郭建華，蔣海嬌，劉曉蘭，郭宏文，鄒東恢

齊齊哈爾大學食品與生物工程學院（齊齊哈爾 161006）

白酒的生產一般采用傳統的釀造技術，它的生產在很大程度上依賴于生產環(huán)境中大量微生物的協同作用。在白酒生產過程中，酒曲以及酒醅為微生物提供營養(yǎng)物質，發(fā)酵體系中各種菌種經歷復雜的生長代謝。白酒成品中占酒體總量的98%是水和乙醇，它們是白酒的大量組分，而包括各種風味物質在內的微量物質約占酒體總量的2%。白酒中微量的香味組分種類、濃度、相互比例及各種組分之間締合程度差異，可使白酒呈現出多樣的特色。隨著微生物技術的發(fā)展，通過向白酒釀造體系中添加酶制劑來改善白酒品質，提高出酒率及增強白酒某方面獨特的風格的研究與應用越來越廣泛。

1 酶制劑在白酒發(fā)酵過程中的應用

1.1 纖維素酶及半纖維酶在白酒發(fā)酵中的應用

白酒發(fā)酵一般采用固態(tài)發(fā)酵工藝，酒醅中添加了大量的填充料，這些填充料含有大量的纖維素物質，因此白酒原料中纖維素類物質成分含量很高。酒醅發(fā)酵過程對酸度、黏度要求較高，原料要有適當的粉碎度，粉碎顆粒不宜過細或過粗，并需要添加起疏松作用的物料，但由此造成淀粉質被包藏在顆粒皮殼內，降低糖化和代謝功能，使酒糟中殘留很高。在酒醅中添加糖化酶，只能將酒醅中的淀粉類物質降解，而不能降解酒醅中的纖維素物質。而在酒醅中添加纖維素酶可將酒醅中少部分的纖維素類物質降解成糖，經發(fā)酵產生酒精，增加白酒出酒率；同時在酒醅中添加纖維素酶能夠破壞胞壁，游離出內含物質，使酶催化效果增強，由此增加酒醅中營養(yǎng)物質的利用效果。劉麗等[1]探索了纖維素酶對白酒發(fā)酵出產率的影響，結果顯示，纖維素酶可以在不同程度上增加成品出產率，最高可提高產率達8%。尚維等[2]的研究表明，在酒醅中加入纖維素酶可使出酒率最大增加13%。邢曉晰等[3]研究表明，向酒醅內加入適量的纖維素酶，不僅可以提高成品率，還能增加成品中酯類物質的含量。丁友昉等[4]研究結果顯示，在小型實驗發(fā)酵中，酒醅中添加0.1%~0.5%的纖維素酶，可增加成品率8.9%~24.4%；窖池發(fā)酵實驗時，添加0.25%纖維素酶，可增加產出率5%以上。田勝艷等[5]將纖維素酶按池投糧的0.25%加入到白酒酒醅中，其出酒率最高可提高9.05%。風味組分乙酸乙酯和乳酸乙酯數量均有所下降，下降幅度差別不大，兩者比例變化也不大，正丙醇含量由原來的187.47 mg/100 mL下降至88.37 mg/100 mL，白酒中甲醇和乙醛含量下降。李旭暉等[6]研究顯示，在每千克酒醅內加入10 FPU的纖維素酶，出酒率可提高1倍；檢測結果顯示成品酒的醛類和雜醇油濃度降低很大，而主要酯類物質在酒中含量有所提高；有機酸中乙酸及乳酸數量有所降低，丙酸及己酸數量有所增加；每千克酒醅內纖維素酶加入量增至30~50 FPU后，出產的成品風味顯著改善。

半纖維素酶在白酒發(fā)酵中也具有較強的應用潛力。禾本科谷物高粱、小麥分別是白酒釀制中糟醅、大曲的主要原料，均具有較高的阿拉伯木聚糖（AX）含量[7]。徐曼等[8]研究了木聚糖酶在液態(tài)法白酒生產中的應用，研究表明在接種前向玉米發(fā)酵培養(yǎng)基中添加170 U/g木聚糖酶，發(fā)酵48 h后，試驗組的酒精度可提高至對照組的1.3倍，殘?zhí)呛渴呛笳叩?.4%。李旭輝等[9]將高活力的木聚糖酶與大曲一并添加至原料糟酒醅中，可明顯提升出酒率和酒體乳酸乙酯的含量，降低醛類物質和雜醇油含量。

