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白酒--3、白酒酿造中的酶系及益生菌(一)  

2016-02-20 10:47:26|  分类: 琼浆玉液 |  标签: |举报 |字号 订阅

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白酒酿造中的酶系及益生菌

1、大曲酿酒过程中的益生菌

    由于大曲是开放的自然发酵产品,微生物来源范围包括酒曲、环境、工具、窖泥、生产工艺等,其内部微生物种类十分复杂。酒醅微生物群系与大曲中基本相同,大体可分为霉菌、细菌、酵母菌三大类。通过发酵这一物质能量的交换过程,达到各类微生物间的组分更迭。

1.1、霉菌类霉菌

    主要来源为粮作物原料,在曲块内发现的主要有:曲霉(米曲霉、黑曲霉、红曲霉)、根霉(黑根霉、米根霉、中华根霉、无根根霉)、毛霉犁头霉、青霉等。

其共有特征是菌落较大,最初生长时往往为白色或灰白色,长成孢子时形成绿、黄、青、棕、橙各种颜色,所形成的“五色衣”是大曲的感官标准的重要判定依据。霉菌的菌丝长入大曲醅体,使内部水分有效的达到均一,在酿造中作用突出。 

1.2、酵母菌类

    大曲及场地中酵母含量较多,酿酒过程中的酵母菌主要分为酒精酵母、产酯酵母和假丝酵母等,

其中酒精酵母是大曲中的主要产酒功能菌,产酯酵母以糖、醛、有机酸、盐类为养料,酯酶作用下合成酯类,又称为生香酵母。

1.3、细菌类

大曲中最初的微生物来源与空气中落入的大量孢子有密切关系,其中细菌占优势,在持续生产情况下,微生物更迭有周期性变化,酒中的众多的香味成分来源于细菌的代谢。

细菌主要有醋酸菌、乳酸菌、芽孢杆菌等,细菌菌落一般比较小,分布广,繁殖快。 

1.4、放线菌

近年已从窖池中分离出部分放线菌,产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、酸性磷酸酶、角质分解酶、果胶酶、甘露糖苷酶、苯基甘露糖酐酶,具有脱臭生香的作用。对白酒影响的相关研究处于初级阶段。 

耐高温的微生物种类

37 ℃生长

米根霉群

 

40 ℃以上高温

产酯酵母

郎必克假丝酵母,酯化能力强的烟色红曲霉

50 ℃以上高温

芽孢杆菌群

枯草芽孢杆菌地衣芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌

 

2、大曲酿酒过程中酶系构成及作用

酶是由生物细胞产生,具有催化功能的蛋白质。一切微生物的生命活动都离不开酶,大曲及酿酒培养各种微生物的目的,就是要利用微生物产生的酶系进行庞大的生化反应。

大曲中的酶根据催化功能可分为:淀粉酶、蛋白酶、氧化还原酶、纤维素酶、单宁酶、裂解酶、异构酶等酶类。

2.1、淀粉酶类

淀粉酶也称淀粉水解酶,是能分解淀粉糖苷键的一类酶的总称,曲内淀粉酶的主要功能是将原料中的大分子淀粉分解成糊精、麦芽糖,最终生成葡萄糖。

大曲中的主要淀粉酶构成为:α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化型淀粉酶、异淀粉酶、麦芽糖酶、转移葡萄糖苷酶、磷酸酯酶等。Ca++为其稳定保护因子及必须因子,制曲原料内的小麦、大麦、豌豆、高粱提供了适当的缓冲盐类物质。

发酵过程调整在适宜pH3.0~5.4范围内。

2.1.1、酒曲中α-淀粉酶来源由枯草芽孢杆菌、米曲霉、白曲霉、黑根霉、根霉等产生。能快速将淀粉分解为大、小糊精,专起液化作用;易将淀粉长链从内部切成短链糊精,对外侧α-1,4键不易切割,又称内切型淀粉酶;其不能切割α-1,6键及与α-1,6键紧靠的α-1,4键,又称淀粉-1,4-糊精酶。

2.1.2、曲中β-淀粉酶可将直链淀粉全部分解,终产物为麦芽糖。

2.1.3、大曲中糖化酶类与β-淀粉酶不同,在水解到支链淀粉分支时,先将α-1,4键断开,再继续水解。它能拆开α-1,6和α-1,3糖苷键,兼有分解麦芽糖能力,最终产物为葡萄糖。

