原輔料對糧食釀造酒質(zhì)量影響的研究進展

成 林，成 堅，王 琴，李永俊，林諾怡

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東廣州 510230）

在中國，糧食釀造酒的原料是糧食，輔料是酒曲，糧食釀酒的歷史可追溯至公元前[1]。中國是農(nóng)業(yè)大國，糧食產(chǎn)量居世界前列，2019 年中國糧食總產(chǎn)量13277 億斤[2]，巨大的糧食產(chǎn)量造就中國釀造行業(yè)的深厚動力。中國有“五谷”，不同地方的糧食釀造酒有別具一格的地方特色，糯米酒、高粱酒、青稞酒等都是家喻戶曉的酒產(chǎn)品。本文綜述了釀造糧食酒使用的原輔料及其對酒類產(chǎn)品質(zhì)量的影響，旨在為優(yōu)化酒的生產(chǎn)工藝、提升酒類產(chǎn)品質(zhì)量和為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本提供參考。

1 糧食釀造酒的主要原輔料

釀酒的原料為谷物類、薯類等富含淀粉質(zhì)的糧食原料，輔料主要為酒曲、水、糧食籽殼等，還有一些制曲過程和發(fā)酵過程不可缺少的物料如稻草、窖泥等[3]。釀酒的原理為原料經(jīng)微生物作用，淀粉水解糖化成可發(fā)酵的糖，再無氧發(fā)酵產(chǎn)生酒精，或含糖原料無氧發(fā)酵產(chǎn)生酒精，其中還產(chǎn)生各種香味物質(zhì)，共同構(gòu)成釀造酒的整體風(fēng)格。

1.1 原料

釀酒使用的糧食原料通常分為兩類，一類是糧谷類，一類是薯類。糧谷類原料通常為稻類、高粱、玉米、麥類，薯類原料主要有木薯、甘薯、馬鈴薯等。釀造糧食酒的原料有稻米、高粱、玉米等，通常以某種糧食為主或多種糧食混合釀造，而薯類原料則通常用于制取食用酒精。

1.1.1 糧谷類原料

米是釀造米酒的原料，是水稻種子脫殼后制成的糧食，品種主要分為秈米、粳米和糯米。米酒是中國最古老的發(fā)酵酒[4]，傳統(tǒng)的米酒通常由糯米、大米釀造，少數(shù)地方用小米[5]作原料釀造。常見的米酒發(fā)酵酒有山東即墨黃酒、浙江紹興黃酒、廣東客家黃酒等，米酒蒸餾酒如米香型白酒有桂林三花酒和廣東長樂燒白酒，豉香型白酒有廣東九江白酒、廣東順德紅米酒等。

高粱是釀造蒸餾酒的原料之一，釀造高粱酒的高粱品種主要是粳高粱和糯高粱[6]，中國高粱產(chǎn)區(qū)主要為東北粳高粱產(chǎn)區(qū)、西北和華北雜交粳高粱產(chǎn)區(qū)、西南糯高粱產(chǎn)區(qū)、長江及黃河流域中下游多類型高粱產(chǎn)區(qū)，而高粱酒的發(fā)展以西南糯高粱產(chǎn)區(qū)最為突出[7]，其中以茅臺酒為代表的醬香白酒等馳名中外。

玉米是釀造玉米燒酒的原料，也是用于工業(yè)制取食用酒精[8]的原料之一。玉米的特點是含有豐富的碳水化合物，使玉米可作為飲料酒精的良好原料[9]。玉米酒作坊通常集中于中國西南地區(qū)和東北地區(qū)等玉米主產(chǎn)區(qū)[10-12]，特別是云貴高原地區(qū)，玉米酒以其口感清爽、口味甘甜深受當?shù)叵M者歡迎。

大麥、小麥等麥屬谷物原料通常用于釀造啤酒，而啤酒不屬于中國傳統(tǒng)酒類，但有報道認為啤酒非“舶來品”[13]，古代中國也有生產(chǎn)“麥酒”的歷史，被認為是“中國啤酒”。在傳統(tǒng)釀造過程中，麥屬原料主要用于酒曲的制作[14]，在酒曲的制作過程中不同種類的麥常常按比例混合，連同其他糧食原料制成不同種類的酒曲如大曲、小曲和麥曲等[15]。

青稞屬于麥的一種，又稱米大麥或裸大麥，種植區(qū)分布于中國西部和青藏高原，是青藏高原最具特色的農(nóng)作物[16]，是高原藏民的主要糧食，也是釀造傳統(tǒng)發(fā)酵酒之一——青稞酒的原料[17]。西藏是青稞產(chǎn)量最多的地區(qū)，同時也是青稞酒產(chǎn)業(yè)集聚的地區(qū)，市面上的青稞酒產(chǎn)品多為低度數(shù)啤酒和含酒精飲料，高度數(shù)蒸餾酒品種則較少。

1.1.2 薯類原料

薯類是熱帶和亞熱帶氣候地區(qū)廣泛種植的糧食和經(jīng)濟作物，在我國南方地區(qū)多有種植。薯類作物對環(huán)境適應(yīng)性極強，對土質(zhì)要求不高，是可以在任何土地上生長的農(nóng)作物[18]。薯類淀粉含量豐富，是生產(chǎn)食用酒精的良好原料[19]，比較成熟的食用酒精生產(chǎn)工藝通常使用馬鈴薯、甘薯和木薯經(jīng)干制后或者提取淀粉質(zhì)作為基礎(chǔ)原料進行生產(chǎn)[20]。中國傳統(tǒng)釀酒領(lǐng)域里薯類不作為釀造飲料酒的原料，但隨著對酒精發(fā)酵工藝和酒類風(fēng)味的深入研究，加上市場的開放，薯類原料逐漸用于改良釀酒原料、制曲和優(yōu)化發(fā)酵工藝等方面[21]，食用酒精也常用于飲料酒的勾調(diào)[22]，消費者漸漸接受如伏特加等產(chǎn)品，由此為薯類釀造飲料酒帶來良好的市場前景。

