醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)及影響因素的研究進(jìn)展

金尚萍,惠 明,2,田 青

(1.河南工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院,河南 鄭州 450001;2.工業(yè)微生物菌種保藏與選育河南省工程實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450001)

白酒有著悠久的歷史,是世界上最受歡迎的酒類之一。其分類有多種方式,按香型分類,可分為米香型、濃香型、醬香型、兼香型和清香型等12種,其中醬香型白酒(以茅臺酒為代表)因酒體柔滑、醬香濃郁和留香持久等特點(diǎn),獲得眾多消費(fèi)者的青睞[1]。醬香型白酒與眾不同的風(fēng)格與其風(fēng)味物質(zhì)的種類和豐富度相關(guān),因此探究醬香型白酒的風(fēng)味物質(zhì)組成具有重要意義。白酒中除了占比較高的乙醇和水,還有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～2%的微量成分[2],包括酸、醇、醛、酮、硫化物、呋喃類、吡嗪類、含氮化合物及芳香化合物等,它們使得白酒呈現(xiàn)出特有的風(fēng)味,影響著白酒的風(fēng)格[3]。風(fēng)味物質(zhì)的形成與釀造工藝密切相關(guān),醬香型白酒的釀造工藝最繁雜,具有“四高兩長”的特點(diǎn)[4]。不同的釀造工藝所用的原輔料也有差異,醬香型白酒采用利于多輪次發(fā)酵的糯高粱,微生物可以利用釀造原料發(fā)酵產(chǎn)酒產(chǎn)香。此外,地理環(huán)境也是影響因素之一。這些影響因素與風(fēng)味物質(zhì)的形成息息相關(guān)。

目前,醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)成分在種類和總質(zhì)量上都遙居其他香型酒之上,研究比較困難,其主體香也一直沒有定論。筆者整理了關(guān)于醬香型白酒風(fēng)味成分的資料進(jìn)行研究,并對釀酒工藝、釀酒原料、釀酒微生物和地理環(huán)境等風(fēng)味物質(zhì)形成的影響因素進(jìn)行綜述,以期為醬香型白酒的生產(chǎn)以及主要風(fēng)味成分確定提供一定的參考。

1 醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)

白酒中有1%～2%的微量成分是形成不同香型白酒的重要因素。張明珠等[5]利用HS-SPME-GC-MS分析醬香型白酒,檢測出24種酯類、6種醇類、3種醛類、2種酸類、1種醚類和1種酮類等41種風(fēng)味物質(zhì)。醬香型白酒的風(fēng)味物質(zhì)成分非常豐富和復(fù)雜,一些特殊風(fēng)味物質(zhì)品評如表1所示。

表1 醬香型白酒特殊風(fēng)味物質(zhì)

