黄酒中乳酸菌的研究进展

莫依灿，钟伟俊，何 湛，赵文红，2 *，黄敏欣，白卫东，2

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东 广州 510225；2.广东省岭南特色食品工程中心，广东 广州 510225）

黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于中国绍兴，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。约在三千多年前，商周时代中国人独创酒曲复式发酵法，开始大量酿制黄酒[1]。传统型黄酒是以稻米、小米、玉米、黍米、小麦等为主要原料，经蒸煮、加曲、糖化、发酵、压榨、过滤、煎酒（除菌）、贮存、勾兑而成的酒[2]。黄酒的营养价值丰富，传统的工艺使黄酒不仅保持了大米原有的营养，而且将其内在的营养全面呈现在酒液中。

黄酒在酿造过程中添加的曲有红曲、麦曲、酒药，这三种酒曲中含有多种微生物，且在黄酒酿造过程中微生物种类和数量变化不断。乳酸菌在黄酒的酿造过程中无处不在，由最初的浸米过程中的产生，到随着酒曲的接入以及酿造过程中随着黄酒发酵条件变化而产生，这些环节都少不了乳酸菌的作用。本文主要对乳酸菌在黄酒酿造过程中的作用与因此引起的问题进行阐述，并对如何改善由乳酸菌引起的问题提出了见解，期望能为深入研究黄酒中的乳酸菌提供理论基础。

1 乳酸菌的简介

乳酸菌是一种用代谢产物来命名的微生物，它是把碳水化合物（主要指葡萄糖）发酵成乳酸的一类菌群的统称，目前发现的乳酸菌就有50种[3]。乳酸菌归类于乳酸菌科，这些细菌形态上差异颇大，既有长杆状或短杆状的，又有圆形的；所有种类都是革兰阳性菌，不形成芽孢，大多不会运动，都属于专性发酵菌。乳酸菌能够在空气或氧气下生长，虽然它们是厌氧菌，但具有一定的耐氧能力[4]。乳酸菌的发酵方式有两种：其一为同型发酵，即在发酵过程中的产物只有乳酸；其二为异型发酵，乳酸菌的异型发酵的产物除了乳酸以外，还有乙酸、乙醇、二氧化碳。在乳酸菌的发酵类型中，进行同型发酵的菌种有酪乳杆菌、德氏杆菌、链球菌、保加利亚杆菌等；进行异型发酵的则以短乳杆菌、番茄乳杆菌、肠膜状明珠菌为代表。

近年来，对运用到食品当中的微生物的安全性要求越来越高，而乳酸菌在食品运用中具有一定的安全性。有研究提及，亚硝酸盐是对人体有害的物质，是由硝酸盐还原而来。在常见的乳酸菌代谢过程中不分泌合成细胞色素氧化酶，故在有乳酸菌存在的发酵产业过程中将硝酸盐还原成亚硝酸盐的几率很少，这在很大程度上避免了亚硝酸盐对人体的危害[5-7]。由此可见，对黄酒中乳酸菌的进一步研究，确定其安全性有深刻的意义。

2 乳酸菌的生理保健功能

乳酸菌的发酵产物可以促进身体对金属元素的吸收。它的发酵产物以乳酸为主，乳酸可以提高金属元素钙、磷、铁的利用率，促进维生素D的吸收。乳糖分解产生的半乳糖是构成脑神经系统中脑磷脂的成分，与婴儿出生后脑的迅速生长有密切关系。

乳酸菌在消化系统中起到调节的作用。它在人体的消化系统中广泛分布，通过产酸、过氧化氢、酶类、细菌素、合成维生素（B族维生素、维生素K）、分解胆盐来改善胃肠功能[8]。此外，乳酸菌还通过自身与其代谢产物和其他细菌间的相互作用来调整菌群之间的关系，维持和保证菌群最佳优势组合及这种组合的稳定性[9]。

乳酸菌在抗肿瘤与提升免疫力方面也有着一定的作用[10]。其中的作用机理如下：降解或吸附致癌物，一些乳酸菌细胞组成成分特别是完整细胞壁肽聚糖具有抗肿瘤作用[12]，胞外多糖具有抗肿瘤的生物活性[13]；改善肠道菌群，阻止肠内致癌物形成；增强宿主免疫系统；产生抗突变的物质；改变肠道的生理生化环境，乳酸菌在肠道内分泌的乳酸可以对大肠杆菌起到抑制的作用[14-16]；影响宿主的生理机能，不过完全的机理还在研究阶段。

有研究表明，乳酸菌具有较高的降低胆固醇的作用，适量服用乳酸菌及乳酸菌发酵产品可以有效降低血液胆固醇的含量，从而减少心血管疾病的发生率[17]。

国内外许多科学家纷纷认为乳酸菌与长寿有着密切的联系。俄国生物学家梅契尼可夫被誉为乳酸菌之父，他在保加利亚旅游时发现了当地许多超过百岁的长寿老人并且在研究了他们的饮食习惯之后发现，他们每天都有饮用“酸乳”的习惯，后经研究证实，饮用酸乳有助于延年益寿，其关键则是产生酸乳的乳酸菌[10]。有研究者发现，我国广西巴马县的百岁长寿老人体内的双歧杆菌的量几乎与中国年轻人体内的数量相等[11]。