1.2 輔料

釀造酒的輔料主要有酒曲、水、糧食籽殼、稻草、窖泥等，輔料的作用主要是為釀酒微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)和生長繁殖環(huán)境，為發(fā)酵提供條件，是釀造過程必不可少的組成部分。

1.2.1 酒曲

酒曲是釀酒的主要輔料之一，包含了釀造酒所需的各種微生物，在發(fā)酵過程中起到至關(guān)重要的作用[14]。酒曲是由糧食原料經(jīng)粉碎或浸泡或蒸制等處理后接種微生物培養(yǎng)而成的酒體發(fā)酵劑，制成的酒曲通過加進已蒸煮冷卻后的糧食中進行糖化發(fā)酵產(chǎn)生酒精和風(fēng)味物質(zhì)。酒曲的種類繁多，按制曲原料可分為以大米為原料制作的米曲和以小麥為原料制作的麥曲，還有以麩皮米糠為原料制作的麩曲，常見的酒曲為大曲、小曲、麥曲和麩曲等。

大曲是以小麥為原料，經(jīng)浸泡、粉碎等處理后接種微生物堆積培養(yǎng)制成的大塊狀的酒曲，是釀造白酒的主要曲種之一[23]。大曲按照制曲過程的溫度分為高溫大曲（63 ℃左右）、中溫大曲（58～60 ℃）和低溫大曲（40 ℃左右）[24]；按照釀造成品分為醬香型白酒大曲、濃香型白酒大曲、清香型白酒大曲和兼香型白酒大曲；按制曲工藝分為傳統(tǒng)大曲、強化大曲和純種大曲[25]。

小曲是以大米或米糠為原料，中草藥和香料為輔料，經(jīng)浸泡粉碎等處理后接種微生物制成小團或球狀培養(yǎng)而成的酒曲，是釀造甜酒或大米白酒的酒曲[26]。小曲按照制曲原料可分為以大米磨粉制作的米曲和以米糠制作的糠曲；按照制成的成品形狀分為酒丸、酒餅和散曲；按照釀造酒所使用的酒曲分為甜酒曲和白酒曲；按制曲工藝分為傳統(tǒng)小曲、純種小曲[27]。

麥曲是由小麥接種微生物或蒸熟后接種微生物制成的酒曲，通常用于大米黃酒的釀造[14]。小麥原料未經(jīng)蒸煮處理直接接種微生物培養(yǎng)而制成的酒曲稱為生麥曲，小麥煮熟后再接種微生物培養(yǎng)而成的酒曲稱為熟麥曲。熟麥曲通常作為純種麥曲使用，常與其他酒曲混合使用[28]。

麩曲是一種以麩皮經(jīng)蒸熟后接種微生物進行人工培養(yǎng)得到的酒曲[14]。制作麩曲所使用的菌種通常是純種菌，如霉菌和芽孢桿菌等，并與其他酒曲混合使用，主要作用為提高整個混合酒曲的糖化能力、酒化能力和生香能力。

1.2.2 水

水是構(gòu)成酒體的主要成分之一，自然界水按水源分為雨水、地表水、地下水、海水等。釀酒用水通常取自井水、泉水等地下水源。不同地域的地理條件不同，水體中所含物質(zhì)不同，導(dǎo)致各地水質(zhì)不同，釀造的酒口感各異[29]。優(yōu)質(zhì)的泉水和井水口感清涼甘甜，含有豐富的礦物質(zhì)元素，有利于微生物的生長繁殖和發(fā)酵作用，是釀酒的最好選擇[30]。

1.2.3 糧食籽殼、稻草

米、麥、高粱等谷類原料，其種子無一例外地含有外表皮包裹著種子發(fā)芽所需的營養(yǎng)物質(zhì)，此外表皮稱為糧食籽殼[31]。傳統(tǒng)釀酒工藝里谷殼、高粱殼是制作酒曲的原料，也是固態(tài)法發(fā)酵白酒的重要輔料之一，在發(fā)酵過程中起到隔離、支撐酒醅的作用[32]。

稻草是釀造醬香白酒等固態(tài)法發(fā)酵酒的輔料之一，也是制作酒曲過程中必不可少的物料，稻草在釀造和制曲過程中的作用主要為保持酒醅溫度、隔離酒曲塊防止粘連、調(diào)節(jié)發(fā)酵體系的水分和加強透氣等，另外制曲使用過的舊稻草因附著了釀酒微生物，還可作為下一輪制曲的物料重復(fù)使用[32]。

1.2.4 窖泥

窖泥是糧食釀造酒固態(tài)發(fā)酵工藝中構(gòu)筑發(fā)酵池使用的物料，由黏土、塘泥、豆粉、酒曲粉等物料混合而成[33]。由窖泥構(gòu)成的窖池是釀造醬香型白酒和濃香型白酒等固態(tài)發(fā)酵酒的必不可少的設(shè)備，固態(tài)發(fā)酵工藝中人們先用窖泥構(gòu)筑窖池，再將酒醅埋入窖池中并用窖泥封缸，以此構(gòu)成密閉空間，為厭氧發(fā)酵提供環(huán)境[34]，同時隔離外部環(huán)境防止雜菌污染。

