微生物发酵产酯化酶在浓香型白酒品质提升中研究进展

罗小叶，邱树毅，王晓丹*

（1.贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵州 贵阳 550025）

白酒化学成分的分析研究表明，白酒中约2%的呈香呈味物质是决定酒体质量的重要物质。在香味物质中，酯类成分是其中的重要组成部分。而酯类物质的合成主要是通过酯化反应产生，其实质就是酸和醇反应，脱水而生成酯，此反应主要在参与白酒酿造微生物体内温和的环境中进行，且这一过程需有酯化酶的参与完成[1]。酯化酶能催化酯的合成与酯的分解，因此在白酒行业习惯分别称为酯化酶和酯分解酶[2]。浓香型白酒在中国白酒市场上处于主导地位，产、销量均占70%左右[3]。浓香型白酒的酿造采取固态、厌氧的半自然发酵生产，这一生产过程需生产环境、曲药、窖泥内众多微生物的共同参与和相互配合。浓香型白酒的呈香呈味物质主要包括乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯[4]，在窖内发酵过程中，酯类物质生成周期较长[5]，而利用酶法合成酯类物质具有反应条件温和、转化率高、副产物少等优点[6]，所以在多粮浓香型白酒酿造中酯化酶有着举足轻重的作用，同时，在食品增香领域酯化酶也有较广泛的应用[7-8]。本文概述微生物发酵产酯化酶在浓香型白酒酿造生产中包括在酯化大曲、黄水及酿造发酵过程中的研究应用情况，分析酯化酶对于提高浓香型白酒出酒率、优质酒率及减少用曲量等方面的积极效果，为酯化酶在浓香型白酒品质提升中的应用研究总结经验及今后研究提供方向。

1 酯化酶的概述

1.1 酯化酶的定义

酯化酶是一类催化合成低级脂肪酸酯的酶类的总称，不是酶学上的专业术语。在白酒中酯化酶主要是指脂肪酶、酯合成酶、磷酸酯酶的统称。

1.2 酯化酶的来源及作用

通过研究发现，酵母、霉菌、细菌均可产生酯化酶，目前在白酒酿酒过程中已经发现红曲霉、根霉中许多菌株有较强的己酸乙酯合成能力。酯化酶的理论基础为酶在有机溶剂中作用，在窖池外直接将酸与醇催化合成酯类，包括己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯类物质，而这些酯类物质属白酒风味重要贡献物质，酯化酶对白酒的风味同样具有重要的影响。

1.3 微生物发酵产酯化酶

能产酯化酶的微生物具有酸醇酯化能力的特殊功能，目前已发现在浓香型白酒酿造生产中产生酯化酶的微生物主要为酵母菌和霉菌，酵母包括酿酒酵母、汉逊酵母、假丝酵母、球拟酵母等[9-10]，传统的固态浓香型大曲酒的生产，由于产量低、耗粮大、优质品率低、劳动强度大等不足之处，近年来，酿酒研究人员研究微生物发酵产酯化酶在浓香型白酒酿造生产中包括在酯化大曲、黄水及酿造发酵过程中的研究应用情况，分析酯化酶对于提高浓香型白酒出酒率、优质酒率及减少用曲量等方面的积极效果，利用微生物产酯化酶技术来提高浓香型白酒品质是一种有效的技术手段[11]。

2 酯化酶在浓香型白酒品质提升中的应用

2.1 酯化酶在酯化大曲的应用

浓香型白酒的产量、品质和风格与浓香型白酒大曲的优劣息息相关。传统生产大曲依靠环境微生物制成富含酿酒所需要的菌系、酶系和物系的复合载体，经过繁殖和生化演化，形成种类繁多的酒体呈香呈味物质，经发酵再随蒸馏过程进入酒体中[12-13]。挖掘功能微生物，将传统酿酒工艺和现代生物工程技术相结合，筛选和选育酿酒有益功能微生物，将该类功能微生物应用到浓香型白酒酿造过程来提高产品品质。目前，各酒厂都在广泛推广使用强化大曲技术，将功能微生物应用到制曲中，因生产周期缩短，质量也较稳定，是制曲工艺上的一大革命[14]。其开发和研制一直是浓香型白酒提高优质品率的研究热点，进而对微生物的研究是深入认识大曲微生物种群多样性及功能特点的重要手段。

