郭世鑫，姚孟琦，马文瑞，李 红，皇甫洁，韩兴林，贾士儒*

（1.天津科技大学 生物工程学院，天津 300222；2.中国食品发酵工业研究院有限公司，北京 100015）

中国白酒在世界蒸馏酒中最具特色，它的独特工艺是千百年来中国劳动人民生产经验的总结和智慧的结晶，有清香、浓香、酱香、米香四大基础香型，是世界上消费最大的酒精饮料，每年的消费量超过40亿t[1-2]。其中，酱香型白酒酿造工艺具有高温制曲、高温堆积、高温发酵、高温馏酒、生产周期长的特点，这样的工艺造就了酱香型白酒的独特风味。酱香酒的典型代表是茅台酒、郎酒、习酒。随着经济社会的发展，贵州茅台酒作为酱香酒的代表，2020年总营收约977亿元、净利润约455亿元，利润率达到46.38%[3]，以其高端酒优势及具有相对较好的饮后舒适度和抗氧化的特点越来越受到消费者的喜爱[4]。

酱香型白酒具有酱香突出，香气优雅细腻，口味醇厚，回味悠长，空杯留香持久的独特风格，这是酱香酒区别于其他类型白酒的显著特征[5]。酱香酒的特征在一定程度上是由其独特的生产工艺、气候和微生物多样性决定的。特色风味分析一直是酱香酒研究的热点之一，目前对酱香型白酒的主题香气成分尚无定论[3]。本文从酱香型白酒生产工艺、微生物、风味特征及其酿造环境研究现状进行概述，以期为今后酱香型白酒研究以及风格的稳定性提供参考。

1 生产工艺研究

1.1 原料

1.1.1 高粱

高梁作为生产酱香型白酒的直接原料，其品质对酒的质量有着重要的影响[6]。生产酱香型白酒需要独特的酿造工艺，这要求用具有粒小皮厚、颗粒饱满和玻璃质含量较高等特性的糯高粱，以保证能够经受住两次投料九次蒸煮的酿造过程。为确保酱香型白酒独特的风味，酿造所用糯高粱支链淀粉含量要高、单宁和蛋白质含量适中、较少的脂肪含量[7]。HAN X L等[8]在白酒酿造中比较了高粱，小麦，玉米，大米和大麦，发现由高粱制成的酒精中的乙酸乙酯浓度高于使用其他谷物酿造的白酒，而醛和高级醇的浓度较低。郭敏等[9]通过模拟发酵实验，从糖化菌株米曲霉（Aspergillus oryzae）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）发酵过程的生物量、产糖、产乙醇结果来看，贵州仁怀产红缨子糯高粱在发酵过程更有利于双边发酵的协同性。XU X M等[10]的研究使用了五个澳大利亚谷物高粱品种和一个中国品种进行白酒固态发酵，研究得出的结论是，产生高乙醇含量的谷物高粱品种含有较高的总淀粉、支链淀粉，并且碳氮比（C/N）比较大，但粗蛋白含量较低。不论高粱品种如何，固态发酵都主要消耗支链淀粉而不是直链淀粉，消耗非抗性淀粉而不是抗性淀粉。研究表明，不同的澳大利亚和中国商品高粱品种的主要籽粒组成和发酵性能存在很大差异。

1.1.2 小麦

酱香酒采用独特的高温大曲作为糖化发酵剂，麦曲的香气被认为是酱香的主要来源之一。麦曲既作糖化发酵剂，又作酿酒原料，其所用的小麦品种一般为白皮软质小麦，品质优劣直接影响高温制曲的质量。董永梅等[11]通过比较不同小麦为原料的制曲结果，传统工艺制成的高温大曲，硬质麦和硬质麦润料后的成品曲整体感官指标，理化指标均低于软质小麦曲，造成制优质酒率低。冯雨[12]对不同小麦制曲特点进行分析，软麦有利于大曲生香，保证高温大曲的质量，利于产优质酒。酱香型白酒大曲制作工艺如下：