2 原輔料對釀酒微生物生長繁殖的影響

微生物的生長繁殖和發(fā)酵等生命活動依賴微生物產(chǎn)生的各種酶對生化反應(yīng)的催化作用，原輔料對微生物生長繁殖的影響的原理為物質(zhì)條件和環(huán)境對酶的影響，表現(xiàn)為底物或某些物質(zhì)對酶產(chǎn)生促進或抑制作用，另外原輔料中不同的微生物之間也會產(chǎn)生競爭抑制等相互作用，影響微生物的生長繁殖。

2.1 原料對釀酒微生物生長繁殖的影響

糧食原料是釀酒微生物的營養(yǎng)物質(zhì)來源，為微生物的生長繁殖和代謝提供物質(zhì)基礎(chǔ)。糧食原料提供的營養(yǎng)物質(zhì)包括淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和微量元素等，微生物通過分泌酶對營養(yǎng)物質(zhì)進行分解和利用，最終的代謝產(chǎn)物如酒精和芳香物質(zhì)共同構(gòu)成釀造酒的整體[35]。

米、麥、玉米、高粱等糧食的主要成分是淀粉，是微生物生長的能量來源，同時也是代謝產(chǎn)物酒精的來源，淀粉含量直接影響微生物的生長代謝和產(chǎn)酒率。不同性質(zhì)的淀粉對微生物的生長影響不同，表現(xiàn)為糊化后的淀粉的黏結(jié)性、吸水性等影響微生物對其的利用效率，進而影響發(fā)酵效率[36]。

原料中的蛋白質(zhì)是微生物的氮源，蛋白質(zhì)在發(fā)酵過程中分解成氨基酸，是微生物的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一，用以構(gòu)成各種酶類和風(fēng)味物質(zhì)的前體。有研究表明，含氮量適中時，曲霉菌絲生長旺盛，酵母繁殖良好，酶含量高，同時蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物可能產(chǎn)生多種醇、酸、酯等芳香物質(zhì)[35]。

脂肪在糧食原料中是一種含量較低、但對釀酒發(fā)酵有阻礙作用的成分。在釀酒生產(chǎn)中脂肪含量過高，會引起氧化、水解生酸的情況，使酒醅發(fā)酵生酸快、發(fā)酵體系酸度增大，對微生物的生長繁殖產(chǎn)生抑制作用，影響發(fā)酵效率[35]。

微量元素屬無機成分，其中的鉀、鈣、鈉、鎂、磷、硫、錳等元素構(gòu)成的無機鹽是釀酒微生物細胞和輔酶的重要成分，還有調(diào)節(jié)滲透壓的作用，并且是某些生化反應(yīng)的催化劑，是微生物細胞生長所不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)[37]。

除上述營養(yǎng)物質(zhì)外，糧食原料中某些物質(zhì)對微生物的生長繁殖產(chǎn)生影響，如高粱中的單寧，味苦澀，對酵母菌有抑制作用[38]。

2.2 輔料對釀酒微生物生長繁殖的影響

輔料對釀酒微生物生長繁殖的影響主要在于輔料中各種物質(zhì)成分對微生物的生長的促進或抑制作用，原理是物質(zhì)環(huán)境對微生物體內(nèi)酶的活性的影響。

2.2.1 酒曲對釀酒微生物生長繁殖的影響

酒曲是釀酒微生物的載體之一，絕大部分釀造工藝里釀酒微生物均來源于酒曲。釀酒微生物的生長繁殖需要各種營養(yǎng)物質(zhì)，使用不同原料、不同工藝制作的酒曲，傳統(tǒng)酒曲的微生物組成結(jié)構(gòu)隨原料的營養(yǎng)物質(zhì)成分和含量的不同而不同，酒曲中的部分成分對微生物的生長繁殖產(chǎn)生促進或抑制作用。

傳統(tǒng)小曲通常由米粉和米皮藥草等輔料制成曲坯，再接種微生物封閉條件培養(yǎng)成酒曲，由于制曲原料中大米占大部分，輔料較少，加之封閉培養(yǎng)條件，使得小曲的微生物種類較少。李銳等[39]對勁牌酒的發(fā)酵過程進行取樣，得到了4 種酵母菌、2 種霉菌與6 種細菌，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)，酵母菌和細菌分別以釀酒酵母和乳酸桿菌為主。李新社等[40]發(fā)現(xiàn)，小曲中的霉菌主要包括黃曲霉、根霉、青霉和毛霉；酵母菌以酒精酵母和產(chǎn)酯酵母為主；細菌以球菌和桿菌為主。另有研究表明，小曲制作過程中，中草藥成分可以抑制和促進微生物的生長，實際生產(chǎn)可以根據(jù)需求來確定中草藥的添加種類與添加量。谷鳳文等[41]研究了9 種中草藥對微生物的促進作用，研究表明，中草藥能夠在一定的范圍對大腸桿菌起到促生作用。

傳統(tǒng)大曲由大麥、小麥為原料，加入豌豆粉等輔料制成，傳統(tǒng)大曲在制曲過程中通常不對原輔料進行嚴格的滅菌，因此原輔料會攜帶大量微生物進入曲坯中，而且傳統(tǒng)大曲的制曲環(huán)境是完全開放的，曲坯直接與空氣接觸，所使用的器具、物品等并不進行滅菌處理，由此大曲曲坯從環(huán)境中沾染了許多微生物，導(dǎo)致大曲中微生物組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜[42]。在大曲配料方面，使用麥類原料的營養(yǎng)成分如蛋白質(zhì)的含量比大米更加豐富，使得微生物可得到更多的氮源，微生物可產(chǎn)生更多的催化生化反應(yīng)的酶[43]。由于受地區(qū)傳統(tǒng)工藝影響，各地制曲廠的原料和配比并不完全一致，迄今為止尚沒有一定的碳、氮比例。綜上可知，原輔料、制曲工藝、制曲環(huán)境的不同使大曲微生物的組成結(jié)構(gòu)不同，此為我國大曲白酒風(fēng)味各異的根本原因。

