扣囊復(fù)膜酵母在白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王乃軍，馬美榮

（北京紅星股份有限公司，北京 101400）

扣囊復(fù)膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）屬于復(fù)膜孢酵母科（Saccharomycopsidaceae），復(fù)膜孢酵母屬（Saccharomycopsis），又名擬內(nèi)孢霉（Endomycopsis fibuligera），是一類能產(chǎn)生子囊孢子的二形態(tài)酵母[1]。通過多極出芽、菌絲體形成來增殖，子囊為球狀，游離于體細(xì)胞或附著于菌絲尾部或壁上。每個子囊可形成兩個到四個帽狀子囊孢子，成熟時釋放[2]。我國各地生產(chǎn)使用的大曲、小曲中，都離不開扣囊復(fù)膜酵母,在大曲中,扣囊復(fù)膜酵母是上霉的主要微生物之一。文章介紹了扣囊復(fù)膜酵母產(chǎn)白酒風(fēng)味物質(zhì)性能研究、產(chǎn)酶性能研究及在白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，以期為優(yōu)選扣囊復(fù)膜酵母并應(yīng)用于生產(chǎn)，提升原酒品質(zhì)提供參考依據(jù)及思路。

1 菌種性能研究

酒曲是用于白酒釀造的糖化發(fā)酵劑，酒曲中含有多種微生物及其產(chǎn)生的復(fù)雜酶系，在中國白酒釀造中起著糖化、發(fā)酵、生香的作用[3]。近年來，研究者通過現(xiàn)代微生物學(xué)技術(shù)對酒曲進(jìn)行解析，在清香型大曲[4-6]、濃香型大曲[7-9]、醬香型大曲[10-11]、小曲[12-13]中都發(fā)現(xiàn)了扣囊復(fù)膜酵母的存在，其為酒曲中的重要微生物。

研究者從酒曲、酒醅中分離到扣囊復(fù)膜酵母，并對其性能進(jìn)行了研究。

1.1 產(chǎn)風(fēng)味物質(zhì)性能研究

劉志磊等[14]從某清香型大曲、酒醅中分離得到80 株酵母，經(jīng)過培養(yǎng)皿培養(yǎng)、形態(tài)觀察、分子生物學(xué)分析等,其中1 株酵母被鑒定為肋狀擬內(nèi)孢霉。該菌發(fā)酵能力一般，但產(chǎn)酸種類較多（可產(chǎn)乙酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸、檸檬酸），含量較高，其他白酒風(fēng)味物質(zhì)也比較豐富，應(yīng)用于生產(chǎn)具有改善白酒口感的潛力[15]。

通過傳統(tǒng)分離方法，郝文軍等[16]從清香型白酒酒醅中分離到5 株菌落形態(tài)明顯不同的扣囊復(fù)膜酵母。根據(jù)扣囊復(fù)膜酵母在酒醅發(fā)酵中的生長規(guī)律，采用單菌種純培養(yǎng)試驗(yàn)，在培養(yǎng)第7天、第13天對培養(yǎng)物聞香，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)液的香氣發(fā)生明顯變化；對代謝產(chǎn)物的半定量分析發(fā)現(xiàn)，所用菌種在高粱培養(yǎng)基中可以生成7 種酸類化合物、9 種酯類化合物、7 種醇類化合物、4 種醛酮類化合物、5 種內(nèi)酯類化合物、9種萘酚類化合物。

王曉丹等[17]從醬香型白酒大曲中分離得到一株扣囊復(fù)膜酵母，編號為FBKL2.0071，通過固態(tài)發(fā)酵得到的培養(yǎng)物有濃郁柔和的果香味，分析表明呈現(xiàn)果香味的乙酸乙酯、具有香蕉及梨氣味的乙酸異戊酯、呈現(xiàn)玫瑰香氣的苯乙醇、具有甜蜜香味的乙酸苯乙酯等含量較高，這些揮發(fā)性香味物質(zhì)的共同作用使其培養(yǎng)物呈現(xiàn)果香味。

