不同商品化酵母的產雜醇油性能及白酒釀造性能研究

常 煦，謝再斌，劉廣新，李志軍，許引虎，陳 暉

（1.安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443003；2.湖北省酵母功能重點實驗室，湖北宜昌 443003）

雜醇油是三個碳以上一元醇的總稱，是酒類行業(yè)長期以來非常關注的一個課題研究對象[1]。雜醇油是一類重要的風味物質，白酒中適當?shù)碾s醇油可以豐富酒的風味；雜醇油也是很多白酒廠頭疼的一類物質，有研究表明，高級醇對人體的中毒和麻醉作用比乙醇本身還強且代謝緩慢，在人體中停留時間長，是造成白酒苦澀、邪雜味以及影響飲后舒適感的一類物質[2]。小曲白酒、麩曲白酒以及米酒等快速發(fā)酵酒類，雜醇油普遍較大曲白酒高。既要不丟失雜醇油自身給酒體帶來的風味，又不能讓雜醇油含量過高影響酒的飲后舒適度，通過合理的發(fā)酵調控實現(xiàn)雜醇油適量生成是酒行業(yè)的一個共性目標[3]。

事實上，對于雜醇油的研究已久，國外對于雜醇油的研究，尤其是啤酒和葡萄酒領域已經積累了豐富的經驗，對于雜醇油的形成機制已經有相對透徹的闡述[4-6]。雜醇油是酵母在酒精發(fā)酵過程中伴隨產生的一類次級代謝產物，產生速率、累積量幾乎與酒精發(fā)酵過程一致[7]。酵母是目前產業(yè)化應用最好的一類微生物，尤其是在酒行業(yè)，無論白酒、啤酒還是葡萄酒都具備相對成熟的商用酵母產品體系，一般而言，對于商用酵母主要考慮酒度、酸度、溫度的耐受性以及相關風味體現(xiàn)[8-10]，商用酵母的雜醇油生成能力還較少有報道，本次研究在以大米為原料，米酒發(fā)酵基礎工藝為標準的環(huán)境下，探究不同商用酵母的雜醇油生成能力[11]。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：糖化酶15 萬單位，湖南新鴻鷹生物工程有限公司；大米，采購自附近農貿市場。

酵母：商用酵母A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M 共13 款酵母，均為安琪酵母已完成產業(yè)化進行市售酵母，酵母活細胞數(shù)均在150～200 億/g 的范圍。酒精及白酒使用5 款（A、B、C、D、E），葡萄酒及啤酒使用5 款（F、G、H、I、J），黃酒1 款（K），面用2款（L、M）。

儀器設備：恒溫生化培養(yǎng)箱HPX-11-400，上海躍進醫(yī)療器械有限公司；小型白酒蒸餾器，自制；快速酒精檢測儀（DMA-35），奧地利安東帕；Agilent 8890 氣相色譜儀，美國安捷倫公司，配有氫火焰檢測器和7693A自動進樣器。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗體系建立方法

將100 g大米按照1∶1.1的比例加水置于500 mL三角瓶中浸泡1 h，上蒸鍋進行蒸煮，蒸鍋冒圓氣時計時30 min，米飯達到不粘、無硬心即可，將米飯攤晾、打散，添加酵母0.1 g，100 μL 糖化酶，補水150 mL，用移液槍進行補水定位，將最終料水比固定于1∶2.6，將三角瓶放入31 ℃恒溫生化培養(yǎng)箱進行發(fā)酵。

1.2.2 實驗體系蒸餾處理方法

將發(fā)酵體系全部發(fā)酵液移入1 L 蒸餾三角燒瓶中，200 mL 純凈水洗凈原發(fā)酵三角瓶，并將該200 mL 水液并入蒸餾燒瓶中，蒸餾取酒200 mL后，待氣相檢測。

1.2.3 雜醇油分析方法

采用氣相色譜法，載氣為氮氣，柱流速1.3 mL/min；初始柱溫40 ℃，保持5 min，然后以6 ℃/min 升至52 ℃，再以12 ℃/min 升至130 ℃，以25 ℃/min升至240 ℃，保持10 min；進樣量1 μL，采用分流進樣，分流比40∶1，進樣口溫度250 ℃。檢測異戊醇、異丁醇采用外標法進行含量計算，雜醇油含量折60%vol白酒進行計算，采用如下公式：

2 結果與分析

2.1 不同商用酵母的異戊醇、異丁醇、酒精度情況

本次實驗重點對不同商用酵母發(fā)酵后得到的酒樣中的異戊醇、異丁醇以及酒精度進行檢測。異戊醇、異丁醇表示酵母在特定發(fā)酵條件下雜醇油的生成能力，酒精度表示在特定條件下，酵母的酒精發(fā)酵性能，具體檢測指標見表1。

表1 蒸餾酒液中異戊醇、異丁醇、酒精度檢測結果

從檢測結果發(fā)現(xiàn)，應用于不同領域的商用酵母，在發(fā)酵最終結果上存在特異性差異。從所有商用酵母特定條件發(fā)酵結果上看，異戊醇高于異丁醇，且酵母間異戊醇的變化幅度比異丁醇大，是影響雜醇油總體含量的主要因素[12]。

