微生物發酵產酯化酶在濃香型白酒品質提升中研究進展

羅小葉，邱樹毅，王曉丹*

（1.貴州大學 貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴州 貴陽 550025）

白酒化學成分的分析研究表明，白酒中約2%的呈香呈味物質是決定酒體質量的重要物質。在香味物質中，酯類成分是其中的重要組成部分。而酯類物質的合成主要是通過酯化反應產生，其實質就是酸和醇反應，脫水而生成酯，此反應主要在參與白酒釀造微生物體內溫和的環境中進行，且這一過程需有酯化酶的參與完成[1]。酯化酶能催化酯的合成與酯的分解，因此在白酒行業習慣分別稱為酯化酶和酯分解酶[2]。濃香型白酒在中國白酒市場上處于主導地位，產、銷量均占70%左右[3]。濃香型白酒的釀造采取固態、厭氧的半自然發酵生產，這一生產過程需生產環境、曲藥、窖泥內眾多微生物的共同參與和相互配合。濃香型白酒的呈香呈味物質主要包括乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯[4]，在窖內發酵過程中，酯類物質生成周期較長[5]，而利用酶法合成酯類物質具有反應條件溫和、轉化率高、副產物少等優點[6]，所以在多糧濃香型白酒釀造中酯化酶有著舉足輕重的作用，同時，在食品增香領域酯化酶也有較廣泛的應用[7-8]。本文概述微生物發酵產酯化酶在濃香型白酒釀造生產中包括在酯化大曲、黃水及釀造發酵過程中的研究應用情況，分析酯化酶對于提高濃香型白酒出酒率、優質酒率及減少用曲量等方面的積極效果，為酯化酶在濃香型白酒品質提升中的應用研究總結經驗及今后研究提供方向。

1 酯化酶的概述

1.1 酯化酶的定義

酯化酶是一類催化合成低級脂肪酸酯的酶類的總稱，不是酶學上的專業術語。在白酒中酯化酶主要是指脂肪酶、酯合成酶、磷酸酯酶的統稱。

1.2 酯化酶的來源及作用

通過研究發現，酵母、霉菌、細菌均可產生酯化酶，目前在白酒釀酒過程中已經發現紅曲霉、根霉中許多菌株有較強的己酸乙酯合成能力。酯化酶的理論基礎為酶在有機溶劑中作用，在窖池外直接將酸與醇催化合成酯類，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯類物質，而這些酯類物質屬白酒風味重要貢獻物質，酯化酶對白酒的風味同樣具有重要的影響。

1.3 微生物發酵產酯化酶

能產酯化酶的微生物具有酸醇酯化能力的特殊功能，目前已發現在濃香型白酒釀造生產中產生酯化酶的微生物主要為酵母菌和霉菌，酵母包括釀酒酵母、漢遜酵母、假絲酵母、球擬酵母等[9-10]，傳統的固態濃香型大曲酒的生產，由于產量低、耗糧大、優質品率低、勞動強度大等不足之處，近年來，釀酒研究人員研究微生物發酵產酯化酶在濃香型白酒釀造生產中包括在酯化大曲、黃水及釀造發酵過程中的研究應用情況，分析酯化酶對于提高濃香型白酒出酒率、優質酒率及減少用曲量等方面的積極效果，利用微生物產酯化酶技術來提高濃香型白酒品質是一種有效的技術手段[11]。

2 酯化酶在濃香型白酒品質提升中的應用

2.1 酯化酶在酯化大曲的應用

濃香型白酒的產量、品質和風格與濃香型白酒大曲的優劣息息相關。傳統生產大曲依靠環境微生物制成富含釀酒所需要的菌系、酶系和物系的復合載體，經過繁殖和生化演化，形成種類繁多的酒體呈香呈味物質，經發酵再隨蒸餾過程進入酒體中[12-13]。挖掘功能微生物，將傳統釀酒工藝和現代生物工程技術相結合，篩選和選育釀酒有益功能微生物，將該類功能微生物應用到濃香型白酒釀造過程來提高產品品質。目前，各酒廠都在廣泛推廣使用強化大曲技術，將功能微生物應用到制曲中，因生產周期縮短，質量也較穩定，是制曲工藝上的一大革命[14]。其開發和研制一直是濃香型白酒提高優質品率的研究熱點，進而對微生物的研究是深入認識大曲微生物種群多樣性及功能特點的重要手段。