1.2 脂肪酶與酯化酶在白酒發(fā)酵中的應用

酯化反應是酯類物質重要的來源途徑。脂肪酶能夠對水相和非水相中的酯化反應有催化功能[10-13]，由于對風味組分具有重要作用，脂肪酶在白酒生產中利用廣泛。某些來源的脂肪酶可以很好地對白酒中的風味化合物進行拆分。如：李小路等[14]研究表明來源于華根霉的脂肪酶對屬于風味化合物的2-甲基丁酸及其酯具有很好的拆分效果；吳華昌等[15]篩選脂肪酶用于縮短白酒陳化時間，在成品中加入不同類型的脂肪酶，結果發(fā)現白酒中總酯濃度發(fā)生顯著改變，說明脂肪酶能夠縮短白酒的陳化時間。

通過研究發(fā)現，很多種微生物均可產酯化酶，目前在白酒發(fā)酵過程中已經發(fā)現紅曲霉、根霉中許多菌株有較強的己酸乙酯合成能力。利用這些菌株生產的酯化酶制劑在白酒發(fā)酵中進行有效的應用。賈超英等[16]在泰山特曲生產中應用紅曲酯酶粗酶制劑，用量為0.2%~0.3%，結果表明，己酸乙酯含量提高11.3%，使優(yōu)質酒率提高6.1%。樊琪[17]在山東三株閣老貢酒生產中應用復合酯化酶生態(tài)菌劑技術，當用量為2%，大曲用量為20%，發(fā)酵周期為45 d時，平均出酒率達43%，使出酒率提高5%，優(yōu)質酒率為41.2%。武建國等[18]在酒醅中加入紅曲酯化酶等材料，發(fā)酵后優(yōu)質酒率提高7.2%~14%，己酸乙酯增幅達124.8~162.5 mg/100 mL。王述榮等[19]從大曲和酒醅中分離得到根霉菌、紅曲霉和酵母菌，將這3種菌株按比例4∶4∶2混合研制成的粗酶制劑應用于洋河大曲酒的生產，出酒率提高7.21%，優(yōu)質酒率提高19.55%。方躍進[20]研究了酯化紅曲在濃香型白酒中應用，結果表明其可以大幅度提高濃香型酒基酒中己酸乙酯的含量，使酒的優(yōu)級品率提高10%以上。王曉丹等[21]從濃香型大曲篩選出一株產酯酶的紫色紅曲霉FBKL3.0018，運用該菌株制得的粗酶制劑應用于濃香型白酒中的生產，可大大減少用曲量，提高原酒的產量與質量。劉雪等[22]利用一株產酯酶華根霉，將其制得麩曲的粗酶制劑添加到老窖泥富集液與無水乙醇（添加有3%的己酸）的酯化體系中，在25 ℃下反應25 d，合成的己酸乙酯產量可達2 302 mg/100 mL。綜上表明，利用產酯化酶菌株得到的酶制劑在白酒釀造過程中應用廣泛且效果較好。

1.3 蛋白酶在白酒發(fā)酵中的應用

酸性蛋白酶對酒醅原料物質降解性非常強，為白酒釀造提供了優(yōu)勢條件；同時該酶對菌種生長代謝起到重要作用，它催化生成的L-氨基酸能被菌種很容易地吸收。白酒中有許多風味物質成分也來源于某些蛋白質，而這些蛋白質是需要靠酸性蛋白酶的作用。高級醇的重要來源是蛋白質降解生成的氨基酸，這種物質及其衍生出來的物質都是重要的風味物質成分[23]。發(fā)酵體系中的蛋白酶活性高低直接影響白酒風味物質含量及比例，當其活力為2~5 U/g時，會降低醛類物質和雜醇油的含量而提高主要酯類物質的含量，同時這些酯類物質相對應的有機酸含量也會提高，感官評價表明，酒醅中蛋白酶活力在2~5 U/g的條件下，所產白酒風格突出、口感好、香味諧調[24]。添加蛋白酶可使酒醅中氨基酸含量升高，有利于酒醅中各種菌類的生長繁殖，且能促使微生物分泌酶，從而使乙醇代謝活躍，增加酯化反應，提高各種酯類在酒體中的含量。蛋白酶能夠降低成品中雜醇油濃度，使酒的口味得到改善，同時對酒中乳酸乙酯也間接起到控制作用。添加蛋白酶同時可以增強酒醅中微生物的代謝活動，提高出酒率[25]。孫金旭等[26]研究了蛋白酶添加量對雜油醇生成的影響，結果表明蛋白酶添加量對雜油醇的生成有一定的影響，在0~20 U/g范圍內雜油醇生成量隨酶添加量的增加而降低，當蛋白酶為20 U/g時，雜油醇生成量最低，為0.231 g/L，比對照降低60.52%；當添加量超過20 U/g時，雜油醇生成量隨酶添加量的增加而增加。由此說明，蛋白酶對白酒中雜油醇生成的影響是復雜的，利用蛋白酶來改進白酒發(fā)酵需進行更深入的研究。向雙全等[27]利用響應面試驗設計優(yōu)化了蛋白酶在大曲中的添加水平，結果表明，當在大曲中添加酸性蛋白酶使得大曲蛋白酶活達到14.37 U/g時，最佳條件下出酒率最高達到48.1%。