目前,關(guān)于醬香型白酒主體風(fēng)味物質(zhì)成分有以下研究成果[6]。1964年,一種高沸點(diǎn)酚類化合物4-乙基愈創(chuàng)木酚被報道為醬香白酒的主要風(fēng)味成分[7]。在釀造的發(fā)酵過程中,原料中的阿魏酸形成愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚和4-乙基愈創(chuàng)木酚等物質(zhì)[8],其中4-乙基愈創(chuàng)木酚在酒中的總質(zhì)量濃度小于400 μg/L時,可賦予白酒辛香、煙氣和革香[9]。隨著后續(xù)研究的開展,如汪玲玲等[10]指出醬香型白酒主體香不是4-乙基愈創(chuàng)木酚。1981年,吡嗪類化合物被推斷為醬香型白酒主體香[11],其具有低閾值及高氣味強(qiáng)度的特點(diǎn),賦予白酒烘烤及炒堅果香[12]。黃家?guī)X等[13]運(yùn)用頂空固相微萃取-氣相色譜法對5種醬香型白酒進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)5種醬香型白酒中的三甲基吡嗪、四甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪的質(zhì)量濃度位列吡嗪類化合物前三。周榆林等[14]發(fā)現(xiàn)加熱強(qiáng)化大曲酒樣中的四甲基吡嗪質(zhì)量濃度比常規(guī)曲酒樣質(zhì)量濃度高0.001 3 g/mL,且醬香風(fēng)格較突出。楊漫江[15]分析醬香、清香、濃香和兼香型白酒中的化合物,結(jié)果表明醬香型白酒中的四甲基吡嗪、三甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪等化合物質(zhì)量濃度較高。王婧等[16]研究發(fā)現(xiàn)四甲基吡嗪、三甲基吡嗪均為各香型白酒質(zhì)量濃度之最,然而卻有相關(guān)研究表明在白酒中添加四甲基吡嗪并不能使白酒的醬香風(fēng)格更明顯[17],雖然吡嗪類化合物是形成醬香風(fēng)格的重要物質(zhì),但不是主體香。1983年,呋喃和吡喃衍生物被認(rèn)為是醬香酒的主要風(fēng)味成分[7],其中2-乙?；秽哂袌怨恪⒔购?2-乙?；?5-甲基呋喃具有烤杏仁香;呋喃甲醛(又稱糠醛)是一類在醬香型白酒中質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于其他香型白酒的雜環(huán)類化合物,是構(gòu)成醬香型白酒醬香的風(fēng)味組分[18-19]。在醬香型白酒中,當(dāng)糠醛質(zhì)量濃度高時不會引起異雜味[20]?？啡┦欠駷獒u香主體香雖然還缺乏足夠的依據(jù),但可以確定其與醬香型白酒風(fēng)味形成密切相關(guān)。許柏球等[21]對茅臺酒、瀘州老窖、西鳳酒和汾酒的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)糠醛、糠醇、苯甲醛、辛酸、苯乙酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯和棕櫚酸乙酯等為醬香型白酒獨(dú)有的香氣成分。

醬香型白酒的主體香雖然還未確定,但研究人員一直對醬香型白酒風(fēng)味化合物的組成進(jìn)行探究,試圖解析形成獨(dú)特醬香風(fēng)格的本質(zhì)。楊萍等[22]利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)檢測出醬香型白酒中的105種揮發(fā)性風(fēng)味成分,其香氣骨架成分為乙醇、己酸乙酯、棕櫚酸乙酯、乳酸乙酯和2,3,5,6-四甲基吡嗪等化合物。孫文佳等[23]運(yùn)用靜態(tài)頂空與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在醬香型白酒空杯留香中檢測出酯類、醛類和酸類化合物為主揮發(fā)性香氣成分。

綜合已有報道,醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的特點(diǎn)如下:1) 具有較高總質(zhì)量的酸類、醇類化合物;2) 醛酮類豐富,如糠醛在所有香型中最高,苯甲醛、3-甲基丁醛和3-羥基丁酮質(zhì)量濃度較高;3) 酯類種類較多;4) 吡嗪、三甲基吡嗪和四甲基吡嗪等含氮化合物在所有香型中居首位;5) 苯甲醛、4-乙基愈創(chuàng)木酚和酪醇等芳香族化合物總質(zhì)量比其他香型白酒高[20]。

2 醬香型白酒風(fēng)味形成的影響因素

2.1 釀酒工藝方面的影響

白酒釀造以高粱、玉米和小麥等為原料,大曲為糖化發(fā)酵劑,通過蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、貯存和勾兌等工藝制成的酒精飲品[4]。白酒按香型可分為12種,醬香型、米香型、濃香型和清香型的釀造工藝及風(fēng)格特點(diǎn)如表2所示。釀造工藝與白酒風(fēng)格的形成息息相關(guān),最繁雜的釀造工藝為醬香型白酒工藝,以高粱為原料,采用石窖發(fā)酵,具有“四高兩長”的特點(diǎn),即“四高”為高溫制曲、高溫發(fā)酵、高溫蒸煮和高溫餾酒;“兩長”為生產(chǎn)周期長、基酒貯存時間長。

