问:从纵向维度看,酿酒神秘而悠久,那么酒史究竟有多长?
据考古发现,酿酒是有着年历史的人类最早从事的生物技术,是人类最早掌握的发酵技术。我国是世界上最早将微生物进行富集,用于酿酒的国家之一。酿酒技艺作为中华文明的重要组成部分,延续数千年,至今仍为中国人民的美好生活做贡献。
——徐岩
问:从横向维度看,中外酿酒技术有什么不同?
我国酿酒技艺不同于国外以纯种酵母为主体的发酵体系,无论是白酒还是酿造食品,均以自然接种、自然发酵的菌群酿造为主,参与微生物多的达百种以上,形成的风味物质千种以上。
白酒的酿造和西方的蒸馏酒的酿造有很多不同之处:在酿造方式上,西方蒸馏酒采用先糖化后发酵的方式,而白酒生产则采用边糖化边发酵的方式,从过程控制来讲西方的发酵过程比较容易控制,而固态双边发酵的控制难度较大。
其次西方蒸馏酒一般都是纯种发酵而白酒酿造则是多菌种的群体微生物发酵,对群体微生物在生态系统中的来源、组装及演替规律的研究,恰恰是现代微生物领域的国际前沿问题。
三是与西方的液态发酵方式相比,白酒采用固态发酵,发酵周期长,富集得到多种多样微生物代谢产物,加上独特的固态提取工艺,白酒形成了不同于西方蒸馏酒的独特风味和口感。
——徐岩
图:威士忌、白兰地和白酒之间的差异
问:当传统的酿造与现代科学相遇,会产生什么结果?
我国传统白酒酿造体系中,蕴含着大量的可培养和未培养微生物,涉及霉菌、酵母、细菌和放线菌,有好氧菌、兼性菌和厌氧菌,种类丰富程度是世界之最。这种微生物群体的多样性,与我国幅员辽阔的气候带和多样性的生态相遇后形成了各种酿造的工艺,而且造就出种类多样、风味独特的白酒珍品,更留下许多酿造科学问题。当我国白酒酿造技艺与现代微生物学、微生物组学相遇后,上述问题能得以逐步解析。
——徐岩
问:能科普(jiexi)一下白酒的酿造过程吗?
白酒固态酿造的微生物源于自然接种,而且发酵过程中不对微生物进行人为干预,但是从代谢(白酒的风味物质)角度看,这种发酵系统是可以高度重复的。从制曲到蒸馏,白酒酿造过程可长达一年甚至更长时间。一般大曲制造一个月,储藏三个月到六个月,主发酵一至两个月甚至更长。
就主发酵过程而言,可分为两个阶段,好氧到微好氧的产醇阶段,以及厌氧的产酸阶段。
在产醇阶段,由于氧气的存在,多种类型的酵母可以大量繁殖,该过程迅速消耗氧气,当氧气消耗完毕后,酵母进行无氧呼吸产生乙醇;当乙醇浓度累积到一定程度时,乳酸菌等细菌因能耐受较高程度乙醇而成为群落中的优势微生物,发酵体系由产醇过渡到产酸阶段。产酸过程对白酒的酿造过程的正常进行以及白酒的风味化合物的形成具有重要作用。
——徐岩
图:大曲制作过程图:大曲曲药图:白酒生产简易流程图图:发酵不同阶段的微生物多样性、功能及其对物质变化的作用问:不少人认为,神奇的中国白酒风味不可能天然形成,您能简单说明一下白酒风味物质形成的原因吗?
目前已知白酒中的风味物质组分在种以上,远高于其他任何蒸馏酒,风味化合物主要来源于微生物转化原料的代谢物,也来源于微生物代谢产物在整个酿造过程中的化学反应,这些物质在酒醅中积累,经蒸馏、储存等生产环节最终进入白酒酒体中。
白酒酿造过程中需要三种基本功能微生物:糖化微生物、产醇微生物和产风味微生物。糖化功能微生物如根霉、黑曲霉、米曲霉及红曲霉等,通常大量存在于大曲中,能够产生淀粉酶,将原料中淀粉降解为小分子化原糖,供给酵母和细菌生长。产风味物质微生物有酵母菌、细菌等如芽孢杆菌等。酵母代谢产生乙醇,乳酸菌产生乳酸,醋酸菌、异形发酵乳酸菌、梭菌等多类型的微生物产生乙酸,梭菌还产生丁酸和己酸等短中链脂肪酸,酵母菌产生脂类,芽孢杆菌等微生物合成乙偶姻、4-甲基吡嗪等等,还有很多代谢产物及其代谢途径有待发现。
——徐岩
图:微生物代谢多样性和风味物质之间的相互作用图:白酒常见酵母在WL培养基上形态图:部分可培养霉菌的菌落及其细胞形态。从左上开始分别为:黑曲霉、塔宾曲霉、河内白曲、黄曲霉、红曲霉、亮白曲霉、雪白曲霉、米曲霉、烟曲霉、土曲霉。图:常见的白酒酿造功能细菌。左图,发酵过程常见的杆菌类。右图蓝色最大的细菌为洛丁酸梭菌,黄的为克氏梭菌,红的为酪丁酸梭菌的成熟孢子。问:这过程听起好复杂。
是呀,白酒的酿造研究牵系到诸多学科。风味化学、物理化学、固态发酵、微生物学、微生物组学等等诸多学科,而且微生物组学也是微生物研究的前沿科学。
白酒风格多样、风味独特的根本原因是酿造白酒的微生物菌群具有高度的生物种类多样性和代谢功能多样性,微生物的种类多样性是其功能多样性的关键。通常白酒酿造微生物主要分成细菌、酵母、霉菌和放线菌四大类,它既体现了白酒酿造微生物资源的丰富性,也体现了与生态环境之间复杂而和谐的关联性,更体现了微生物与发酵工艺之间密切关联的科学性。
——徐岩
图:白酒酿造微生物的共生状态。左图,大曲中的霉菌与细菌。右图,霉菌与酵母。最后,笔者推荐徐岩教授最新著作《现代白酒酿造微生物学》,希望该书能促进白酒酿造微生物学研究更上一层楼。预览时标签不可点文章已于修改