酿酒研究：微生物在酿造过程中的重要作用

　　深入研究微生物，灵活掌握微生物运用，平衡酿造前期和后期微生物群系的机制作用，对白酒产业的发展具有至关重要的意义，微生物有好氧、厌氧、兼氧的特点，及四种关系：互生、共生、拮抗、寄生，不同时期，我们需要的平衡状态和数量种类是不一样的，关于这一点是非常的重要，作为酿造技术核心者，必须掌握微生物技术。

　　摘要：核心技术、研究方法、方向、优质高效、平衡机制

　　一、为什么要研究微生物

　　白酒作为中国传统美食，拥有着源远流长的酿造历史，每逢佳节、亲朋好友，欢聚一堂金樽交触，琼液玉浆，喜气盎然，无所不欢，难怪诗仙李白有佳句：君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回.....从考古器具发现来看，可追溯到新石器时代，中国人就已开始酿造类似酒的饮料，这极有可能是白酒的雏形。历经秦汉时期炼丹技术的积累，为蒸馏白酒的出现奠定了基础，汉代更是出现了液态法蒸馏酒技术的初步器具。

　　到了唐代，白酒的固态法蒸馏技术得以发展，如白居易的诗词 “荔枝新熟鸡寇色，烧酒初开琥珀香”，足见其在当时已较为普及。宋代，蒸馏技术进一步完善，出现多种蒸馏器和成熟工艺，真正意义上的中国白酒由此问世，大曲发酵、甑桶蒸馏等传统工艺也开始形成并传承至今，白酒作为我们的传统美食，值得我们去研究。

　　二、微生物在酿造过程中的重要作用

　　目前，中国白酒酿造因使用原材料和发酵设备不同，生产工艺不同，产生了12种香型白酒，但是，在实际生产过程中，仍多多少少存在一些生产工艺问题，仍然有完善改进的地方，那就是掌握微生物的灵活运用过程，来控制我们所需要的代谢产物，确保酒体协调，香型典型、风格突出，酒体丰满、干净，如果是酱香白酒，确保达到黄金比例出酒的一个生产过程。

　　白酒酿造，讲究道法自然，天地合一的自然法则，实质上就是一个微生物有氧、无氧和兼氧的培养控制过程，微生物有好氧、厌氧、兼氧的特点，及四种关系：互生、共生、拮抗、寄生，怎么去培养？怎么去控制？不同时期（前期和后期）怎么去平衡微生物群系？怎么去控制代谢产物？是今天研究的主题。

　　对酿酒行业来说，“得微生物者得天下”，酿造微生物是生产过程中最关键的密码，它贯穿整个生产环节，是酿造过程中，密码中的密码，谁灵活掌握微生物的运用特点，谁就是酿造界的佼佼者。酱香型白酒在在高温制曲过程中，杀死了大部分酵母菌、霉菌，按道理说应该对发酵有影响，但是，在有氧堆积发酵过程中，又网络了空气中大量的微生物，不但不影响发酵，反而更有利于发酵，产生更多的香味物质，这就是微生物的自然平衡作用机制过程，这也许微生物的神秘之处。

　　白酒酿造实质上就是一个利用微生物的过程，是一个复杂而精妙神秘的过程中，微生物自始至终贯穿整个生产过程，从制曲开始到生产结束，犹如神奇工匠，发挥着不可替代的关键作用，造就了不同香型白酒的独特风味物质。酿造环境的微生物是一个稳定性的微生物群系，每一个名酒产区都有相对的、稳定的微生物群系，这就是名酒园区产好酒的原因所在。

　　酿造前期主要以好氧菌群为主，他们的主要作用是糖化，将淀粉转化糖的过程，同时也是为后期微生物的培养创造条件，达到后期无氧发酵的目的。霉菌作为好氧菌，主要活跃于白酒发酵前期的糖化，包括根霉、曲霉、毛霉和红曲霉、细菌等，它们是糖化酶和酸性蛋白酶的主要来源，能够分解原料中的大分子营养物质，为其他微生物的生长和代谢提供养分。在前期有氧发酵过程中，乳酸菌、己酸菌、醋酸菌、丁酸菌等，在发酵中产生与酸类相对应的酯类，议价部分醛类、酮类等香味物质，后期带入酒体中，形成了白酒重要香味物质。

