白酒酿造过程中霉菌对酒体品质的影响研究进展

赵佳伟，李茂，张伟建，陆培，晏俊玲，郑佳

（宜宾五粮液股份有限公司，四川宜宾 644007）

中国白酒是指经过自然微生物接种，固态发酵，蒸馏得到的发酵产品，主要原料有高粱、玉米、豌豆、大米等[1-2]。酒类在中国已经具有九千多年的饮用历史，现根据白酒的风味特点，可以分为12 种香型[3]。白酒的生产工艺主要包括大曲制作、原料与处理、酒精发酵、蒸馏和陈酿五个步骤[4]。在整个酿造过程中，发酵剂菌群和环境菌群等因素的复杂相互作用对白酒挥发性风味物质产生影响[5]。研究显示，白酒中含有多种化合物，包括醇、酯、脂肪酸、呋喃、酮、含氮化合物和含硫化合物等[6]，这些风味物质的形成受微生物(细菌，酵母，霉菌)生理代谢的调控，霉菌对白酒的品质有至关重要的影响。

霉菌是对能形成分支菌丝的一类真菌的统称[7]。研究结果表明，在白酒发酵过程中的霉菌包括曲霉、根霉、毛霉、犁头霉、地霉、木霉等[8]。霉菌是发酵过程中淀粉、蛋白质等大分子物质降解的主要动力，对白酒的品质有着积极的促进作用[9]。目前的研究主要集中在霉菌的产酶作用，对霉菌产酒精和香气物质等，进而影响白酒的品质的相关研究较少[10]。在广泛参考文献的基础上，本文主要综述了霉菌对白酒品质的影响及其机制。

1 酿造过程中霉菌的鉴定

1.1 传统分类鉴定

通过传统的分离纯化及鉴定，借助菌株的形态观察和生理生化分析，分析白酒发酵过程中霉菌的菌落结构[11]。刘冰冰等[12]通过纯培养方法从宋河酒的酒醅中筛选出63 株霉菌(主要包括草本枝孢、黑曲霉、桔青霉、米曲霉、沃特曼篮状菌、嗜松篮状菌、雪白丝衣霉等)，分离出的霉菌具有良好的酶活性质；班世栋[13]从酱香型大曲中分离纯化得到19株霉菌，其中7 株曲霉（散囊菌、红曲霉、黄曲霉），5 株毛霉（犁头霉、卷枝毛霉），以及青霉、短尾帚霉和白耙齿菌；杜春迎[14]通过透明圈初筛，α-乙酸萘酯比色法复筛，筛选出高产酯化酶菌株，观察其形态和生理生化实验，鉴定为伞枝犁头霉。由于传统的鉴定方法准确度低，不能鉴定不可培养微生物，所以目前的研究，会采用常规的检测方法结合分子生物学手段。

1.2 分子生物学鉴定

通过PCR 技术扩增18S rRNA 可以更好的对难以培养微生物进行鉴定。张文学等[15]通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和18S rRNA 基因分析方法发现，青霉属、木霉属、曲霉菌属和散囊菌属是泸香型白酒的优势菌群。近年来研究人员通过高通量测序，对白酒中霉菌的种类和发酵情况进行了深入的研究。研究结果显示，小曲清香白酒发酵过程中优势霉菌是根霉和曲霉，并且随着发酵的进行，霉菌的相对丰度在减少[16]。其他研究也表明，在泸香型中温大曲发酵前期(0～5 d)，酒醅中芽孢杆菌、曲霉菌属和嗜热子囊菌属，保持了较高的丰度[17]。从上述研究可以看出，传统分离鉴定方法与分子生物学技术相结合给研究霉菌在白酒发酵过程中的作用提供了更多的方向。通过相关研究也可以看出，霉菌在白酒发酵中起到举足轻重的作用。

2 霉菌在白酒发酵中的作用

白酒发酵过程中的霉菌主要包括毛霉、根霉、曲霉、犁头霉、青霉、地霉等。霉菌在生长过程中可以产生各种酶类(如糖化酶、蛋白酶、脂肪酶、酯化酶、纤维素酶等)，可以提高白酒的发酵品质[18]。