具有典型糖化型淀粉酶由霉菌产生,主要为黑曲霉、根霉、拟内孢霉及红曲霉。根霉、拟内孢霉及红曲霉的糖化酶活力强,基本能100%水解淀粉[2]。大曲中的淀粉酶多为复合酶,以接力方式完成从淀粉到葡萄糖的一系列糖化反应。

 

2.2、蛋白酶类

大曲中的蛋白酶类是酸性、酸-中性蛋白酶,主要水解产物为氨基酸、多肽,经由酵母胞内酶分解脱氨基形成,为微生物的生长、繁殖提供营养物质,并为其组成提供结构物质;在发酵后期形成的高级醇、醛、酮则是白酒风味的重要成分。已知16种氨基酸在参与窖内发酵作用,生成一些花香类物质,使酒体软绵细腻;

氨基酸与葡萄糖的美拉德反应,是大曲酒特殊香味重要的前驱物质。

酸性蛋白酶的主要来源为米曲霉、黑曲霉、根霉;

中性蛋白酶产生菌为芽孢杆菌、米曲霉、灰色链霉菌、栖土曲霉及转化微白色链霉菌等。

 

2.3、酵母菌胞内酶

酵母菌细胞内的酶有二三十种,直接参与白酒发酵的有十几种,主要有三类:酒化酶、杂醇油生成酶、酯化酶。

2.3.1、酒化酶是参与葡萄糖到乙醇和二氧化碳反应的一系列酶及辅酶的总称,主要包括己糖磷酸化酶、氧化还原酶、烯醇化酶、脱羧酶、磷酸酶、乙醇脱氢酶等。最适温度为30℃左右,最适pH4.5~5.5

2.3.2、杂醇油生成酶包括脱氨酶、脱羧酶、还原酶。

2.3.3、酯化酶包括酰基辅酶A及醇酸缩合酶等。

 

2.4、其它酶类

   2.4.1、脂肪酶

脂肪酶是分解脂肪的酶,酿造过程的脂肪是由生物产生的天然油脂,即三脂肪酸甘油酯。分解部位是油脂的酯键,底物的醇部是甘油,酸部是不溶于水的12个碳原子以上的长链脂肪酸,即高级脂肪酸。

能产生脂肪酶的微生物有黑曲霉、白地霉、毛霉、荧光假单胞无根根霉、圆柱形假丝酵母、耶尔氏球拟酵母、德式根多球菌及粘质色杆菌等。

脂肪酶分解三脂肪酸甘油所得部分甘油酯、脂肪酸及甘油等,除供给微生物体所需的能量外,也是合成磷脂等具有重要生理功能的类脂的主链和前体。

2.4.2、酯化酶

酯化酶不是酶学上的术语,白酒生产中是指脂肪酶、酯合成酶、磷酸酯酶的统称。根霉能产生乳酸乙酯,一些生香酵母菌能产己酸乙酯,某些红曲霉能合成己酸乙酯并排至胞外。酯化酶在水相中可将脂肪酶分解的脂肪酸、高级脂肪酸合成为油酸乙酯、亚油酸乙酯、棕榈酸乙酯等,对成品酒风味后熟起着重要的作用。  

2.4.3、丹宁酶

单宁酶为单宁酰基水解酶,也称鞣酸酶。将单宁酸加水分解,生成没食子酸及葡萄糖。减少单宁、食子酸对酵母发酵生长的妨碍。

产生单宁酶微生物为霉菌如黑曲霉及米曲霉等。

2.4.4、果胶酶

分解果胶质的多种酶的总称。分为解聚酶及果胶酯酶。

霉菌能产生多种解聚酶,大多可产生内聚半乳糖醛酸酶;少数酵母菌也能产生果胶酶;假单胞菌能产生内聚半乳糖醛酸裂解酶。少数霉菌和细菌中,也有果胶酶存在。

2.4.5、氧化还原酶

大曲中的氧化还原酶主要是在微生物细胞内,通过氧化还原酶促进氢或电子的转移,从而释放有机物质中的能量,供给正常生命活动基础需要。大曲中重要的氧化还原酶有酯化酶,是醇、醛、酸酯化的主导酶,在窖池内及成品酒的陈酿过程中,生成酒中主体香味物质。

2.4.6、纤维素酶类

酿酒原辅料中含有大量的纤维素,纤维素酶能破坏细胞壁及细胞间质,使淀粉得到充分利用,并将纤维素分解成可发酵糖,提高出酒率及原料利用率。

2.4.7、裂解酶异构酶

裂解酶在微生物细胞内物质转化及能量转化反应中起重要作用;在发酵过程中从糖变酒精过程需要异构酶的参与。

2.4.8、脱氢酶

此类酶能直接从底物上脱氢。如脱氢酶、谷氨酸脱氢酶等。

 

