白酒挥发性风味物质检测技术研究进展

白酒是中国特有的一种蒸馏酒,历史悠久,在中国的饮食文化中扮演着重要的角色。由于酿造工艺、原料选取等方面存在差异,形成了不同风味的白酒,迄今为止已根据其主体风味特征将白酒分为十二种香型。白酒风味成分在白酒组分中占比不多,对白酒风味起到决定性作用的微量成分仅占1%~2%。白酒微量成分的提取、检测、分析对白酒的品质提高十分重要。由于白酒酿造过程工序复杂,可能出现不同批次风味不稳定性的问题。该文系统综述了不同香型白酒的主要风味化合物及其影响因素,从样品处理、定性和定量等方面总结了目前发展的风味物质主要检测方法,并对风味物质检测手段进行了展望。以期为促进风味物质检测技术创新,提高白酒现代化生产水平,以及稳定或改良白酒风味提供方法和思路。

基于热量平衡模型的大曲发酵升温机理研究

中国白酒产业正面临产业转型升级,包括制曲在内的关键工艺采用基于经验式的直接改造,关键工程学机理的缺乏导致无法进行理性设计。该研究从大曲升温机理角度,对曲房固态发酵热量的产生与流动进行了定量分析,跟踪记录大曲发酵过程参数,简化大曲发酵过程生化反应,构建大曲热量平衡模型。通过模型计算,整个曲房发酵过程产生的热量,经水分蒸发途径散热占比54.22%,墙壁和微弱气体流动散热占比42.00%,由室内空气升温引起的热量变化可以忽略,剩余3.77%为累积热量部分,其与大曲升温呈正相关(R^(2)=0.85)。经验证,大曲温度变化模型的平均误差为5.05%,R^(2)=0.94。基于模型探讨了调控水分参数对大曲温度产生的影响,表明了水分控制对于调控大曲温度的重要性。初步探讨从数学建模的角度为未来大曲生产的调控与优化的可行性,研究结果可为智能曲房的构建提供理论支撑。

李渡特香型大曲层次间微生物群落结构与风味物质变化规律研究

目前对于特香型大曲不同层次间微生物群落结构和数量变化特征,及其与风味物质的关联性尚不清晰。该研究运用绝对定量和相对定量扩增子测序技术,揭示特香型大曲不同层次结构的微生物组成及变化规律,并对主要细菌和真菌的来源进行了溯源分析。同时运用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS),比较分析大曲不同层次的风味化合物含量。结果表明,曲心的细菌总生物量显著低于曲皮和中层,为曲皮的55%,中层的53%。魏斯氏菌属(Weissella)、乳杆菌属(Lactobacillus)和肠杆菌属(Enterobacter)为曲皮的主要细菌类型,高温放线菌属(Thermoactinomyces)为曲心的特征优势细菌,而糖多孢菌属(Saccharopolyspora)在中层和曲心含量远高于曲皮。伊萨酵母属(Issatchenkia)和丝孢毕赤酵母属(Hyphopichia)为曲皮的主要酵母,曲霉属(Aspergillus)为曲心的优势霉菌。曲心的醇类、醛酮类、吡嗪类和醚酚类的总含量均高于曲皮和中层,而曲皮的酯类的总含量高于曲心。该项研究结果为优化特香型大曲制曲工艺,进而运用生态发酵技术提升大曲品质提供了重要参考。

高效定向驯化人工窖泥功能菌群及机制的研究

窖泥的质量和窖龄密切相关,且显著影响基酒的品质和产率。窖泥中功能菌群的形成是一个非常缓慢的过程,因此缩短优质人工窖泥(artificial pit mud,APM)的生产周期迫在眉睫。挖掘优良窖泥功能菌群资源,优化窖泥培养工艺是攻克发展障碍的关键。研究了太空(taikong,TK)大曲对窖泥群落结构的影响特点,确定了百年窖龄泥是人工窖泥功能菌群的强化源。TK大曲驯化生产APM及发酵后窖泥(pit mud,PM)显著改善了窖泥群落结构及挥发性代谢组分,提高了细菌群落的α-多样性。浓香型白酒酿造功能菌梭状芽孢杆菌(Clostridium_sensu_stricto_12)和古菌,尤其是甲烷八叠球菌(Methanosarcinales)的丰度显著增高了2~4倍,其中己酸和己酸乙酯是关键代谢物。研究结果可为基于优质窖泥和大曲的人工窖泥培养技术开发提供理论与技术支撑。

