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摘 要： 科學發展和技術創新對醬香型白酒產業的持續、健康發展具有重要的支撐、引領作用。本文闡述了微生物學技術、分子生物學技術等現代前沿科技在醬香型白酒理論研究與實際生產中的應用。
同時，也對醬香型白酒的未來科學研究和技術發展熱點進行了初步探討。
關鍵詞： 醬香型白酒； 前沿科技； 應用； 研究熱點
鄒江鵬 邱樹毅
（貴州國臺酒業有限公司，貴州大學釀酒與食品工程學院）
1 現代科技在醬香型白酒研究與生產中的應用
1.1 微生物學技術
微生物學技術是促進醬香型白酒發展及質量提高的重要技術措施之一。目前，它在醬香型白酒中的應用主要涉及以下幾方面。
1.1.1 應用于釀造微生物的分離與鑒定
對釀造過程中微生物進行分離、純化、鑒定，有助于揭示醬香型白酒發酵機理。
從20 世紀50 年代起，我國科研人員就開始了這方面的工作。1959～1965年期間，相關專家組就從茅臺大曲和酒醅中分離并保存了70 種微生物菌株。
1982年，研究人員又在茅臺大曲中分離微生物菌株95 種。其中，細菌47 株（多屬于芽孢桿菌屬）、霉菌29 株和酵母菌19 株。隨后，茅臺技術中心對茅臺地域環境、制曲發酵、堆積發酵過程中的微生物進行了研究。到2006 年，茅臺技術中心已分離并保藏微生物329種。其中，從酒醅中分離微生物85 種（細菌41 種、酵母28 種、霉菌16 種）；制曲發酵過程中分離得到微生物97種（細菌40種、酵母18 種、霉菌35 種、放線菌4種）；從地域環境中分離得到微生物147 種（細菌53 種、酵母11種、霉菌49 種、放線菌34 種）。
2007 年，楊代永等對不同季節、不同地點制曲發酵過程中的微生物進行了選擇性分離培養。通過形態鑒定和生理生化特性測定，得到高溫大曲發酵過程中的主要微生物，共分離出98 種微生物（霉菌51種、細菌41種、酵母6種）。
2008 年，武晉海等對太空搭載茅臺酒大曲中耐高溫霉菌進行分離純化，得到了3株在50℃以上可旺盛生長的霉菌，分別歸屬為Gilmaniella、Gilmaniella 和Absidia。
2011 年，楊濤等從高溫大曲中分離得5 株嗜熱芽孢桿菌，經鑒定分別歸屬于地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌及巨大芽孢桿菌。又從高溫堆積酒醅中分離獲得3 株酵母菌，分別歸屬于白色球擬酵母、異常漢遜酵母、產朊假絲酵母。
2012 年，劉雯雯等在黑龍江北大倉醬香型白酒酒醅樣本內分離到328株霉菌，鑒定為13屬23種；包括子囊菌3種、接合菌1種和有絲分裂孢子真菌（Mitosporic fungi）19種。
1.1.2 應用于釀造微生物類群和數量結構研究
了解白酒生產過程中微生物類群和數量結構及變化，有利于了解發酵機理和物質代謝過程，對指導白酒的發酵生產和提升白酒品質有重要的意義。
1981年，崔福來等考察了醬香型武陵酒酒醅及大曲在發酵過程中微生物種類及其消長情況。發現武陵酒醅在堆積和入池白酒發酵過程中，酵母和細菌占絕對優勢。大曲培養過程中，細菌占絕對優勢，其次是放線菌，霉菌最少。酵母菌在大曲培養初期繼續生長繁殖，但后來隨曲溫上升而逐漸消失。
1992年，李佑紅等對濃香型與醬香型酒曲的細菌區系構成進行了比較研究。發現以細菌總數而言，一般濃香型酒曲的細菌總數多于醬香型酒曲； 而以芽孢細菌數而言，一般醬香型酒曲又多于濃香型酒曲。醬香型酒曲的菌群構成以高溫嗜熱菌為主， 濃香型酒曲菌群則以常溫菌為主。