1.2 酿造工艺

随着市场越来越倾向于酱香酒，酱香酒的品牌也越来越多，但酿造工艺的差别、地域不同会影响酱香酒的风格[13-14]。酱香酒的传统酿造工艺以优质的糯高粱为原料（不破碎或破碎20%），用小麦制成的高温大曲为糖化发酵剂，前两次投料并高温堆积，采用条石筑的窖池进行发酵，经过一年的9次蒸煮、8次发酵、7次取酒，长时间贮存后勾兑而成[15]。潘学森等[16]在酿造过程中用碎沙进行续料，酒醅变得疏松和起温层增加，有利于耐高温微生物的生长繁殖；第6轮发酵产酒后开始采用碎沙工艺，酒的口感变得更加柔顺、协调，酒的糟味减少。张健等[17]在探索机械化堆积试验，虽然未达到传统工艺标准，但能满足生产要求。尚柯等[18]认为堆积过程中产生的香气成分为酱香酒的独特风味产生一定的作用，堆积时间的延长，挥发性物质的种类也会呈现一个缓慢上升的趋势。北方与南方的气候差异较大，北方酱香型白酒的生产和茅台镇传统酱香型白酒的生产工艺不可能完全一致，必须根据当地的气候条件做出适当的调整。青州云门酒业根据当地气候环境条件对酱香型白酒生产工艺进行了适当的调整，采用碎沙工艺、碎沙续料，提高了淀粉含量、酒醅变得疏松[19]。并在投料过程中，加入河内白曲和细菌曲等。新疆伊犁河谷酱香型酒根据当地气候环境条件，在制曲过程中，加入一定量的母曲。通过碎沙续料，使酒醅疏松，并采用复式堆积。该工艺能够适宜伊犁河谷酱香型酒的酿造生产[20]。

1.3 贮存与勾兑

新生产的白酒需要贮存比较长的时间，尤其是酱香型白酒，才会使口感变得柔和，香气风格也更加协调。备受关注的白酒人工催陈技术将会改变白酒陈酿周期长、占地面积大和投资成本高等问题。目前白酒人工催陈技术中的物理催陈和生物催陈应用潜力较大[21]。ZHEN C等[22]通过在聚间苯二甲酰间苯二胺（poly（m-phthaloyl-m-phenylene diamine），PMIA）膜表面引入固定化生物酶，制备了在类病毒二氧化硅/聚间苯二甲酰间苯二胺上的南极假丝酵母脂肪酶B）（Candida antarticalipase B@virus-like silica/PMIA，CALB@VLS/PMIA）膜，该膜具有良好的分离和生物催化性能，其中CALB@VLS与PMIA的互联可以提高一步精制白酒和催化合成芳香酯的能力。XU M等[23]对白酒进行高压处理后，气相色谱（gas chromatography，GC）分析的结果表明，高压处理后，醇、醛和乙酸乙酯的含量呈下降趋势，这与自然老化过程中的趋势一致；但在酸中未发现明显变化。贮存容器、温度、年份，以及流通过程中不同材质的玻璃都会对酱香型白酒品质产生影响[24-27]。

勾兑是成品酱香型酒最后一道工序，也是形成酱香酒不同风格的关键步骤。酱香酒“勾兑”是把不同轮次、不同等级、不同特点的酱香酒按不同的比例搭配掺和在一起，使酱香白酒的“色、香、味、格”等达到某种程度上的协调与平衡。酱香型酒香味成分的复杂程度是各类香型白酒之首，对其香味组分的研究尚有很多未知数，酱香酒的勾兑也比其他香型的酒更为复杂[28]。

