第二届多菌种白酒微生物大会成果丰硕 有力推进“微生物可控”

7月19日,第二届多菌种纯种微生物应用技术论坛在湖北宜昌举行,作为白酒行业年度高层次会议,孙宝国院士、赖登燡高工、肖冬光教授、邱树毅教授等一大批专家莅临并演讲。本届大会在多菌种纯种微生物的应用、白酒风味发酵调控等方面取得了一系列丰硕成果。

据记者了解,近年来,科学家们在白酒微生物研究领域投入了巨大的精力,随着研究的深入他们不断取得重要的研究成果。我们不妨来看看,在本次会议上,又有哪些重磅级研究成果首次发布呢?

成果一:研究构建了白酒挥发性物质数据库,并首次在白酒中发现了多肽及其保健功能,在浓香型白酒基酒中发现了泥臭味关键物质3-甲基吲哚

在白酒化学研究中,科学家们研究构建了白酒挥发性物质数据库:数据库中已有1300种白酒挥发性物质;数据库包括白酒中挥发性物质的理化信息、质谱--离子碎片图、在“FFAP”色谱柱和“HP-5”色谱柱条件下白酒中挥发性成分的“保留指数”数据、标准品库。应用数据库首次在白酒中发现了乳酸丙酯,乳酸丙酯的香气特征为酯香、似葡萄的清甜果香和奶香。

并首次在白酒中发现了多肽及其保健功能,Pro-His-Pro具有血管紧张素转换酶抑制作用和抗氧化活性,多肽Ala-Lys- Arg-Ala能显著提高细胞内抗氧化酶的活性。

首次在浓香型白酒基酒中发现了泥臭味关键物质3-甲基吲哚,研究论文并作为封面文章发表在J. Agric. Food Chem.上。3-甲基吲哚在46%酒精中阈值为6.09 µg/L。在白酒中的OAV值1-23。

1990-2017年,白酒中发现的有机化合物累计达到1874种,其中浓香型白酒861种、清香型白酒663种、酱香型白酒623种。2017年-2019年,白酒中新发现146种有机化合物,累计达到2020种。

成果二:将白酒发酵的黑箱变为灰箱,逐步的解析微生物,实现白酒微生物组特征解析与酿造功能重构

通过分离微生物以利用统计学的方法,对酿造核心功能微生物进行了鉴定,发现里面存在偏利共生现象。

基于风味导向的酿酒微生物组学的研究,哪些微生物能够产生好的风味物质,哪些微生物能够产生不好的风味物质进行相应的研究,对它代谢产物进行解析,最终目的还是确保提高原酒的品质,为我们后面的勾调环节提供更好的原酒,更多种类的调味酒。

现在可以通过组合发酵的方式复配多种微生物,提高人工发酵剂的发酵品质,在工业4.0时代,我们希望能通过多菌种发酵技术构建多元的高品质的酿造产品,在未来我们可以通过定制微生物去定制酒的风味,最终实现微生物可控、代谢可控、风味可控。这是未来一个远景期望,还需要不停的努力。

成果三:利用多菌种多维度为增己降乙难题提供了解决思路。

中国白酒是从生态环境中利用多菌种自然发酵的产物,采用多菌种混合发酵是中国白酒最大的特点之一,目前浓香白酒在全国普遍出现了乙酸乙酯大于己酸乙酯的问题,严重影响了浓香白酒的风格与质量。科研工作者们结合生产实际进行了系统研究,酒醅、曲药、卫生、发酵控制及发酵操作等多维度提出了二十一点培养己酸菌、适当控制醋酸菌生长的办法,为浓香白酒生产过程中“增己降乙”难题,提供了解决思路。

成果四:在生产过程中通过定向调节微生物酶系以及产酯微生物本身,可达到酯类物质生成的精准调控。

酯类物质是中国白酒最重要的风味物质,其含量占总风味物质的40%-70%,酸酯含量高是中国白酒区别于外国蒸馏酒的主要特征。

经研究发现白酒发酵中酯类物质的形成包括微生物代谢生成、酯化酶催化合成和化学合成三部分。其中乙酸酯主要由酵母菌在发酵前期代谢生成,己酸乙酯、丁酸乙酯主要由大曲中的酯化酶催化合成,乳酸乙酯主要由化学反应合成。

大曲酯化酶催化不同酯合成的最适pH有所相同,其中乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯最适pH为4.0~4.5,乳酸乙酯为6.0~7.0,当pH≤2.0~3.0时酯化酶催化酯的分解。

研究表明适当调节发酵体系的酸度,可调节酯的合成量和不同酯之间的比例,从而形成不同风格的白酒。

成果五:成功从酱香型大曲中分离得到高温放线菌菌株,证实其对酱香大曲的风味形成有重要作用。

研究人员通过分离方法的设计,成功从酱香型大曲中分离得到4株疑似高温放线菌菌株,经过形态学、生理生化以及分子生物学鉴定之后,FBKL4.006、FBKL4.009与FBKL4.010鉴定为高温放线糖莱斯菌(Laceyella sacchari)。同时对疑似新种的菌株FBKL4.011完成了新种鉴定的工作,通过与模式菌种形态学、生理生化以及分子生物学的比对鉴定之后。

通过菌株功能初探,证实酱香大曲中高温放线菌具有产生风味的功能,且风味成分组成呈现出多样性,产酱香的菌株则以生成吡嗪类物质为主。(结果表明FBKL4.010与FBKL4.011两株菌在代谢产吡嗪类风味组分方面能力突出,因此也成为我们后期研究高温放线菌与酱香风味形成之间关系的主要菌株。)

