酱香型白酒风味物质的形成与微生物关系的研究现状与进展百度文

1、收稿日期2006210225;2006212207修回作者简介刘晓光(1979-,男,在读硕士,研究方向:应用微生物。E 2mail :lxg_1979828 3通讯作者,E 2mail :xieheh 酱香型白酒风味物质的形成与微生物关系的研究现状与进展刘晓光,谢和3,屈直(贵州大学生命科学学院,贵州贵阳550025摘要酱香型白酒独特的酿造工艺形成了其特殊的微生物区系,这些微生物的代谢活动与美拉德反应的相互重迭作用最终形成了酱香型白酒中一系列特殊的风味物质。分析了近年来微生物与酱香型白酒风味物质形成关系的研究中存在的一些难点,并对最新研究成果进行了综述。关键词微生物;美拉德反应;酱香型白酒中

2、图分类号TS261.1文献标识码ARe search Current Situation and Progre ss in Relationship s between Formationof Special Flavour Materials of the Wine with Soysause 2likeAroma and Microorganism Specie sL IU Xiaoguang ,XIE He 3,QU Zhi(College of Li f e Sciences ,Guizhou Universit y ,Guiyang ,Guizhou 550025,China Abs

3、tract :A series of special flavour materials in Maotai wine is formed from the mutual overlapping reaction between Mailard reaction and metabolic activity of the microorganism species cultured from the unique brewing technique for Maotai wine with soysause 2like aroma.The main problems in research o

4、f relationships between the formation of soysauce 2like aroma and microorganism species is analysed and the latest research achievements is reviewed in the paper.K ey w ords :microganism ;Mailard reaction ;Maotai wine with soysauce 2like aroma 酱香味是我国一些传统调味品所具有的独特风味,酱香型白酒更是中国白酒的一大香型,以酱香味遐迩于世的茅台酒便是其典型

5、代表。我国对酱香型白酒风味物质的研究最早始于1956年国家科委制订的12年长远科技发展规划,其中列有“总结提高贵州茅台酒传统特产食品”项目,此后对酱香型白酒酿造微生物和酱香型风味物质的研究多数以茅台酒为代表进行。1975年,贵州轻工科研所开始对茅台酒酿造微生物进行研究,认定茅台酒曲是一种高温细菌酒曲。酒曲中以芽孢杆菌最多,鉴定的17种芽孢杆菌(枯草芽孢杆菌中有5株产生黑色素,这些菌株在碎麦粉中培养,也可生成像茅台酒曲的香味1。2003年庄名扬又从酱香型高温大曲中分离得到了功能菌B321菌株(B acill us hichcni f armis 酱香B 3212;此外气相色谱分析、液相色谱分析、

6、气质联用分析等技术也被相继应用于酱香型白酒风味物质的研究上,酒体香味成分分析方面的研究也有了突破性的进展3。随着产香功能菌的研究不断深入和分析技术的发展,为阐述酱香型白酒风味物质的形成与微生物关系提供了更多的理论和技术支持。研究微生物与酱香味物质的关系,不仅有利于改进酱香型白酒的生产工艺、提高酒体质量及更新酱香型白酒产品类型有着重要的意义,对我国整个酱香食品工业的发展都会起到重要的促进作用;同时,对这些复杂酿造微生物的研究亦可能揭示出微生物间一些尚未知晓的协同作用和微生物代谢方式,并新发现一些对食品工业生产有益的微生物。1研究中存在的困难及其产生原因近年来,国内有关研究单位与生产厂家,对酱香型

7、白酒的微量成分、生产工艺进行了大量的研究与分析,取得了一些有益的进展,但是对于酱香型白酒风味物质的本质及酱香产生所必须的微生物种类尚不清楚;而从其生理生化角度,对于微生物在酱香物质产生过程中产生何种酶及其具体作用及各种微生物之间存在怎样的相互协同作用等方面亦一直没有确切的解释。笔者认为困难存在的原因有以下几个方面:1.1酱香型白酒的风味物质形成是多种微生物共同参与的复杂过程多种微生物交织在一起的共同作用才形成酱香型白酒独特的酱香味,每种微生物在酱香型白酒酿造过程中不同时段的具体作用很难确切描述,尤其是酱香白酒的高温制曲、高温堆积、高温发酵的独特工艺形成了其特殊的微生物区系,使得微生物之间的相互

8、作用更加复杂。高温制曲时温度高达65,这一过程淘汰了大部分不耐热的微生物,形成了以嗜热芽胞杆菌为主的特殊细菌群,其中有些特殊细菌在100下煮沸0.51h 仍可存活4。高温堆积阶段又是开放式生产,此过程网罗了大量的有益微生物,起到了二次制曲的作用,使得微生物区系复杂贵州农业科学2007,35(2:131134Guizhou Agricultural Sciences化。这些微生物种类多、数量大,酶系也比较复杂。有研究者以茅台酒为例,对其酿造微生物进行研究,发现制曲酿酒中的微生物常见的有细菌、霉菌、酵母等,其中以细菌最多,念珠霉次之,酵母、根霉、毛霉等较少。堆积(物和酒醅中又可分离得到大量球拟酵母