2.1 霉菌对白酒发酵的促进作用

霉菌通过代谢产生的酶类(糖化酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等)，可以将原料中的大分子物质(淀粉、蛋白质、脂肪等)分解为小分子物质，为白酒的发酵提供动力来源(表1所示)。在白酒发酵过程中，霉菌通过产生α-淀粉酶和糖化酶，将淀粉、糊精等分解为微生物可以利用的还原糖[19]。研究表明，在清香型白酒中，根霉和红曲霉都具有较强的糖化力，根霉的葡萄糖淀粉酶活性达到7.68 U/mL[20]。在浓香型白酒中曲霉(黑曲霉、杂色曲霉、米曲霉)，青霉(桔青霉、菲律宾青霉)，雪白丝衣霉，都具有较高的淀粉酶[12]。研究显示，在馥郁香型白酒生产中使用根霉，可以显著提升糖化效果，并且根霉能产生酒化酶系，能糖化的同时进行发酵[21]。上述研究说明，根霉、曲霉、青霉是分解淀粉，产生还原糖的主要微生物。

表1 不同霉菌代谢产生的酶类

霉菌还可以产生蛋白酶，将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸，为微生物的生长代谢提供氮源，其中一些氨基酸具有呈味作用，一些可以形成香气物质。有学者研究发现，黑曲霉在浓香型白酒中具有良好的产蛋白酶效果，该菌株在液体培养时还可以产生一定的风味物质[22]。其他研究也表明，在浓香白酒发酵过程中曲霉(米曲霉、黑曲霉、A.hennebergii)可以产生酸性蛋白酶[23]，酸性蛋白酶可以降低酒糟的pH值，减少杂菌生长，提高酒体中的总酸含量[24]。霉菌还可以产纤维素酶，单宁酶和脂肪酶等。木霉、青霉、曲霉都可以产生纤维素酶。从宋河酒发酵过程中筛选得到一株曲霉Mh2 产的纤维素酶酶活可以达到11.87 U/mL[25]。黑龙江富裕老窖窖泥中筛选出的产黄青霉和聚多曲霉都可以产纤维素酶[26]。霉菌产生的纤维素酶可以分解玉米、小麦等原材料中的纤维素，提供发酵所需的糖类物质。在酿酒过程中，霉菌还可以产脂肪酶，将脂肪分解为小分子物质，合成高级脂肪酸。研究表明，米根霉和黑曲霉都能产生脂肪酶[13]。霉菌可以通过产生各种酶类提高白酒的发酵品质，还可以形成风味物质来提升白酒品质。

2.2 霉菌的产香作用

除了产酶特性，霉菌还具有产香功能，参与到生成多种高级醇、醛、酮、酯等风味物质的发酵过程中，促进白酒风味的形成，提升白酒品质[27]。霉菌主要通过产生酯化酶促进酯化反应的进行，自身的代谢产物也会成为白酒中的呈香物质。红曲霉、多枝横梗霉、犁头霉、根霉等都被研究证实可以产生酯化酶，提高酒体中总酯的含量[28-30]。研究发现，霉菌(淡紫拟青霉、黑曲霉和伞枝犁头霉)通过分泌酯化酶可以产生乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯这一类具有芳香气味的化合物[14]。上述研究说明，霉菌通过形成酯化酶，可以促进酒醅中有机酸和醇类物质进行酯化反应，产生香气成分，提升酒体品质。许多霉菌还能在白酒的酿造过程中产生许多醇类、醛类、酸类、呋喃类和吡嗪类等香味物质[31](表2 所示)。

表2 霉菌在不同白酒发酵过程中所产香味物质

2.3 主要香型白酒中霉菌产香作用

2.3.1 酱香型白酒中霉菌的产香作用

在酱香型白酒发酵过程中，曲霉可以形成甾醇，甾醇具有抑制癌细胞活性的功效[32]；根霉产生的有机酸(乳酸、富马酸、柠檬酸等)，可以减少酒体的涩味、苦味，平衡酒体[33]。研究显示，曲霉可以形成吡嗪类的前体物质3-羟基丁酮(酱香风味物质)[34]；黑曲霉可以提高酱酒中酚类、醇类和呋喃类的含量，其中2-甲氧基苯酚、4-乙烯基愈创木酚、仲丁醇的含量最高[35]；毛霉代谢形成亚油酸乙酯和油酸乙酯，亚油酸乙酯具有花果的香气，油酸乙酯是茅台空杯香的主要物质，丰富了酒体的风味物质[36]。王晓丹等[37]对酱香型白酒中的霉菌分析后发现，阿姆斯特丹散囊菌会提高酒体中醇类的含量(L-芳樟醇和1-辛烯-3-醇)，L-芳樟醇具有花香味，1-辛烯-3-醇具有蘑菇香味；酮类物质中具有树脂味道的3-辛酮和坚果香气的2-庚酮含量增加；呋喃类化合物(2-正丙基呋喃、2-戊基呋喃)含量变高，可以增加白酒的果香味。