后续我们将继续研究高温放线菌菌株主要风味成分的代谢途径及相关机制,对于其中产风味优良菌株,还将进一步探究与分析其工业化应用的方法。

成果六:不同芽孢杆菌对发酵代谢氨基酸的差异可作为未来白酒发酵风味调控的一种思路。

研究人员通过大量实验证实枯草芽孢杆菌的混酵表现出更丰富的多样性,而地衣芽孢杆菌的混酵主要在氨基酸积累阶段的差异性。通过多酵母与地衣芽孢杆菌混合发酵有助于在发酵体系中形成更丰富的氨基酸成分。

同一细菌菌株仅与不同酵母两两复配已经展现出一定程度的代谢多样性,可以预见当更多的微生物参与后,体系的复杂性和多样性会大幅提升,因果关系也越模糊。

成果七:“微集芬”实现了多菌种纯种微生物制剂在白酒中应用中的突破。

安琪研发人员秉承“内寻外加,自然强化”的设计理念,从优质白酒产区中筛选影响白酒生产环境的四类典型的优势微生物,遵循传统酿造工艺和体系,科学调控风味物质和健康因子。

霉菌代谢的糖化酶、蛋白酶、纤维素酶推动构建发酵基础条件;扣囊覆膜酵母的菌丝扩散功能强化发酵、提升酯化能力;芽孢杆菌的风味输出成倍的提升了川穹嗪、当归内酯等健康因子。放线菌的共生性,有利于菌群体系匹配,实现交互平衡。

这七项研究成果代表着目前白酒行业的领先水平,而且这些成果正在逐步的实现工业化应用。仔细分析不难发现,在本届大会上,有三个关键词一脉相承。

关键词一:混菌

对白酒的研究,说到底就是对复杂的微生物菌的研究。对白酒说不清、道不明,主要是囿于现在的技术水平。

而对于白酒单个微生物的研究,目前已经取得不错的进展。包括各个相关院校,以及以安琪为代表的企业,在酵母、放线菌、霉菌以及细菌等微生物方面,深入研究了它们的代谢和机理,以及通过对单一微生物的代谢控制提升发酵总酯、适应由量到质的行业新常态。

而白酒之所以复杂,还在于多种微生物和以及它们代谢产物之间所发生的相互作用,这是更为复杂的课题。应该说从策划筹备白酒微生物论坛时,行业就对此有着莫大的期待。安琪公司这些年来,也完成了从单一酵母向多菌种复合型微生物制剂的转变,将应用效果以及应用范围进行了精心的融合。

特别是安琪在本次会议推出微集芬产品,是受“内寻外加,自然强化”理念启发而开发,其构成的核心微生物群,在白酒微生物自然环境的风味代谢中定向调控香味物质并积累健康因子,应该来说是对白酒混菌协同应用做出的积极尝试。

关键词二:实践

德鲁克说:“创新是实践的创新。”工业化的供给和应用,可以极大限度推高创新的价值。

将“产、学、研”有机结合,让科研成果推进酿造工艺的创新和产业技术升级,这是业内人士一直在努力探索的方向。

本次会议同期举行了微生物制剂在酿酒中的应用技术论文大赛,论文共收到49篇。我们看到:很多白酒微生物技术已经通过制剂走向了工业应用。

如获得三等奖的《安琪纯曲种在大曲清香型白酒生产中的应用研究》,以安徽宣酒为例,将安琪根霉菌、酿酒曲、香霸等微生物制剂进行应用,取得较好的应用效果。

根了解:安琪“香霸”“金香霸”为代表的复合功能菌制剂,实现了乙酸乙酯短期提升的要求,在有效控制条件下,可以将小曲白酒总酯达到1g/L以上的水平。除此外,通过上述制剂应用,可实现液态法白酒发酵总酯提升的目的,在液态条件下,总酯可以达到0.4g/L以上的优级酒的水平。

把白酒微生物技术形成制剂走向工业应用,是广大白酒企业共同的期待,也或将是产学研联盟所倡导的主旋律。

关键词三:迭代

中国白酒是高度复杂的产物,科学识别中国白酒必然是一个漫长的过程。

在这个过程中,将白酒"说得清,道得明"尤为重要。当然,作为复杂的科学,分步实施,通过阶段性成果来助力行业持续健康发展则是行业必须考虑的现实问题。白酒酿造的技术升级不可能一蹴而就,即便是目前我们应用最广泛的酵母领域,对该类微生物的了解和应用还不及万分之一,不同种属酵母之间的相互作用以及代谢影响,我们依然知之甚少,更不要说白酒酿造体系中分类繁杂的微生物系统。

从酿酒酵母产业化应用到非酿酒酵母产业化应用,从真菌产业化应用到细菌产业化应用,白酒酿造微生物的工业化应用每走一步都异常艰辛,庆幸的是每一步创新都会给白酒酿造带来巨大的帮助,所谓“积少成多,汇流成海”,坚实的一步一步将细小的创新应用于白酒酿造,白酒“绿色”酿造必将实现。

另外,从本次论坛我们越来越清晰地感受到:白酒的多菌种发酵属性决定了未来中国白酒微生物的研究将由单一菌种研究转向共生代谢研究领域。并且,相信随着白酒微生物探索的不断进步,中国白酒的香型限制将实现突破,中国白酒酿造的定向风味发酵将成为现实。

孙宝国院士说:白酒国际化是中华民族伟大复兴的重要标志,是中国软实力和国际影响力的重要体现,白酒国际化要上升为国家战略的高度。

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