在最終產酒方面不同的商用酵母也存在差異。白酒及酒精酵母的產酒功能性都達到了相對比較高的水平，尤其酵母C 體現(xiàn)了最大產酒力。F、G、H、I、J 主要用于葡萄酒啤酒發(fā)酵的酵母，在本次實驗條件下出現(xiàn)了明顯的發(fā)酵差異，F(xiàn)、G、H 主要應用于果酒發(fā)酵，在糧食中的發(fā)酵狀態(tài)出現(xiàn)明顯不足；I 和J 酵母在糧食發(fā)酵上具備很好的發(fā)酵活力。K 應用于黃酒較多，其酒精耐受性等特殊性能無法在本次實驗中體現(xiàn)。L 和M 酵母不應用于釀造領域，在酒的發(fā)酵上與酒精、白酒酵母存在明顯差異。從本次結果中可以發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵性能上，酒精和白酒酵母整體存在優(yōu)勢，一些啤酒、果酒酵母在發(fā)酵性能上，也可以滿足白酒領域的發(fā)酵能力要求。

2.2 不同商用酵母產雜醇油能力結果

根據(jù)1.2.3 所述的雜醇油計算方法，不同的酵母在雜醇油的產生能力上有明顯差異，檢測結果如圖1所示。

圖1 不同酵母蒸餾酒液雜醇油生成表

在雜醇油的生成能力上，不同的商用酵母在本次發(fā)酵條件下表現(xiàn)出差異性，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）酵母功能篩分差異。所有酵母在篩分之初都有一定的特定選擇范圍，比如酵母的高耐受性、產香特性、產氣特性等，通過定向選育，最終實現(xiàn)不同酵母在不同領域的商業(yè)化和應用。本次實驗情況表明，在特定條件下不同酵母產雜醇油能力有較大的差異。相比較，白酒和酒精用酵母，整體產雜醇油能力適中，C、E 產雜醇油能力較弱；葡啤酒類酵母，由于更多的關注點在香氣產生以及發(fā)酵香氣復合性上，一些酵母的產雜醇油能力強，一些酵母適中；面用酵母L 在此次發(fā)酵中，表現(xiàn)出最高的雜醇油生成量，而另一種面用酵母展現(xiàn)了較少的雜醇油生成能力，說明酵母功能定向篩分，酵母在生物代謝方面存在差異。在本次實驗中，發(fā)現(xiàn)一株啤酒酵母具備不錯的酒精發(fā)酵性能和低產雜醇油性能，可以作為后續(xù)在白酒領域進行該酵母應用的指導。

（2）釀酒酵母與非釀酒酵母差異。在本次實驗采用的13種商用酵母中，酵母E為非釀酒酵母類酵母，其余12 種酵母均為釀酒酵母屬酵母。從檢測結果中發(fā)現(xiàn)，酵母E 無論是發(fā)酵酒精度還是雜醇油都有較好的表現(xiàn)，尤其是其雜醇油生成能力在所有酵母中屬于較低水平，普遍低于其他釀酒酵母?？梢酝茢喑鑫磥硪恍┓轻劸平湍笇俳湍割悜迷谝恍┨囟ㄐ枨笊希蛟S可以更好的滿足發(fā)酵要求[13]。

（3）分子手段改進對于產雜醇油能力影響。酒精酵母C 為本次實驗最強酵母，是產乙醇最多的酵母，也是雜醇油產量最低的酵母，在本次考量的酵母性能上都處于最優(yōu)，這款酵母最大的特點是做過基因改造，主要用于二代纖維素乙醇行業(yè)，可以利用五碳糖發(fā)酵乙醇。由于基因改造特性以及行業(yè)應用限制，目前這個酵母無法在國內食品領域使用，從本次實驗結果可以說明，對酵母進行五碳糖發(fā)酵功能改進后，可影響酵母的某些代謝方式，增強了對于底物的適應范圍，從某種程度上降低了雜醇的代謝，因此在此次實驗中得到了較好的結果。本次實驗采用市售酵母種類多，涉及酵母應用范圍廣，可以清晰的得出通過分子改進的酵母在釀造領域的未來前景是很好的，隨著生物科技的進步以及生物安全防控的健全，未來通過分子生物學方法進行微生物改進和應用潛力巨大[14]。

3 結論

在酵母菌株產業(yè)化應用之初，都針對特定領域或者方向進行了定向化篩選，但是并不排除酵母之間存在跨領域應用的可能。在本次測試的13 個已產業(yè)化酵母中，由于篩選差異、菌種差異等，能判斷出，在產酒方面，白酒和酒精酵母具有較好的性能，一些特種發(fā)酵酵母如葡萄酒酵母、啤酒酵母在產醇能力上，具備較強的性能，這類酵母通常具有較好的風味發(fā)酵能力，可以嘗試在白酒工業(yè)中進行應用；在雜醇油生成能力上，對于商業(yè)化酵母，可能存在的酵母菌種、生產發(fā)酵工藝以及酵母分子改造等都會影響到酵母的產雜醇油能力。在本次試驗中能確認的是，一些酵母在特定發(fā)酵環(huán)境下具有低產雜醇油的性能，通過對酵母進行分子改造，在雜醇油生成上出現(xiàn)明顯的降低，印證了一些學者前期所做的一些工作[15]。

影響酵母發(fā)酵性能，尤其是酵母產雜醇油的因子有很多，特別是在以固態(tài)發(fā)酵為主的中國白酒釀造產業(yè)[16]，從根本層面上，還是要解決微生物的問題。通過尋找到具有相關低產雜醇油能力的微生物，再輔之以合適的發(fā)酵條件，在一定程度上控制雜醇油的產出，達到產量與質量的統(tǒng)一，是中國白酒發(fā)酵一條重要路徑。