9、、假丝酵母等;枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等芽孢杆菌在高温阶段及陈曲中又占绝对优势1。酱香型白酒的酿造过程经历了多次的微生物区系更迭,在这如此众多复杂的微生物中哪些是有益微生物,单独分离出的一种菌或少数几种菌能否实现相同的产酱香功能,在这些微生物中,又有哪些微生物间可能存在对产酱香有益处的协同作用,这些都是产酱香研究上无法回避的问题。1.2酱香型风味的主体成分仍未明确酱香型白酒主体香味成分的是什么?一直是酱香风味研究的热点。周良彦(19835就在文献中列举了“具有酱香型香味”的7种呋喃酮和8种吡喃酮化合物,文中首列的就是酱油的特征香味组分H EM F(42羟基22(52乙基25(22甲基23(2

10、H2呋喃酮,并认为“酱香型白酒的主体芳香物有很大可能是呋喃类、吡喃类衍生物”,这一观点引起了白酒界对此类化合物的关注,但事过10余年,研究工作并无实质性进展。庄名扬(19976连续著文报道了酱香型习酒功能菌的选育及特征组分的研究,该研究从习酒的高温大曲中分离到2株能产酱香的芽胞杆菌,经发酵培养,从发酵液的溶剂提取物中检出了一种吡喃酮,即2,32二氢23,52二羟基262甲基4H2吡喃242酮(为便于叙述,以下简称DDMP,DDMP脱一分子水即成H EM F,两者在食品中往往互为依存,并认定它产生浓郁酱香物质,是酱香型白酒的特征组分。中国食品发酵工业研究所的胡国栋、程劲松7经过可靠的实验,证明了

11、DDM P不具有酱香的特征,而且也不可能是酱香型白酒的特征香味组分。到目前为止,关于酱香型白酒的特征香味成分,在学术界仍有争论,众说纷纭,莫衷一是。归纳起来主要有以下几种观点7:(142乙基愈疮木酚说。(2吡嗪及加热香气说,认为生成酱香物质的途径有:氨基酸的加热分解;蛋白质热分解;糖与蛋白质反应等7种途径。(3呋喃类和吡喃类说,该学说认为形成酱香的物质共有呋喃酮、吡喃酮类等23种。(4糖醛;苯醛;乙二甲基丁醛等10种特征成分说。(5高沸点酸性物质说。酱香主体成分的不确定,使得研究酱香产生的思路从源头上被封闭,因此只能着重从酱香的产生过程进行分析,而产酱香的过程本身又极其复杂,受多种因素的制约,

12、这也就使研究上产生了更多的难题。1.3与酱香产生密切相关的美拉德反应过程复杂美拉德反应是产生一系列香味物质的重要反应,该反应是一个集缩合、分解、脱羧、脱氨、脱氢等一系列反应的交叉反应,生成多种酮、醛、醇及呋喃、吡喃、吡啶、噻吩、吡咯、吡嗪等杂环化合物8。白酒中检测到的杂环类化合物见表9。表几种名优白酒中杂环化合物的种类及含量mg/L项目酱香12兼香12浓香123清香1美拉德反应复杂,反应历程、产物性质及其结构不仅受到氨基酸和糖类物质的种类、性质的影响,还与反应时的水分、p H值、温度和时间等有关10。不同的反应条件会明显影响美拉德产物的种类和数量。在现有的酿造条件下,究竟美拉德反应会按照那些路

13、线进行,又会有哪些产物形成,这些产物又有哪些是使酒体呈现酱香味所必须的,这仍然需要大量的研究去讨论证实。2研究进展微生物在制曲和酿酒过程中起着十分重要的作用,它既是酿酒原料的重要组成部分,又直接参与乙醇和香味物质的形成,而特定的生产工艺为酒曲微生物发挥作用提供了相应的外部环境。尽管对于微生物与酱香风味物质关系的研究存在着很多困难,但是通过近几年来的研究仍然取得了一定的进展,尤其是微生物在酱香产生过程中的作用方面的研究意义深远。2.1酿造过程中微生物的作用231贵州农业科学2007,35卷生香,但高温大曲中微生物的主要作用和大曲中的微生物不完全相同,它的主要作用只有两个:生香和糖化。高温曲本身由

14、于制曲温度高达65左右,酵母被淘汰,发酵力很弱,甚至没有,它的发酵作用是通过堆积过程中网罗空气中、场地上的微生物得到的。试验证明,如果不通过堆积,把糟醅降温后加高温曲直接入窖,根本就不能产酒11。高温曲中微生物的糖化作用与生香作用相比,生香又是主要的。高温曲糖化酶的糖化力都很低,这是高温大曲与其它大曲最大的差异,这个差异决定了大曲酱香型酒生产的两个显著工艺特点:一是大用曲量,二是窖外堆积。我们可以从茅台酒厂和郎酒厂高温曲标准看出,两者对糖化力都是控制在300个单位以下,但茅台酒厂的控制下限要高一些(150个单位,郎酒厂的控制下限要低一些(80个单位11。可见,高温大曲中微生物的主要作用是生香,

