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酒曲酶系、菌系特征及酿造过程中微生物动态变化研究

作者:未知

  摘 要:在当前我国检测技术的持续发展下,探究酒曲酶系和菌系特征及酿造过程中微生物动态变化,能够帮助人们准确掌握具体发酵原理,以便更加科学合理地完成大曲生产酿造。基于此,本文将通过结合相关研究文献,重点针对酒曲酶系、菌系特征及酿造过程中微生物动态变化进行简要分析研究。
  关键词:酒曲酶系;菌系特征;酿酒;微生物;动态变化
  Abstract:With the continuous development of detection technology in China, by exploring the characteristics of enzymes and strains of koji and the dynamic changes of microorganisms in the fermentation process, people can accurately grasp the specific fermentation principles, so as to complete the production of Daqu more scientifically and rationally. Based on this, this paper will focus on the analysis of enzyme system, strain characteristics and microbial dynamic changes in the brewing process by combining with relevant research literature.
  Key words:Koji enzymes; Microbial characteristics; Liquor-making; Microorganisms; Dynamic changes
  中图分类号:TS262.3
  大曲中酶源微生物以一菌产多酶与一酶产自多菌为最重要的特征。生物细胞在正常生命代谢活动中会自然产生酶,当酿造条件或是酵醅成分有变,则易导致酶系出现相应的生化反应。因此,通过探究酒曲酶系、菌系特征以及酿造过程中微生物动态变化,可以在准确掌握酶系具体变化的基础上,判断生产关键点,以便更好地控制酒的质量。
  1 霉菌功能酶系特征及酿造过程中的动态变化分析
  1.1 霉菌酶系特征
  大曲内拥有丰富的霉菌,主要包括曲霉、青霉、毛霉等。不同霉菌酶系特征不尽相同,如木霉中含有大量的纤维素酶,而与黑曲霉相比,黄曲霉产生的液化型淀粉酶更强,但却缺乏较强的蛋白酶。此外,因受到物系具体条件的影响,来源各异的液化型淀粉酶最适作用pH也存在明显差异。例如,根霉与黑曲霉的最适作用pH值分别为3.6和5.0。虽然米曲霉、黑曲霉等同为液化型淀粉酶产生菌,但因各曲块不同部位的水分、温度等不完全相同,进而使得各大曲部位的霉菌生长量之间也存在明显差异,且各大曲部位的液化力之间也同样存在一定差异,例如相比于曲心酸性蛋白酶活力,曲外层则要高出近2倍[1]。另外,作为好氧微生物的霉菌也是纤维素等的产生菌,并且在氧气含量越高的情况下,霉菌生长速度和生长量均会明显增加,同时产生大量酶。
  1.2 入窖霉菌变化
  通过结合相关研究文献,可知在犁头霉属霉菌无论是实际存在数量,还是变化趋势均基本同曲霉属霉菌保持一致。即在进入发酵期14 d后,数量将会持续减少,但进入发酵期中期以后,其数量将会再次增加。研究人员发现,在前期样品中几乎未发现串珠霉属霉菌,但在进入发酵期21 d后,在具有较大含水量的下层酒醅中,将会出现大量串珠霉属霉菌。在发酵中期阶段还会短暂出现少量毛霉属霉菌,相比于下层,上层中出现数量更多。
  2 酵母功能酶系特征及酿造过程中的动态变化分析
  2.1 酵母胞内酶
  在发酵前期,糟醅中会出现酵母菌属、酒香酵母属等不同类型的酵母菌,而酵母菌在生成过程中又会分泌出包括淀粉酶、凝乳酶以及核酶等在内的不同的酶。受到霉菌中水解酶类的作用,原料内淀粉将直接发生液化和糖化分解反应并分解出葡萄糖。蛋白质在经由蛋白酶的分解作用后,将会形成可以促进酵母生长的游离氨基酸。当处于有氧状态下,酵母通过有氧呼吸进行大量生长繁殖,兼营发酵产能。但如果在无氧状态下,酵母虽然同样可以进行生长繁殖,但此时在酵母细胞内部无法形成诸多杆状或球状的线粒体,使得酵母细胞只能通过有限的呼吸途径完成呼吸。此时,酵母细胞质基质中受到各种酶的催化作用经由葡萄糖转化后的丙酮酸,将产生酒精以及二氧化碳。随着发酵期的增加,酒精发酵代谢速度逐渐减慢,负责增香的酵母将会在酯化作用下生成大量乙酸乙酯,进而大大增加酒的风味。
