黄酒酿造关键技术与工程应用
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4.3.2 黄酒酿造中的细菌代谢特性

微生物对发酵过程中风味物质的产生起到了关键作用,正是由于发酵微生物代谢的多样性,促成了发酵食品风味的多样性。黄酒微生物中的细菌主要是芽孢杆菌属、糖多孢菌属和葡萄球菌属。其中芽孢杆菌属一般能够在不利的环境中以芽孢的方式生存,具有一定的耐强酸碱、耐高温的特点,多具有较强的淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶的分泌能力,能够分解淀粉、蛋白质等大分子物质从而生成有机酸等。同时芽孢杆菌还是重要的香气物质生产菌株,可以代谢形成双乙酰、含氮化合物等芳香物质。还有的芽孢杆菌在发酵过程中能为其他微生物提供前驱代谢底物。葡萄球菌降解蛋白质的能力较好,存在于香肠等发酵食品中,并对风味物质的形成有重要贡献。糖多孢菌属属于放线菌门,是一种新型、安全的生物功能菌,也是黄酒发酵及麦曲中优势菌种之一。从注释结果分析发现,糖多孢菌属可能与葡萄糖利用、氮利用、氨基酸合成、脂肪酸合成、甘油三酯水解等有着重要联系,而与乙醇、杂醇、酚类物质的生成关系较小。

细菌中的芽孢杆菌是主要的产酶菌株,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis JX6)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens JX13)作为单菌种接入制作的熟麦曲中糖化酶活力分别达到769.2mg/(g·h)和694.5mg/(g·h)。其次木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus JX4)、融合魏斯氏菌(Weissella confusa JX10)、醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus JX11)及瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus JX5)在制作的熟麦曲中也有一定的糖化酶活力。由融合魏斯氏菌JX10制作的熟麦曲的糖化酶活力相对较低,只有164.5mg/(g·h),但是该菌种在微生物群落结构中相对丰度较高,达到了15.37%,所以对接种生麦曲的糖化酶活力也有着重要的贡献。除芽孢杆菌外,熟麦曲中的木糖葡萄球菌JX4和头状葡萄球菌(Staphylococcus capitis JX17)也检测到了较高的酸性蛋白酶活力,这与相关报道具有一致性,同时戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus JX12)也有一定的产酸性蛋白酶的能力。细菌中除了芽孢杆菌中的枯草芽孢杆菌JX6外,葡萄球菌属的木糖葡萄球菌JX4、头状葡萄球菌JX17以及肠杆菌中的路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii JX3)对酯类化合物也有着较高的生产能力。

乳酸菌是黄酒酿造过程中的优势微生物之一,可产生乳酸、少量乙酸和琥珀酸、微量醇醛等,占到黄酒酿造体系中细菌总量的70%以上,是黄酒酿造中的主要产酸菌。作为一种优良的发酵剂,乳酸菌广泛存在于酿造的各个环节,对发酵的正常进行以及黄酒中风味的产生具有重要的意义。黄酒发酵中乳酸菌的作用如下:

(1)调节发酵微生态环境

乳酸菌能够在较低的pH下生长繁殖,产生大量的乳酸,能够迅速降低发酵醪的pH值,从而抑制杂菌的生长,起到“以酸制酸”的作用;同时乳酸菌在生长过程中产生的有机酸、H2O2等表现出一定的抑菌活性。在抑制致病菌的增殖同时还可以促进酵母、霉菌等有益菌的生长,从而调节了整个黄酒发酵体系中的微生态环境,保证了黄酒发酵的顺利进行。

(2)为发酵醪中的微生物提供营养物质

乳酸菌在生长代谢过程中不仅为其他微生物的生长繁殖提供了可以利用的维生素和氨基酸等生长素,还能够提高矿物元素的相关生物活性。有的乳酸菌能够将胨、多肽分解为相应的氨基酸,将淀粉和糊精分解为低分子量的寡糖或单糖,为酵母的生长繁殖提供营养物质,保证酒精发酵的顺利进行。

(3)促进发酵醪的糖化与发酵

一些乳酸菌的自溶能够产生生物活性成分和酸性多糖磷酸酯,这些成分能够促进原料米的溶解,从而有利于黄酒麦曲中微生物的生长繁殖,保证发酵醪的液化和糖化。同时乳酸菌自身产生的一些酸性物质,使发酵醪处于酸性环境,保证了黄酒醪液发酵的顺利进行。

(4)促进黄酒风味物质的生成

所谓“无酸不成酒”,黄酒中的酸度主要取决于有机酸,其含量、种类与黄酒最终的品质优劣、产品类型有很大的关系。有机酸在黄酒中具有十分重要的作用,有机酸能够有效调节黄酒发酵过程中的酸碱平衡,影响成品黄酒的色泽、风味及生物稳定性。适量的有机酸在黄酒发酵过程中能够起到“以酸制酸”的作用,同时能够有效地降低黄酒的甜度,增强黄酒的浓厚感,且具有协助、缓冲其他风味成分的作用,同时有机酸在储存的过程中能够促进各种酯类物质的形成。

黄酒中的有机酸主要来源于乳酸菌,乳酸菌在生长过程中除产生乳酸外,也产生少量的乙酸、琥珀酸、富马酸、甲酸、丙酸及一些微量的醇、醛、酸。每种有机酸都有其独特的风味,只有各种呈味有机酸含量相互协调时,才能保证高品质的黄酒。柠檬酸具有爽口的酸味;乳酸具有微弱的香气,其酸味柔和且浓厚,也能够与其他有机酸相互融合,对黄酒口味起到一定的平衡作用,减少了辛辣味,增加了酒体的醇和度;琥珀酸的口味较复杂,既咸且苦,容易引起唾液的分泌,最富有味觉特征;酒石酸主要呈尖酸味;乙酸是一种挥发性的有机酸,少量则带有愉快的酸香味,过量的乙酸会引起黄酒的后苦和口硬感觉等。部分有机酸也是风味物质的前体,如乳酸可以被丁酸菌利用产生丁酸等,也可以通过酯化作用生成乳酸乙酯。

(5)提高黄酒的保健功能

黄酒酿造过程中某些乳酸菌通过自身代谢和协同作用能够产生γ-氨基丁酸、胞外多糖、生物活性肽等生物活性物质,这些物质摄入到人体后能够促进机体代谢,提高免疫力等,赋予黄酒一定程度的保健功能。