表2 4種香型白酒釀造及風(fēng)格特點(diǎn)

高溫是醬香型白酒工藝中至關(guān)重要的一步[24],其能夠促進(jìn)大曲中蛋白質(zhì)、氨基酸分解,糖與蛋白質(zhì)、氨的反應(yīng)、褐變反應(yīng)以及微生物代謝,從而形成香氣成分,如通過美拉德反應(yīng)形成酮、醛、醇、呋喃、吡喃、噻酚和吡嗪等風(fēng)味物質(zhì)[25]。堆積過程中不僅可以富集眾多的微生物,還發(fā)生許多生物、化學(xué)反應(yīng),可形成香味物質(zhì),對增強(qiáng)醬香風(fēng)味、提升醬香型白酒品質(zhì)十分重要。劉民萬等[26]研究發(fā)現(xiàn):堆積酒醅后期檢測出的風(fēng)味化合物比前期增多,且揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與醬香成品酒香氣成分吻合度較高。楊漫江[15]研究堆積發(fā)酵對醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)影響,研究表明:高溫堆積發(fā)酵過程中發(fā)生美拉德等反應(yīng),可生成呋喃類、吡嗪類及芳香族化合物。

基酒貯存也對白酒的風(fēng)格有影響?；迫肟诖碳ば詮?qiáng)、口感較差,醬香型白酒基酒貯存一般不低于3年。秦丹等[27]研究表明:隨著貯存時間的增加,醬香型白酒總酸、總醇質(zhì)量濃度降低,而酚類、含硫和含氮化合物增多。江津津等[28]對酒齡3個月及20年醬香型白酒的揮發(fā)性香味物質(zhì)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)20年酒齡白酒中除含有醬香風(fēng)味化合物糠醛外,還有乙偶姻(4-甲基吡嗪的前體物質(zhì))。張嬌嬌等[29]分析了貯存3年醬香型大回酒,發(fā)現(xiàn)其酯類、酸類占比高,而醇類占比較少。

2.2 釀酒原料方面的影響

制造白酒的原料有高粱、玉米、小麥和大米等。釀酒原料不僅為釀酒微生物生長所需,而且可以分解為醇、酸、酯、醛和酮類等白酒風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味物質(zhì)前體物質(zhì),不同白酒釀造原料產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)并不相同,因此釀酒原料是影響白酒風(fēng)格風(fēng)味酒質(zhì)的重要因素之一[30]。釀造醬香型白酒采用糯高粱和小麥,其中高粱含淀粉、蛋白質(zhì)、單寧和脂肪等成分,糯高粱中支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于80%,適于醬香白酒多輪次發(fā)酵[31]。糯高粱中適量的單寧和蛋白質(zhì)及小麥中的阿魏酸,通過發(fā)酵可形成酚類風(fēng)味物質(zhì)。在發(fā)酵過程中,高粱中的蛋白質(zhì)與糖類反應(yīng)形成呋喃、吡嗪和吡咯等風(fēng)味物質(zhì)[32]。焦少杰等[33]研究表明:在發(fā)酵過程中,高粱中脂肪反應(yīng)生成低分子醛或酮類,從而引起酒體酸敗,因此高粱中含少量脂肪有利于酒體品質(zhì)。

2.3 微生物方面的影響

在醬香型白酒釀造過程中,通過高溫制曲、高溫堆積和酒醅發(fā)酵等富集了大量的微生物菌群,包括細(xì)菌、酵母菌和霉菌等[34]。當(dāng)微生物生長代謝時,通過分泌酶將原料中大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì),提供豐富的風(fēng)味物質(zhì)前體物質(zhì);還有一些微生物通過代謝產(chǎn)生了維生素、生長素和氨基酸等風(fēng)味物質(zhì)[21]。微生物是影響醬香型白酒風(fēng)味的重要根源。

