黄酒麦曲中微生物的作用

黄酒麦曲中微生物的作用

黄酒是中国特有的传统葡萄酒品种。这是世界上最古老的三种葡萄酒之一。黄酒因其独特的风味特性而受到消费者的青睐。而作为黄酒配料的麦曲,其主要功用是给黄酒的酿造提供多种需要的酶(主要是糖化酶),而且在制曲过程中,麦曲内积累的多种微生物代谢产物,也给黄酒以独特的风味。黄酒麦曲中引入或带入的微生物主要有霉菌、细菌及少量酵母菌,由于微生物之间存在着互生、共生、寄生和拮抗作用,经过千百年的驯化,逐渐形成了一个异常复杂并与环境相适应的微生物区系,其很大程度上决定了黄酒的风味、口感。本文主要讨论黄酒麦曲中的微生物及其对黄酒风味的影响。1麦曲中的真菌传统工艺以固态制麦曲、酒药半固体制酒母、液态浓醪发酵著称于世。其中固态制曲是全开放的,酒药半固态制酒母及液态浓醪发酵是半开放的,处于开放式与半开放式的生产过程中受到酒药中接入的多种微生物分泌的酶系、麦曲中多种霉菌、酵母菌、细菌等微生物,空气中的微生物和发酵容器、生产工具附着的微生物以及发酵醪液中的乳酸杆菌(淋饭酒前期有乳酸球菌)被带入到曲坯、药坯、酒醪中,正是这些自然界的野生微生物和有益微生物的协同发酵作用,形成了黄酒独特典型的风味。我国明代宋应星的《天工开物》指出:“无曲,即佳米珍黍空造不成”,说明了曲对酿酒的重要性。麦曲的主要原料是小麦,其化学成分是淀粉、蛋白质、粗脂肪、粗纤维素、灰分等物质,其中淀粉、蛋白质的含量超过80%,在麦曲的制曲过程中,能够利用淀粉的微生物大量繁殖,而不能利用淀粉或利用淀粉缓慢的微生物则生长缓慢。能够利用淀粉、蛋白质作为营养的微生物中应该具有相应的、能够分解这些基质的酶类。方华等对麦曲中分离出来的部分主要真菌进行了产酶情况的研究。不同菌株产酶种类和能力是不同的,主要产生的酶有α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、木聚糖酶、纤维素酶等,是传统浓醪液态发酵黄酒的重要保障,也是影响黄酒风味的重要因素。总之,传统麦曲在黄酒中既是糖化发酵粗酶制剂,又作为少量酿酒原料和营养物质保留在黄酒中,同时麦曲作为一种集生香、增味、成色等诸多功能的复合生化酶制剂是黄酒发酵的重要保证,被称为“酒之骨”。因此麦曲质量的好坏对黄酒的风味有极其重要的影响。制曲过程是全开放的,由此引入麦曲中的微生物种类也是极其复杂的。已知麦曲中生长最多的微生物有伞枝犁头霉(Absidiacorymbifera)、微小毛霉(RhizomucorPusillus)、米曲霉(Aspergillusorgyze)、烟曲霉(Aspergillusfumigatus)和米根霉(Rhizopusoryzae),此外还有微量酵母菌、青霉和细菌。麦曲中的微生物来源主要是小麦原料附着的微生物,其次是存在于环境空气、麦曲用水和制曲工具等中的微生物,经过人工创造的培养条件(包括小麦的粉碎度、加水量、培养温度、曲块质量和大小等)培养而成。在空气中的微生物主要来自土壤、尘埃,耐干燥的霉菌孢子、芽孢杆菌和细菌居多。水中的微生物也来自土壤和由空气等带入,但是由于地理环境、季节、原料收割与保管等不同,其含有的微生物种类和数量也有很大差异,因此说纷繁复杂的自然微生物菌类造就了麦曲代谢物质的丰富性以及用麦制生曲采用自然繁殖培养的工艺特征。这也就造成麦曲中存在着一个非常复杂的微生物体系,在黄酒的酿造过程中作为接种剂、糖化剂和粮谷原料一起参与酒醪的复式发酵以及分解、重组,从而也决定了黄酒独特的口味。2不同成分的口感及口感黄酒中的独特风味,可以从“色、香、味”3个方面来衡量。黄酒之色泽来源于原料、麦曲和添加的焦糖色,经陈化及化学反应而成色;香气来源于原料麦曲、生产工艺酿造中生化作用及贮存中化学反应而产生;味道来源于酒体中醇、酯、酸、醛等微量物质。三者共同形成了黄酒独特典型的风味。色指黄酒的外观品质。黄酒因品种而异,其色泽从浅黄至红褐色,甚至黑色。尽管颜色多种多样,但都要透明、光亮、有光泽。香指黄酒的芳香特征。黄酒的香气,不是指某一种化合物的突出香气,而是一种复合香。实验分析证明,黄酒的香气成分主要是酯、醛、醇类。酯类主要是乳酸乙酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯和己酸乙酯,它们共同形成一种果香气,即黄酒越陈越香的气味。醛类主要是乙醛,少量的异丁醛、异戊醛以及乙醛与乙醇缩合成的乙缩醛,具有清醇的果香味,也是黄酒类的陈香气。醇类主要是苯乙醇、异丁醇、异戊醇、仲丁醇等,尤其是含量较多的苯乙醇,具有清甜蜜样的香气,与酯、醛类组分融合成协调细腻的黄酒香气,给人以愉悦、柔和、优雅的感觉。味指黄酒的味觉特征。黄酒的口味充分体现了“浓、醇、润、爽”的特点。