黃昊等[18]從青稞酒曲中分離到扣囊復(fù)膜酵母，發(fā)現(xiàn)扣囊復(fù)膜酵母為青稞酒發(fā)酵的主要酵母之一。以青稞汁為發(fā)酵培養(yǎng)基，其具有產(chǎn)乙醇的能力，發(fā)酵液中乙酸、琥珀酸和檸檬酸是主要的有機(jī)酸，酒石酸、蘋果酸和乳酸含量相對較低。發(fā)酵液中檢測出的風(fēng)味物質(zhì)共26種，包含4 種揮發(fā)性有機(jī)酸，13 種酯類化合物，3 種醇類化合物，4 種醛酮類化合物和2 種揮發(fā)性酚類化合物，其中苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸異戊酯的含量較高。

馬美榮等[19]對兩種扣囊復(fù)膜酵母麩曲進(jìn)行了研究。NL 麩曲呈奶油香、花香，花香較明顯，NT 麩曲呈奶油香、曲香，曲香較明顯，NL 麩曲的酸類物質(zhì)、酮類物質(zhì)、酯類物質(zhì)的含量比NT 麩曲分別高32.28%、15.35%、6.56%，醇類物質(zhì)、醛類物質(zhì)的含量比NT麩曲分別低2.75%、6.01%。

1.2 酶類活性研究

1.2.1 淀粉酶活性研究

孫思佳等[20-21]從扳倒井芝麻香型白酒高溫大曲中分離到一株被鑒定為扣囊復(fù)膜酵母的菌株CICC33077，該菌固態(tài)發(fā)酵的最佳產(chǎn)酶條件為原料添加量20 g，接種量18 %，含水量51 %，發(fā)酵溫度24 ℃，在此條件下，淀粉酶活力可達(dá)到12297 U/g，比對照提高了約63.96 %。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該菌株產(chǎn)淀粉酶的能力較強(qiáng)，酶性能優(yōu)良，適應(yīng)高溫、酸性環(huán)境，具有在高溫大曲生產(chǎn)中應(yīng)用的潛力。

庾昌文等[22]在清香型小曲酒醅中分離得到一株高產(chǎn)淀粉酶的酵母，經(jīng)形態(tài)及ITS 序列分析鑒定為扣囊復(fù)膜酵母。該菌株在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中發(fā)酵，生長、產(chǎn)酶具有同步性，在48 h 內(nèi)酶活可達(dá)到101 U/mL。培養(yǎng)條件經(jīng)優(yōu)化確定為：培養(yǎng)溫度32 ℃，接種量5%，裝液量為50 mL，培養(yǎng)基初始pH值為7.0。在此條件下發(fā)酵的酶活力為118 U/mL，比初始條件提高了16.83%。

如今科學(xué)技術(shù)日新月異，各種繼電保護(hù)設(shè)備更新?lián)Q代非?？?，但目前高校的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備仍以老舊設(shè)備居多，學(xué)生無法學(xué)習(xí)到當(dāng)今社會主流的繼電保護(hù)知識，從而造成學(xué)校與社會脫節(jié)，不利于學(xué)生日后的工作。類似于“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”這類和實(shí)際工作崗位聯(lián)系緊密的課程，是學(xué)生日后工作必須掌握和使用的，因此應(yīng)在該類專業(yè)課教學(xué)過程中穿插課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而讓學(xué)生將所學(xué)到的知識在課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行實(shí)踐。但目前很多高校都沒有課程設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致學(xué)生只知道理論知識，對于該如何將理論知識應(yīng)用到實(shí)踐工作中就不會了。

1.2.2 糖化酶活性研究

張志才等[23]于1993年分離到一株擬內(nèi)孢霉，它具有耐酸耐高溫的特性，在pH4.0 左右能繼續(xù)分泌高活性的糖化酶。制備的擬內(nèi)孢霉麩曲，在pH4.0、溫度40 ℃條件下，絕干曲的糖化力為5000 U/g。