2.2.2 水質(zhì)對釀酒微生物生長繁殖的影響

水對微生物生長繁殖的影響因素主要為水體各種微量元素的含量和水體酸堿度。水中的無機離子是微生物生長的營養(yǎng)成分,參與了微生物生命活動的各種生理生化反應(yīng)，適量的無機離子保證了釀酒微生物的繁殖，促進了發(fā)酵過程的進行[30]，因此釀造糧食酒使用的水必須是自然水，使用蒸餾水并不能做出質(zhì)量上乘的釀造酒。

酒的釀造過程是個極其復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，微生物產(chǎn)生的酶是這一生化反應(yīng)的獨特催化劑，而酶的活性大小直接影響著生化反應(yīng)的效率及酒中有機物的生成。影響酶活性大小的因素很多，水中含有的某些微量元素是其因素之一，如Mg2+是微生物生長的必需物質(zhì)，能促進霉菌孢子生長，催化核苷三磷酸代謝，催化果糖-6-磷酸酯化反應(yīng)[29]，而且還是淀粉酶分解淀粉時的催化劑[44]；K+是曲霉和酵母生長的必需物質(zhì)，也是蛋白質(zhì)進行磷酸酯化反應(yīng)時的必需物[45]；Ca2+、Mn2+是酶的激活劑，含量過低對于微生物生長不利[46]；Mn2+是許多酶的輔基，能促進蛋白酶的活性[47]，但過多會抑制酒的正常發(fā)酵；Pb4+、Ba2+、Cu2+、Zn2+等金屬離子，過量會使酶失活，使微生物不能正常地生長繁殖和進行發(fā)酵[48]；Cl-過量能引起酵母菌早衰，使發(fā)酵不完全；NO2-、NO3-對酵母菌有毒害作用，使酵母改變遺傳，發(fā)酵性能降低，影響正常發(fā)酵；F-過高，則抑制酵母生長，對發(fā)酵不利。

除無機離子外，水體的酸堿度pH 值也會對微生物的生長繁殖產(chǎn)生影響，每種微生物都有其最適pH 值和一定的pH 值范圍,在最適范圍內(nèi)微生物的酶活性最高[49]，如果其他條件適合,微生物的生長繁殖效率也最高。隨著發(fā)酵環(huán)境pH 值的不斷變化，使得微生物生長繁殖受影響,當超過最低或最高pH 值時微生物就會死亡。同一種微生物由于發(fā)酵系統(tǒng)pH 值的不同,可能積累不同的代謝產(chǎn)物。在不同的發(fā)酵階段,微生物對pH 值的要求也有差異。如酵母菌生長的最適pH 為5 左右,并進行酒精發(fā)酵,不產(chǎn)生丙三醇和乙酸；如果pH 值高于8時,發(fā)酵產(chǎn)物除乙醇外還有丙三醇和乙酸[50]。因此,在發(fā)酵過程中,根據(jù)不同的目的常采用變動pH值的方法,以提高生產(chǎn)效率。

2.2.3 窖泥對微生物生長繁殖的影響

窖泥微生物常年處于低pH 值、高水分、高靜壓、兼性厭氧的窖池中，加之釀酒發(fā)酵過程的周期性開窖和閉窖，以及酒曲微生物菌群與酒糟中營養(yǎng)成分、窖泥微生物菌群與窖泥中營養(yǎng)成分、菌群的相互作用和相互交換等作用，給窖泥微生物的生長、優(yōu)化提供了特殊的棲息環(huán)境[51]。與酒曲不同，窖泥微生物組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度隨窖池的使用時間的增長而變化，隨著時間的推移，窖泥微生物菌群逐漸呈現(xiàn)一種完整而復(fù)雜的生態(tài)體系[52]，同時微生物的代謝產(chǎn)物不斷地改變窖泥的生態(tài)環(huán)境，由此又推動微生物群落的更迭演替，這種循環(huán)使窖泥趨于“成熟”，穩(wěn)定的微生物生態(tài)體系為產(chǎn)生白酒風(fēng)味物質(zhì)提供基礎(chǔ)。

目前有研究發(fā)現(xiàn)，由于窖池多數(shù)時間處于厭氧狀態(tài)，窖泥中好氧微生物如大部分真菌群落和少數(shù)細菌的多樣性較低，其中優(yōu)勢真菌群落與酒曲中的真菌群落一致[53]，由此說明雖然厭氧環(huán)境會抑制好氧微生物的生長，但酒曲豐富的微生物資源可維持窖泥好氧微生物群落穩(wěn)定發(fā)展。

另有研究表明，窖泥微生物群落演替跟窖泥中pH 值、NH4+和乳酸含量有關(guān)[54]。新制窖泥富含乳桿菌屬，乳酸的積累形成高酸度環(huán)境，使適應(yīng)性低的菌群被淘汰[55]。在細菌演替期，窖泥pH 值隨乳桿菌的衰亡和NH4+含量的增加而上升，微生物多樣性增加，有機酸、H2和CO2的含量也有所增加，能促進產(chǎn)甲烷的微生物生長[56]。窖泥成熟期，微生物群落相對穩(wěn)定，產(chǎn)香菌的豐度較高，對推動香味物質(zhì)的生成具有積極作用[57]。整個窖泥微生物群落的演替過程能持續(xù)數(shù)十年，有研究顯示，部分微生物在窖池使用數(shù)十年至數(shù)百年后其群落仍在繁殖增長[58]，說明窖泥微生物的演替是非常漫長的過程。

