保持原酒的风味特色,又要提高出酒率、简化操作,故特别要重视保持原有的生产工艺,尤其是传统工艺。2.4酸性蛋白酶酸性蛋白酶是一种在酸性环境下(pH2.5～5.0)催化水解动植物蛋白质的酶制剂。在白酒生产过程中添加适量酸性蛋白酶能提高出酒率(促进原料中蛋白质降解为氨基酸,使得酵母营养丰富,活力增强,从而提高出酒率);改善风味(氨基酸本身是风味物质,又可进一步转化为其他风味成分,从而改进风味);降低杂醇油含量,其作用条件为35～42℃,pH3.0～5.0[9]。2.5木聚糖酶木聚糖酶类主要是由内切-木聚糖醇endo-l,4β-D-xylanxylanohydrolase、Ec3.2.1.8)和外切型β-木糖苷酶(exo-1,4-β-D-xylanxylanohydrolase,Ec3.2.1.37)组成,对半纤维素的降解起重要作用。酶解时,木聚糖酶以内切方式从主链内部作用于长链木聚糖的糖苷键上,将木聚糖随机地切为不同链长的木质低聚糖后,再由β-木聚糖酶作用于木质低聚糖的末端,将短链低聚糖降解为木糖。它在丢糟的再利用发酵中起到重要作用[10]。2.6脂肪酶脂肪酶作为一种在异相系统即在油-水界面起催化作用的特殊酯键水解酶,作用底物主要为天然油和脂肪,水解产物为甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。脂肪酶在白酒制曲和发酵期间,可以水解原料中所含的脂肪,使原料中的淀粉充分接触酵母,促进发酵代谢进程;同时产生有机酸和甘油,有机酸是白酒最好的呈味剂。可以使酒口味丰富而不单一,增长酒的后味;酸量适度,比例谐调,可使酒出现甜味和回甜感[9]。甘油作为一种多元醇助香剂,可以消除糙辣感,增加白酒的醇和度。更重要的是,脂肪酶同时还可以催化有机酸与大量存在的乙醇生成己酸乙酯、乙酸乙酯等酯类香味物质,从而提高白酒中酯类香味物质含量,加快白酒中各种酸、醇、酯的反应平衡,缩短贮存老熟时间,调节白酒中各种香味物质的含量和比例,提高白酒品质。其作用条件为30～45℃,pH6.0～10.0。展望：目前，对于白酒微生物的研究主要集中在少数功能模式菌株的分离、筛选和鉴定上，以及其在酒曲制作过程中的交替变化上，而对各种有益微生物之间的相互作用了解较少，影响白酒生产的主要微生物之间的相互关系还有待于进一步研究。利用现代生物技术，从基因水平上分析白酒微生物的生化功能及基因表达，预测白酒微生物功能，了解主要微生物对呈香物质生产的影响，将更深入地认识白酒微生物对酒质的影响［15］。对于复合酶技术来讲，复合酶发酵技术是现代化的必然趋势,。中国传统白酒是以大用量的曲为糖化、发酵、生香发酵剂,它也是民族传统工业的代表,但是,随着复合酶工程技术的发展,产酸增香细菌固定化发酵技术探讨,模拟适应细菌、霉菌、酵母多菌多酶发酵的现代化工艺也终将会把传统白酒发酵工艺从手工提升到自动化工艺中去,那时将会大幅度降低粮耗,提高生产效率。这将是白酒酶工程未来所研究的方向。参考文献：[1]余乾伟.传统白酒酿造技术[M].北京：中国轻工业出版社，2010.[2]胡峰，微生物技术在浓香型白酒生产中的应用研究［J］酿酒科技，2008（12）：56-[3］寇运同，王宗彦，胡永松，等4高温酵母发酵特性及功能的研究［J］酿酒科技，1995（3）：70-72[4]庄名扬，孙达孟4美拉德反应与酱香型白酒［J］酿酒科技，1997（1）：72-22[5]王瑞明，关凤梅，陆奉勇，等5脱水活性窖泥功能菌制品的研究［J］酿酒，2006，28（1）：35-37[6]姚继承，武建国，刘红军5超浓缩复合己酸菌液在窖池中的应用［J］酿酒科技，2004（2）：47-48[7]董永胜，张德中，王立言，等.固态发酵耐高温酒精酵母的选育及生产应用[J].酿酒，2005，32（5）：30-32.[8]刘明,等.纤维素酶在酒精工业中的应用进展[