1.2.3 β-葡糖苷酶活性研究

扣囊復(fù)膜酵母除了能產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶外，還能產(chǎn)生β-葡糖苷酶。纖維素在經(jīng)纖維素酶水解過程中，先被內(nèi)、外切葡聚糖酶降解為寡糖和纖維二糖，再由β-葡糖苷酶降解為葡萄糖。內(nèi)、外切葡聚糖酶降解的主要產(chǎn)物是纖維二糖，是內(nèi)、外切葡聚糖酶的非競爭性抑制物，β-葡萄糖苷酶可以把纖維二糖水解為葡萄糖，解除纖維二糖對內(nèi)、外切葡聚糖酶的抑制作用，是纖維素降解的限速酶，決定纖維素的降解速度和程度[24-26]。在釀酒工業(yè)中，大麥、豌豆含有大量的纖維素，釀酒酵母對其利用率不高，通過扣囊復(fù)膜酵母與釀酒酵母的協(xié)同作用，能夠提高纖維素的利用率，進(jìn)而提高酒精的產(chǎn)量[27]。

1.2.4 酸性蛋白酶活性研究

酸性蛋白酶在白酒發(fā)酵中的作用主要包括：（1）溶解顆粒狀原料，將吸附在顆粒上的α-淀粉酶釋放出來；（2）把原料、死菌菌體蛋白分解成氨基酸，供釀酒酵母利用，促進(jìn)酵母菌的生長繁殖；（3）由于酵母氨基酸合成代謝的底物多來自于糖代謝途徑的中間產(chǎn)物，通過吸收利用外源氨基酸可以減少自身的氨基酸合成代謝，使底物用于乙醇發(fā)酵，提高出酒率；（4）高級醇及其派生物是白酒中重要的香味物質(zhì),氨基酸是白酒中高級醇的主要來源[28-30]。酸性蛋白酶可以提高白酒的產(chǎn)量和質(zhì)量，越來越受到人們的重視。

2 在白酒生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 在強(qiáng)化大曲生產(chǎn)中的應(yīng)用

在芝麻香型白酒高溫大曲生產(chǎn)中，孫思佳等[31]應(yīng)用微生物強(qiáng)化技術(shù)生產(chǎn)強(qiáng)化大曲，扣囊復(fù)膜酵母CICC33077 分別采用表面噴灑和內(nèi)部混料兩種方式應(yīng)用。試驗(yàn)結(jié)果表明，與對照大曲相比，強(qiáng)化大曲曲塊表面“穿衣”較好，曲皮較薄，斷面整齊，內(nèi)部質(zhì)地疏松，液化力和糖化力顯著增加，噴灑大曲液化力和糖化力分別達(dá)到5.6 g淀粉/g·h和361 mg·G/g·h，扣囊復(fù)膜酵母數(shù)量顯著增加，達(dá)到107 cfu/g。應(yīng)用強(qiáng)化大曲發(fā)酵得到的酒液色澤透明，香氣濃郁，醇甜爽凈，優(yōu)于應(yīng)用對照大曲發(fā)酵的酒樣。

2.2 在白酒釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用

采用山芋粉為原料，以擬內(nèi)孢霉麩曲為糖化劑、酒精酵母為發(fā)酵劑，與采用黑曲霉生產(chǎn)的糖化酶為糖化劑、酒精酵母為發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵進(jìn)行對比。比較可知，以擬內(nèi)孢霉麩曲為糖化劑比以糖化酶為糖化劑的發(fā)酵醪的前期溫度上升了1 ℃，出酒率提高了9.9%，所產(chǎn)酒的酒質(zhì)綿甜，改進(jìn)了酒的后味[23]。

在清香多微麩曲酒生產(chǎn)中，一種重要的麩曲就是扣囊復(fù)膜酵母麩曲，該麩曲具有一定的糖化能力、酒精發(fā)酵能力，并具有產(chǎn)多元醇的能力，該麩曲與白地霉混合使用，酒體綿軟爽口、醇和回甜[32]。

2.2.2 在大曲白酒釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用

胡建華等[33]將擬內(nèi)孢霉制成的麩曲應(yīng)用于清香型大曲酒地缸發(fā)酵，結(jié)果表明，兩種基酒的骨架成分變化不大，經(jīng)感官評價，實(shí)驗(yàn)原酒表現(xiàn)出明顯的水果香氣，酒體醇甜、綿柔，口味更加諧調(diào)。