3 原輔料對釀酒工藝的影響

酒的釀造工藝包含制曲工藝和發(fā)酵工藝，糧食釀造酒的原輔料以其自身屬性對制曲和發(fā)酵過程產(chǎn)生影響，已有眾多研究表明，釀酒工藝與原輔料的自身屬性密切相關(guān)，原輔料的品種、使用狀態(tài)都會影響釀造進程。

3.1 原料對釀酒工藝的影響

不同產(chǎn)地、不同品種的糧食原料的組成成分不同，對發(fā)酵效率、產(chǎn)香效率等過程產(chǎn)生影響。沈馨等[59]研究表明，含支鏈淀粉的秈糯米和粳糯米比非糯性米更適合作為釀造黃酒的原料。油卉丹等[60]研究表明，粳糯米黃酒風(fēng)味物質(zhì)總量和醇類化合物含量較高，而秈糯米黃酒的酯類化合物含量高。毛青鐘等[61]研究表明，不同產(chǎn)地糯米發(fā)酵性能等屬性不同，釀制黃酒用糯米選用發(fā)酵性能較好品種，發(fā)酵后殘余的糊精和產(chǎn)生較多的多糖類使黃酒的醇厚性好，黃酒品質(zhì)更佳。袁蕊等[62]對南北兩地6 個不同品種高粱的理化指標和釀造性能進行了檢測，結(jié)果表明，糯高粱支鏈淀粉含量很高，對糯高粱的吸水性能、糊化溫度以及黏度的檢測結(jié)果表明其更適于釀酒。李奇[63]對9 個不同品種高粱的淀粉、單寧等與釀酒相關(guān)的指標進行了比較分析，同時利用它們進行了汾酒的中試釀造試驗，結(jié)果表明，支鏈淀粉含量高的高粱出酒率較高。AI Y 等[38]研究發(fā)現(xiàn)，單寧含量低的高粱原料釀酒具有更高的產(chǎn)酒率。

傳統(tǒng)釀酒工藝中對糧食原料的預(yù)處理包括對原料進行脫殼、粉碎、浸泡和蒸煮等，使淀粉質(zhì)黏性降低而游離[64]，便于微生物利用。未經(jīng)蒸煮的糧食原料稱作“生料”，傳統(tǒng)釀造不使用生料當作原料，原因是未經(jīng)高溫處理的植物細胞組織未被破壞，所含的淀粉蛋白質(zhì)等物質(zhì)的質(zhì)構(gòu)未發(fā)生改變，不利于微生物利用，且容易受污染變質(zhì)[65]，影響發(fā)酵質(zhì)量和產(chǎn)品品質(zhì)。然而，在國內(nèi)糧食產(chǎn)量逐漸提高的背景下，國家糧庫逐漸豐盈，糧食堆積并不可避免地陳化、變質(zhì)，針對這種情況，對生料發(fā)酵酒精的研究逐漸興起，成為傳統(tǒng)糧食原料后新的酒精生產(chǎn)工藝[66]。相比于傳統(tǒng)釀酒工藝，生料發(fā)酵省去破碎、蒸煮等預(yù)處理工序，節(jié)省能源和生產(chǎn)成本[67]。隨著新的釀造工藝的開發(fā)，生料發(fā)酵從只為消耗存糧、制取工業(yè)食用酒精領(lǐng)域逐漸進入飲料酒釀造領(lǐng)域，參與制曲工藝[68]、發(fā)酵工藝的優(yōu)化[69-71]和新的酒類產(chǎn)品的研制[72]等。

3.2 輔料對釀酒工藝的影響

3.2.1 酒曲對釀酒工藝的影響

釀造工藝中使用的酒曲、糧食籽殼等輔料的功能各不相同，但通常都為提升釀造效率做貢獻，人們會根據(jù)輔料自身的屬性利用輔料優(yōu)化釀酒工藝，通過優(yōu)化輔料的組成、優(yōu)化發(fā)酵環(huán)境等手段提升釀造效率。

酒曲通常分為傳統(tǒng)酒曲和純種酒曲，傳統(tǒng)酒曲的釀酒微生物組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，純種酒曲的微生物組成結(jié)構(gòu)較為簡單。傳統(tǒng)酒曲的種類多樣，不同的酒曲適用于不同的生產(chǎn)工藝，但由于傳統(tǒng)酒曲的制作多受到自然環(huán)境的影響，存在酒曲質(zhì)量參差不齊的情況，導(dǎo)致釀造過程中糖化、發(fā)酵、產(chǎn)香等效率的不足[73]。鑒于此，新的制曲工藝被開發(fā)，此類酒曲多為與釀酒相關(guān)的微生物經(jīng)篩選后接入其中并由人工培養(yǎng)而成，此種酒曲稱為強化曲，通?？煞譃閱蝹€菌種組成的純種酒曲和多個菌種組成的混合曲[74]。強化曲多用于發(fā)酵工藝的優(yōu)化，其對工藝的影響程度比傳統(tǒng)酒曲要大，表現(xiàn)為純種酒曲的功能性和專一性較強，在發(fā)酵過程中發(fā)揮的輔助作用比較明顯，如提高糖化效率和產(chǎn)酒產(chǎn)香效率等。