白酒大曲中产香微生物筛选及提升再造烟叶品质研究

针对再造烟叶香气质较差的问题,从广西特香型白酒大曲中筛选能够利用再造烟叶萃取液中营养物质发酵产香的微生物,结合形态学及分子生物学方法对产香效果最佳的微生物进行菌株鉴定及发酵条件优化,利用GC-MS技术测定其产香的物质基础,并将其添加于再造烟叶中进行感官评价。结果表明:筛选出的Y-1菌株对再造烟叶萃取液中可溶性糖和蛋白质的利用能力最强,对萃取液的香气改善效果最佳;经鉴定,Y-1菌株为库德里阿兹威毕赤酵母(Pichia kudriavzevii),其在25℃、pH值为5、体积分数为80%的再造烟叶萃取液中发酵24 h后,能够显著提升萃取液中酯类、酮类、醇类和酸类等挥发性香气物质的含量,提升幅度分别达2.31倍、0.66倍、12.15倍和2.74倍,且萃取液中新增16种挥发性香气物质;Y-1菌株发酵萃取液添加于再造烟叶后,能显著增强其果香、甜香感及香气层次感,提升其吸味品质。

夏秋茶对中温大曲中主要微生物区系及白酒风味的影响

为探究夏秋茶对酒曲中主要微生物区系和酒体香气物质的影响,在制曲过程中添加不同量的夏秋茶(5%、10%和15%)制备茶型大曲,选择15%茶型大曲并添加夏秋茶酿制茶香型白酒(原酒),设置普通大曲和普通浓香型白酒(原酒)作为对照组。对普通大曲、5%、10%和15%茶型大曲中主要微生物数量和发酵性能进行了对比分析,相较于普通大曲,5%、10%和15%茶型大曲中细菌数量有不同程度减少,霉菌数量有10倍量级的增加,其中15%茶型大曲霉菌数量达到1.9×10^(5) CFU·g^(-1),5%和10%茶型大曲酵母菌数量均有增加;3种茶型大曲的发酵力和糖化力也有显著增加。通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(Headspace solid phase microextraction gas-chromatography mass-spectrometry,HS-SPME-GC-MS)对2种白酒中香气成分进行检测,并结合正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)筛选2种白酒的差异香气物质,最终确定了茶香型白酒中的4种差异香气物质,分别是庚酸乙酯、月桂酸乙酯、癸酸乙酯和苯甲酸乙酯。由于夏秋茶的添加对微生物进行选择性培养,使得霉菌和酵母菌分别成为发酵前期、发酵后期的优势菌种,并且代谢利用夏秋茶中的内含成分产生更多的酸类物质,最终形成庚酸乙酯、月桂酸乙酯、癸酸乙酯和苯甲酸乙酯等香气物质。结果为夏秋茶资源的增值利用以及茶香型白酒的开发研究提供依据。

β-石竹烯产生菌的筛选和提取工艺优化

为筛选出高产β-石竹烯(BCP)菌株,该研究通过顶空固相微萃取(HS-SPME)-气相色谱质谱(GC-MS)法对清香型白酒和大曲中香气成分进行检测,采用传统分离技术对大曲中产β-石竹烯(BCP)菌株进行初筛,将初筛菌株接种麸曲测定BCP含量进行复筛,并采用分子生物学技术对其进行菌种鉴定。对麸曲中β-石竹烯提取条件进行优化,并将筛选菌株进行小坛发酵应用。结果表明,该清香型原酒中β-石竹烯含量为0.02 g/L,大曲中β-石竹烯相对含量为0.85%。从大曲中初筛出5株霉菌(SDA1~SDA5),通过复筛得到β-石竹烯相对含量最高(1.04%)菌株SDA3被鉴定为戴尔根霉(Rhizopus delemar)。在提取试剂为无水乙醇、提取时间为2 h条件下,BCP含量为37.98 mg/L。与仅添加大曲相比,加入菌株SDA3强化麸曲用于小坛发酵,其产白酒中β-石竹烯的含量从13.65 mg/L提高至24.65 mg/L。