乳酸菌的保健功能不胜枚举，黄酒中亦存在大量的乳酸菌，这给黄酒增添了一个养身保健的来源。

3 乳酸菌在黄酒中的作用

栾同青等[18]利用应用变性梯度凝胶电泳（denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）技术对黄酒酿造过程细菌群落的结构变化进行分析研究，测序结果显示，存在于黄酒酿造过程中的细菌主要有乳杆菌、葡萄球菌、糖多孢菌、肠杆菌、布丘氏菌等种类。

冯浩等[19]利用选择性培养基和MRS培养基对黄酒中的乳酸菌进行分离，通过对分离出的菌种进行形态学特征鉴定、生理生化特征鉴定、分子生物学鉴定以及生物学特性研究，包括产乳酸能力测定、耐酸性测定、耐盐性测定，最终确定了黄酒中的乳酸菌分别为植物乳杆菌和希氏乳杆菌。

黄酒的种类和制作方法的不同使得黄酒中乳酸菌的种属存在诸多差异，而乳酸菌在黄酒酿造中的作用不可忽视，故乳酸菌在不同黄酒酿造工艺中对整个黄酒的发酵过程起到的具体作用值得深入研究。

3.1 浸米过程中乳酸菌的作用

在黄酒酿造中，浸米是一个重要环节，在浸泡过程中主要的变化是大米吸水膨胀、主成分的分解、大米及浆水酸度的变化等[20]。大米在吸水膨胀的同时，其营养物质也逐渐流失到浸米浆水中，这样就促进了微生物的生长繁殖。

浸米浆水中主要的微生物就是乳酸菌，其中乳酸球菌的数量随着浸米时间的增加而减少，而乳酸杆菌的数量则不断增加，在浸米这一流程结束时乳酸杆菌便占了主导地位。乳酸菌的主要代谢产物是有机酸，有机酸使大米酸化，达到一定酸度，这一酸度直接关系到成品黄酒的品质与风味[20]。薛洁等[21]曾将浸米浆水添加入黄酒酿造流程中的淋饭环节，从而提升了成品黄酒的风味；陈坚刚[22]曾用将从浸米浆水中分离出来的乳酸菌接种到浸米水中，并进行厌氧发酵，这样加快了大米的酸化程度，也在一定程度上减少了大米在浸泡过程中的营养流失。

3.2 发酵过程中乳酸菌的作用

3.2.1 调节发酵酒醪的微生态环境

由于经过蒸饭流程的操作，在黄酒酿造初期乳酸菌的来源仅限于曲，而曲中乳酸菌含量较少。毛青钟[23]对黄酒发酵过程的乳酸含量检测发现，发酵初期的乳酸含量很小，推测该部分乳酸是由于黄酒开放式发酵过程中从空气中以及曲中接入的霉菌产生，而随着发酵的进行，后期检测到成品黄酒中总乳酸＞4 400 mg/L，在后期的黄酒微生物分离实验中证明，黄酒发酵后期的乳酸大部分是由乳酸菌产生。

乳酸菌产酸（如乙酸、丙酸、乳酸等），酸对有害菌起抑制作用。一般细菌生长的最适pH值为6～7，若低于该值细菌的生长速率将大大降低或不生长甚至死亡[24]。乳酸菌的存在使发酵酒醪的pH值下降，乳酸杆菌在pH值3.3～3.5能生长、发酵，最低可达pH值2.0能存活，在此条件下抑制了其他许多杂菌的生长，使得酵母能在一个稳定的条件下进行发酵，也使自身产生了更多乳酸。

乳酸菌素是由乳酸菌产生的一种具有活性的多肽或蛋白质物质，大部分细菌素对近缘关系的细菌有抑制作用，少数细菌素抑菌谱很广[18-19]。乳酸菌素普遍呈现不可逆的杀菌作用方式[27]，故乳酸菌在黄酒发酵过程中分泌的乳酸菌素为酵母菌的发酵提供了一个相对干净的发酵环境。

3.2.2 辅助酵母菌发酵

大量乳酸菌的存在除了能抑制杂菌的代谢活动外，在其生长过程中也一定程度上对酵母菌的发酵起到了辅助作用。有些乳酸菌自溶能产生活性成分和酸性多糖磷酸质，具有促进米饭的溶解、液化和糖化的作用[28]，在一定程度上提高了酵母菌对淀粉的利用率。

在乳酸菌常见的几属乳酸菌的生长温度特点：乳杆菌属的生长温度范围为2～53 ℃，双歧杆菌属的生长温度范围为25～45 ℃，明串珠菌属的生长温度范围为5～30 ℃，片球菌属的最适生长温度为25～40 ℃，链球菌属的生长温度范围是25～45 ℃，肠球菌属的的生长温度范围是10～45 ℃，乳球菌属的最适生长温度为30 ℃，以上菌属的最适生长温度范围在30～37 ℃。黄酒的整个发酵温度范围在25～31 ℃，符合乳酸菌的生长温度。可见，乳酸菌的适宜生长温度虽然接近，但在一定的温度区间内仍会有不同的乳酸菌生长。