目前已有許多關(guān)于強化曲的研究和研制，用以提高釀造過程中的糖化、發(fā)酵、產(chǎn)香效率。唐玉明等[75]從一種酒曲樣品中選育出若干功能菌并將其配成復(fù)合菌種，強化到制曲過程中，制得的強化曲酶活力和微生物數(shù)量顯著增加，出酒率提高，總酸、總酯和風(fēng)味物質(zhì)的含量提高；劉曉寧等[76]將紅曲霉菌株的培養(yǎng)液拌入大曲水后均勻噴灑在曲坯表面，制得的強化大曲，糖化力、酯化力、酸度等都略高于普通大曲；周新虎等[77]將篩選出的功能菌接入大曲中生產(chǎn)強化曲，發(fā)現(xiàn)強化曲其各項指標都優(yōu)于普通曲，而使用強化曲的窖池，窖池出酒的酒體風(fēng)味成分和感官品評也表現(xiàn)良好；馬美榮等[78]將純種紅曲霉和酵母菌接種到大曲中制成強化大曲，用于實際生產(chǎn)表現(xiàn)優(yōu)異，對比普通大曲，強化大曲在調(diào)控風(fēng)味物質(zhì)、提高出酒率方面的表現(xiàn)尤為突出；馮曉山等[79]篩選了高酯化力紅曲霉作為強化菌種，應(yīng)用于西鳳小麥曲生產(chǎn)中，結(jié)果表明，強化曲的糖化力、發(fā)酵力、酯化力等各項檢測指標優(yōu)于普通大曲。綜上可知，針對不同的釀造工藝需求，科研者們都在對強化曲進行開發(fā)和應(yīng)用，使各種釀酒工藝得到極大的優(yōu)化，生產(chǎn)效率大大提升。

3.2.2 水對釀酒工藝的影響

在傳統(tǒng)釀造工藝中，原料的浸泡、蒸煮、熟制后冷卻、半成品酒的調(diào)配勾兌等工序均需要用水，半固態(tài)發(fā)酵工藝和液態(tài)發(fā)酵工藝更是需要大量水，前文已述水質(zhì)對釀酒微生物的生長繁殖有很大影響，由此可知水質(zhì)的好壞會直接影響酒的釀造過程。不同的工序?qū)λ囊蟛煌?，通常發(fā)酵過程需要使用含豐富礦物質(zhì)元素的自然水如井水或泉水，而對半成品酒的勾兌和調(diào)配需要用到經(jīng)過凈化處理的純凈水如去離子水和蒸餾水等[80]。正常情況下，各酒廠會根據(jù)需要按照國家標準對釀造用水進行處理，離子交換法、電滲析法、反滲透法等都是酒廠常用的水處理方法。

3.2.3 糧食籽殼、稻草對釀酒工藝的影響

在固態(tài)發(fā)酵工藝過程中，谷殼等糧食籽殼主要起到填充、隔離和疏松的作用。谷殼是稻谷經(jīng)加工成稻米后分離出來的稻谷外殼，其主要成分為纖維素，結(jié)構(gòu)緊密，具有一定的強度，黏性弱，不容易與其他物料粘連，在發(fā)酵體系中不容易自行降解，也不易被微生物分解利用[81]。根據(jù)谷殼的特性，其可用于墊在盛有熟制糧食的飯甑底部，隔離酒糟和飯甑，避免粘連，防止酒糟從飯甑底部的氣孔漏下；于堆積發(fā)酵時墊在發(fā)酵堆物底部避免酒糟和溫度較低的地表直接接觸；在窖缸發(fā)酵中隔開酒糟與窖缸底部、周圍、封缸窖泥的接觸；加入酒糟中起到疏松、支撐、透氣的作用，利于酒糟保持氧氣濃度，提高堆積發(fā)酵質(zhì)量；于發(fā)酵液的蒸餾中充當汽化中心，便于蒸餾取酒[82]。

稻草在固態(tài)發(fā)酵工藝過程中的作用與谷殼大同小異。制做酒曲常用生料發(fā)酵，酒曲進入發(fā)酵倉后主要靠微生物發(fā)酵自然升溫，由于制曲是在開放的環(huán)境下，且傳統(tǒng)發(fā)酵倉不會安裝任何熱交換設(shè)備，排廢和降溫只能通過自然散發(fā)和由工人手工翻倉，使得稻草在整個制曲過程中就起到了不可替代的作用。利用稻草良好的保溫性能[83]，用其將發(fā)酵中的曲包裹，使曲塊升溫過程中更好地保持溫度，從而為高溫制曲提供良好的條件；稻草粘連性較弱，可用于隔離曲塊，在發(fā)酵期間用稻草隔離曲塊，可以防止粘連，增加溶氧，特別是升溫過程中水分大量散發(fā)到曲塊表面時，稻草的隔離作用愈加明顯；在大曲高溫發(fā)酵過程中，水分大量揮發(fā)，而稻草具有良好的吸水性[84]，可防止水滴返流進曲塊中，同時，在稻草上灑上適量的水，可以適當增加發(fā)酵倉內(nèi)的濕度；曲塊在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生廢氣，而稻草具有一定的透氣性，廢氣可通過稻草之間的縫隙排出；在一輪次的大曲發(fā)酵過程中，當?shù)静菔褂猛戤吅?，部分稻草上會附著一些釀酒微生物[85]，這部分舊稻草經(jīng)篩選后可用作下一輪次的大曲制作過程，充當輔助接種的作用。

3.2.4 窖泥對釀酒工藝的影響

窖泥對釀酒工藝影響的根源在于窖泥中釀酒微生物對釀造的影響，前文已述不同年齡的窖泥，其微生物組成結(jié)構(gòu)不同，并且微生物群落隨窖泥使用年份延長而變化，越是長久的窖，微生物的構(gòu)成越穩(wěn)定而復(fù)雜，越有利于發(fā)酵、產(chǎn)香過程的進行。