1999年，周恒剛研究了醬香型白酒生產的堆積過程中微生物消長情況。發現堆積終了時，菌數大量增加,種類也有明顯增加。從不同輪次的堆積上看，生沙時菌數少，糙沙時酵母菌數猛增。堆積中酵母菌數隨輪次不斷下降。
2007年，唐玉明等研究了醬香型酒糟醅堆積過程中微生物區系的變化動態。發現堆積過程中糟醅的酵母菌類和非芽孢細菌類數量有較大幅度增長，芽孢細菌類僅略有增長，而霉菌類數量極少且呈下降趨勢，未發現放線菌類生長。堆積終了時，酵母和細菌數量約占總數的95 %以上，表層酵母菌占總數的70 %以上，細菌占總數的10 %～25 %。同年，楊代永等發現在茅臺高溫大曲制曲發酵過程中微生物呈現出不同的消長規律。前期以細菌為主，中后期霉菌大幅度增多，在前期和后期酵母偶有發現。發酵過程中的微生物總數以細菌最多，高達2.1×107 cfu/g 曲；霉菌次之，為6.4×106 cfu/g 曲；酵母最少，僅有6.6×104 cfu/g 曲。
2008年，Wang Chang-lu等考察了醬香型大曲中的微生物群落的組成。結果表明，大曲中存在細菌、霉菌和酵母菌。細菌類包含芽孢桿菌、醋酸菌、乳酸菌、梭菌，其中芽孢桿菌為優勢菌。霉菌包含曲霉、毛霉、根霉、木霉。酵母菌類包含酵母菌屬、漢遜酵母屬、假絲酵母屬、畢赤酵母屬和有孢圓酵母屬。同時還檢測了茅臺大曲不同層次之間及發酵過程中微生物菌群的動態變化。從大曲層次來看，好氧性細菌多分布在大曲表面和邊緣，嗜溫性細菌多存在于曲心。大曲發酵前5 天，細菌、酵母、霉菌的數量均顯著增加，從第10 天開始下降。酵母菌數在第10 天達到最大值，為58.3 cfu/g，隨后被霉菌取代，霉菌成為發酵中后期的優勢菌群。陳林等考察了武陵醬香型白酒酒曲及發酵酒醅、窖泥中微生物群落結構。結果表明，微生物總量大小依次為：酒曲＞堆積酒醅＞發酵酒醅。發酵酒醅各階層微生物總量依次為：酵底泥＞上層酒醅＞中層酒醅＞下層酒醅(CFU)；上層酒醅中酵母＞真菌＞細菌；中層酒醅中細菌＞真菌＞酵母；下層酒醅中酵母含量最低， 細菌和真菌數量基本一致。
2013年，杜新勇等考察了北方醬香型白酒生產過程微生物及溫度變化規律。堆積過程中酒醅中微生物數量增長較快，酵母富集能力要比細菌強，同一位置酵母數量一般多于細菌。入窖后，細菌的數量反而比酵母略多，在入窖發酵過程中細菌和酵母的數量都是在減少的， 前10d微生物數量減少的幅度較大，10d 以后減少幅度變小。
1.1.3 應用于功能菌研究
釀造過程中功能菌的研究， 有助于揭示醬香型白酒醬香風味的形成機制，也可為改良生產工藝、提高酒體品質提供依據和思路。
20 世紀80年代，研究人員就從茅臺微生物中分離出了產醬香較好的6 株細菌和7 株酵母菌，并試制推廣了麩曲醬香白酒。
1997年，李賢柏等從郎酒高溫大曲分離的28 株微生物中篩選出了產醬香較好的4 株芽孢桿菌， 經鑒定均屬枯草芽孢桿菌群。
2001～2003文章來源華夏酒報年，茅臺技術中心從酒醅中分離得到微生物85 種，其中至少有3 種芽孢細菌、2 種酵母是產香和產酒的主要功能菌株， 它們對茅臺酒制酒發酵過程中乙醇、1，2-丙二醇、丙三醇等76 種香氣香味成分的形成有重要作用。2002 年，趙希玉等將從茅臺酒釀造微生物中分離出的6 株產醬香細菌制作強化大曲，提高了高溫大曲質量， 經發酵所產生的酒也好于不添加功能菌大曲釀出的酒。此法彌補了一些北方微生物群系不足的缺陷，為北方醬香酒生產提供了可試驗的依據。
