米香型白酒的研究进展

余洁瑜，刘功良，2 *，白卫东，2，费永涛，2，艾连中，俞剑燊，王莉嫦

（1.仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510225；2.仲恺农业工程学院 现代农业工程创新研究院，广东 广州 510225；3.上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093；4.上海金枫酒业股份有限公司，上海 200120；5.广州鹰金钱三花酒业有限公司，广东 广州 510655）

中国白酒是世界著名的六大蒸馏酒之一，其历史悠久，早在我国西汉时期就有记载[1]。其以谷物（大米、高粱、小麦等）为原料，以酒曲作为糖化发酵剂，采用固态、半固态或液态的发酵方式，经过蒸馏、陈酿和勾兑等工艺而制成[2]。由于原料、酿造工艺以及酿酒微生物等方面的多样性，使白酒形成了各具特色的不同香型，目前我国白酒有12个香型，除了浓香型、酱香型、清香型和米香型四大基本香型外，还有兼香型、凤香型、芝麻香型、特香型、馥郁香型、药香型、老白干和豉香型[3]。其中米香型白酒曾被公推为中国白酒的起源酒，具有比浓香型、酱香型、清香型和其他香型更加久远的酿造历史[4]。米香型白酒以桂林三花酒为代表，具有“生产周期短，蜜香清雅，入口柔绵，落口爽冽，回味怡畅”的特点，其生产地主要为广东广西地区以及湖南、湖北、江苏、福建等地。

米香型白酒历史悠久，是中国白酒的重要组成部分。但是，米香型白酒的香味组分相对较少，并且存在后味苦、饮后容易上头[5-6]的问题，这些都是制约米香型白酒发展的关键性技术问题。本文综述了米香型白酒风味物质、酿造工艺及酿酒微生物的研究进展，分析酿造工艺、酿酒微生物对米香型白酒风味的影响，以期为米香型白酒的研究和发展提供理论参考。

1 米香型白酒风味物质的研究

白酒是由水、乙醇和其他呈香呈味的微量成分构成的，其中水和乙醇约占总量的98%～99%，尽管微量成分仅占1%～2%，却是决定白酒香气、口感及风格的关键。白酒中微量成分的种类十分丰富，根据化学性质可以将其分成醇类、醛类、酸类、酯类、酮类、缩醛类化合物、芳香族化合物、吡嗪类化合物等[7]。在白酒风味成分中，醇类物质是白酒醇甜的主要来源和助香剂，乙醛和乙缩醛等能够协调香气、修饰白酒风味，适量有机酸能够使白酒的香气和口感更加丰满，酯类物质是白酒香气的主体成分[8]。

1.1 米香型白酒中的风味物质

1.1.1 风味物质的研究

与其他香型的白酒相比，米香型白酒的风味成分种类相对较少，其主体香气成分为乳酸乙酯、乙酸乙酯和β-苯乙醇，乳酸乙酯含量大于乙酸乙酯含量，总醇含量大于总酯含量[9]。杨锦才[10]分析米香型白酒的香味物质指出，米香型白酒的酸、酯种类少、杂醇油含量高。郑岩[11]以桂林三花酒为对象研究米香型白酒的指纹图谱，发现其组成成分简单，所含组分91%以上相似，共找到8个强峰，按其相对峰面积大小排序为：异戊醇、乳酸乙酯、异丁醇、乙酸乙酯、丙醇、乙醇、β-苯乙醇、乙醛。朱克永等[12]采用顶空固相微萃取结合气质联用技术鉴定米香型白酒中的挥发性成分，检测出12种酯类、3种醇类、1种酸类、7种醛及缩醛类、13种其他物质。范文来等[13]检测米香型白酒中的有机酸，发现除乳酸和乙酸外，米香型白酒原酒中排名前三的有机酸分别为十六烷酸、亚油酸和油酸；与其他白酒相比，米香型白酒中的羟基一元酸和一元酮酸含量相对较高。

1.1.2 苦味物质和上头成分的研究

人们在品尝白酒的过程中，经常遇到“后味苦”和“容易上头”的问题，不仅降低人们饮用白酒的舒适度，而且严重影响白酒的质量和档次。这两个问题实质上是由白酒中的风味物质引起的。

高级醇是指碳原子数是3或者3以上的一系列醇类的总称，白酒中主要的高级醇有正丙醇、异丁醇、正戊醇和异戊醇。后味苦是指酒液进入口腔后留在舌根上的一种持续且不易消失的苦味。目前专家学者们普遍推测白酒中呈苦味的物质主要有高级醇、醛类物质、酚类化合物、含硫化合物、多肽、氨基酸和无机盐，其中在醇类物质中异丁醇的苦味极重，正丙醇次之，正丁醇苦味小，而异戊醇苦中带甜[14-15]。王尹叶[16]研究白酒中的苦味物质，最终确定了糠醛、异戊醇、异丁醇、正丁醇和正丙醇是白酒中呈苦味的物质。