味道来源于酒体中醇、酯、酸、醛等微量物质,也是酒体中七味成分(甜、酸、辣、苦、涩、鲜、咸)相应协调形成的一种醇和、柔顺、丰满、浓郁、圆润、悠长的感觉形象。3不同酸败物质对黄油调味汁品质的影响黄酒中风味物质主要成分(醇、酯、酸、醛类等)的产生流程如图1。黄酒的色泽主要来源于原料、麦曲和添加的焦糖色,经陈化及化学反应而成色,所以微生物对黄酒色泽的影响较小,在这里不予讨论。下面主要讨论在麦曲微生物的作用下生成的糖、氨基酸和醇、酯、酸、醛及对黄酒风味的影响。由于麦曲中存在的米曲霉、根霉、毛霉以及少量的黑曲霉及青霉,这些菌含有较多的淀粉1,4-葡萄糖苷酶,能较快地水解α-1,4-葡萄糖苷键,使直链淀粉转化为糖,而对于支链淀粉的α-1,6-葡萄糖苷键的作用缓慢,所以支链淀粉需要几种酶对它共同作用,才能彻底水解为葡萄糖,其糖化速度慢,从发酵动态看,虽然经过了前酵、主酵、后酵3个阶段,可是醪液内的糖分仍不可能全部转化掉,总有一部分糖残留下来,主要是葡萄糖,占总糖量的50%~60%,其次是麦芽糖和低聚糖,还有糊精,它们给予酒液甜味和黏稠味。糖的代谢主要流程如图2,糖代谢过程中,由谷氨酸发酵可生成鲜味物质,生成的有机酸主要是经过TCA循环产生的琥珀酸和延胡索酸,琥珀酸是构成黄酒浓长的鲜酸味;而琥珀酸和经微生物代谢生成的乳酸能使酒味柔和爽口,但乳酸是导致黄酒酸败的一个主要成分,以乙酸、丁酸为主的挥发酸能增加酒体浓厚感,糖经过酵母代谢产生的乙酸和相应的醇反应产生酯,能够带来浓郁的酯香,因此说有机酸是构成黄酒风味的重要因素。蛋白质的代谢主要流程见图3,在麦曲微生物的作用下,蛋白质降解产生的物质对黄酒的风味影响较大。其中,氨基酸味是中国黄酒区别于各种酒类的一大特点。氨基酸具有鲜、甜、苦、涩、酸、咸等多种味感,正是这些多种、多量、多味的氨基酸,赋予黄酒丰富的味觉层次,使黄酒具有鲜美、醇和、浓郁、柔润、协调和多滋多味的特征,其中呈现酸味的有天门冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、天门冬酰胺4种,呈现苦味的有9种,呈现涩味的氨基酸有酪氨酸、缬氨酸和亮氨酸等;呈现鲜味的氨基酸如谷氨酸、天门冬氨酸、赖氨酸以及蛋白质水解所生成的多肽;呈现甜味的氨基酸如丙氨酸、甘氨酸、组氨酸等(有的甜味氨基酸和甘油等共同形成了黄酒的甜味,且甜味非常协调而自然),尤其是还有酸中带苦、酸中带咸的、甜中带酸的等,更增加了黄酒酸味的复合味感,这也是其他酒类所没有的。经过酵母菌代谢产生的醇、酸、醛是黄酒中主要的风味物质,其中酒精,高级醇及醛呈现出辣味。脂肪的代谢主要流程见图4,小麦中含有2%左右的脂肪,在制曲过程中随着部分霉菌的分解作用而减少。发酵过程中,原料中的脂肪部分被乳酸杆菌分解,脂肪在脂肪酶的作用下分解成甘油和脂肪酸;甘油部分留在醪液中,部分被酵母菌、乳酸杆菌继续代谢或合成其他物质;脂肪酸受微生物酶的逐步氧化作用,进一步分解为低级脂肪酸,脂肪酸与醇结合形成酯。脂肪酸、甘油和酯是黄酒主要的风味物质。对黄酒中所含的风味物质进行分析,探究它们的形成原因,对于生产工艺数据化,有效控制黄酒质量具有重要的意义。对绍兴黄酒的风味成分进行GC/MS分析结果表明,3-甲基丁醇和2-甲基丁醇(两者统称为异戊醇)、β-苯乙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯以及乙醇、乳酸、乙酸等是构成黄酒芳香主体的来源。黄酒中的酯类化合物如乳酸乙酯(含量79.4mg/L~248.1mg/L)、乙酸乙酯(含量18.0mg/L~33.7mg/L)、丁二酸二乙酯(含量0.89mg/L~3.64mg/L)、丁酸乙酯(含量0.13mg/L~0.34mg/L)等带来黄酒特异的酯香,可能是由酵母菌产生的,在贮存过程中可进一步酯化使其含量增加。黄酒中的高级醇可能是由氨基酸降解产生的,如亮氨酸降解产生异戊醇(含量65.7mg/L~100.7mg/L)是强的致香剂,使苦涩味的氨基酸(亮氨酸)减少,对酒体口感有很大的改善;苯丙氨酸降解产生β-苯乙醇(含量23.0mg/L~32.7mg/L)作为米香型白酒的主体香味成分之一,具有蜜香玫瑰味的清雅香气,落口有绵甜清爽之感;L-酪氨酸降解产生对羟基苯乙醇(含量0.18mg/L~0.55mg/L)等。黄酒中的酸类物质(以乳酸计,含量5.6g/L~6.5g/L)主要是酵母菌或乳酸菌代谢产生的,赋予黄酒柔和爽口的风味。麦曲中霉菌、酵母菌和各种细菌等微生物区系在黄酒酿造过程中,它们互相促进又互相抑制,在酿造过程中有机对立统一,共同推动黄酒醪液的发酵,其发酵代谢产物和自溶产物的多样性也更有利于黄酒诸多风味物质的形成,使黄酒发酵在开放条件下能正常地