　　酿造后期主要以厌氧微生物群系为主，其主要目的是以产酒和香味物质为主，前期自然培养了丰富的微生物群系，为后期产酒产香做了铺垫，稳定了产酒产香的微生物群系，达到了一个前期和后期自然平衡过度的微生物群系状态、自然产酒产香味物质的过程，这就是酿造过程中，平衡培养微生物、控制微生物的微妙作用。

　　深入研究微生物，灵活掌握微生物运用，平衡酿造前期及后期微生物群系的作用，对白酒产业的发展具有至关重要的意义，从品质提升的角度来看，只有全面了解微生物的种类、数量、生长繁殖特点、分布周期特点以及它们之间的相互机制作用，更有利我们揭示白酒风味形成的机制原因，从而达到进一步优化酿造工艺，提高白酒的产量和质量，达到我们酿造高等级美酒的目的，利于提高品牌形象，因此，研究微生物在白酒酿造过程中的运用机制作用，具有深远的酿造价值和广阔的酿造技术应用前景，值得我们去深入研究。

　　三、研究微生物目的与方法

　　本研究旨在深入剖析酿造微生物，在白酒酿造过程中的作用机制和运用，更精准地掌握微生物在白酒酿造过程中的关键运用，助力白酒产业在传承传统工艺的基础上，实现科学化的发展。

　　利用现代光学仪器设备，可以高清观察到不同种类的微生物生长繁殖、活动及其生长特性、代谢产物等活动，通过设置不同的实验变量，如微生物种类、接种量、发酵温度、时间等，可以探究环境因素对白酒酿造的影响规律，为优化酿造工艺提供具体数据支持，同时，运用现代分析技术，如气相色谱 - 质谱联用仪（GC - MS）、高效液相色谱仪（HPLC）等，对白酒中的风味物质进行分析检测，深入研究微生物代谢产物与白酒风味之间的关系。

　　在实际生产过程中，要对微生物代谢功能方面解析，深入研究微生物的代谢途径（主要以EMP途径）及代谢产物，明确了产物在白酒酿造过程中的具体作用，了解掌握微生物群落结构与白酒品质关系，通过有氧和无氧、兼氧方法来控制微生物之间的相互作用，达到酿造的最佳目的。

　　在名酒产区，微生物群往往分布稳定、良好，菌群丰富，但也要随时随地分析了解微生物群落的动态变化，方便调整生产工艺，（2014-2015年，茅台镇微生物群系曾经发生变化过）揭示微生物群系结构，对白酒生产技术的影响和品质影响机制。（这就是我当年提出翻堆操作，解决生产欠产的原因）

　　尽管国内外在白酒酿造微生物领域已取得诸多成果，但仍停留在表象，未深入到普遍高度重视程度，也未普及广泛的领域及细化分类、归类，仍然存在一些之处，虽然我们已意识到微生物之间存在复杂的相互机制关系，但对于它们之间如何通过信号传导、代谢产物等方式相互间影响，尚缺乏深入系统的研究，有的微生物占据比例虽然小，但是会产生一些特殊风味物质，对酒体的质量起到非常大的帮助作用，这些地方占据小比例的微生物，值得我们进一步深入研究。

　　在实际生产过程中，研究酿造环境对微生物的影响，意义重大，适应温度、合理的水分、生长环境的酸度、糖分及含氧量，特别是水分和含糖量，殊不知，水分、糖分偏大时，会产生渗透压，刺破细胞壁，杀死细胞，导致部分微生物生长不良或死亡，酿造环境适应，微生物大量生长繁殖，满足生产需要，反之，微生物处于低迷状态，对酿酒不利。白酒酿造环境复杂多变，对微生物之间的生长繁殖影响较大，最终影响到白酒的产量质量，尽管如此，由于微生物工程是一项非常微妙又复杂工程，形体微小，必须借助光学仪器才能辅助观察到其形体及活动规则，很多人是不愿意从事此项工程的，这也是导致中国对微生物的研究落后西方国家的原因所在。