最早在1993年庄名扬等[15]对酯化酶粗酶制剂生产及在浓香型酒的应用进行研究初步表明，将该酶制剂应用浓香型酒生产，可提高酒中己酸乙酯含量，高达537.8mg/100m L，发酵周期由60 d缩短至40 d。本课题组前期分离筛选鉴定出一株紫色红曲霉（Monascuspurpureus）FBKL3.0018[16]；对其固态发酵产酯化酶及酶学性质等进行研究[17-18]；用其生产高酯化大曲，提高青酒大曲成品曲质量以及提高青酒大曲原酒的质量[19-21]；最后对高酯化大曲催化增香技术在浓香型白酒上的应用进行研究，结果表明高酯化大曲的添加能减少用曲量，提高原酒产量和质量[13，20]。刑爽[10]研究不同香型大曲酯化酶的特性结果显示，浓香型大曲中酯化酶催化合成乳酸乙酯、己酸乙酯的酶活力较大。综上表明酯化大曲在浓香型白酒上的应用较广泛，对提高浓香型白酒产量及质量均有较积极的影响。

2.2 酯化酶在黄水中的应用

浓香型白酒窖内发酵过程中产生的主要液态副产物为黄水，不仅含有丰富的浓香型白酒风味（前体）物质如醇、醛、酸和酯类等，还含有丰富的营养物质如淀粉、还原糖、酵母自溶物等以及大量经长期驯化的酿造微生物[22]。现今，黄水的主要用途一方面用于人工窖泥生产、养窖护窖，另一方面可利用黄水中丰富的风味（前体）物质提高原酒品质或用于生产新型白酒[23]；将复合生物制剂应用在浓香型白酒黄水酯化中，结果表明所有黄水酯化后丁酸乙酯及己酸乙酯含量均大幅上升[24-25]；利用红曲霉或酵母制成的各种酯化酶粗酶制剂对黄水进行酯化，使黄水中的酯含量大幅上升，香味物质含量高，酒样中主要呈香酯类物质比例适宜，酒的口感风味协调[26-29]。

2.3 酯化酶在白酒酿造过程中的应用

在浓香型白酒整个固态酿造过程中，酯化酶技术应用较广泛，取得效果较显著。张楷正等[30]研究发现，在浓香型白酒双轮底发酵和回沙撒糟醅中应用酯化酶，能较大地提高试验酒样中的总酯含量和优质品率及出酒率；王述荣等[31]在洋河大曲酒的生产中应用粗酶制剂，同样提高了优质酒率和出酒率；信春辉等[32-33]将复合酯化酶添加到扳倒井大曲酒及泰山特曲酒生产过程中，研究结果也表明酯化酶提高了平均出酒率及优质酒率；樊琪[34]在山东阁老贡酒生产中添加复合酯化酶，使出酒率及优质酒率也得到提高；酯化酶对于轮次酒的影响也比较大，束成忠等[35]将酯化酶应用于固态发酵生产粮食酒，应用于1、2轮次酒酿造，结果表明优质酒率都得到大幅提高，同时降低企业生产成本；武建国等[36]在以香醅为载体时加入红曲酯化酶，优质酒率得到提高且主体呈香物质己酸乙酯增幅较大。方跃进[37]研究酯化红曲在浓香型白酒中应用，结果表明可以大幅度提高浓香型酒基酒中己酸乙酯的含量，使酒的优级品率提高10%以上。综上表明，酯化酶在浓香型白酒酿造过程中应用广泛且效果较好。

3 酯化酶在浓香型白酒生产中应用存在的问题

虽然酯化酶技术在浓香型白酒酿造过程中应用较广泛且效果较好，但当前酯化酶应用研究中仍存在以下一些问题：

（1）挖掘到的产酯微生物的资源种类较少，选育仍需加强。浓香型白酒酿造属于多种微生物共同作用的结果，生物化学反应体系较为复杂。因此在以后的研究工作中应加强对产酯微生物的选育工作，包括酵母菌、霉菌等真菌，充分挖掘产酯微生物的资源，为后期应用奠定基础。

（2）酯类物质比例协调性仍需调节。酯化酶应用于固态发酵传统工艺可提高酒中的己酸乙酯含量，但一味大幅度提高己酸乙酯的含量，会使得浓香型白酒酯类物质含量比例失调，酯化酶的用量需进一步确定，四大酯类物质比例还需进一步开展研究，使得酒体更趋协调，提高优级品率。

（3）酯化酶纯度仍需提高。由于目前应用的酯化酶制剂大多数仍属于粗酶制剂且纯度较低。因此生产高纯度及高酶活的商品酯化酶，以期满足广大酿酒企业的需求，提高浓香型优质酒的占比。

（4）复合生物酯化酶制剂开发。由于功能微生物纯种的应用难度较大，且浓香型白酒酿造过程需要多种微生物协同参与，因此对复合生物酯化酶制剂的应用开展研究存在较大价值。

4 结论与展望

浓香型白酒酿造中酯化酶技术的应用是中国白酒工业的一项重大创新成果，该技术的应用在浓香型白酒生产中极大地提高了出酒率和优质酒率，在实际生产中合理利用多种方法，加强产酯微生物的资源挖掘、酯化酶纯度提高、酒类酯类物质比例协调性调节及复合生物酯化酶制剂开发工作，以期进一步提高浓香型白酒品质。