2.5、未知酶类与白酒酿制过程相关的酶系庞杂,胞内酶是由微生物合成后并不分泌到胞外,在胞内作用的酶,它种类繁多,在细胞内的固定区域活动,或与原生质的特定成分结合。目前工业生产的胞内酶,其作用有待考究。

    

3、大曲生产过程中菌系、酶系的动态变化

大曲的培养是菌系、酶系、物系富集调整过程。微生物的培养需要五个基本要素:养料、水分、pH、温度、养分,其中以养分不同和水分来控制发酵进程、种群更迭,从而累积不同阶段的酶活,推动物系的变化,最终形成群微平衡的定向体系。

酿酒阶段利用曲料内的微生物及酶系作用,快速进入糖化发酵阶段,抑制杂菌生长。通过跟踪水分、酸度、淀粉含量、淀粉酶、糖化酶、酯化酶等生化指标曲线变动,得到制曲过程微生物变化表象的动态表达。

大曲的制作工艺目前仍以“四大名酒”为前体来区分,传统的大曲制作可分为:润料、粉碎、拌料、成型、曲坯入室培养、成品曲入库、出库阶段。整个发酵培养过程中,伴随五个基本要素的变化,各种微生物此消彼长。

 

3.1、大曲培养经历的五个阶段:

3.1.1、发酵前期

原料自加水后,糖化酶迅速增加,糖化力能达到1500~1800u,蛋白酶略有增加,而此时液化力基本为零。细菌和酵母菌开始增加,而霉菌略有减少,但其孢子正在准备萌发。

3.1.2、升温期

曲块入房培养2天左右,品温升至45℃。细菌、霉菌、酵母菌生长繁殖都很快,其数量可增加100~1000倍。蛋白酶增加,由于原料本身所含糖化酶稳定性差,随着温度的升高,糖化力下降。液化力此时仍然为零。培养5~6天后,温升至50℃,微生物大量死亡,细菌中耐热菌株增加,不耐热菌株减少,但综合数量是降低的。液化酶开始产生,蛋白酶曲心继续增加,曲块糖化酶活力全面下降,在接近高温期时糖化酶的量有回升。

3.1.3、高温期

品温维持在55℃左右5~6天,大多数微生物不能生长,酵母菌数量降到接近零,细菌群体主要由芽孢杆菌组成,缓慢下降。除蛋白酶基本稳定外,糖化酶和液化酶都缓慢下降。

3.1.4、降温期

大曲培养温度降至45℃之前,各类微生物及酶,除蛋白酶外,仍呈下降趋势。当温度降到45℃以下时,存活的微生物活动明显增加,特别是酵母菌类数量增加很迅速。

3.1.5、成熟期

当大曲曲块品温逐渐接近环境温度时,除酵母菌还有所增加外,其余微生物数量基本稳定。但是微生物活动并没有停止,只是繁殖与死亡达到平衡,曲皮部分液化酶和糖化酶都仍在增加。当曲块水分降到15%以下时,各类微生物数量及大部分生化指标变化越来越慢,逐步趋于稳定。

以上是中高温曲的典型特征!

 

3.2、曲入酒醅后菌系、酶系特征及动态变化

大曲内酶源微生物的特征是:一菌产多酶、一酶也产自多菌。这本身就奠定了大曲菌系、酶系复杂特征的基础。而酶是由生物细胞生命代谢活动的产物,传统白酒固态酿造生产,均为糖化和发酵同时进行的双边发酵,曲中微生物及酶类全部转入发酵醅及醪中,随着投粮及环境的物系改变,原有的以及操作中新引入的微生物继续繁殖,酶系随发酵醅成分、外界条件变化发生系列生化反应。对重要功能酶系变化的把握,利于生产关键点控制,以为生态自然变化规律为依据,合理有效提高产量和质量。

 

3.2.1、霉菌功能酶系特性及动态变化

3.2.1.1、霉菌酶系特征

大曲中霉菌丰富,主要来源为粮作物原料,经分离鉴定的有:曲霉(米曲霉、黑曲霉、红曲霉、黄曲霉)、根霉(黑根霉、米根霉、中华根霉、无根根霉)、毛霉、犁头霉、青霉、木霉、念珠霉等。

各类微生物内均含有多类酶:

米曲霉中所含糖化型淀粉酶、蛋白酶较强;

黑曲霉菌丛黑褐色,酶系强大,其淀粉酶用于淀粉的液化、糖化,若曲中水分过多,黑曲酶生长较多;