1.4 糖化酶在白酒發(fā)酵中的應用

酒醅中添加糖化酶具有加速原料糖化，提高出酒率，并且具有控制高級醇生成的作用。申朝興[28]的研究表明，使用活性干酵母和糖化酶代替部分大曲釀造白酒，可使平均出酒率達到55.85%。高級醇是在發(fā)酵過程中由蛋白質、氨基酸和糖類等物質等通過復雜的生物化學反應生成的產物。高級醇是白酒的主要呈香物質之一，適合的高級醇含量可賦予白酒芳香氣味，但其含量過高會影響白酒的質量，使白酒口感苦澀?？刂聘呒壌嫉臐舛龋墒瓜阄督M分具有和諧的配比，能夠使白酒品質得以有效改良。羅惠波等[29]的研究顯示，在酒醅中添加750 U/g的糖化酶，可使白酒中高級醇含量降低11.4%。孫金旭[30]研究顯示，糖化酶能夠使酒體中正丁醇含量降低57.22%，正丙醇的含量降低43.92%，2-丁醇的含量降低72.38%，異戊醇的含量降低44.38%，異丁醇的含量降低90.75%，雜油醇總量降低48.28%，由此說明糖化酶能夠在很大程度上抑制白酒發(fā)酵中雜油醇的合成。

1.5 復合酶制劑在白酒發(fā)酵中的應用

在酒醅中添加一種酶，功能單一，對白酒發(fā)酵過程的影響作用有限，采用復合酶制劑改善白酒發(fā)酵品質是白酒添加酶制劑的趨勢。王述榮等[31]利用從酒曲酒醅中篩選到的酵母菌、根霉菌和紅曲霉生產復合酶制劑，并用于白酒生產中，結果顯示復合酶制劑可提高出酒率7.21%。董友新[32]將具有復合功能的阿米諾酶與中溫曲一起加入發(fā)酵體系，可提高2%~3%對淀粉的利用，提高2%出酒率，效果明顯且對酒質無影響。崔如生[33]研究表明，將阿米諾酶應用于白酒生產，兩排以后試驗窖與對照窖相比，成品產量及成品中總酸、總酯等理化指標明顯提高，且主要酯類物質及其他微量成分比例和諧。王海英等[34]將白酒復合酶加入到清香型制酒發(fā)酵中，結果表明添加復合酶制劑可以提高酒醅中的淀粉利用率，同時還能提高甲級酒產量、總產量和優(yōu)質酒率，復合酶能有效抑制雜醇油的產生。張靜等[35]研究了復合酶制劑在十里香白酒釀造中的應用，結果表明：復合酶制劑用量2.0 kg/t主糧時，正常發(fā)酵時出酒率提高2.07%，總酯提高9.2%，總酸提高7.8%；壓排發(fā)酵時出酒率提高1.97%，總酸提高2.7%，總酯提高16.8%。

2 結語與展望

傳統白酒生產主要依靠酒曲和酒醅中的菌群合成大量酶進行生物代謝，具有原料用量大、利用不充分、成品率低等諸多缺點，因此人們開始用先進技術手段逐步部分地改善釀酒過程。從20世紀90年代開始，在白酒的各個生產階段，如制作酒曲、酒醅發(fā)酵、蒸餾勾兌和酒糟的廢物利用等廣泛應用酶制劑。酶制劑對提高成品率、提高成品質量及提高成品風味物質具有重要影響。白酒酒醅釀造體系是由大量微生物分泌的多種酶構成的復雜酶體系，至今還沒有對這個復雜的代謝體系進行深層次的研究，添加酶制劑對白酒發(fā)酵影響的研究仍然需要繼續(xù)深入探討。隨著分子生物學、云計算、宏基因組學、代謝組學、轉錄組學等技術的發(fā)展，利用大數據分析等，闡明白酒發(fā)酵過程中酶與白酒發(fā)酵指標之間的關系，定向調控白酒發(fā)酵指標成為一種具有現實意義的研究方向。