　　在显微镜发明以前，是无法做具体研究的，酿造只能凭借丰富的生产经验来完成。虽然随着现代光学仪器的发展，研究要方便得多，但目前对微生物的具体作用机制研究，全面投入和深入研究的人不多，所以酿造核心生产技术仍然掌握在少数人的手里，所以诞生了“掌门人”的说法，也是有一定的科学依据的，因此，研究酿造微生物的作用机制及运用，具有划时代重要性，从而进一步深入深挖微生物在白酒酿造过程中的运用机制，填补现有生产工艺的空白，为白酒产业的发展提供更坚实的理论支持和技术指导。

　　四、研究制曲微生物群落的形成

　　制曲作为白酒酿造的关键起始环节，曲块的质量直接影响到制酒的生产质量，制曲宛如一场神秘的微生物群系盛宴，在这个过程中，微生物群落从环境中逐步向曲块富集、生长、繁殖。在制曲过程中，母曲、和环境是微生物群落形成的重要来源，这些微生物在制曲过程中率先参与到曲块中生长、繁殖、发酵，从环境角度来看，空气中飘浮着多种微生物繁殖个体、孢子，如曲霉、根霉等霉菌孢子，以及酵母菌、细菌等微生物，它们会随着制曲过程中的踩曲、翻曲等操作细节进入曲块中，完成各自的使命。特别是在高温大曲的制作过程中，车间环境中的高温放线菌属、芽孢杆菌属等微生物，会在制曲初期逐渐富集到曲块上，成为早期微生物群落的重要组成部分，制曲场地的土壤中也含有丰富的微生物资源，这些微生物通过空气传播或与原料接触，进入制曲体系，为微生物群落的形成提供了丰富的菌种来源，为高温制曲提供了天然条件。

　　制曲条件对微生物群落的影响至关重要，其中温度、湿度和翻仓透气补氧是关键因素，温度宛如微生物生长的指挥棒，不同的温度条件会筛选出不同类型的微生物。在高温大曲的制作中，制曲温度高达 60℃以上，这样的高温环境使得嗜热微生物如嗜热放线菌属、芽孢杆菌属等成为优势菌群 。这些嗜热微生物能够在高温下高效生长和代谢，产生独特的酶类和代谢产物，为白酒的酱香风味奠定基础 。而在中温大曲（制曲温度一般在 55 - 60℃之间）和低温大曲（制曲最高温度低于 50℃）的制作中，温度相对较低，适宜中温或低温微生物的生长，如曲霉属、根霉属等在中温大曲中较为常见，而在低温大曲中，酵母菌属、嗜热子囊菌属等微生物更为丰富 。湿度则是微生物生长的 “水分源泉”，适宜的湿度能够为微生物提供良好的生存环境，促进其生长和繁殖 。在制曲过程中，如果湿度过高，容易导致曲块表面滋生大量霉菌，影响曲块的质量；而湿度过低，微生物生长所需的水分不足，会抑制微生物的生长和代谢 。

　　翻仓、通风透气补氧是制曲不可或缺少的环节，它为微生物提供了生长所需的氧气，同时也能调节曲块内部的温度和湿度，特别是好氧微生物，如霉菌、酵母菌等能够快速生长繁殖，而厌氧微生物的生长则会受到一定抑制，这就是翻曲的道理所在，通过合理翻仓透气、补氧，可以调节微生物群落的结构和组成，使其更有利于后期的白酒酿造。