2003年，莊名楊等從醬香型白酒高溫堆積糟醅中分離得數十株耐溫、耐酸酵母菌株，其中Y1、Y5-1、Y5-2、Y6-1為主要功能菌，可影響醬香酒的產質量。同年，莊名楊等又從醬香高溫大曲中分離出3 類細菌(B1、B3、CH)，其中只有B3 類菌株產生醬香， 因此確認B3 類菌株為主要功能菌，歸屬于地衣芽孢桿菌。
2007 年，馬榮山等從麩曲醬香型白酒酒醅中分離出5 株酶活力高、發酵力強的酵母菌。將這5 株菌作為醬香酒曲的發酵菌種，在最佳工藝條件下釀造的酒清亮透明、醬香突出。
2007年，任道群等從醬香型酒糟醅中分離出63 株酵母并選育出了5 株發酵力較強的菌株， 其中2 株為耐酒精酵母5S26 和5S32，1 株為耐溫酵母5S4。5S32 酵母在主要釀酒原料糖化液中均有較強的發酵力， 是1 株對釀酒原料適應性強的優良酵母。
2009年，張榮等從郎酒高溫大曲中篩選到3 株菌落形態各異的產醬香香氣的細菌。3 株菌株經鑒定為地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)。
2010年，羅建超等從高溫大曲制作過程的不同環節篩選出25 株產醬香功能芽孢桿菌。所有產香菌均能產生大量酶類，如淀粉酶、蛋白酶，能將甘油轉化為二羥丙酮，分解多種糖產酸，由此推測了芽孢桿菌產香的可能機制。林芬等從醬香型酒的酒曲、酒糟、窖泥中分離出24 株產醬香優良的細菌及16 株產醬香較好的細菌，它們都有較高的產蛋白酶能力。由此推斷蛋白酶是產醬香的必要條件之一。此外， 從獲得的產醬香細菌篩選得到1 株高產纖溶酶菌株GZJS-2，初步鑒定為枯草芽孢桿菌。
2011年，楊濤等從醬香型白酒大曲、酒醅和窖泥中分別分離得到5 株嗜熱芽孢桿菌、3 株酵母菌、1 組復合產酸菌并將它們應用于醬香白酒生產。發現應用5 株嗜熱芽孢桿菌在制曲時添加所制得的強化高溫大曲，蛋白酶活力明顯提高，曲香馥郁；應用嗜熱芽孢桿菌、酵母菌與曲藥、糟醅混合堆積，糟醅復合醬香明顯；應用復合產酸菌培養窖底泥，窖底香基酒比例升高， 酒體中各種酸及相應的乙酯含量均顯著提高。
2011年，楊國華等從茅臺醬香高溫大曲中分離了1 株產醬香風味好且蛋白酶活力高的細菌HMZ-D， 該菌株在最優發酵產酶條件下的蛋白酶酶活為2901.3 U/g 醅。
2012年，袁先鈴等從醬香型大曲中分離得到3 株產蛋白酶產生菌，其中1 株蛋白酶活力達1162.4 U/g，經鑒定為枯草芽孢桿菌。
2012年，張應蓮等從醬香型酒大曲中分離得到1 株白地霉MTBD， 優化了其產蛋白酶的固態發酵條件。在最佳條件下產酶活力可達到4827.05 U/g 醅。2012 年，徐超英等從醬香型白酒堆積發酵糟醅中篩選出1 株耐高溫酵母菌。該菌耐乙醇能力為6 %vol，發酵力為6.628 g/50 mL，生長耐受最高溫度為45 ℃。2013 年，周靖等從醬香型白酒生產用大曲中分離篩選出1 株糖化力和酯化力都較高的紅曲霉菌株MZ-1，該菌對產酒和產香都有一定的作用。
1.2 分子生物學技術
常規微生物學研究方法不能全面地了解白酒釀造系統中微生物的種類及數量，而分子生物學技術避開了傳統微生物培養分析的環節， 通過分析微生物的核酸片段， 從基因水平就能對樣品中微生物進行定性和定量。目前，分子生物學技術已經逐步應用于釀酒微生物的研究。