4 原輔料對酒體成分和風(fēng)格的影響

糧食釀造酒的酒體成分和整體風(fēng)格與發(fā)酵過程密切相關(guān)，這種關(guān)系主要表現(xiàn)為糧食原料自身的組成成分和風(fēng)味屬性、輔料中酒曲的微生物作用對釀造酒品質(zhì)和風(fēng)味的影響等。

4.1 原料對酒體成分和風(fēng)格的影響

酒廠在收購糧食時會進行原料驗收，檢驗原料質(zhì)量。霉變、病變和受污染的糧食原料不能被用于釀酒。變質(zhì)的糧食，由于其釀酒的基礎(chǔ)底物被微生物消耗，影響出酒率，且微生物產(chǎn)生的代謝物中含有各種雜質(zhì)或有毒有害物質(zhì)[86]。變質(zhì)原料在經(jīng)蒸煮發(fā)酵等物理化學(xué)變化后，有機酸和酯類等成分更加復(fù)雜，影響酒體整體風(fēng)味，同時有毒有害物質(zhì)在發(fā)酵過程中難以去除，會殘留在酒中[87]，極大地危害人的身體健康。

糧食在蒸煮過程中產(chǎn)生大量香氣成分，這些香氣物質(zhì)被帶入酒體中。適宜品種的原料和合適的原料配比，決定著酒體中各種風(fēng)味物質(zhì)的含量和比例，由此決定酒的整體風(fēng)格和特征風(fēng)味。不同品種的糧食原料釀造的酒風(fēng)味各異，有前人總結(jié)出“高粱酒香、玉米酒甜、大米酒純凈、糯米酒綿柔、麥酒沖”[88]的經(jīng)驗，充分說明不同品種的原料對酒體風(fēng)味的影響。郭壯等[89]研究表明，以大米為原料釀造的米酒其酸味和澀味要顯著高于糯米，以糯米為原料釀造的米酒其滋味品質(zhì)要優(yōu)于以大米為原料釀造的米酒。楊停等[90]研究表明，支鏈淀粉含量越高則米酒的醇厚感越濃，脂肪含量越高，則米酒的感官品質(zhì)越差。高粱原料對于醬香型、濃香型、清香型3 種香型白酒的釀酒過程和或品酒品質(zhì)的影響已有眾多研究，丁延慶等[91-93]的研究表明，糯高粱、粳高粱原料所產(chǎn)酒的風(fēng)味存在明顯差異。田殿梅等[94]跟蹤了3種不同品質(zhì)高粱在發(fā)酵過程的參數(shù)變化，基酒進行了色譜分析及感官品評分析，結(jié)果表明，不同淀粉結(jié)構(gòu)高粱原料的釀造特性存在差異，進而導(dǎo)致產(chǎn)酒品質(zhì)的差異。

4.2 輔料對酒體成分和風(fēng)格的影響

影響酒體成分和風(fēng)格的輔料主要有酒曲、窖泥、水等。輔料對于酒體品質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為輔料自身屬性對酒體成分的影響和輔料中的微生物發(fā)揮產(chǎn)香功能對酒體風(fēng)格的影響。

4.2.1 酒曲、窖泥中的微生物對酒體品質(zhì)的影響

酒曲是“酒之骨”，酒曲的好壞直接影響釀造酒的品質(zhì)[14]。酒曲對釀造酒品質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在其為決定發(fā)酵過程和酒體風(fēng)味的關(guān)鍵因素，原理為酒曲中含有的微生物通過其生命活動產(chǎn)生各種代謝物，除酒精外還產(chǎn)生各種揮發(fā)性物質(zhì)如雜醇油、有機酸、酯類等，這些物質(zhì)通常具有特殊的氣味和滋味，繁雜的風(fēng)味物質(zhì)決定了釀造酒的風(fēng)格和特征。

窖泥與酒曲在釀造過程中都是酒體生香功能微生物的繁殖載體。窖泥微生物組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，窖泥微生物群落和生態(tài)環(huán)境隨著窖池的窖齡延長而定向地、有序地發(fā)展。生產(chǎn)實踐表明，窖泥越老，其發(fā)酵產(chǎn)酒的酒質(zhì)越好，窖泥微生物協(xié)同發(fā)酵為酒體香味物質(zhì)的形成提供反應(yīng)底物，構(gòu)成釀造酒的整體風(fēng)格[95]。

霉菌主要功能是分解淀粉為糖，提供酒精發(fā)酵所需源頭產(chǎn)物，部分霉菌通過分泌蛋白酶、脂肪酶和酯化酶等，分解蛋白質(zhì)、脂肪和催化生成酯類物質(zhì)，協(xié)助提升酒的整體風(fēng)味[96]。管健等[97]從清香大曲中篩選得到產(chǎn)酯能力較強的紅曲霉并用于麩曲制作工藝的優(yōu)化，使強化麩曲釀造的白酒中的風(fēng)味物質(zhì)乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量均獲得提升。呂磊[98]從芝麻香型白酒酒曲中得到3 種曲霉，發(fā)現(xiàn)其為芝麻香型白酒的發(fā)酵過程和風(fēng)味的形成發(fā)揮重要作用。曾婷婷等[99]發(fā)現(xiàn)，特香型白酒大曲中的根霉顯著影響白酒各主要風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。