2.3.2 浓香型白酒中霉菌的产香作用

在浓香型白酒发酵过程中，黑曲霉可以提高乳酸乙酯、己酸乙酯、苯乙醇、辛酸乙酯、棕榈酸乙酯等风味物质的含量[22]。己酸乙酯是浓香型白酒的特征风味物质，具有水果香；苯乙醇具有花香；辛酸乙酯具有白兰地的香味。红曲霉能够产生醇、酸、酯等多种芳香族化合物，产生甘甜的味道[38]。研究指出，红曲霉可以利用乳酸形成己酸乙酯，达到增己降乳的目的，还能代谢产生高级脂肪酸(油酸、亚油酸、硬脂酸等)和氨基酸(谷氨酸、丙氨酸、酪氨酸等)，为香味物质(醛、酮、吡嗪等)的形成提供了前体物[39]。除此之外，淡紫色青霉、黑曲霉和伞枝犁头霉会产生乳酸乙酯、乙酸乙酯乙酸和丁酸，丰富了浓香型白酒中的风味物质[14]。

2.3.3 其他白酒中霉菌的产香作用

在馥郁型白酒和绵柔型白酒发酵过程中，根霉能提高白酒中总酸和己酸乙酯的含量，降低乙酸乙酯的含量，达到增己降乙的效果[40-41]。韩英等[42]的研究发现，利用米根霉发酵的清香型白酒中高级醇(正丙醇、异丁醇、异戊醇)和乙酸乙酯的含量显著增加，乙酸乙酯/总酯的比值也显著提升。在特香型酒中黑曲霉能提高酒体中丁酸乙酯、己酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯的含量，提高酒体风味[43]。刘昕[44]在研究药香型白酒(董酒)发酵中发现，霉菌(斜卧青霉菌和米根霉)可以有效的提高不饱和脂肪酸(肉豆蔻油酸、棕榈油酸、亚油酸、α-亚麻酸)的含量。对于芝麻香型白酒来说，红曲霉在发酵过程中可以产生乙酸乙酯、四甲基吡嗪(芝香型白酒的特征香气物质)、苯乙醇和4-乙烯基愈创木酚，黑根霉会产生乙偶姻(具有奶油味)、正戊醇、2,3,4,5-四甲基吡嗪、联苯和邻苯二甲酸二甲酯，多主枝孢霉会产生乙酸乙酯和微量的四甲基吡嗪，还会产生吡啶、正戊醇、1,3-丁二醇、二甲基环己胺、邻苯二甲酸二甲酯、十一烷、邻苯二甲酸二乙酯等物质[45]，提高芝麻香型白酒的主体香型和特征风味。高传强等[46]的研究还指出，霉菌会产生高级醇、吡嗪类物质，霉菌有较强的产酸能力，可以有效控制杂菌生长。

3 总结与展望

通过传统分离鉴定结合现代分子生物学，可以有效的鉴定白酒发酵过程中霉菌的种类。相关研究结果表明，主要是曲霉、根霉、毛霉、犁头霉、地霉、木霉等参与了白酒的发酵过程。在白酒的发酵过程中，霉菌可以将大分子物质分解成小分子物质，提供发酵动力来源，还能通过形成酯化酶和自身代谢风味物质，提高白酒中酯类、醇类、醛类、酸类、呋喃类和吡嗪类等香味物质，提高酒体品质。

目前，微生物提高白酒品质的相关研究，主要集中在细菌和酵母，对于白酒发酵过程中霉菌对白酒风味物质的影响研究较少。本文主要综述了白酒发酵过程中霉菌对风味物质的贡献，以期为相关研究提供一定的参考。