不同香型白酒酿造大曲微生物群落与理化指标关联分析

该研究对4种不同香型大曲(浓香大曲HN2、凤香大曲FX1、酱香大曲LJ1、清香大曲FQ1)的理化指标进行分析,通过高通量测序技术分析微生物群落组成结构间的差异,并对理化指标及微生物优势菌属进行Spearman相关性分析。结果表明,曲样FX1糖化力、酯化力最高,曲样FQ1液化力、发酵力最高;厚壁菌门(Firmicutes)在曲样HN2、LJ1相对丰度较高;葡萄球菌属(Staphylococcus)、泛菌属(Pantoea)、枝芽孢杆菌属(Virgibacillus)分别在曲样HN2、FX1、LJ11中相对丰度较高,曲样FQ1中链霉菌属(Streptomyces)相对丰度较高;4个曲样中子囊菌门(Ascomycota)相对丰度较高,复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)、嗜热真菌属(Thermomyces)、曲霉属(Aspergillus)分别在曲样FQ1、LJ1、HN2相对丰度较高。相关性分析结果表明,Pantoea、Furfurilactobacillus与糖化力之间具有极显著正相关性(P<0.01),Companilactyobacillus与酯化力存在极显著正相关性(P<0.01),植物乳杆菌属(Lactiplantibacillus)及Saccharomycopsis等与发酵力具有极显著正相关性(P<0.01)。

基于HS-SPME-GC-MS法检测白酒制曲原料中的挥发性成分

大曲作为白酒酿造的糖化、发酵、酒化和生香剂,不仅是白酒酿造功能微生物群的载体,也是香味及前驱物质的来源,对白酒品质具有十分重要的影响。为探究小麦、豌豆、大麦等3种不同制曲原料中挥发性成分的分布及其特点,采用气相色谱-质谱联用法检测不同制曲原料中的挥发性成分并进行对比分析。结果表明,小麦、豌豆、大麦等3种不同制曲原料中共检测出40种挥发性成分,其中小麦、豌豆、大麦中分别检测出挥发性成分29种、9种、21种,混合原料中共检测出22种挥发性成分;对比发现数量最多的挥发性成分是醛酮类(22种),占所有检测成分的55%;3种不同制曲原料中挥发性成分的总含量分别为:小麦(7.6025μg/g±0.7604μg/g)>大麦(5.7687μg/g±0.5738μg/g)>豌豆(2.0534μg/g±0.2027μg/g)。本研究对白酒酿造过程中制曲原料的选择和白酒质量控制具有重要意义,可为探究制曲原料中挥发性成分对白酒风味的影响提供依据。

基于HS-SPME-GC-MS的不同生产月份馥郁香型白酒酿造用大曲挥发性成分分析

[目的]探究不同生产月份的馥郁香型白酒酿造用大曲的挥发性香气成分的种类及其含量差异。[方法]采用顶空固相微萃取—气相色谱质谱技术(HP-SPME-GC-MS)对7组不同生产月份的馥郁香型白酒酿造用大曲曲皮、火圈、曲心挥发性香气成分进行分析。[结果]大曲共检测出挥发性香气成分97种,醇类物质4种、酯类物质6种、芳香类物质9种、吡嗪类物质10种、烷烯类物质41种、醛酮类物质15种、杂环类物质8种、其他类物质4种。大曲火圈检出57种香气成分,主要为芳香类、烷烯类化合物;曲皮检出52种香气成分,主要为芳香类、烷烯类和吡嗪类化合物;曲心部位香气成分最少为49种,主要为芳香类、烷烯类和吡嗪类化合物。[结论]馥郁香型白酒酿造用大曲中火圈及曲皮是香味物质主要来源。

酱香型白酒高温大曲贮曲过程理化性质与微生物演替规律分析

以不同贮曲时间的酱香型白酒高温大曲为研究对象,对其贮曲过程中的理化指标变化及微生物的演替规律进行分析,并进一步采用典范对应分析(CCA)解析微生物与理化性质之间的关联性。结果表明,贮曲过程中淀粉含量保持稳定,水分、酸度呈下降趋势,液化力、糖化力和发酵力则呈先升高后降低的趋势,酱香型白酒高温大曲贮曲90~150 d为宜。贮曲过程中的微生物群落结构分析显示,优势细菌为泛酸枝芽孢杆菌属(Virgibacillus)和克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia);优势真菌为嗜热子囊菌属(Thermoascus)。CCA结果显示,葡萄球菌属(Staphylococcus)、镰刀菌属(Fusarium)、克罗彭斯特菌属、节担菌属(Wallemia)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)、糖多孢菌属(Saccharopolyspora)和嗜热子囊菌属是影响酱香型白酒高温大曲理化性质的潜在微生物。权重网络分析显示,假诺卡氏菌属与多种理化性质相关性较强,可能是影响理化性质的关键微生物。

清香型大曲白酒酿造中发酵微生物的分析

从清香型大曲白酒酿造过程中分离到的不同种类的微生物中,筛选出具有代表性的优势微生物,并对之进行检测鉴定,以能了解发酵工艺及影响白酒酿造口感、口味的影响因素。在实际进行酿酒时,细菌和真菌以固态发酵为主,而曲酒的糖化效果和酒化效果比液态发酵好,在酿造过程中若控制好细菌或真菌含量就可以提高酒醅的糖化率、提升酒醅酸度。

