微生物技术在浓香型白酒生产中的应用研究

微生物技术在浓香型白酒生产中的应用研究

郭海洋

海南大学材料与化工学院生物工程系

摘要：浓香型白酒，香味浓郁，以四川泸州老窖酒为代表，所以又叫“泸香型”。这

种香型的白酒具有窖香浓郁，绵甜爽净的特点。它的主体香源成分是己酸乙酯和丁酸乙酯，另外还含丙三醇，使酒绵甜甘冽，酒中的有机酸，起协调口味的作用。浓香型白酒的有机酸以乙酸为主，其次是乳酸和己酸，特别是己酸的含量比其它香型酒要高出几倍。白酒中还有醛类和高级醇。在醛类中，乙缩醛较高，是构成喷香的主要成分。在浓香型白酒生产工艺的发展过程中，微生物技术起到了至关重要的作用。本文以传统微生物技术在浓香型白酒业的应用为基础，详细论述了现代微生物技术在浓香型白酒业的各种重要应用，包括人工培养窖泥技术、窖泥功能菌液回窖发酵技术、窖外发酵生香技术、生香酵母技术等，并简单预测了生物技术在浓香型白酒业的发展方向。

关键词：浓香型；微生物技术；窖泥；窖外发酵；己酸乙酯；生香酵母；回窖发酵

我国酿酒历史悠久，至今已有3000年的历史，使用曲酿酒是我国的独创。

浓香型白酒酿造，由于是以粮谷为原料和开放式生产操作，造就了环境中的微生物自然网罗接种，并在控制条件下进行制曲和酿酒。在制曲过程中，微生物在曲坯体系中彼消此长地生长繁殖和进行物质代谢，曲坯表现出自然积温、自然风干的发酵态势，在成品曲块中积淀了大量的微量香味物质、微生物酶和以休眠体状态保存的菌体，得以成为原洒酿造的产酒、生香剂。在酿酒过程中，曲药微生物、窖泥微生物和环境网罗的微生物一并进入母糟体系，在密闭的母糟体系中彼消此长地生长繁殖和进行物质代谢，前期利用母糟体系中残留的氧气成分。微生物进行有氧呼吸并消耗母糟体系中残留的氧气成分，菌体复活大量生长繁殖并完成洒精发酵，同时母糟体系内温度呈现“前缓、中挺、后缓落”的态势转入漫长的生香发酵，一般发酵期都在45d以上(尤以泸州老窖将发酵期控制在90d左右)，浓香型白酒主体香己酸乙酯等窖泥功能菌代谢香味物质及其前体物质得以足量的生成积累，进两通过蒸馏取酒，彰显浓香型白酒的典型风格。

改革开放以来，微生物技术在浓香型白酒的生产中有了更多、更复杂的应用，这主要包括人工培养窖泥技术、窖泥功能菌液回窖发酵技术、窖外发酵生香技术、生香酵母技术等。

㈠ 人工培养窖泥技术

人工老窖是微生物在白酒生产中的有一项重要应用。浓香型白酒生产中，老窖产好酒，而且窖越老越好，而且同一个窖池中接近窖底或窖壁的酒醅产出的酒比较好，窖池中底层的

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白酒比中层的好、中层产的酒要比上层好。由此可见浓香型白酒的酒质与窖泥有密切的关系。为提高生产、发展生产，培养人工老窖的技术也就产生了。

人工老窖就是用人工培养微生物的窖泥来筑成的发酵窖，其主要目的是使新窖能在较短的时间内生产优质浓香型曲酒，从而大大缩短窖池自然老熟的过程。要培养好人工老窖，关键是要使窖泥中有足够数量的己酸菌等有益的微生物。

（1）窖泥中重要的微生物：经研究浓香型白酒的主体香是己酸乙酯，而己酸乙酯的产生与己酸菌密切相关，因此培养人工老窖的重点在于己酸菌的培养与利用上。己酸菌为梭状芽孢杆菌，喜欢生活在泥土中，具有耐热性、嫌气性、碳源以乙醇和乙酸盐为主，生长PH值在中性附近。因此人工老窖的培养要充分了解并利用老窖中重要微生物的性质。 （2）人工老窖的培养方法：

配方一：粘黄泥94.5%，过磷酸钙1%，大曲粉1.5%，豆饼粉1%，酒糟2%，锅底水适量，培养液5%。全部混匀，踩至柔熟，夏天密封培养一个月以上。

配方二：用黄泥4500kg计，窖皮占10%、尿素0.04%，过磷酸钙0.1%，黄水1.4%，酒糟2.6%，曲药1%，酒尾1%，大生产培养液 2%，将以上配料充分混匀。堆积，用塑料布和黄泥覆盖密封，在30-35℃下培养二个月。

