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微生物探索新发现(上)

    

本刊记者  张昌国

编者按:微生物在白酒产业中具有特定的稀缺价值,它是酒类产品的价值需求升级的必然产物。总体来讲,行业对白酒生物的功能认识,滞后于产业和消费的发展。近年来,“五粮液”、“洋河”、“汾酒”、“泸州老窖”、“剑南春”、“古井”、“沱牌”、“景芝”、“泰山”等一些新老名酒品牌,在微生物研究方面探索出新的发现,并获取中国酒业协会科学技术奖奖励,为行业探索研究和更好的利用微生物带来信心和底气。

洋河:现代生物制曲技术的研究应用

“洋河”将现代生物技术与传统制曲工艺相结合开辟新华章,其中在大曲功能微生物的分离、纯化、性能鉴定,大曲多酶体系的确立,现代生物制曲工艺确立,现代生物制曲在窖池中的应用方面取得成果。

“洋河”技术人员通过对大曲中的微生物按霉菌、酵母和细菌分别进行筛选,确定了其中的优势菌株,并对该类微生物进行功能鉴定。采用盐析、离子交换、分子筛等方法,分离纯化浓香大曲中的糖化型淀粉酶、液化型淀粉酶和酸性蛋白酶,确立大曲多酶体系。

在以上研究的基础上,确立8株主体功能微生物,在经培养箱小试、曲房中试的基础上,进行了圆盘制曲工艺的探索、实验,采取了纯种培养接种、生料堆积、免翻曲的自然发酵工艺,经过多次反复试验,最终确定工艺参数,经过68天的培养,使曲心顶火温度达到60摄氏度,顶火34天,整个制曲时间缩短至15天,确立了现代生物制曲工艺。

此外,“洋河”通过将中试大曲按照传统包包曲的使用标准,在中试车间进行了试验,经过为期6个月的试验,结果表明使用现代生物曲的窖池温度符合“前缓中挺后缓落”的工艺要求。在传统大曲工艺的基础上,通过对影响其品质的微生物体系,多酶体系及其成香机制的研究和验证,将现代纯种培养生物技术与传统生料发酵工艺相结合,免去大翻曲工序,缩短了生产周期,且省去了长达三个月的大曲储存期,现代生物制曲在窖池中的应用方面也取得不俗成绩。

泸州老窖:古酿酒作坊微生物生态规律研究

“泸州老窖”有我国建造最早、连续使用时间最长、保护最完整的古酿酒作坊。企业对古酿酒窖池产甲烷古菌多样性和古酿酒作坊及周边环境空气微生物进行了研究。综合利用多种分子生物学技术,在对古酿酒窖池老窖泥中产生的甲烷古菌进行深入研究时,分离纯化出产甲烷古菌新种,发现古酿酒窖池产甲烷古菌在形态,营养类型等多方面存在多样性。

同时,“泸州老窖”对古酿酒作坊内外环境中空气真菌和空气细菌的分布特征、优势种群和变化规律进行了深入研究,了解到曲霉属、青霉属和无孢菌为作坊内外的共同优势真菌类属。

项目研究取得两个“第一”。第一次对白酒酿造环境中空气微生物的系统研究,确定了周边环境差异很大的古酿酒作坊间空气微生物的差异性,以及同一作坊空气微生物在空间、时间存在的差异性。第一次了解到作坊内外空气微生物的优势,并从空气微生物群落结构分析,确定古酿酒作坊内外环境空气微生物存在着交流现象,作坊外的环境微生物可随着空气流动进入古酿酒作坊,并影响古酿酒作坊内的微生物生态。

“泸州老窖”古酿酒作坊及周边生物分布规律的研究,有助于进一步了解和掌握古酿酒作坊内外环境空气微生物交换规律,为城市化建设中古酿酒的保护发展提供依据,从而促进城市现代化建设和古酿酒作坊保护的和谐发展,为子孙后代留下古酿酒作坊这一宝贵历史财富。

剑南春:白酒特殊功能菌株研究

白酒酿造过程,是酿酒微生物极其代谢的生物酶协同完成的,目前行业对微生物的研究主要集中在白酒微生物的分离、纯化、鉴定和保藏,而对于优质功能菌的选育和应用研究却少。因此,深入研究酿酒微生物,筛选分离培养出特殊酿酒功能菌株,对有效提升白酒核心竞争力具有重大意义。

“剑南春”技术人员利用分子生物技术,直接从酿酒环境中提取元基因组,通过引物设计,PCR扩增、克隆测序或DGGE分析,全面解析酿酒微生物种群多态性,同时结合发酵工程和代谢工程技术对曲药微生物群系和窖泥微生物群系与白酒主体微量香味物质生成相关性进行了深入研究,根据酿酒微生物代谢产物特征研究结果,结合白酒生产现状,采用传统微生物分离培养技术,针对性的筛选出特殊酿酒功能菌株。