红曲霉是腐生真菌,多出现在乳酸自然发酵基物中,大曲、制曲作坊、酿酒醪液糟醅等是适于它们繁殖的场所;

黄曲霉的液化型淀粉酶较黑曲霉强,蛋白酶较白曲霉弱;

根霉菌是具有多酶系特征的霉菌,它除了能分泌淀粉酶外,还能分泌酸性蛋白酶、酒化酶及乳酸、琥珀酸等多种有机酸及乙醇等,可使酿酒在整个发酵过程中始终边糖化边发酵连锁进行。而根霉的蛋白分解力依菌种有很大差异,其在代谢过程中产酒精的同时,产乳酸、延胡索酸等有机酸,发酵过程中的酸度即主要来源于此。

米根霉产淀粉糖化酶、蔗糖转化酶,产乳酸,微量酒精。

毛霉主要生于大曲培养的“低温培菌”期,生产中称为“水毛”多定为有害菌,但自身积累蛋白酶及产生的乙酸、草酸、琥珀酸、甘油等对大曲综合能力有一定作用。

梨头霉在大曲中数量较多。

木霉含大量纤维素酶。

念珠霉含液化酶、糖化酶,产多元醇,是大曲中“上霉”、“穿衣”主要功能菌。

青霉属有害菌,需注意防治。

 

大曲中菌系状况复杂,由于物系的条件限定,不同菌株同工酶协同作用表现有主次之分,来源不同的液化型淀粉酶最适作用pH不同,米曲霉和黑曲霉最适作用pH为4.95.2,根霉最适作用pH是3.6,而大曲中的液化型淀粉酶作用pH在入窖时为3.8,发酵40天降到3.4液化型淀粉酶的主要产生菌是米曲霉、黑曲霉、根霉和拟内孢霉。

由于曲块不同部位的通气状况、水分、温度、二氧化碳浓度等方面的差异,造成大曲不同部位的霉菌生长量差异较大,导致大曲不同部位的液化力有区别。曲外层的酸性蛋白酶活力是曲心的1.99倍,曲外层酶活力比四角曲高24.39%,比整块曲高64.12%,说明酸性蛋白酶主要存在于曲的外层。酸性蛋白酶的生产菌主要有黑曲霉、斋藤曲霉、宇佐美曲霉、根霉、微小毛霉等。

国内有报道,认为放线菌也能产酸性蛋白酶,并从老窖泥中分离到了一株放线菌。

纤维素酶的主要产生菌有霉菌中的木霉属、曲霉属、毛霉属,特别是里氏木霉、尖孢镰刀霉、粗糙脉胞霉、绿色木霉和康氏木霉,是目前公认的纤维素酶生产菌。有些细菌也能产纤维素酶,这些菌主要生长于大曲的表层,因而曲外层的纤维素活力应最大。

液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素、酶木聚糖酶的产生菌均以霉菌为主。霉菌是好氧微生物,它的生长与环境中的氧气含量十分密切。在有氧条件下,霉菌大量生长,产生大量的酶。在对糟醅中霉菌的分析中发现曲霉属(Aspergillus)、串珠霉属(Neurospora)、毛霉属(Mucor)、蓝状菌属(Talaromyces)、青霉属(Penicillium)、散囊菌属(Eurotium)、药用拟层孔菌属(Fomitopsis)等7个分类属。

蓝状菌属在发酵前期为优势霉菌菌属,可能与前期的淀粉质糖化有关,在发酵中期含量急剧减少,在发酵后期的中层边缘样中又有所回升,成为优势霉菌菌属,可能与后期残余淀粉质的糖化以及纤维类物质降解有关。

在糟醅发酵中后期,散囊菌属成为优势菌属,可能与淀粉基质、油性基质及多聚糖类的降解以及醇类物质的酯化反应有关。

 

3.2.1.2、入窖霉菌动态变化

犁头霉属霉菌与曲霉属霉菌的存在数量及其变化趋势类似,进入发酵期14天以后数量已较少,中后期逐渐回升。

串珠霉属霉菌在入窖样及前期样品中未被发现,而是在发酵21天后的中后期含水量较多的下层酒醅中达到102~103个/g糟水平。

毛霉属霉菌的数量比较少,出现的时间很短,只在发酵的中间阶段有少量出现,且不占优势。

青霉属霉菌主要在发酵中后期出现,并以上层数量为更多,下层在发酵14天~21天出现后,就再难以检测到,而上层直到发酵49天样品,也能以3~10个/g糟的较高浓度被检测到;