在黄酒的前发酵期间的温度较高，此期间主要是高温乳酸菌的生长和繁殖，后发酵的温度一般控制在25 ℃左右，这时的乳酸菌种属则以低温乳酸菌为主。在后发酵时期，高温乳酸菌的细胞内产生的N-乙酰基-溶菌酶对其细胞壁的细胞壁多糖起作用，使得更多基质分子插入其中，这样使得细胞壁出现局部的大孔洞，此时细胞已失去了原有的形态，这样的现象只存在于其细胞壁上，对于细胞内的水解酶没有影响，当细胞降解后包内酶自然而然地释放到基质中继续发挥其的生物活性，这一过程便是乳酸菌的自溶现象[5]，自溶后的乳酸菌为酵母菌的代谢提供的丰富的营养物质。

发酵工业中加入防腐剂（如各类制酒工业用的是80%左右的乳酸）的目的是控制pH值和提高发酵的纯度，作灭菌剂以防止杂菌繁殖，促进酵母菌发育[29]。在黄酒中的乳酸由乳酸菌产生，这就使黄酒发酵对有害菌有了天然的屏障。

3.2.3 黄酒风味物质的主要代谢菌

冯爱军[30]对客家黄酒中的有机酸进行检测发现，客家黄酒中的有机酸中的主要种类有丙酸、乙酸、琥珀酸、柠檬酸、酒石酸5种，这些种类的有机酸占总有机酸含量的90%以上，而对客家黄酒的香气起到主要贡献作用的是乙酸、苯乙醇、异戊醇和乙酸乙酯，对这些成分进行进一步分析发现，乙酸、苯乙醇、异戊醇占客家黄酒的香气成分的比例已经超过了50%。有调查显示，各类黄酒中乳酸的含量都超过总酸的60%。乳酸菌的代谢产物主要是乳酸，乳酸在黄酒发酵过程中还可以生成多种以乳酸为底物的多种微量有机酸，如丙酸、丁酸等，这些有机酸常常和醋酸等可与酵母产生的醇类酯化，形成酯类香味物质。

另外，乳酸无气味，具有吸湿性，能与水、乙醇混溶，与其他某些典型的具有强烈刺激性口感的酸味剂相比，乳酸具有柔和的酸味，不掩盖食品中其他柔和的芳香味[31]，它的存在使得黄酒的品质柔和醇厚。乳酸让黄酒拥有了良好的风味，在与其他有机酸混合后对酒的口味起到了调和的作用，降低了乙醇造成的辛辣感。

4 乳酸菌在黄酒发酵中引起的问题

4.1 氨基甲酸乙酯

氨基甲酸乙酯（ethyl carbonate，EC）又称尿烷，是可疑人类致癌物，在食品中有存在，且多在发酵食品中存在，酒类是其中之一。它的主要前体物质分别是由酵母代谢产生的尿素以及由乳酸菌通过精氨酸脱亚胺酶（arginine deiminase，ADI）途径代谢产生的瓜氨酸[32]。

4.2 生物胺

生物胺是生物体内产生的一类低相对分子质量含氮有机化合物的总称。因生长所需，生物体内会通过代谢产生少量的生物胺，并且在细胞内有着重要的生理功能。发酵食品（如奶酪、葡萄酒、啤酒、米酒、发酵香肠、调味品、水产品及肉类产品等）是生物胺存在较多的一类食品，当人体过多地摄入生物胺，尤其是同时摄入多种类的生物胺后会引起头痛、头痛、恶心、心悸、血压变化、呼吸紊乱等过敏反应，严重的还会危及生命[33]。

在酒生产过程中，乳酸菌分泌的氨基酸脱羧酶作用于氨基酸会产生生物胺[34]，值得一提的是，黄酒中的生物胺含量远远大于葡萄酒与啤酒。栾同青[35]认为黄酒中生物胺的含量多的原因之一在于黄酒中的游离氨基酸含量比另外两种酒多，这为乳酸菌释放出的活性很强的脱羧酶提供了大量底物。可见，黄酒中的生物胺存在也是值得注意的一种物质。

4.3 酸败

在黄酒发酵的过程中，当各种微生物的量保持在一定的平衡时是会起到相互协同的作用，但当其中一种微生物过多，便会对其他的微生物起到抑制的作用。当黄酒发酵过程中的污染乳酸菌过多繁殖则会与酵母菌争夺糖资源。

到了发酵后期，酵母菌的活力逐渐减弱，此时乳酸菌的生长仍保持一定水平，如果不及时进行榨酒就会出现酸败现象，从而影响了成品黄酒的品质。

5 结束语

乳酸菌在黄酒的发酵过程中其到了很大的作用，并且乳酸菌是黄酒发酵过程中不可或缺的微生物。目前对客家黄酒的乳酸菌的研究尚浅，特别是乳酸菌与酵母菌的相互作用、乳酸菌的种属确定、自身的代谢等都有待进一步探索，并争取将由乳酸菌引起的危害降到最低。

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