2 酱香酒酿造微生物研究

茅台镇具有丰富的微生物类群，这些微生物对酱香酒的生产影响最为显著。茅台镇经过多年的酿酒活动，有益于酿酒的微生物在酿酒活动和自然活动的双重影响下得到了长期稳定的生长和繁衍。高温制曲和堆积发酵是茅台酒生产的两个重要阶段，这其中的微生物群落也很复杂。高温堆积过程相当于二次制曲，这种开放式的生产可以网罗大量微生物，微生物区系变得复杂化，酶系也比较复杂[29-31]。

2.1 高温大曲中的微生物

“曲为酒之魂”，酒曲优劣与白酒酒体质量和产酒率密切相关。发酵是一个复杂的动态过程，孙利林等[32]解析了两个不同酱香酒厂的大曲里的微生物结构，两酒厂大曲主要优势细菌菌群为芽孢杆菌科的未定义菌属（Bacillaceae unclassified）、海洋芽胞杆菌属（Oceano bacillus）和芽孢杆菌目的其他菌群等；主要真菌优势菌群为曲霉属（Aspergillus）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）和嗜热真菌属（Thermomyces）等；并发现两酒厂大曲中微生物菌群的组成相似但丰度存在明显差异。WANG X D等[33]等高通量测序方法从5个茅台大曲样品中分离并鉴定了霉菌属。同时，曲霉菌（Aspergillussp.）和根霉菌（Rhizopussp.）是五个茅台大曲样品中常见的优势霉菌属。五个茅台酒中大曲样品的霉菌菌株具有较高的糖化淀粉酶生产能力。WANG Q等[34]从12个环境样品中提取总脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA），估计每个样品中的微生物丰度。大曲是茅台酒发酵细菌的主要来源。茅台酒发酵的真菌主要来自大曲和高粱，细菌浓度在酒糟中最高。ZUO Q等[35]通过研究对比人工制曲和机械制曲的细菌群落差异，发现手工制曲的细菌群落和机械制曲的细菌群落是相似的，可以把机械制曲应用于酱香酒工业，加速酱香酒生产的工业化。

2.2 堆积发酵及生产中的微生物

堆积发酵主要网罗空气中的微生物，FENG Q等[36]对赤水河两个不同采样点的四季细菌和古菌的多样性分析发现，所有细菌的优势群落为变形杆菌（Proteobacteria），其中丙型杆菌（gamma-Protebacteria）所占比例最大。物种丰富度四季都在下游较高。WANG L等[37]利用Illumina测序平台对茅台酒生产过程中三个关键环节的细菌群落进行了分析。在制曲阶段，明珠藻科（Leuconostocaceae）和肠球菌科（Enterococcaceae）占主导地位，成熟大曲主要是芽孢杆菌科（Bacillaceae）。在堆积发酵初期和窖池发酵阶段分别以芽孢杆菌科（Bacillaceae）和乳杆菌科（Lactobacillales）为主。

2.3 产香微生物研究

在微生物对酱香型白酒风味的贡献中，细菌微生物醋酸菌、乳酸菌产生醋酸和乳酸。霉菌分泌产生各种酶。米根酶等根霉属微生物有较好的淀粉糖化力、蔗糖转化力，分泌产生大量的α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶等；曲霉分泌产生液化淀粉酶、蛋白酶等。酵母类微生物产酒产香。对酱香酒产香微生物的研究，主要集中在产酱香、糠醛类、吡嗪类微生物的研究。酱香型大曲酱香来源最初认为是高温制曲的美拉德反应，徐岩等[38]首次证实了中国白酒中四甲基吡嗪主要来源于微生物代谢合成。赵兴秀等[39]从郎酒集团提供的酱香型大曲中筛选出产酱香的菌株，对其产生的酱香成分进行分析。筛选三株菌都为枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis），具有产酱香特性，生理生化分析初步判定，三株菌的酱香成分中吡嗪类、酮类种类和含量都较多，吡嗪和酮类对酱香风味的贡献较大。钟姝霞等[40]研究了酱香型酒醅中的产香芽孢杆菌及其优势代谢产物，对发酵产物进行分析，结果表明：菌株的优势产物主要为3-羟基-2-丁酮。蜡样芽孢杆菌（Bacillus ereus）、泛酸枝芽孢杆菌（Virgibacillus pantothenticus）、巨大芽孢杆菌（Bacillus megateri-um）、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）这五类菌株是酱香型白酒主要的产香功能菌。王小平等[41]对酱香大曲中的产酱香风味菌株进行初步筛选，模拟固、液态发酵，最终得到3株产酱香风味浓郁的地衣芽孢杆菌。以麸皮浸出汁为发酵培养基，得出了最佳产酱香条件。张小龙等[42]分析遵义5个酱香型白酒厂酿酒用大曲挥发性成分，以及从大曲中分离产香酵母和细菌固态发酵后的挥发性成分，其中棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、亚油酸甲酯等6种高沸点酯是大曲中主要挥发性成分，这些成分由酵母代谢提供，而芽孢杆菌代谢产生大量具有酱味的吡嗪类物质和酸味的物质，芽孢杆菌在发酵过程中也提供果香味成分，酵母为白酒除提供果香味成分外，还提供重要风味成分愈创木酚类化合物。