蓝霉菌属霉菌被认为与青霉属霉菌关系较近,该类霉菌在入窖样中数量很多,但7天后大幅度减少。

 

3.2.2、酵母功能酶系特征及动态变化

3.2.2.1、入窖酵母属分类

在糟醅中的酵母菌可分为酵母菌属、掷孢酵母属、卵孢酵母属、酒香酵母属、固囊酵母属、管囊酵母属、汉逊酵母属、德克酵母属、复膜孢子酵母属、伊萨酵母属、丝孢酵母属、圆酵母属、接合酵母属等。

发酵前期这些酵母主要出现糟醅中,且伊萨酵母表现出优势,可能对前期的酒精发酵起着重要作用。

3.2.2.2、酵母胞内酶酵母菌

能形成并分泌各种酶,如淀粉酶、糊精酶、乳糖酶、麦芽糖酶、海藻糖酶、蜜糖二酶、葡萄糖氧化酶、酚酶、羧酶、磷酸化酶、辅羧酶、己糖磷酸激酶、磷酸己糖异构酶、内生胰脱酶及脂酶,胃酶、核酶、精氨酸酶、凝乳酶。

分解单糖而为酒精和二氧化碳,菊糖酶、棉子糖酶及合成酶类合成肝淀粉、蛋白质、脂肪等。霉菌内含的水解酶类对原料中的淀粉进行液化、糖化分解为葡萄糖,蛋白酶将蛋白质分解为游离氨基酸,为酵母生长提供必须碳源、能源及大量结构物质。作为能源进行能量代谢途径即:葡萄糖+2A天P+2Pi→2ATP+2乙醇+2CO2(能量以ATP形式储存),在酵母胞内酶系催化下完成酒精发酵。

胞内酶的作用受酵母自身生长影响,作为兼性好氧菌的酵母,在有氧情况下生长繁殖,酵母细胞内会形成许多线粒体,其外形呈杆状或球状,大小为(0.3~0.5)×3μm,外面由双层膜包裹着,内膜经折叠后形成嵴,其上富含参与电子传递和氧化磷酸化的酶。嵴间充满液体的空隙为基质,它含有三羧酸循环酶系。

在有氧情况下酵母以有氧呼吸为主,兼营发酵产能,其主要能量代谢途径:葡萄糖+38A天P+38Pi→38ATP+6CO2+6H2O,由于呼吸作用,糖在有氧条件下消耗掉,酒精产量大大降低,且升温大;

酵母在无氧条件下生长繁殖,酵母细胞内只能形成无嵴的简单线粒体,[18]呼吸途径受阻,由葡萄糖转化的丙酮酸,在酵母的细胞质基质中,经由不同酶的催化产生酒精和二氧化碳,代谢途径为:葡萄糖+2A天P+2Pi→2ATP+2乙醇+2CO2,所以酒精发酵在无氧条件下进行。积累大量酒精产物会对酵母繁殖产生抑制作用,在发酵后期酒精发酵代谢缓慢,以增香为主的酵母开始大量酯化作用,产物为乙酸乙酯。

3.2.2.3、入窖酵母动态变化

酵母菌属酵母、复膜孢子酵母属酵母和伊萨酵母属酵母在入窖样中数量非常多,作为主要优势菌,发酵7天样品还继续增加,随后数量虽逐渐减少,但一直到发酵后期均能较高浓度被检测到,从酒精浓度在二至三周内达到最高峰的情况分析,此三类酵母在酒精生产中起到最主要作用,固囊酵母属酵母在入窖样数量高达104~105个/g糟水平,后逐渐减少,但49天样品,仍能以102个/g糟的数量被检测到;汉逊酵母属酵母和管囊酵母属酵母在入窖样均有103~104个/g糟的较高数量,后虽有减少,前者发酵过程维持在103个/g糟水平,后者维持在102个/g糟水平;酒香酵母属酵母在入窖样数量虽为103个/g糟左右,但发酵过程中未被检测到,其它各类微生物菌属,在入窖样数量均极少卵孢酵母属酵母在发酵前期数量增加较慢,21天后大幅度上升到103~104个/g糟,中后期维持在103个/g糟左右;德克酵母属酵母7天后有所增加,但维持在102个/g糟水平未再增加;掷孢酵母属、拟内孢霉属、内孢霉属丝孢酵母属、有孢圆酵母属等酵母菌,除入窖样外,发酵过程中未被检测到。

 