2.3.1 細(xì) 菌

在釀造醬香白酒的高溫大曲中,細(xì)菌是一類非常重要的微生物[35],數(shù)量豐富,是產(chǎn)香的動力來源,通過發(fā)酵代謝產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)對醬香型白酒風(fēng)味形成起著重要作用。莫禎妮等[36]通過高通量測序技術(shù)分析醬香型白酒大曲菌落結(jié)構(gòu),共有55個細(xì)菌屬,優(yōu)勢細(xì)菌屬包括乳桿菌屬、芽孢桿菌屬、糖多孢菌屬、枝芽孢桿菌屬和芽孢鏈菌屬。Li等[37]篩選出枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)和解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)3種產(chǎn)香味的菌株,其發(fā)酵產(chǎn)物包括丙酸、1,3-丁二醇、乙酸和甲酯等與醬香風(fēng)味相似的成分。芽孢桿菌是一類具有較強(qiáng)分泌酶類能力的產(chǎn)醬香菌[38],可代謝生成醇類、吡嗪類和酯類物質(zhì)等風(fēng)味物質(zhì)。陳夢圓等[39]在酒醅中添加具有產(chǎn)酯香功能枯草芽孢桿菌,色譜分析顯示:在堆積時,酯類質(zhì)量濃度升高,而醇類、酸類和酮醛類質(zhì)量濃度降低;在發(fā)酵時,酯類、醇類、酸類和酮醛類4類物質(zhì)質(zhì)量濃度都升高。

2.3.2 酵 母 菌

高溫雖然殺死了較多的酵母菌,但是未致死的酵母菌不僅具有產(chǎn)酒能力,還可以產(chǎn)香[40]。Xu等[41]研究發(fā)現(xiàn):ZygosaccharomycesbailiiMT15可產(chǎn)生19種醇、6種酸、3種酯、3種酮和2種醛。蔣思峽等[42]從醬香大曲中分離篩選出扣囊復(fù)膜酵母(Saccharomycopsisfibuliqura)、長孢婁德酵母(Lodderomyceselongisporus)、釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、粉狀畢赤酵母(Pichiafarinosa)、伯頓畢赤酵母(Hyphopichiaburtonii)和庫德里阿茲威氏畢赤酵母(Pichiakudriavzeviil)6種酵母,其中一些產(chǎn)香酵母能代謝產(chǎn)生醇類、酸類、酯類和酮類等物質(zhì)。復(fù)膜孢子酵母屬(Saccharomycopsis)是醬香大曲中的優(yōu)勢真菌,不僅具有糖化作用,還可生成多元醇,增強(qiáng)酒體的醇甜、綿甜感,改善后味[43]。釀酒酵母與扣囊復(fù)膜酵母混合發(fā)酵生成較多的低級酯,可改善白酒的品質(zhì)和風(fēng)味[44]。假絲酵母屬(Candida)能產(chǎn)乙醇和酯類物質(zhì)[43]的功能菌。畢赤酵母屬(Pichia)可耐高溫,發(fā)酵生成酯類并降低高級醇及總酸,從而改善白酒的風(fēng)味[45]。

2.3.3 霉 菌

霉菌在發(fā)酵過程中,除具有糖化作用,還能生成酯、酚和醇等呈香物質(zhì),對醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的形成有重要作用[46]。Wang等[47]發(fā)現(xiàn)醬香型白酒高溫大曲中的霉菌有毛霉(Mucor)、根霉(Rhizopus)、黑曲霉(Aspergillusniger)和紅曲霉(Monascus)等。毛霉可代謝產(chǎn)生醇類、酯類和吡嗪類前體物質(zhì)等風(fēng)味物質(zhì)[48];根霉能夠發(fā)酵產(chǎn)生豐富的風(fēng)味物質(zhì),如乙酸、乙醇、乳酸乙酯、2-甲基-1-丁醇和乙醛等[49];紅曲霉屬能夠代謝淀粉酶、蛋白酶和糖化酶等酶,并促進(jìn)底物分解[50]。云敏等[51]發(fā)現(xiàn)醬香大曲中的煙色類紅曲霉,前期產(chǎn)生較濃的果香味,中期有雜味,干燥后呈較濃的醬香味、焦香味。