　　不同的制曲工艺也会导致微生物群系存在显著的差异。以酱香型白酒的高温大曲、浓香型白酒的中温大曲和清香型白酒的低温大曲为例，由于它们的制曲温度、原料和工艺各不相同，微生物群落结构也呈现出明显的区别 。在高温大曲中，除了上述提到的嗜热微生物外，厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）是主要的优势细菌门，子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）在真菌群落中占优势 。在酱香型高温大曲制曲过程中，由于大曲处于曲房不同位置，温度和水分含量等参数变化不同步，最终形成白色、黑色、黄色和红色 4 种不同类型的大曲 。在不同颜色大曲中，克罗彭斯特菌属（Kroppenstedtia）、芽孢杆菌属（Bacillus）和嗜热真菌属（Thermoactinomyces）均为优势菌属；黑曲和红曲中糖多孢菌属（Saccharopolymonas）和嗜热真菌属（Thermomyces）为优势菌属；散囊菌目（Eurotiales）是黄曲中的优势类群 。中温大曲中，最常见的真菌是丝状霉菌和酵母菌，包括曲霉属（Aspergillus）、根霉属（Rhizopus）等，细菌优势属包括芽孢杆菌属（Bacillus）、乳杆菌属（Lactobacillus）等 。低温大曲中，细菌与真菌相对丰度比在 4∶1 以上，厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）是优势细菌门，子囊菌门（Ascomycota）是优势真菌门 。这些不同的微生物群落结构，决定了不同香型白酒独特的风味和品质 。

　　五、研究不同时期微生物菌群的平衡与形成

　　在实际生产过程中，在不同是时期（前期是主要是糖化、后期主要是产酒产香），需要的微生物种类和数量是不一样的，糖化期间以需要好氧性微生物群系为主，后期产酒阶段以需要厌氧微生物群系为主，所以说，微生物群系的形成和建立是一个复杂而有序的过程，受到原料、环境、制曲条件和工艺等多种因素的综合影响，但是不同的时期，完全可以通过认为来控制，这么控制？答：通过好氧、厌氧、兼氧性特点来控制，根据我们生产的需要来平衡和调节。不同时期，我们需要的平衡状态和数量种类是不一样的，关于这一点是非常的重要，（作为酿造技术核心者，必须掌握微生物技术，）在整个酿造过程中，调节微生物之间相互作用、相互影响，达到构建一个稳定而高效适用的微生物群系生态稳定系统，最终为白酒酿造提供了丰富的酶系和独特的风味物质，对白酒的品质和口感起着决定关键性作用，这是研究微生物运用的核心。

　　小结

　　说到底，白酒酿造过程，实际上就是微生物的培养过程，是一个微生物主导的复杂行为平衡过程，独特的酿造环境孕育了丰富多样的微生物群系，这些微生物在制曲、发酵等环节中通过代谢活动，产生了众多的丰富风味、香味物质。

　　目前，虽然我们已认识到微生物之间存在复杂的相互关系，但对于它们如何通过信号传导、代谢产物等方式相互间的影响，以及这些互作关系在白酒风味形成和品质稳定性方面的具体作用机制，需要深入系统的研究。

　　白酒酿造前期和后期环境复杂多变，掌握环境因素对微生物生长、繁殖代谢活动及微生物群系结构的影响规律，优化酿造环境，灵活控制微生物的生长、繁殖、代谢，提高白酒的产量和质量，推动白酒产业优质、高效发展，是我们研究微生物的目的所在，也是酿造的核心目的所在。

　　参考文献

　　[1]沈怡方.白酒生产技术全书[M].北京:中国轻工业出版社出版,2016.

　　[2]王延才,王国春,宋书玉.白酒一级品酒师[M].北京:中国轻工业出版社出版,2008.

　　[3]杨昌盛.大曲酱香夏季掉排的原因及解决措施[J].酿酒科技,2016(5):263.

　　[4]轻工业编辑部.白酒工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1992.

　　作者简介：

　　1、杨昌盛，男、贵州黄平县人，贵州轻工职业技术学院，国家高级品酒师，专家、教授、中国食药企业质量安全促进会白酒专委会专家委员，2021年中国酒业华夏奖“十大”新锐人物，中国学术界专家库成员；

　　2、杨胜霖，大学本科，贵州理工学院，酿造工程，研究方向，白酒生产技术，微生物与白酒香味物质关联性。

　　3、王有平，毕业于武汉理工大学，本科学历、工商管理专业，从事白酒行业营销管理二十年，擅长品牌塑造、营销管理、组织建设，目前担任贵州国威酒业集团、贵州迎宾酒集团销售公司总经理从事白酒20年，销售总经理。

　　4、梁贻钧，北京电影学院 大学本科，集团公司副总经理。

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