2.2.3 在小曲白酒釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用

為改善小曲酒的風(fēng)味特性，Su等[34]從白酒釀造糟醅中分離選取了兩株功能酵母菌(Saccharomycopsis fibuligera和Saccharomyces cerevisiae)用于小曲酒的發(fā)酵。與傳統(tǒng)小曲相比，強(qiáng)化接種提高了發(fā)酵前期糖化酶和酸性蛋白酶的活性以及乙醇合成速度，降低了發(fā)酵前期的酸度。發(fā)酵結(jié)束時，總醇、總酯含量分別提高了42.5 %和11.8 %，醛酮化合物、雜環(huán)化合物含量分別降低了73.7%和77.1%。

2.3 在酒糟處理中的應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國白酒釀造行業(yè)每年產(chǎn)生約2500 萬噸丟糟。白酒丟糟中水分含量大、酸度高，堆積存放時極易霉變腐爛，隨意丟棄或者焚燒會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。白酒丟糟中殘余較多的淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素以及菌體等營養(yǎng)成分。對丟糟中營養(yǎng)成分充分利用不僅可以解決環(huán)保問題、節(jié)約糧食，還可以顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。

祖國仁等[35]以白酒糟為原料生產(chǎn)高蛋白飼料，采用扣囊復(fù)膜酵母和產(chǎn)朊假絲酵母混合固體發(fā)酵。通過工藝條件優(yōu)化，確定發(fā)酵時采取同時接種方式，兩種菌種的混合比為1∶1，培養(yǎng)基的起始pH值為5，培養(yǎng)溫度為30 ℃，培養(yǎng)時間6 d。發(fā)酵產(chǎn)物的每克干基酵母細(xì)胞數(shù)達(dá)到24.28 億個，粗蛋白含量達(dá)到33.54%，總糖含量為6.23%。

為了充分利用酒糟資源，提高酒糟的附加值，盧向陽等[36]以優(yōu)良菌種產(chǎn)朊假絲酵母、熱帶假絲酵母、白地霉和扣囊復(fù)膜酵母混合發(fā)酵酒糟，生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料。研究表明，發(fā)酵最適起始pH 值為5.0 左右，適宜的培養(yǎng)基配方：80%酒糟、5%麥麩、3%玉米粉、1%豆餅、1%尿素、0.05%磷酸二氫鉀，酒糟發(fā)酵前用適量糖化酶預(yù)處理，發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量增加了8.6%。經(jīng)擴(kuò)大發(fā)酵試驗(yàn)，100 g 酒糟中粗蛋白含量由18.1 g 增加到28.6 g，人和成年哺乳動物所需的必需氨基酸及鈣、磷含量顯著增加，單寧和粗纖維含量明顯減少，該單細(xì)胞蛋白飼料可作為配合飼料的新型優(yōu)質(zhì)蛋白源。

3 結(jié)語

扣囊復(fù)膜酵母作為白酒發(fā)酵的重要菌種，具有產(chǎn)淀粉酶、糖化酶、β-葡糖苷酶、酸性蛋白酶的能力，且酶的活性較高；具有產(chǎn)乙醇的發(fā)酵能力；具有產(chǎn)酸類、醇類、醛酮類、酯類等白酒風(fēng)味物質(zhì)的能力?？勰覐?fù)膜酵母應(yīng)用于白酒釀造，能增加酒體的綿甜感，提升原酒品質(zhì)；用于酒糟處理，可提高酒糟的附加值。目前科研工作者對扣囊復(fù)膜酵母的研究較少，作為白酒科研工作者，應(yīng)加強(qiáng)酒曲中扣囊復(fù)膜酵母菌種分離工作，加強(qiáng)扣囊復(fù)膜酵母性能研究，加強(qiáng)扣囊復(fù)膜酵母與其他釀造微生物相互作用的研究，優(yōu)選扣囊復(fù)膜酵母應(yīng)用于白酒釀造生產(chǎn)，以提升白酒品質(zhì)，滿足消費(fèi)者對美好生活的向往。