浓香型白酒大曲微生物群落α-多样性分析

本文采用高通量测序技术,对泸州某制曲厂的浓香型白酒大曲进行微生物群落α-多样性动态分析,共获得细菌有效序列23505条和真菌有效序列533410条。研究结果表明,浓香型白酒大曲中的微生物α-多样性指数在发酵过程中呈现动态变化。在发酵初期,大曲中生物群落的α-多样性均逐步增加,到达峰值后会受到生物抑制作用而逐渐降低;在发酵中期,微生物群落的α-多样性指数达到最低;在发酵后期,微生物的α-多样性指数逐渐升高并形成种群稳定的群落结构。由此可见,发酵后期对大曲的微生物群落结构及浓香型白酒品质的形成具有重要作用。

2种浓香型白酒大曲中微生物群落结构及功能研究

中高温大曲和中温大曲都是浓香型白酒主要的生产用曲,早期的浓香型白酒生产采用中温大曲,目前浓香型白酒的生产大多已改为中高温大曲。然而,由于对2种大曲酿造制得的浓香型白酒风味存在的差异性及其机制缺乏深度认知,选用中温大曲还是中高温大曲,已成为行业亟需解决的问题。为了调控发酵过程以获得更优质的浓香型白酒,对中高温大曲、中温大曲2种大曲的理化指标、酶活力指标和微生物群落结构进行了解析,并探究了不同微生物对浓香型白酒风味形成的影响路径及功能。结果表明:中高温大曲的酸度和蛋白酶活力显著高于中温大曲(P<0.05),中温大曲的糖化力、液化力和发酵力显著高于中高温大曲(P<0.05);2种大曲的水分、淀粉含量和还原糖含量无显著性差异。在2种大曲中,共鉴别出20个优势真菌菌种、20个优势细菌菌种。对真菌菌种的鉴别发现,中高温大曲的主要优势真菌菌种为橙色嗜热子囊菌Thermoascus aurantiacus(24.64%)、地霉双足囊菌Dipodascus geotrichum(13.39%)、异常威克汉姆酵母Wickerhamomyces anomalus(8.04%);中温大曲的主要优势真菌菌种为热带假丝酵母菌Candida tropicalis(40.00%)、奥默柯达酵母Kodamaea ohmeri(12.80%)、丝孢酵母Trichosporon coremiiforme(10.98%)。对细菌菌种的鉴别发现,中高温大曲的主要优势细菌菌种为约翰逊不动杆菌Acinetobacter johnsonii XBB1(32.49%)、清酒乳杆菌Lactobacillus sakie(16.80%)、恶臭假单胞菌Pseudomonas putida(10.68%),中温大曲的主要优势细菌菌种为清酒乳杆菌(39.32%)、约翰逊不动杆菌(18.45%)、屎肠球菌Enterococcus faecium(13.00%)。2种大曲间发现23个差异性物种,包括真菌14个种,细菌9个种。通过微生物功能预测发现,2种大曲中包含丰富的碳代谢和氮代谢相关的酶,中温大曲中糖化和发酵相关酶的丰度高于中高温大曲,即中温大曲潜在的产乙醇能力强于中高温大曲;中高温大曲产酸和氮代谢相关酶的丰度高于中温大曲,即中高温大曲潜在的产酸和含氮风味物质的能力强于中温大曲。通过对2种大曲在理化指标、酶活力指标、微生物群落结构及代谢功能的分析,进一步认识2种大曲的差异性,以期为浓香型白酒的生产提供理论依据和技术指导。

浓香型白酒大曲发酵过程中主要微生物群系及其作用研究进展

大曲作为白酒酿造中重要的糖化发酵剂,在发酵过程中富含种类繁多、群系稳定的微生物,为糟醅的发酵提供了复杂多样的酶、风味(前体)物质和微生物群。该文综述了浓香型白酒大曲在发酵过程中的主要微生物来源、不同发酵阶段微生物变化规律、重要功能微生物的作用及微生物群落分析方法,旨在为浓香型大曲生产工艺优化及白酒质量提高提供科学依据。