“剑南春”技术工作人员选育出四株特殊酿酒功能微生物:巴氏醋杆菌罗旺亚种、赛道威毕赤酵母、紫红曲霉和枯草芽孢杆菌。巴氏醋杆菌罗旺亚种是酒体重要风味物质乙酸生成功能菌,赛道威毕赤酵母是酒体关键风味物质乙酸乙酯生成功能菌。紫红曲霉和枯草芽孢杆菌分别是酒体健康因子洛伐他汀和四甲基吡嗪的生成功能菌。

研究成果经一年实践推广应用证明,酿酒特殊功能菌株的应用可使酒体舒适优雅完美,提高白酒优质品率35%,充分说明生物技术是未来酿酒工业发展的核心竞争动力,实现现代生物技术与传统白酒业的有效融合,将极大促进传统产业的创新。

水井坊:高效酿酒微生物功能菌剂的开发

“水井坊人”利用耐酸性的白曲霉自动转化功能菌作为出发菌株,以水、麸皮等为主要原料,考察固态培养下功能菌生长及产酶代谢的主要影响因素和各种发酵参数,获得在酸性条件下,淀粉质原料利用力极高的优质麸曲。

利用优质麸曲与传统酿酒生产大曲、生香酵母等进行配合研究,获得具有高产酯能力和出酒率的丢糟酿酒专用微生物制剂,对丢糟生物转化的实用探讨,建立新型的酿酒丢糟综合利用核心技术具有重要意义。在pH4.5条件下,对丢糟参与淀粉可降低到4%8%,降低幅度可达到30%60%

“水井坊”通过高效酿酒专用微生物菌剂的开发,在保持酒糟理化的性状的情况下,对具有强酸性的发酵丢糟进行充分利用,以显著降低现有丢糟的淀粉质含量并转化为高品质的丢糟酒,减少丢糟的排放,变废为宝,实现社会、经济、环保效益的综合提高。

景芝:芝香型酒质量与安全控制类关键技术研究

芝麻香是建国后白酒两大创新香型之一,具有良好的市场前景和发展空间。芝麻香白酒结合了传统白酒酿制工艺及现代微生物培养技术,生产工艺复杂,兼有浓香、酱香、清香生产工艺之所长,是香型融合的典范,但同时正因为这种复杂性,造成了市场上芝麻香型白酒质量参差不齐,为此,建立统一市场完善的芝麻香型白酒的生产技术规范对于企业的发展和行业的进步就显得极为重要。

“景芝”采用现代分子生物学、生物化学等不依赖于培养的技术手段,研究高温大曲、高温堆积、窖泥等微生物群落结构多样性以及在发酵过程中优势微生物动态消长规律,突破以往采用传统培养方式研究传统酿酒微生物群落结构的局限,通过系统研究高温大曲微生物群落机构及最佳用量、生香酵母帅选、鉴定和评价、窖泥质量评价及最适用量等芝麻香型白酒生产工艺关键控制因素的基础上,形成芝麻香白酒酿酒生产工艺技术操作规范,保证产品质量和稳定,并建立芝麻香白酒质量安全保障技术标准体系。

通过本项目实施,经生产验证能够有效提高芝麻香白酒型原酒合格率30%,提高优质品率20%,产品合格率和优质品率的提高使企业的生产成本大大降低。

泰山:诱变酿酒微生物研究与应用

太空诱变育种是集航天技术、生物和农业育种技术于一体的育种新途径,已成为动植物及微生物育种的新方向,并取得了诸多成果,发展前景广阔。

目前白酒领域中,浓香白酒和近年来发展迅速的芝麻香白酒还未见将酿酒微生物进行太空育种的研究,2011年初,泰山酒业成为“中国航天事业合作伙伴”,借助这一契机,“泰山”与中科院成都生物研究所开展“诱变酿酒微生物研究与项目”将公司酿酒微生物菌种(芝麻香和浓香酿酒)搭乘“神八”遨游太空,开启“泰山”酿酒菌种的太空诱变育种之路。

经过太空育种后返回地面的微生物,采用菌种优化分离、纯化等选育技术,分离出性能优良的芽孢杆菌、酵母菌及河内白曲应用于芝麻香白酒生产,分离出的优良的复合产酸菌应用于浓香白酒生产。截至201412月,据了解,该项目成功实施累计新增产值7,000万元,新增利润800万元,新增税收1,500万元。(未完待续)发表于《东方酒业》20156月刊



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