饮酒“上头”是指人们饮用少量酒后便出现面红耳赤、头晕头痛、恶心呕吐的症状，严重者需要较长时间才能缓解症状。引起白酒“上头”的主要物质有乙醛、乙缩醛和高级醇。乙醛能够刺激人体的中枢神经系统，促进脑细胞收缩甚至痉挛，其毒性大约是乙醇的10倍。高级醇的毒性和麻醉作用比乙醇强，其在人体内的代谢速度比乙醇慢，对人体的刺激时间更长，能够抑制神经中枢，饮用后容易出现神经系统充血、头痛等症状[17]。

1.2 白酒风味物质的形成机理

1.2.1 高级醇

研究表明，白酒中的高级醇大部分由酿酒酵母产生[18]。酿酒酵母产生高级醇的途径有两种[19]：一种是氨基酸经过转氨作用形成α-酮酸，α-酮酸再被还原形成高级醇（埃里希途径）；另一种是糖代谢产生α-酮酸，α-酮酸再被还原形成高级醇（合成代谢途径）。对应的氨基酸能通过埃里希途径生成对应的高级醇，如苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸通过埃里希途径能够分别形成正丙醇、异丁醇、异戊醇、β-苯乙醇[19，20]。

1.2.2 醛类

乙醛、乙缩醛是白酒中重要的醛类物质。乙醛是糖酵解的中间代谢产物，也是乙醇和乙酸酯的前提物质，乙醛在酒酿造过程中产生的途径有：葡萄糖经过糖酵解被分解成丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱羧酶的催化下产生乙醛和CO2；乙醇在乙醇脱氢酶Ⅱ（alcohol dehydrogenaseⅡ，ADHⅡ）的作用下被氧化成乙醛[21]。刘华[22]研究黄酒酵母中的乙醛代谢途径，发现黄酒中的乙醛主要由糖代谢途径形成。乙缩醛由乙醛和乙醇缩合形成[23]。

1.2.3 酸类

酵母菌在代谢过程中除产生乙醇外，也可以产生多种有机酸[24]，但白酒中大部分酸类物质主要由细菌产生。如醋酸菌能将乙醇氧化生产乙酸[25]；乳酸菌同型发酵产乳酸，异型发酵除生成乳酸，还能产生乙酸[26]；丁酸菌产生丁酸；己酸菌产生己酸。

1.2.4 酯类

目前认为白酒酿造过程中酯类物质的形成途径有三种：一是微生物利用醇类物质，通过酰基辅酶A合成酶、醇乙酰转移酶作用产生酯[27]；二是酸类和醇类在脂肪酶的催化作用下生成相应的酯[28]；三是酸类和醇类通过单纯的化学反应合成酯，这一途径主要发生在发酵后期以及白酒陈酿过程中[29]。

2 米香型白酒酿造工艺的研究

白酒的生产工艺可分为三种：固态发酵法、半固态发酵法和液态发酵法，其中半固态发酵法是传统米香型白酒的生产方法。半固态发酵法生产米香型白酒是以大米为原料，小曲作为糖化发酵剂，发酵前期酒醅为固态，主要进行糖化，也有少量酒精产生，后期加水进行酒精发酵，经过蒸馏、陈酿和勾兑等工艺而制成。米香型白酒发酵过程中，前期发酵温度应该要高于后期发酵温度，如果前期发酵温度控制过低，会抑制霉菌的生长繁殖而促进酵母菌的繁殖，从而影响根霉、毛霉等微生物的生长，使其糖化力偏低，导致出酒率低[30]。

在米香型白酒酿造过程中，大米中的蛋白质能够被水解产生大量氨基酸，酿酒酵母通过埃里希途径利用氨基酸产生大量的高级醇，所以米香型白酒的高级醇含量高。高粱的蛋白质含量高于大米，但是以高粱为主要原料的浓香型、酱香型白酒的高级醇含量却低于米香型白酒。从酿造工艺方面分析，浓香型和酱香型白酒的发酵方式为固态发酵，发酵周期短则数月长则一年，在漫长的发酵过程中大量高级醇被转化成酯类物质；而米香型白酒的发酵周期短，一般为7～15 d，并且在加水发酵阶段酵母菌的发酵作用要比固态发酵强烈得多，所以与浓香型、酱香型白酒相比，米香型白酒的高级醇含量高、酯类物质含量低。

刘新益等[31]结合传统的米香型白酒、豉香型白酒及清香型白酒的生产工艺，研制得到一种新品米酒，其采用精糯米为原料，九江酒曲3号为曲种，糖化温度控制在38～43 ℃，发酵温度为30～32 ℃，发酵时间为30 d。在此工艺条件下酿造得到的米酒具有清香、蜜香等多种复合而舒适优雅的独特香气。吕南拳[32]采用液态高效酿造技术酿造米酒，在发酵过程中添加糖化酶，缩短了米酒的酿造周期。耿鹏飞等[33]利用甘蔗糖蜜部分替代大米（替代量30%）酿造米香型白酒，添加1%酒曲，在30 ℃条件下发酵132 h，得到的米香型白酒香气成分更加丰富。唐取来等[34]以根霉曲、高产酯酵母和乳酸菌作为糖化发酵剂，采用纯粮液态发酵工艺，提高了米香型白酒的出酒率和酯醇比，改善了米香型白酒的品质。黄婷等[35]考察了糖化时间、料液比、发酵温度等因素对杂醇油含量的影响，并且通过响应面法优化了米香型白酒的发酵工艺，所得米香型白酒的杂醇油含量为1.40 g/L。