配方三：用干黄泥4.5m3计，曲药1-3%，黄水以浸透干泥为宜，培养液250千克以上，酒尾适量，将以上物料混匀、踩烂后放入大池保温发酵一个月以上。

其中的大生产培养液是指用老窖泥2%以上、酒尾（以酒精计2%）、黄水6%、大曲粉1.2%、酒糟3%、黄泥2%。将酒糟水、干黄泥装入麻袋麻坛中，倒入85℃以上的水，立即封坛，冷至40多度加入曲药、老窖泥、酒尾等，用塑料膜密封坛口，保温32-34℃，培养10-15天。正常的培养液为淡黄色，气味与老窖泥相似。

近些年来，人工老窖泥的培养技术日臻成熟，但总体来讲经过人工培养的发酵池三五年内还达不到优质高产的效果。主要原因是窖池有益微生物的驯化、增长速度慢所致。有些人工培养的发酵池，由于种种原因，几年后严重退化。通过大量分析，发现发酵池优质率低的原因主要有二个方面：一是窖泥中有益微生物数目严重降低，二是窖泥中的微生物营养配备和微量元素分配不合理。改善窖泥中的营养物、微量元素的配备，增加窖泥中的有益微生物数目，是解决问题的途径。因此，必须对浓香型白酒发酵池进行强化和再生。

窖泥中的有益微生物是以已酸菌为主的一个共栖群体，根据以前的研究证明，单纯的补充已酸菌数目，收不到很好效果，因此必须采取从优质窖泥中分离己酸菌、酵母菌、放线菌，在选定的培养基上混合扩大培养，采取淋窖壁的方法，每排淋一次，连续二排即会收到理想效果，同时在增加窖泥有益微生物的同时，注意改善低质窖的营养配备，也采取淋窖壁的方法进行改善，对一些较差的窖池，采取补充有益微生物和改善营养配备间隔的方式连续５－６排即会收到理想效果，对于较好的发酵池同样可以用此法强化窖池，加速有益微生物的驯化，大幅度地提高优质品率。在这里，我们选用发酵池中的黄浆水为培养液的主要原料，经过分析再配入微量元素和其它营养物，精心扩大培养。

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㈡ 窖泥功能菌液回窖发酵技术

浓香型大曲酒的发酵过程是多种微生物参与并经过极其复杂的生化反应而完成的。需要提高产品质量，除了诸如原料、辅料、糟醅、工艺操作方法、糖化剂、窖池等诸多因素外，还要采取有利于窖内有益微生物生长繁殖的环境条件，以促使浓香型主体香味成分的生成。根据发酵过程香味物质生成的基本原理和传统工艺生产的实践经验，采用回窖发酵方法，能较大幅度的提高质量。回窖发酵是糟醅在发酵时增加一些物质参与发酵，并能提高主体香味物质的一种方法，就目前而言，回窖发酵包括回酒发酵，回泥发酵，回糟及翻糟发酵等。

功能菌发酵液是以己酸菌为主，富古丁酸菌及甲烷菌等的复合菌液．其用在人工培养窖泥、淋窖、灌窖等中有显著效果。以下简要介绍下功能菌发酵液的培养方法：

⒈菌种：1994年、中国科学院微生物研究所粱家深等从白酒厂窖泥、池塘淤泥和处理豆腐废水的上流的厌氧污泥床反应器中分离到l抹克氏梭菌，菌株M2。

⒉培养基：优质底窖糟用底锅水浸提过滤得滤液，调节乙醇含量2％，添加工业用乙酸钠1％～1．5％，碳酸钙l％，磷酸二氢钾0．05％。

⒊培养条件：菌株先经80℃热处理10 min，培养17天，温度30一34℃，酒精度2％一3％，pH5--7。

经此方法，培养形成富含窖泥功能菌和己酸、丁酸等有机酸成分的窖泥功能菌液。待母糟酒精发酵基本结束后，以翻沙方式将培养成熟的窖泥功能菌液回窖发酵，蒸馏取酒，可显著提高了浓香型白酒的优质比率。但这样的方式对续糟配料工艺的下排母糟风格存在一定的影响。

㈢ 窖外发酵生香技术

窖内发酵己酸乙酯的生成机理主要包括两种途径：

第一途径：在窖内发酵过程中，酒精和醋酸结合生成中间产物丁酸，丁酸再与酒精结合生成己酸，己酸再与乙醇起酯化作用，生成浓香型曲酒的主体香己酸乙酯。

第二途径：芽孢杆菌利用乙酸乙酯为底物，加入乙醇变成丁酸乙酯，然后再与乙醇反应生成己酸乙酯。

窖内发酵中这两条途径共同作用，代谢产物乙酸、丁酸、己酸及其酯类相继生成，在自然发酵中其作用相当缓慢。

在此基础上又研究认识到浓香型白酒窖内己酸乙酯的生成，是窖泥功能菌代谢的己酸渗透到母糟体系中。在母糟体系中酯化酶的催化作用下，与母糟体系中的乙醇缩合。为此，充分利用酿酒生产过程中的原辅材料，分别生产以己酸为主要香味成分的窖泥功能菌发酵液、以酯化酶为主体的复合微生态制品，并在人为控制较佳发酵条件下，生产窖外生香发酵醪。对其进行渣汁分离，渣子部分拌入上甑糟，汁液部分回升底锅，蒸馏取酒，显著提高了浓香型白酒原酒优质比率，并为浓香型白酒在现有生产规模条件下显著扩大产能提供了坚实的技术保障。