产淀粉酶芽孢杆菌的筛选、耐酸性驯化及淀粉酶酶学性质分析

该研究采用传统培养分离法结合透明圈法、淀粉酶活性测定从酱香型白酒大曲中分离、筛选高产淀粉酶的芽孢杆菌(Bacillus sp.)菌株,通过形态学观察及分子生物学技术对筛选菌株进行鉴定,并对其耐酸性进行驯化,同时比较驯化前后菌株所产淀粉酶的酶学性质。结果表明,筛选出一株高产淀粉酶的菌株AmyX8,其被鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。菌株AmyX8发酵12 h时,淀粉酶活力最高,为570.6 U/mL;该菌株的最适生长pH为7,在pH 1~5的环境下生长困难,其所产淀粉酶在pH 6条件下具有最高活性(549.8 U/mL)。经耐酸性驯化,成功将菌株AmyX8的生长pH驯化至5,得到菌株AmyX8AR,其在发酵24 h时的OD600 nm值是驯化前菌株AmyX8的7.5倍,在发酵27 h时的淀粉酶活(525.8 U/mL)最高,是驯化前菌株AmyX8所产淀粉酶最高酶活的3.2倍;其所产淀粉酶的最适反应温度与驯化前保持一致,仍为40℃,最适反应pH从5下降为4,pH和温度稳定性均得到提高,且在最适反应条件最高活性达到559.6 U/mL。

酱香大曲生产工艺的优化研究

本研究围绕发酵温度等因素对润麦水分、拌和水分和翻曲次数进行调整,以期提高大曲品质。工艺优化后,曲坯各阶段发酵温度提升1~3℃,糖化力提升18.9%,风味成分提高59.0%。结合感官分析和各项指标可知,调整后的工艺参数(润粮水分:10%;拌合水分:36%~37%;翻曲次数:3次)优化效果最佳。

基于RAPD技术对大曲芽孢杆菌近似菌株的分类研究

大曲是浓香型白酒酿制过程中最主要的微生物源,大曲中微生物的类型、丰度、新陈代谢活动等均会对浓香型白酒品质产生很大的影响。为了探究大曲中芽孢杆菌的分类及多样性,利用菌株随机扩增多态性DNA标记(random amplified polymorphic DNA,RAPD)分型和16S rDNA序列分析技术,对已分离出的芽孢杆菌进行RAPD分型和16S r DNA序列分析。结果表明,37株芽孢杆菌中有22株枯草芽孢杆菌、9株蜡样芽孢杆菌、3株地衣芽孢杆菌,其中枯草芽孢杆菌又可细分为8类,蜡样芽孢杆菌可细分为3类,地衣芽孢杆菌可分为3类;RAPD分型可以为大曲中芽孢杆菌的快速分型及后续的分类学研究提供理论依据,为研究芽孢杆菌在白酒酿造中的作用奠定基础。

酱香型白酒高温大曲储存期中质量变化及微生物菌群结构分析

本研究通过考察习水地区酱香白酒高温大曲在不同储存期间质量的变化,确定其最佳储存期限,并通过高通量测序对微生物菌群结构进行分析。结果表明,大曲在储藏前期水分下降较快,后期下降较慢,酸度与其变化趋势一致,糖化力变化幅度不大,且储藏时间越长损耗率越大;确定最佳储存时间为5~6个月,在此条件下,水分含量在8%~9%之间,糖化力在142~175 mg/g·h之间,酸度在1.3~1.32 mg/g之间;优势细菌属为大洋芽孢杆菌属(Oceanobacillus)、枝芽孢杆菌属(Virgibacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia);优势真菌属为接合酵母属(Zygosaccharomyces)、热子囊菌属(Thermoascus)、嗜热真菌属(Thermomyces)、红曲霉属(Monascus)和Millerozyma。

清香型白酒大曲中高产四甲基吡嗪菌株的筛选、鉴定及发酵培养基优化

为通过生物法改善并提高清香型白酒酿造中功能性成分四甲基吡嗪的含量,该研究采用传统分离方法从清香型白酒大曲中分离纯化芽孢杆菌(Bacillus sp.),通过气相色谱(GC)法筛选高产四甲基吡嗪的菌株,通过形态观察及分子生物学技术对其进行菌种鉴定,并对其产四甲基吡嗪发酵培养基配方进行研究。结果表明,共分离得到31株芽孢杆菌,从中筛选得到7株产四甲基吡嗪的芽孢杆菌,其中菌株q94的四甲基吡嗪产量最高,为(0.36±0.01)g/L,其被鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。菌株q94产四甲基吡嗪的最优培养基组成为:蔗糖80 g/L,蛋白胨10 g/L、酵母浸粉20 g/L、磷酸氢二铵30 g/L、磷酸二氢钾15 g/L,在此优化条件下,菌株q94的四甲基吡嗪产量可达(3.32±0.18)g/L。