  2.2 入窖酵母变化
  在入窖样中,酵母菌属酵母的数量较多,因此将其作为主要优势菌。有研究人员发现,在进入发酵期的7 d后,样品中的主要优势菌数量依旧保持良好的增长趋势。虽然此后其数量将会有所减少,但在整个发酵过程中始终可以检测到较高的酒精浓度。以固囊酵母属酵母为例,入窖样中其数量为104~105个/g糟水平,虽然在发酵中期数量会出现一定减少的情况,但在检测发酵期为49 d的样品时发现,其中仍然由
  102个/g的数量。但虽然在入窖样中发现一定数量的酒香酵母属酵母,但在发酵途中再次进行检测时却未能检测到酒香酵母属酵母。与之情况相同的酵母菌还有拟内孢霉属、有孢圆酵母属等。除此之外,其他各类微生物菌属在入窖样中均只有微量,在发酵前期卵孢酵母属酵母数量虽然会出现一定增加,但增速极为缓慢[2]。
  3 糟醅内优势细菌分类及酿造过程中的动态变化分析
  3.1 优势细菌分类
  根据相关研究文献显示,当前研究人员在分析糟醅中的细菌时,总共发现超过13个分类属,包括微细菌属、颗粒链菌属、乳球菌属等,其中梭菌属以等类微生物不仅占据明显优势,并且此类群可以有效降解有机底物产生的有机酸以及醇类等成分。但当进入发酵期7 d以后,乳酸菌属微生物則更占优势。国外有研究人员通过分离纯化之后获得了百余株细菌类菌株。通过按照细菌类菌株的具体形态、培养特征以及实际生理生化反应结果,在与16S rDNA序列分析结果进行有机整合后,可以将百余株经过分离纯化后得到的细菌类菌株细分成不同微生物分类属。包括醋杆菌属、乳球菌属、微细菌属、芽孢杆菌属等。   3.2 入池动态变化
  在对各类细菌属入池动态变化进行分析的过程中,作为主要微生物类群的便是芽孢杆菌属、乳杆菌属、芽孢梭菌属。其中,在发酵全过程中,芽孢杆菌属细菌始终具有较多数量,而相比于中心样品的芽孢杆菌属细菌量,周边样品中的芽孢杆菌属细菌的数量更多。这可能与周边区域经常通风,拥有良好通风效果有关,同时酒醅与窖泥也可以大量提供所需营养物质。以曲药、空气作为主要来源的芽孢杆菌属细菌,在入窖样中数量较少。有研究数据显示,在发酵期7~21 d这一阶段中,入窖样中的芽孢杆菌属细菌的数量只大约增加至104个/g糟,从发酵期22 d开始直至发酵后期,芽孢杆菌属细菌数量呈现波动下降的变化趋势。并且当窖池厌氧程度越来越高的情况下,将会有许多菌株开始消亡,此时研究人员通过检测出窖样中芽孢杆菌属细菌数量,发现其只有大约102个/g糟水平。
  通过采用16S rDNA分析并根据最终得到的结果可知,在入窖时芽孢梭菌属细菌的数量明显多于芽孢杆菌属细菌,但此后其数量将会逐渐减少。其中在窖泥中,芽孢梭菌属细菌的数量最多,这主要是由于受到窖泥发育的影响,当窖泥在发育过程中往往会伴随出现臭味。虽然在入窖时并未检测到大量的乳酸杆菌属细菌,并且此时基本只有上层与中层中存在乳酸杆菌属细菌,但在正式进入发酵期后,该类细菌的数量将会逐渐增多。有研究数据表明,在进入发酵期的7 d后,乳酸杆菌属细菌的数量基本可以达到104~105个/g糟水平[3],并且绝大多数乳酸杆菌属细菌集中在周边区域以及各层中心区域。虽然在进入发酵期的第2周到第3周该类细菌的数量将会出现下降的情况,但由于在出窖样中依旧检测出大量该类细菌量,因而其仍然属于优势菌群。通常情况下,在进入到发酵期的中后期才会逐渐出现大量乳球菌属、链球菌属和醋杆菌属细菌。但相比于乳酸杆菌属细菌以及其他各类微生物菌属细菌,其在数量上并不占据明显优势,因而并非优势菌群,在发酵过程中也难以快速准确检测到乳球菌属等细菌。
  4 结语
  通过本文的分析研究可知,窖池中的氧气是霉菌生长的重要条件,在有氧条件下酵母将会大量产能,随着氧气的逐渐减少产能也会明显减少,此时酒精发酵便是最为直接的代谢活动表现。在发酵前期,芽孢梭菌属等微生物将会迅速增殖,并且逐渐积累各种有机酸,进而可以为酒增香创造良好条件。在发酵中后期,乳酸杆菌属细菌将成为优势菌。然而受到篇幅限制以及笔者自身学识限制,本文仅使用定性描述的方式展开研究,缺乏足够的定量化研究,因而还需要在后续研究中加以改进,以便可以有效增强本研究的全面性和实践性。
  参考文献:
  [1]羅小叶,王晓丹,邱树毅.酱香酒生产过程中的微生物研究[J].酿酒科技,2018(10):108-113.
  [2]赵兴文.从微生物角度分析白酒酿造过程[J].食品安全导刊,2018(24):150.
  [3]陈申习,唐 洁,张 龙,等.清香型小曲白酒机械化生产中微生物动态变化研究[J].中国酿造,2018,37(6):68-72.
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