15、把制曲过程中积累的酱香物质或酱香前体物质带入酒中,通过堆积和发酵,为最终生成酱香型酒主体香味奠定基础11。2.2有益菌株的研究中国科学院成都生物研究所的庄名扬、孙达等以普通酱香型白酒生产所使用的高温大曲为含菌样品,经分离获得1株嗜热芽孢杆菌,对它的生化及香气特征进行测定,并鉴定其形态特征、生理生化特征,把这一菌株归属于地衣芽孢杆菌,并命名为地衣芽孢杆菌酱香B321菌株(B acill us hichcni f armis酱香B321。经实验发现,接种该功能菌与未接种该功能菌的麦麸批培养基发酵比较,游离氨基酸的种类和数量发生明显的变化,接种组要比不接种组含量高几倍甚至十几倍,尤其是带有苯环的芳香

16、族氨基酸变化更为显著13,且能促进以甘氨酸、葡萄糖、氯化钠为原料的模式美拉德反应迅速发生,并且在其发酵液中检测出白酒中常有的物质,如乙醛、乙缩醛、乙酸、乙酸乙酯、2,32丁二醇等;连宾12报道以枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌单菌和混合菌制曲,模拟高温大曲的生产条件,通过对其酒精浸提液的紫外扫描分析(波长200500nm。结果表明,无论接种单菌还是混合菌,曲料对波长的吸收值明显增多,可见制曲过程中的褐变必然有嗜热芽孢杆菌的参与,其最终结果应该是嗜热芽孢杆菌的代谢活动与美拉德反应共同产生的重叠现象。赵希玉、赵丹14等报道了在生产中应用纯种微生物(产酱香芽孢杆菌强化制曲过程,结果表明,加细菌曲强化的高温

17、曲质量明显好于不加细菌曲强化的高温曲,说明了高温曲质量的显著提高与细菌曲的作用是分不开的。在制酒工艺试验中,经细菌强化酒曲生产的酒明显好于对照工艺未强化酒曲生产的酒,也说明在制酒过程加入有益细菌曲有利于大曲酱香型白酒质量的提高14。3展望目前,对于酱香型白酒风味物质的形成与微生物关系的研究一般都是对酱香型白酒酿造水平上的研究,多数只是在工艺上的改进或者用纯种的微生物强化发酵;对酱香型白酒酿造微生物的研究也主要集中在那些影响酱香型白酒生产的模式菌株的分离、筛选和鉴定上,而对各种有益微生物之间的相互作用了解甚少,影响酱香型白酒生产的主要微生物之间关系还有待于进一步研究。如已知地衣芽孢杆菌在酱香高温

18、发酵中起着重要作用,它除了代谢蛋白水解酶外15还可能产生哪些酶或者其它的与产酱香有关的物质,能否找到控制产生这些物质产生的基因,通过诱变或者其他分子生物学方法构建出331第2期刘晓光等酱香型白酒风味物质的形成与微生物关系的研究现状与进展产酱香性能优异的功能菌株。因此,作者认为应该把生物工程和基因工程的研究作为今后的重点研究目标。运用生物信息学方法,分析酿造微生物的生物化学功能、基因表达概貌,预测与酱香型白酒生产相关的蛋白质和微生物功能,将使酱香型白酒酿造微生物对茅台酒香气的影响有更深一步认识。此外功能基因组学研究可从基因水平上了解主要微生物对酱香物质生产的影响,开掘基因和蛋白质功能,结合已建立

19、的基因转录技术(如差异显示、DNA微排技术等和蛋白质表达分析技术(蛋白组学的研究16,改进酱香型白酒生产工艺,比较基因组学研究还可揭示酱香型白酒酿造微生物的特殊性,发现新的物种。参考文献1熊子书.中国三大香型白酒的研究(二酱香茅台篇J.酿酒科技,2005(4:2523112庄名扬,王仲文.酱香型高温大曲中功能菌B3-1菌株的分离、选育及其分类学鉴定J.酿酒,2003,30(5:2622813连宾.微生物在酱香型白酒香味物质形成中的作用J.中国酿造,1997,(1:1321514梁思宇,陆兆新.高溶纤酶活性枯草芽孢杆菌的分离筛选与鉴定J.,2001,28,(5:2523015周良彦.关于酱香型白

20、酒主香成分的探讨J.酿酒,1983(1:1116庄名扬,王仲文,等.酱香型习酒功能菌的选育及特征组分研究J.酿酒科技,1996(3:1317胡国栋,程劲松.酱香型白酒呋喃酮和毗喃酮类化合物的分析研究J.酿酒科技,1997(4:312351fermented cabrito snack stick product sJ.Meat Science,2003(64:5125719庄名扬.再论美拉德反应产物与中国白酒的酱香味J.酿酒科技,2005(5:34239110Kazuyuki Hiramoto,Tet suta Kato.Absorption and inductionof micronucl

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