酵母菌是釀造過程中承擔糖轉(zhuǎn)化成酒精任務(wù)的重要真菌，是酒的發(fā)酵動力。除產(chǎn)生酒精外，部分酵母屬的代謝產(chǎn)物是酯類物質(zhì)，因此酵母菌以其功能主要分為產(chǎn)酒酵母、產(chǎn)酯酵母或產(chǎn)香酵母兩大類[100-101]。蔡君等[102]研究表明，生香酵母假絲酵母和球似酵母不同添加量對黃酒復(fù)式發(fā)酵中風(fēng)味增香的效果，結(jié)果表明，生香酵母混合培養(yǎng)液能顯著改善黃酒的風(fēng)味和香氣，品質(zhì)優(yōu)于國內(nèi)同類傳統(tǒng)黃酒。黃慧芬[103]對米香型白酒釀造產(chǎn)香酵母進行篩選鑒定風(fēng)味影響分析，確定葡萄汁有孢漢遜酵母對米香型白酒風(fēng)味改善具有顯著成效。

乳酸菌主要利用發(fā)酵環(huán)境的糖產(chǎn)生大量的乳酸，并且通過酯化酶的作用生成乳酸乙酯。有學(xué)者認為，在固態(tài)法白酒發(fā)酵過程，乳酸菌具有促進美拉德反應(yīng)、促進釀酒的發(fā)酵、維護與保持釀酒微生態(tài)環(huán)境等作用，主要代謝產(chǎn)物乳酸又是形成的乳酸乙酯及其他香味成分的重要基礎(chǔ)物質(zhì)[104]。張艷等[105]對醬香型白酒發(fā)酵中乳酸菌對釀造微生物群體的影響的研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌可促進酵母的生長代謝，同時明顯抑制雜菌的生長，以此促進和維持主要酵母在醬香型白酒發(fā)酵過程中的生態(tài)地位，從而影響酒中酸類、醇類、酯類等風(fēng)味物質(zhì)的形成，保證醬香型白酒的品質(zhì)。

醋酸菌是好氧菌，能將發(fā)酵基質(zhì)中的葡萄糖氧化成醋酸和少量酒精，而乙酸是參與酯類物質(zhì)合成的重要原料[106]，但其含量過大時，會抑制發(fā)酵微生物發(fā)揮發(fā)酵作用，對酒的品質(zhì)和風(fēng)味產(chǎn)生不可逆的影響。張華東等[107]將白酒生產(chǎn)中的醋酸菌與產(chǎn)酯酵母進行混合發(fā)酵,結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醋酸菌的含量對產(chǎn)酒酵母和產(chǎn)酯酵母的代謝活動影響不大，然而醋酸的濃度增加后，兩種酵母的生命活動受到抑制，酒精發(fā)酵和酯醇代謝受到嚴重影響。

芽孢桿菌和放線菌是釀造醬香、濃香白酒的重要細菌，主要作用是產(chǎn)生醬香白酒的特征風(fēng)味物質(zhì)乙偶姻、吡嗪和土味素等[108]。張榮[109]對醬香型大曲發(fā)酵液進行風(fēng)味分析后，將乙偶姻、四甲基吡嗪和呋喃扭爾作為特征風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)從醬香型大曲中分離到的地衣芽孢桿菌可以通過發(fā)酵直接生成乙偶姻。楊春霞等[110]從牛欄山地缸酒醅中篩選出5 株芽孢桿菌，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，不同的芽孢桿菌可分別生成烴類、醇類、酯類、醛酮類、含氮化合物和雜環(huán)化合物，對風(fēng)味貢獻差異較大。張建敏等[111]對從醬香型白酒酒醅的發(fā)酵過程中分離獲得的1 株產(chǎn)土臭味放線菌進行研究，發(fā)現(xiàn)其可以導(dǎo)致解淀粉芽孢桿菌代謝產(chǎn)生的吡嗪類化合物總量降低，具有調(diào)控代謝吡嗪的作用，且后者可以抑制前者代謝產(chǎn)生過多土臭素，從而降低發(fā)酵糟醅中的異味。

4.2.2 水質(zhì)對酒體品質(zhì)和風(fēng)格的影響

水質(zhì)對酒體的品質(zhì)和風(fēng)格影響很大，表現(xiàn)在水體所含無機離子對酒體感官的直接影響和對發(fā)酵微生物的產(chǎn)酒產(chǎn)香功能的影響。選擇合適的水源是釀造美酒的關(guān)鍵之一，不適宜的釀造用水和水的處理不當，會對酒的釀造過程和產(chǎn)品風(fēng)味起負面作用。

水體中的微量元素會對釀酒微生物的生長繁殖產(chǎn)生影響，進而影響酒體風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生，一些無機離子會直接影響酒體的風(fēng)味和口感[80]，如水中含F(xiàn)e2+及Fe3+含量過高,使酒帶黃色,并產(chǎn)生鐵腥味；Cu2+過高時酒會顯藍色,產(chǎn)生收斂性苦味；Ca2+、Mg2+過多,會與有機物結(jié)合產(chǎn)生沉淀并產(chǎn)生苦味；Cl-具有強烈的咸味，適量能使酒呈現(xiàn)光澤，使口感豐滿、柔和,過量會使酒口感粗糙；水中Na+、K+含量過高會使酒的口感變得粗糙、不柔和。

5 展望

原輔料對釀酒微生物、釀造酒發(fā)酵過程、酒類產(chǎn)品品質(zhì)的影響越來越受到科研人員的重視，隨著研究的深入與市場的導(dǎo)向，酒的品質(zhì)要求不斷提高，發(fā)酵工藝的不斷革新，為釀酒行業(yè)帶來良好的發(fā)展前景。釀酒原輔料在不斷地被開發(fā)，釀造工藝在不斷地被優(yōu)化，釀造師們選擇合適的原輔料品種、合理的釀造工藝，將為提高發(fā)酵效率、改善產(chǎn)品風(fēng)味創(chuàng)造有利條件，以此為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品品質(zhì)做出貢獻。