除細(xì)菌、霉菌和酵母菌外,醬香型白酒在堆積發(fā)酵過程中富集的放線菌,也是影響醬香風(fēng)味的因素之一[52]。微生物不僅可以通過單獨(dú)發(fā)酵對風(fēng)味進(jìn)行影響,還可以通過多種微生物間的相互作用影響醬香型白酒風(fēng)味的形成[53]。目前,微生物按照何種途徑進(jìn)行反應(yīng)及各種微生物間如何共同作用產(chǎn)生醬香風(fēng)味物質(zhì)仍不明確。

2.4 地理環(huán)境方面的影響

中國地大物博,地理環(huán)境不同所孕育出來的微生物種類也會有所不同,進(jìn)而釀造出具有不同品質(zhì)風(fēng)格的酒。醬香型白酒認(rèn)貴州省仁懷茅臺鎮(zhèn)的茅臺最為著名,茅臺鎮(zhèn)位于赤水河畔,冬季溫暖、夏季炎熱,且風(fēng)雨較少,這樣的氣候利于微生物的生存。醬香型白酒中許多微生物來源于空氣環(huán)境,張亞麗[54]對茅臺鎮(zhèn)空氣微生物進(jìn)行分離培養(yǎng),共分離出微生物300余種。王麗等[55]研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)(赤水河流域)的醬香型白酒中所含的礦質(zhì)元素種類和數(shù)量具有差異。

3 結(jié)論與展望

以茅臺為代表的醬香型白酒能在中國白酒中獨(dú)樹一幟,離不開其獨(dú)特的風(fēng)味及品質(zhì)。醬香型白酒是中國白酒中風(fēng)味物質(zhì)組成最復(fù)雜的一類,其中酸類、醇類和醛酮類豐富;酯類種類較多;吡嗪類化合物在所有香型中居首位。風(fēng)味物質(zhì)的形成與醬香型白酒的釀造工藝、原料、微生物和環(huán)境等因素息息相關(guān)。醬香型白酒的釀造工藝較為復(fù)雜,具有“四高兩長”的特點(diǎn),高溫促進(jìn)美拉德等反應(yīng)發(fā)生形成風(fēng)味物質(zhì),基酒通過貯存可以去除一些雜味,使其口感更佳。釀酒原料是影響白酒風(fēng)格風(fēng)味酒質(zhì)的重要因素之一,可以被微生物利用并分解為一些風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味物質(zhì)前體物質(zhì),醬香型白酒采用糯高粱和小麥,有利于多輪次發(fā)酵。醬香型白酒的釀造離不開微生物的作用,微生物不僅可以發(fā)酵產(chǎn)酒,還能發(fā)酵形成風(fēng)味物質(zhì)。不同的地理環(huán)境孕育的微生物類別存在差異,也是影響風(fēng)味物質(zhì)形成的因素之一。眾多因素共同作用,最終形成醬香型獨(dú)特的風(fēng)格。醬香型白酒的主要風(fēng)味物質(zhì)成分雖然一直未確定,但目前的研究表明醬香型白酒的主體香較復(fù)雜,并非只由某一物質(zhì)組成。在后續(xù)的研究中,筆者計劃將多種風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行組合,利用前沿的物理、化學(xué)和計算機(jī)等知識作輔助,探索風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)。相信隨著宏基因組、轉(zhuǎn)錄組和代謝組等技術(shù)的不斷提高,醬香型白酒中風(fēng)味物質(zhì)的形成以及動態(tài)變化,終將會被全面精準(zhǔn)地揭示。