最早在1993年莊名揚等[15]對酯化酶粗酶制劑生產及在濃香型酒的應用進行研究初步表明，將該酶制劑應用濃香型酒生產，可提高酒中己酸乙酯含量，高達537.8mg/100m L，發酵周期由60 d縮短至40 d。本課題組前期分離篩選鑒定出一株紫色紅曲霉（Monascuspurpureus）FBKL3.0018[16]；對其固態發酵產酯化酶及酶學性質等進行研究[17-18]；用其生產高酯化大曲，提高青酒大曲成品曲質量以及提高青酒大曲原酒的質量[19-21]；最后對高酯化大曲催化增香技術在濃香型白酒上的應用進行研究，結果表明高酯化大曲的添加能減少用曲量，提高原酒產量和質量[13，20]。刑爽[10]研究不同香型大曲酯化酶的特性結果顯示，濃香型大曲中酯化酶催化合成乳酸乙酯、己酸乙酯的酶活力較大。綜上表明酯化大曲在濃香型白酒上的應用較廣泛，對提高濃香型白酒產量及質量均有較積極的影響。

2.2 酯化酶在黃水中的應用

濃香型白酒窖內發酵過程中產生的主要液態副產物為黃水，不僅含有豐富的濃香型白酒風味（前體）物質如醇、醛、酸和酯類等，還含有豐富的營養物質如淀粉、還原糖、酵母自溶物等以及大量經長期馴化的釀造微生物[22]。現今，黃水的主要用途一方面用于人工窖泥生產、養窖護窖，另一方面可利用黃水中豐富的風味（前體）物質提高原酒品質或用于生產新型白酒[23]；將復合生物制劑應用在濃香型白酒黃水酯化中，結果表明所有黃水酯化后丁酸乙酯及己酸乙酯含量均大幅上升[24-25]；利用紅曲霉或酵母制成的各種酯化酶粗酶制劑對黃水進行酯化，使黃水中的酯含量大幅上升，香味物質含量高，酒樣中主要呈香酯類物質比例適宜，酒的口感風味協調[26-29]。

2.3 酯化酶在白酒釀造過程中的應用

在濃香型白酒整個固態釀造過程中，酯化酶技術應用較廣泛，取得效果較顯著。張楷正等[30]研究發現，在濃香型白酒雙輪底發酵和回沙撒糟醅中應用酯化酶，能較大地提高試驗酒樣中的總酯含量和優質品率及出酒率；王述榮等[31]在洋河大曲酒的生產中應用粗酶制劑，同樣提高了優質酒率和出酒率；信春輝等[32-33]將復合酯化酶添加到扳倒井大曲酒及泰山特曲酒生產過程中，研究結果也表明酯化酶提高了平均出酒率及優質酒率；樊琪[34]在山東閣老貢酒生產中添加復合酯化酶，使出酒率及優質酒率也得到提高；酯化酶對于輪次酒的影響也比較大，束成忠等[35]將酯化酶應用于固態發酵生產糧食酒，應用于1、2輪次酒釀造，結果表明優質酒率都得到大幅提高，同時降低企業生產成本；武建國等[36]在以香醅為載體時加入紅曲酯化酶，優質酒率得到提高且主體呈香物質己酸乙酯增幅較大。方躍進[37]研究酯化紅曲在濃香型白酒中應用，結果表明可以大幅度提高濃香型酒基酒中己酸乙酯的含量，使酒的優級品率提高10%以上。綜上表明，酯化酶在濃香型白酒釀造過程中應用廣泛且效果較好。

3 酯化酶在濃香型白酒生產中應用存在的問題

雖然酯化酶技術在濃香型白酒釀造過程中應用較廣泛且效果較好，但當前酯化酶應用研究中仍存在以下一些問題：

（1）挖掘到的產酯微生物的資源種類較少，選育仍需加強。濃香型白酒釀造屬于多種微生物共同作用的結果，生物化學反應體系較為復雜。因此在以后的研究工作中應加強對產酯微生物的選育工作，包括酵母菌、霉菌等真菌，充分挖掘產酯微生物的資源，為后期應用奠定基礎。

（2）酯類物質比例協調性仍需調節。酯化酶應用于固態發酵傳統工藝可提高酒中的己酸乙酯含量，但一味大幅度提高己酸乙酯的含量，會使得濃香型白酒酯類物質含量比例失調，酯化酶的用量需進一步確定，四大酯類物質比例還需進一步開展研究，使得酒體更趨協調，提高優級品率。

（3）酯化酶純度仍需提高。由于目前應用的酯化酶制劑大多數仍屬于粗酶制劑且純度較低。因此生產高純度及高酶活的商品酯化酶，以期滿足廣大釀酒企業的需求，提高濃香型優質酒的占比。

（4）復合生物酯化酶制劑開發。由于功能微生物純種的應用難度較大，且濃香型白酒釀造過程需要多種微生物協同參與，因此對復合生物酯化酶制劑的應用開展研究存在較大價值。

4 結論與展望

濃香型白酒釀造中酯化酶技術的應用是中國白酒工業的一項重大創新成果，該技術的應用在濃香型白酒生產中極大地提高了出酒率和優質酒率，在實際生產中合理利用多種方法，加強產酯微生物的資源挖掘、酯化酶純度提高、酒類酯類物質比例協調性調節及復合生物酯化酶制劑開發工作，以期進一步提高濃香型白酒品質。