3.2.3、糟醅内优势细菌分类及动态变化

在对糟醅中细菌的分析中共发现芽孢杆菌属(Bacillus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、链球菌属(Streptococcus)、芽孢梭菌属(Clostri天ium)、葡萄球菌属(StapHy-lococcus)、微细菌属(Microbacterium)、节细菌属(Arthrobac-ter)、欧文氏菌属(Erwinia)、醋杆菌属(Acetobacter)、柯扎克氏菌属(Kozakia)、颗粒链菌属(Granulicatella)、希瓦氏菌属(Shewanella)、以及Unclassifie天Clostri天iales(miscellaneous)等十三个以上的分类属,其中,Erwinia、Kozakia、Granulicatella、Shewanella等细菌属在白酒糟醅及曲药中的发现尚未见有相关报道;在入窖样中,Clostri天i属和Unclassifie天Clostri天iales(miscellaneous)类微生物占优势,Clostri天iales类群能降解有机底物产生有机酸、醇类、CO2/H2和矿物质成分,常被报道在白酒窖泥中与甲烷菌等共生,并在中后期游离于糟醅中,难于单离培养或不能培养,包括一些产丁酸菌、己酸菌等,可能与淀粉质物质水解产生丁酸、己酸并形成丁酸乙酯、己酸乙酯等有关;发酵一周以后,以Lactobacillus属微生物为主。

3.2.3.1、细菌类微生物区系及优势菌分布

分离纯化后,细菌菌株划分:芽孢杆菌属(Bacillus),乳酸杆菌属(Lactobacillus),乳球菌属(Lactococcus),链球菌属(Streptococcus),芽孢梭菌属(Clostri天ium),葡萄球菌属(StapHylococcus),微细菌属(Microbacterium),节细菌属(Arthrobacter),欧文氏菌属(Erwinia),醋杆菌属(Acetobacter),以及醋杆菌科的柯扎克氏菌属(Kozakia)等不同微生物分类属。

3.2.3.2、各类细菌属入池动态变化

芽孢杆菌属、乳杆菌属、芽孢梭菌属为主要微生物类群。芽孢杆菌属细菌在整个发酵过程中数量都比较多,且周边样品比中心样品数量略多,这主要是周边区域通气效果相对较好、而且酒醅及窖泥可以提供大量的营养物质的缘故。

在入窖样中,主要来源于曲药、空气的芽孢杆菌属细菌数量相对较低,

在7天~21天左右上升到104个/g糟左右,此后呈起伏状总体下降趋势,随窖池厌氧程度的加剧,大量菌株逐渐消亡,出窖样中数量低至102个/g糟水平。

芽孢梭菌属细菌入窖时数量最多,16Sr天NA分析结果证实,其存在数量甚至超过芽孢杆菌属细菌,之后数量明显减少,由于窖泥中该类细菌大量存在,可能与窖泥的发育及臭味形成有关;

乳酸杆菌属细菌入窖时数量不是很多,且多集中在上层和中层,随后大幅度上升,7天后达到104~105个/g糟,在上中下各层的中心区域及周边区域均逐渐成为优势菌群,虽然2~3周以后整体呈下降趋势,作为优势菌群,到出窖样仍有103~104个/g糟的较大数量存在。

乳球菌属、链球菌属醋杆菌属的细菌主要出现在发酵中后期,即乳酸杆菌属细菌的数量开始下降的2~3周以后至七周左右,存在数量为103~104个/g糟的水平

其它各类微生物菌属,虽然在入窖样中均有发现,由于不是优势菌群,发酵过程中不太容易被检测到[5]。

 

3.3、结论

通过以往对糟醅发酵过程中主要化学成分以及微生物数量变化进行跟踪分析,发现微生物群体的各类功能酶系在特定窖池环境内,进行底物催化循环的系列反应,在生长及物质代谢方面,整体表现出一定的规律性:

3.3.1、发酵初期的1~7天,霉菌在部分酵母菌的协助下利用淀粉酶、糖化酶(糖化的曲线变化可根据淀粉酶及糖化酶活性测定)完成淀粉质的糖化。

3.3.2由糖化酶活变化结合霉菌计数,细化推测糖化期霉菌变化趋势,真菌孢子萌发、增殖的活性期在2~4天,而蓝状菌属和曲霉属霉菌对发酵中后期的淀粉质的糖化有重要作用,散囊菌属(Eurotium)霉菌则可能与中后期的酯化增香息息相关。

3.3.3霉菌经过1~4天重要糖化期后,其后与酵母进行边繁殖边代谢,结果造就了大曲发酵的重要特点—双边发酵,即糖化与酒化同时进行。发酵4~7天已进入霉菌代谢积累期,同时促进酵母菌利用糖化产物葡萄糖开始大量增殖;霉菌的生长和糖化反应需利用窖池内的氧气。酵母作为兼性厌氧菌在有氧环境内大量产能,供其繁殖需要,7天后随着底物及氧的减少,代谢活动集中表现为酒精发酵。