2010年，高亦豹等利用PCR-DGGE 技術對5 種中國白酒高溫和中溫大曲的細菌群落結構進行了分析。發現醬曲多樣性指數最低， 與其他工藝大曲在細菌群落結構上存在明顯差異。其中，Thermoactinomyces sanguinis僅存在于高溫曲醬曲中。此外，還檢測到了傳統方法未能分離鑒定的木糖葡萄球菌Staphylococcus xylosus、產酸克雷伯菌Klebsiella oxytoca。
2012年，邊名鴻等采用ARDRA 免培養手段研究醬香型郎酒窖池底部窖泥中的古菌群落結構。克隆文庫分析結果表明，窖泥中古菌主要分布于廣古菌門中的甲烷袋狀菌屬（Methanoculleus）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）、甲烷鬃毛菌（Methanosaeta） 和甲烷桿菌屬（Methanobacterium）， 分別占44%、41%、3%、9%。
陳林等采用PCR-DGGE 方法研究了醬香型白酒酒醅在不同發酵階段的微生物群落結構變化。發現隨著發酵時間的延長，酒醅細菌多樣性逐漸減少。實驗所分析的14 種酒醅細菌群落中除了不可培養細菌外，其他主要屬于厚壁菌門(Firmicutes)，包括乳桿菌目(Lactobacillales)的乳桿菌科(Lactobacillaceae)、芽孢桿菌目(Bacillales)的芽孢桿菌科(Bacillaceae)等類群，其中乳桿菌目占絕對優勢。
顏春林通過PCR-DGGE 技術分析福矛高溫大曲儲存過程中的細菌群落結構動態變化。結果表明，大曲中原核微生物多樣性豐富，以芽孢桿菌類最多且具有種類和遺傳多樣性； 高溫大曲儲存過程中微生物多樣性減少；同一儲存時期，大曲不同部位的細菌群落也有差異。
劉效毅等采用傳統分離培養方法和現代分子生物學方法， 對醬香型白酒高溫大曲中微生物的多樣性進行了研究。共分離出147 株微生物，細菌占97株（87 株為芽孢桿菌），霉菌占50株。細菌共鑒定出12 個種類，包括解淀粉芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、腐生葡萄球菌、表藤黃微球菌等。霉菌中共鑒定出12個種類，包括交鏈孢霉、莖點霉菌、紅曲霉等。
譚映月等利用PCRDGGE技術研究醬香型白酒制曲過程中的細菌菌群結構及其消長規律。結果表明，母曲、翻倉曲和出倉曲的菌群結構存在明顯差異。隨著曲藥的發酵，細菌多樣性下降，優勢菌群變化明顯，其中芽孢桿菌屬（Bacillus）和乳酸桿菌屬（Lactobacillus）在不同酒曲樣品中同時存在，也成為制曲后期的絕對優勢菌， 對形成濃郁的醬香風味有重要作用。另外，研究還發現了未曾在白酒曲藥中有所報道的丙酸桿菌屬（Propionibacterium）、棒狀桿菌屬（Corynebacterium）和鞘氨醇單胞菌屬中的Sphingomonas yabuuchiae等細菌。
孫劍秋等基于26S rDNA D1/D2 序列分析了不同發酵階段的醬香型白酒北大倉酒醅中酵母菌的群落結構。酒醅內的酵母菌鑒定為8屬13 種，總體多樣性指數較高， 發酵初期多樣性指數逐漸增加，第5 天達最高(1.89)，隨后逐漸下降，第11 天時降至最低(0.66)。不同發酵階段的酒醅中酵母菌的種類組成總體來說比較接近，說明在白酒釀造過程中酵母菌的組成和分布處于一個相對穩定的狀態。
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