3 酱香型白酒风味研究

白酒中含有98%的乙醇和水，其余的微量组分决定了白酒质量、酒体风格，正是这些占比小的微量成分决定了白酒的香型风格。酱香型白酒的风味研究始于20世纪60年代[43]，1960年中国轻工部发酵研究所与大连化物所合作，在“茅台试点”采用色谱，质谱，光谱等分析技术对茅台酒中的风味成分进行解析，首次确立了酱香型白酒的三个典型体，即“酱香”、“醇甜”、“窖底香”。

3.1 酱香型白酒风味研究方法

20世纪60～90年代，研究人员围绕酱香型白酒的主体香气展开了研究。进入21世纪后，随着分析检测方法的进步，人们对酱香酒风味的分析方法越来越完善。徐岩[44]提出的以风味导向技术为学术思想指导下建立的中国白酒风味物质研究的技术方法体系（见图1）是目前白酒风味化学的主要研究方法，主要利用气相色谱的高效分离特性与质谱定性能力，结合嗅闻技术、核磁共振、香气活力值（odour activity value，OAV）分析及香气缺失与重构实验等，系统地介绍了包含风味化合物的提取分离、定性定量以及重要风味化合物的判定和关键风味物质的确认，为酱香型白酒风味化学的研究提供了基本的理论思路。

图1 白酒风味化学研究技术路线Fig.1 Technical route for Baijiu flavor chemistry research

3.2 酱香型白酒风味物质研究

酱香白酒风味构成庞杂，是目前检测到风味化合物最丰富的白酒。FAN W等[45]推测，茅台风味酒的主要风味或主要香气成分是沸点相对较高，极性更强，醇和脂质溶解度和浓度很低的那些，这些成分也可能是酸性或中性的。相反，先前尝试和推测来解释茅台风味酒的特征尚无定论。茅台风味酒的成分非常繁复，为了确定其中的酸，酯，醇和其他化合物的类型和比例以及其理化性质，需要进行大量研究[46]。使用综合二维气相色谱和质谱法对茅台酒风味物质进行解析，ZHU S等[47]在茅台酒中确定了528种化合物，包括有机酸、醇、酯、酮、乙缩醛、内酯以及含氮和硫的化合物。其中，酯占香气化合物的大部分。具体而言，己酸乙酯和丁酸乙酯最丰富。己酸乙酯具有果香，花香和甜美的香气，丁酸乙酯和乙酸乙酯具有菠萝味，己酸和丁酸是检测到的最丰富的脂肪酸。乙酸有刺鼻的气味。此外，4-甲基戊酸还带有草莓味。在确定的112种醇类物质中，有52种含量特别丰富，其中，具有腐臭味的3-甲基丁醇是仅次于乙醇的第二高浓度。根据最新研究[48]，白酒中共发现1 874种挥发性香气化合物，但茅台酒的主要香气成分仍不清楚。2019年，美国学者CADWALLADER K R首次采用香气萃取稀释分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）的研究手段对酱香型白酒中的风味组分进行详细的解析，总共鉴定出60种挥发性化合物[49]。研究发现，2-甲基丁酸乙酯、乙缩醛、2-甲基丙酸乙酯、2-甲基丁醛、3-甲基丁酸乙酯以及3-甲基丁醛具有较大稀释因子（dilution factor，DF）值，并首次在酱香型白酒中鉴定出3种阈值极低的化合物：2-甲基-3-呋喃硫醇，甲基2-甲基-3-呋喃基二硫以及双（2-甲基-3-呋喃基）二硫。