3.3.4以芽孢梭菌属和未分类的Clostri天iales目类微生物为主的细菌类微生物,在发酵前期大量增殖,积累乙酸、丁酸、乳酸、己酸等有机酸,为后期的酯化增香提供前体物质。发酵中后期,细菌类微生物以乳酸杆菌属(Lactobacillus)细菌为优势菌,除与乳酸乙酯的形成密切相关外,可能在浓香型白酒独自发挥作用。

  

1、大曲酿造过程中的益生菌

益生菌

产酶

功用

霉菌类

 

 

 

曲霉

 

 

 

米曲霉

糖化型淀粉酶、蛋白酶

 

黑曲霉

淀粉酶

用于淀粉的液化、糖化,

红曲霉

是腐生真菌,多出现在乳酸自然发酵基物中

根霉

淀粉酶、酸性蛋白酶、酒化酶及乳酸、琥珀酸等

 

 

黑根霉

 

 

米根霉

淀粉糖化酶、蔗糖转化酶,产乳酸,微量酒精

 

中华根霉

 

 

无根根霉

 

 

毛霉

自身积累蛋白酶及产生的乙酸、草酸、琥珀酸、甘油等对大曲综合能力有一定作用。

犁头霉

 

 

念珠酶

液化酶、糖化酶、多元醇

 

青霉

 

有害霉类

酵母菌类

 

 

 

酒精酵母

 

产酒

产酯酵母(生香酵母)

 

以糖、醛、有机酸、盐类为养料,酯酶作用下合成酯类

假丝酵母

 

 

细菌类

 

酒中的众多的香味成分来源于细菌的代谢。

 

醋酸菌

 

 

乳酸菌

 

 

芽孢杆菌

 

 

放线菌类

产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、酸性磷酸酶、角质分解酶、果胶酶、甘露糖苷酶、苯基甘露糖酐酶

具有脱臭生香的作用。

  

2、大曲酿酒过程中酶系构成及作用

酶类

来源

作用

适宜PH

淀粉酶类

 

 

3.0-5.4

 

α-淀粉酶

由枯草芽孢杆菌、米曲霉、白曲霉、黑根霉、根霉等产生

能快速将淀粉分解为大、小糊精,专起液化作用;易将淀粉长链从内部切成短链糊精

 

β-淀粉酶

 

将直链淀粉全部分解,终产物为麦芽糖

 

糖化型淀粉酶

黑曲霉、根霉、拟内孢霉及红曲霉。

在水解到支链淀粉分支时,先将α-1,4键断开,再继续水解。它能拆开α-1,6和α-1,3糖苷键,兼有分解麦芽糖能力,最终产物为葡萄糖。

 

 

异淀粉酶

 

 

 

麦芽糖酶

 

 

 

转移葡萄糖苷酶

 

 

 

 

磷酸酯酶

 

 

 

蛋白酶类

 

水解产物为氨基酸、多肽,经由酵母胞内酶分解脱氨基形成,为微生物的生长、繁殖提供营养物质,并为其组成提供结构物质;在发酵后期形成的高级醇、醛、酮则是白酒风味的重要成分。

 

 

酸性蛋白酶

米曲霉、黑曲霉、根霉

 

 

-中性蛋白酶

芽孢杆菌、米曲霉、灰色链霉菌、栖土曲霉及转化微白色链霉菌

 

酵母菌细胞内酶

 

 

 

 

酒化酶

 

参与葡萄糖到乙醇和二氧化碳反应

 

 

己糖磷酸化酶

 

 

 

氧化还原酶

 

 

 

烯醇化酶

 

 

 

脱羧酶

 

 

 

 

磷酸酶

 

 

 

 

乙醇脱氢酶等

 

 

 

杂醇油生成酶

 

 

 

 

脱氨酶、、

 

 

 

脱羧酶

 

 

 

还原酶

 

 

 

酯化酶

 

 

 

 

酰基辅酶A

 

 

 

醇酸缩合酶

 

 

 

其他酶类

 

 

 

 

脂肪酶

黑曲霉、白地霉、毛霉、荧光假单胞无根根霉、圆柱形假丝酵母、耶尔氏球拟酵母、德式根多球菌及粘质色杆菌

分解三脂肪酸甘油所得部分甘油酯、脂肪酸及甘油等,除供给微生物体所需的能量外,也是合成磷脂等具有重要生理功能的类脂的主链和前体

 