3 米香型白酒酿酒微生物的研究

白酒酿造过程的微生物主要来源于酒曲，酒曲一般有大曲和小曲两大类[36]，其中米香型白酒酿造使用的是小曲。小曲中的微生物包含霉菌、酵母菌和细菌。霉菌在米香型白酒酿造过程中主要起糖化作用，它能够将淀粉转化成还原糖供微生物利用，其中根霉还能产生酒化酶系，将还原糖转化为乙醇，提高淀粉的利用率；酵母菌主要分为酿酒酵母和非酿酒酵母两大类，酿造酒母在酿造过程中主要起产酒精的作用，而非酿酒酵母的酒精发酵能力较弱，在酿造过程中能够产生酯等白酒中的重要风味物质；细菌主要以乳酸菌、醋酸菌和芽孢杆菌为主，能够产生有机酸，丰富米香型白酒的风味。

3.1 小曲中的酿酒微生物

研究发现，小曲中最丰富的细菌为乳酸菌[37]，包括有食窦魏斯氏菌（Weissella cibaria）、巴黎链球菌（Streptococcus lutetiensis）和卡氏肠球菌（Enterococcus casseliflavus）。食窦魏斯氏菌是一种异型发酵乳酸菌，在烧酒发酵过程中被广泛检测到[38]。乳酸菌可以将葡萄糖或淀粉转化为乳酸，并为酵母菌形成乳酸乙酯提供底物。

小曲中的真菌主要有米根霉和酿酒酵母[37]。YIN X等[39]通过变性梯度凝胶电泳分析，确定米香型白酒糖化阶段的主要真菌为米根霉。米根霉能够产生糖化酶和液化酶，能够将原料中的淀粉转化为微生物可以利用的糖类物质，主要起糖化作用[40]。研究发现，含有米根霉的小曲具有更好的糖化能力[41]。小曲中的酿酒酵母往往具有较高的产酒精能力，能够提高出酒率。但是发酵过程中酿酒酵母的比例过高，容易产生大量高级醇，同时抑制其他微生物的生长和风味物质的形成，导致酒的风味物质种类较少。

扣囊复膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）[37]和异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）[42]是小曲中的非酿酒酵母。扣囊复膜酵母可分泌β-葡萄糖苷酶[43]、蛋白酶[44]、淀粉酶[45]等水解酶类，降解淀粉、蛋白质等大分子底物，为其他酿酒微生物的生长提供营养。研究发现，扣囊复膜酵母和米根霉、酿酒酵母混合发酵能够减少高级醇的含量，同时提升总酸和氨基酸态氮的含量，从而改善酒的品质[42]。在酿酒过程中，异常威克汉姆酵母会促进糖苷水解，从而增加风味[46]。类似地，FAN G等[47]研究发现，以高粱水解液作为发酵培养基，异常威克汉姆酵母和酿酒酵母混合发酵，得到的乙酸乙酯含量高于单一酵母发酵，苯乙醇、苯乙酸乙酯等风味物质的含量也有所提高。

3.2 功能微生物在米香型白酒中的应用

1989年，王涛[48]从废酒母液中分离得到高温酵母，将其驯化后应用于米香型白酒车间生产，得到不错的实验效果。研究发现，在米香型白酒发酵过程中加入安琪酵母THADDY和ADY能够改善其出酒率、总酸、总酯等指标[49]。胡志平等[50]以米香型白酒传统酒曲为研究对象，在PDA培养基中分离得到糖化能力强的根霉菌、酵母，并将其应用于纯种曲的生产。颜兵[51]在麸曲中添加适量的异常汉逊酵母和酿酒酵母得到高品质麸曲，将该麸曲应用于米香型白酒的酿造，提高了米酒中乙酸乙酯的含量。黄慧芬[52]在巨峰葡萄中筛选得到一株产香酵母——葡萄汁有孢汉逊酵母（Hanseniaspora uvarum），并将其与酒曲混合酿造米香型白酒，酒中的酯类物质含量增加，香气强度增大，酒的口感更加醇甜。

4 结论与展望

近年来随着分子生物学的迅速发展推动了白酒酿造微生物多样性的研究，高通量测序技术具检测灵敏度高、测序通量高、测序时间短的优势，因此被广泛运用于样品中微生物多样性的研究。在白酒领域，高通量测序技术多用于清香、酱香、浓香3种香型白酒的研究。采用高通量测序技术分析米香型白酒酿造过程中微生物菌群的变化特性，有助于揭示米香型白酒风味物质的形成机理，对于米香型白酒的生产具有重要的指导意义。