另外，酯化酶技术采用酶工程方法，酶在溶剂中反应，使酸、醇直接在酯酶作用下催化

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生成酸酯，其生成香酯过程在酒窖外进行，生酯量高出窖内生酯量的数十倍，香酯液用于白酒增酯，提高酒质，也是一种非常不错的窖外发酵生香方法。

㈣ 生香酵母技术

生香酵母又称产酯酵母，主要属于产膜酵母和假丝酵母，大多为异型汉逊酵母及少数小圆型酵母属．是白酒和黄酒发酵产香的重要菌种。生香酵母对乙醇亲和力很强，以乙醇作碳源能发育很好，而且又有较强的氧化特性。乙醇能增进生香酵母的呼吸作用，与酯发酵之间存在特殊关联。生香酵母具有一定的酒精发酵力又具备醋酸发酵的能力。酯发酵组成中的羰基来自乙醇的氧化生成物，即产酯酵母必须具有氧化乙醇的能力，微生物所生成的醋酸乙酯等，是由于酯酶的作用，由乙醇与醋酸合成的。

生香酵母的培养主要分为试管菌株、液体试管扩大、锥形瓶扩大、浅盘扩大、固体生香培养(或通风培养罐培养)几部分：

⒈试管斜面：用12Bx的麦芽汁或米曲汁琼脂，用磷酸调pH值至5．O，30 min灭菌后，放成斜面，在室温或保温箱内干燥斜面3～5d，于无菌操作条件下接种，28℃培养2～3d。

⒉液体试管扩大培养：用12Bx麦芽汁或米曲汁培养基，用磷酸调pH4．5，接种后在25--28℃下，培养18—24h。

⒊锥形瓶扩大培养：扩大20倍。10～12Bx糖化液，用米曲汁、薯干或玉米糖化液均可，但薯干糖化液易带人怪味。25～26℃培养24h。

⒋浅盘扩大培养：扩大10倍。在浅盘内装入10～12Bx消毒后的糖化液，接入锥形瓶菌种，24～26℃培养。培养时间依菌种生长快慢而异，大约需要36h，以表面长满白色浮膜为准。未长满说明太嫩；颜色变黄是衰老的表现。也可运用血球计计数，测定其细胞数与出芽率。

⒌固体培养法：固体培养的配料是麸皮70％、玉米面30％，用玉米糖化液润料，加1％浓硫酸，蒸煮冷散后，再加l％酒精，以限制霉菌，接种后装盒，保持室温20℃左右，品温25℃左右，培养2d即可出房使用。有条件的酒厂，可应用带通气搅拌的酒母罐培养。采用这种方法培养，时间短，产量高，质量好。

生香酵母有增酯、提香作用，适合各种白酒发酵，能够产生乙酸酯类，特别是乙酸乙酯的酵母很多，其中主要的一类是汉逊酵母属。生香酵母配合己酸菌液能提高酒质，用量为己酸菌数的50％，有利于己酸菌数的提高；在糟醇中添加5％o的生香酵母，然后配合己酸菌液效果最好。

目前，我国白酒生产中迫切需要解决的问题是进一步提高各种酒的质量。生香酵母有较强的产醋酸及其乙酯的能力，在发酵中可以提高白酒的有机酸和酯含量，增进酒的香味，是提高白酒质量的有效途径。

另外，还有以单一的一株或者多株功能菌人为添加到曲坯中发酵制成曲药形成的强化菌曲技术；以糖化酶为糖化剂、以活性干酵母为发酵剂，对红糟或者丢糟进行强化发酵形成的糖化酶--活性干酵母技术；以纯种培养红曲霉菌生产酯化酶用于翻沙形成的红曲酯化酶技术等等，它们都分别从某一方面对浓香型白酒业的发展起到了一定的推动作用。

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从浓香型自酒酒体成分来看：酒体中乙醇和水占据98％～99％的比例，而呈香呈味物质仅占据l％～2％的比例；而且，在呈香呈味物质中，含量大于30mg/L的色谱骨架成分又占据90％左右的比例．含量小于30mg／L的微量成分(主要是窖香香气、曲香香气、粮香香气、糟香香气、陈香香气)仅占据10％左右的比例。就是这l％一2％的呈香呈味物质、特别是微量成分决定了原酒酒体价值，低则每吨几千元，高则每吨数十万元。因此。研究微生物技术在浓香型白酒业的发展方向，主要方向之一就是研究促进浓香型白酒呈香呈味物质的生成积累。

为此，通过研究酒体的微馈成分及其生成机理，利用微生物技术的生态调节作用来调控窖内生香发酵，以改善酒体微量成分来提高浓香型白酒原酒优质比率，将是浓香型白酒业微生物技术的重要发展方向。

参考文献

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