 

脂化酶(脂肪酶、酯合成酶、磷酸酯酶的统称)

酯化酶在水相中可将脂肪酶分解的脂肪酸、高级脂肪酸合成为油酸乙酯、亚油酸乙酯、棕榈酸乙酯等,对成品酒风味后熟起着重要的作用

 

 

乳酸乙酯

根霉

 

己酸乙酯

生香酵母菌、红曲霉

 

 

单宁酶

黑曲霉及米曲霉

将单宁酸加水分解,生成没食子酸及葡萄糖。减少单宁、食子酸对酵母发酵生长的妨碍

 

 

果胶酶

 

 

 

 

解聚酶

霉菌

 

 

果胶酯酶

酵母菌、霉菌

 

 

内聚半乳糖醛酸酶

霉菌

 

 

内聚半乳糖醛酸裂解酶

假单胞菌

 

 

 

氧化还原酶

 

在微生物细胞内,通过氧化还原酶促进氢或电子的转移,从而释放有机物质中的能量,供给正常生命活动基础需要。

 

 

 

脂化酶

 

是醇、醛、酸酯化的主导酶,在窖池内及成品酒的陈酿过程中,生成酒中主体香味物质。

 

 

纤维素酶类

木霉菌、曲霉菌、毛霉菌

能破坏细胞壁及细胞间质,使淀粉得到充分利用,并将纤维素分解成可发酵糖,提高出酒率及原料利用率

 

裂解酶、异构酶

 

裂解酶在微生物细胞内物质转化及能量转化反应中起重要作用;在发酵过程中从糖变酒精过程需要异构酶的参与。

 

脱氢酶

 

能直接从底物上脱氢

 

 

脱氢酶

 

 

谷氨酸脱氢酶

 

 

 

3曲霉属及其相关有性型的真菌 

    曲霉属是丛梗孢目(Moniliales)丛梗孢科中的一属。在自然界分布极广,是引起多种物质霉腐的主要微生物之一。本期主要是盘点该属及其相关。

石座菌属
新萨托菌属
皱折裸胞壳
裸胞壳属
亮白组
环绕组
黑色组
黄绿组
温特组
环绕亚属
黄梗组
土色组
焦色组
杂色组
巢状组
巢状亚属
棒状组
棒状亚属
烟色组
烟色亚属
局限组
曲霉组
曲霉亚属
无冠裸胞壳
茴香裸胞壳匙囊新萨托菌
异冠裸胞壳
波状裸胞壳
褶皱裸胞壳

四脊裸胞壳
构巢裸胞壳
洋葱石座菌
宽脊新萨托菌
刺孢新萨托菌

四绕新萨托菌
光滑新萨托菌
费希新萨托菌
浅黄新萨托菌
刺孢裸胞壳
散囊菌属
曲霉属
烟曲霉椭孢变种
弗莱曲霉
烟曲霉原变种
燕麦曲霉
糙孢曲霉
瘤突散囊菌
高渗散囊菌
赤散囊菌
匍匐散羹菌伪灰变种
匍匐散囊菌原变种
蜡叶散囊菌
刺孢散囊菌
局限曲霉
肋状散囊菌
谢瓦散囊菌
阿姆斯特丹散囊菌

亮白曲霉
菌核曲霉
帚状曲霉
孔曲霉
赭曲霉
蜂蜜曲霉
兔粪曲霉
硫色曲霉
塔宾曲霉
浅蓝灰曲霉
日本曲霉棘孢变种
日本曲霉原变种
臭曲霉
炭黑曲霉
泡盛曲霉
肇庆曲霉
毒曲霉
溜曲霉
酱油曲霉
寄生曲霉
米曲霉疏展变种
米曲霉原变种
黄曲霉柱头变种
黄曲霉原变种
温特曲霉烟色变种
温特曲霉原变种
栖土曲霉
埋藏曲霉

雪白曲霉
黄柄曲霉
肉色曲霉
土曲霉金色变种
土曲霉原变种
焦曲霉
红紫曲霉
弯头曲霉
杂色曲霉疣梗变种
杂色曲霉原变种
多育曲霉
两形头曲霉
粒落曲霉
爪甲曲霉
合阳曲霉
埃及曲霉
具黄曲霉
巨大曲霉
棒曲霉
矮棒曲霉
绿垂曲霉
烟束曲霉
冠突散囊菌
聚多曲霉
黄叉曲霉
黑曲霉
佩特曲霉
丛簇曲霉

 

 

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