四、釀酒微生物生態係統的建立及應用
在中國傳統白酒特定的釀酒微生物環境中,微生物群與其存在的微環境就構成了微生態係統,滿足物質循環、能量流動和信息傳遞的“三流運轉”規律。來源於窖泥、曲藥以及生產現場的各種微生物,經過窖泥和糟醅之間不斷的菌群遷徙演變和物質能量交換,最後在糟醅中達到一個平衡,形成特有的糟醅微生物區係而伴隨平衡的形成,完成固態白酒發酵生產的基本過程。可以說,濃香型白酒窖池微生態是由從大曲、窖泥及園區生產現場微生物演化而來的糟醅微生物區係所構成,通過生產發酵產品體現窖池主要功能菌的存在狀態,特別是曲藥微生物和窖泥微生物,是糟醅微生物生態形成的基礎,窖池中的所有微生物和其所處的特定的窖池環境構成了彼此相互作用、相互聯係的統一體,即窖池微生態係統。
中國的釀酒文化源遠流長,而釀酒與環境的相互關係,自古就被我國人民所重視並在生產實踐中自覺和不自覺地運用著生態學的原理及方法。古人釀酒,自然環境的氣候狀況、土壤條件、水質優劣都是必須考慮的因素,而與之相適應的釀酒技術的不斷改良和進步,造就了多種多樣各具風格的酒類品牌,豐富了中國的釀酒文化。而符合自然地理規律構築而成的中國傳統固態發酵釀酒窖池,濃縮了自然環境的各種地域特征,成為釀酒生產的基本單元。窖池微生態係統,作為釀酒生產園區更大係統的有機組成部分,通過釀酒生產園區從屬於所處的周邊自然地理環境,依托周邊大生態圈而存在。針對中國傳統釀酒行業能耗高、生產率低、環境汙染嚴重的生產實際出發,不少學者發起了發展我國生態釀酒產業的倡議,在20世紀90年代末,促成了我國第一個生態釀酒工業園區——沱牌釀酒生態園的誕生。
五、中國濃香型白酒釀酒微生物研究的發展趨勢及展望
1.微生物菌種資源數據庫及菌種基因庫的建立和完善
濃香型白酒窖池菌種資源豐富,窖池內存在的各種類型微生物可以充分得以利用,然而由於技術手段的落後,窖池內的多種微生物資源並未被充分認識和發揮作用,因而有必要集中人力和物力,合理組合各種常規菌種分離鑒定方法和多種分子生物學分類鑒定技術,加強窖池微生物區係研究的力度,弄清影響窖池微生物分布及演變的各種因素,通過分離培養、分析保藏這些微生物菌種及其基因,從而有效地保存和利用這些資源,並進一步把對有益微生物的利用從釀酒行業逐步發展到其他微生物工程領域。
2.發酵過程中主要生化代謝途徑的認識和分析
濃香型白酒發酵過程中存在多種物質代謝反應,但目前大多是定性的描述,很多代謝反應途徑實際上並不清楚,更談不上定量分析。因而有必要充分利用現有的各種先進的分析測試技術及自動化監測手段,對窖池物質代謝過程進行分析測定及代謝監控,弄清窖池發酵過程中的各種物質變化與多種酶學反應的相關性,主要窖池功能菌與發酵過程的物質變化關係,特定生化代謝反應與曲酒風格和質量變化的相關性等,特別是關鍵物質成分,如人體功能性成分的來源、變化及走向以及對人體保健作用的分析等基礎研究工作的順利開展,可以為中國濃香型白酒的工藝改良和品質提高提供必要的理論依據和堅實的技術基礎。
3.窖池微生態數據庫的建立和微生態係統的人工模擬
中國傳統固態發酵濃香型白酒窖池實際上是依托一定的地理環境形成的特定微生態係統,滿足物質循環、能量流動和信息傳遞“三流運轉”的係統法則,因而在充分了解和弄清窖池發酵過程中各種微生物消長規律及物質變化規律的基礎上,建立窖池微生態數據庫,可指導生產和改善工藝;同時通過開發多菌種複合發酵劑。實現窖池微生態係統的再現和模擬,可進一步加深對窖池物質能量代謝規律的認識,打破地域和品牌的限製,促進高品質中國濃香型白酒在中國及全世界的普及和推廣。而且,由於微生態係統分析方法的相通性,中國濃香型白酒窖池微生態研究的成果,對其他領域微生態係統的研究也具有積極的指導意義和有效的借鑒作用。以便通過對難以或不能培養的共生性微生物菌群的區係分析,進一步完善窖泥中微生物的種群構成和分布研究。
對其他香型酒的研究,各大名酒廠、科研院校等也一直在進行,新的研究成果有:
江南大學等對白酒窖池發酵的全程跟蹤取樣,借助於PCR-變性梯度凝膠電泳(DGGE)和16S rRNA基因文庫兩種方法,對比研究了江蘇地區濃香型和芝麻香型白酒酒醅在發酵過程中的微生物菌群結構。DGGE圖譜分析顯示,隨著發酵時間的延長,酒醅中的微生物多樣性不斷降低;發酵結束時Lactobacillus manihotivorans成為最主要的優勢菌種。16S rRNA克隆文庫的測序結果在數據庫中進行比對後表明,濃香型和芝麻香型酒醅中的微生物種屬存在巨大差異,僅有Weissella、Bacillus、Acetobacter和Lactobacillus 4個屬的微生物在兩個文庫中均能檢測到,發現並鑒定出在白酒曲藥和酒醅的研究中尚未報道的細菌屬。
瀘州唐玉明等以郎酒廠第4次酒入窖糟醅正常生產窖池為研究對象,研究發酵過程窖池糟醅中不同空間位置的微生物區係的動態分析。結果表明,醬香型白酒糟醅發酵過程糟醅上、中、下層不同層麵的各類微生物區係在數量上存在一定差異,總的分布趨勢為上層高於中、下層,兼性厭氧細菌及其芽孢杆菌的數量分布亦是上層略高於中、下層。
茅台集團與相關科研院所合作,致力於對釀造茅台酒的獨特資源進行研究。與中科院微生物所共同合作,對茅台大曲和茅台酒醅中的微生物體係這一釀造茅台酒的獨特資源進行研究,共分離鑒定出79種微生物,並建立了我國第一個白酒微生物菌種資源庫。與天津科技大學合作,用高溫富集法從太空搭載的茅台酒大曲中篩選到3株在50℃以上可旺盛生長的黴菌,通過歸屬鑒定,它們分別為Gilmaniella、Gilmaniella和Absidia;最適生長溫度分別為50℃、50℃和45℃,最適pH分別為4.0、4.0和4.5,熱致死溫度分別為70℃、70℃和65℃。