4 酿造自然环境研究

茅台镇优质的水源，造就了优质的茅台酒。3种白酒厂生产用水中矿物质含量如表1所示，3种名优酒厂都是用小麦制曲后与高粱共同发酵，最后蒸馏产酒，但是各名优酒厂生产用水的微量矿物质元素含量差异较大，生产出来白酒的香味也大有不同[29]。茅台镇赤水河的水与富含多种微量元素的地下水，共同组成了茅台镇的优质水源体系，提供了茅台酒酿造的优质水源[50]。最近茅台镇的水源受到了破坏。滕智超等[51]选取赤水河上游5个监测断面进行污染源分析。各监测断面出水质指标除茅台站均达标，茅台站污染最严重，其氨氮和粪大肠菌群水质指标均超出水环境功能区要求。在对污染源分析中，其主要污染源为农田径流面源污染，其次是煤矿源和白酒工业源污染。蔡宏[52]由已建立的水质响应模型，结合各生态环境因子的变化量，计算得到25年来各水质指标的变化量。茅台断面所在子流域，综合水质由1988年的I类水，变为2013年的III类水。

表1 3种白酒厂生产用水中矿物质含量[29]Table 1 Mineral contents of production water from 3 Baijiu factories μg/L

5 展望

随着我国经济的发展和开放程度的提高，发展绿色、健康、现代化、国际化的产业发展已成为未来发展的主要趋势，当然对于酱香酒品质的要求也会提高。通过研究酱香酒的酿造工艺、气候条件、微生物活动和风味化学，了解影响因素，从而提升酱香酒品质（风格、香气、口感），为我国酱香酒风格特色的稳定发展提供一定的理论基础。

白酒生产存在着许多缺点，缺乏现代化控制和标准化规范。酱香酒生产强烈依赖于个人操作技能和经验，为降低成本和保持稳定的酒质，白酒现代工业化的发展势在必行。如今，随着现代社会的发展，中国白酒行业面临着挑战和机遇：工业现代化，环境友好型生产，更好的流程控制，标准化的操作以及一致的产品质量和安全性。半自动化已经用于某些新型酒，这都表明了从原始操作向工业现代化的转变。但是，中国酱香型白酒的创新是一个复杂而长期的过程，需要研究基本原理来优化这一过程。现代食品生物技术促进了食品发酵从经验过程向先进技术发展[2]。

目前为止，酱香型白酒中主体香气组分仍未确定，但学者们通过大量研究数据的分析总结，达成的共识是酱香的主体香气是由多种物质组成的复合型香味而非某一种或几种风味组分所构成的[53]。在分析酱酒中的呈酱化合物，可从利用更多的风味化合物进行风味重组、添加、缺失实验。

保护茅台镇自然环境和水质，生产环境中丰富的微生物类群才会得以保护，保证茅台镇酱香酒的品质。茅台镇内的赤水河流域应发展高效生态农业，培育高产糯高梁品种，重视白酒生产排出的污水对环境和水质的影响，提高整个地区污水处理能力。合理规划建设用地，坚守耕地红线；加大退耕还林、还草力度；加强石漠化综合治理，降低裸岩率；降低人口密度，推进生态移民。