白酒香味物质产生的机理 -- 杨昌盛 日期：2023-02-02 浏览：1863

白酒香味物质产生的机理 

        --杨昌盛

关键词：前载体物质（前载体物质）、淀粉浓度含量高低、好氧微生物、厌氧微生物、兼氧性微生物、有氧堆积发酵、微生物品种与数量，固态发酵白酒。

中国历史悠久，地大物博，南北气候差异大，虽然民族风情不尽相同，但是每逢佳节，亲朋好友聚会，都离不开美食美酒，毕竟人生得意须尽欢嘛，根据区域的消费习惯，中国白酒逐步形成了今天的12种香型白酒，满足广大人民群众的消费需要。在白酒领域里，我们经常看到这样的报道，某某优质白酒香型香味物质达到500多种或700多种、上千种，却并没有说明白酒香味物质具体原因，更多的是，产香靠发酵，提香靠蒸粮，笼统的一句含糊表达了事。

殊不知，淀粉浓度、高温制曲、高温堆积、高温发酵这几个因素并不是简单的内在联系，而是隐藏了多少人不知的秘密，却一直没有人出来道破，我们很少看到有价值的论文论述白酒香味物质产生的机理，酒文化研究倒是百家争鸣，除了每一家都争论说自己的历史文化如何如何的悠久，动不动就拿几个坛坛罐罐来对外宣布，说什么自己是某年某代的历史，我想问一下，除了这些，你们还能你什么来显摆？从来没有看到有实质性的科研价值报道，我从事白酒行业进行生产科研23年，从淀粉浓度、生产工艺、微生物品种与数量、糟醅接触微生物时间的长短、微生物代谢产物等方面来简单论述白酒香味物质产生的机理，这是我写这篇论文的目的所在。

一、制曲工艺升温的效果与作用

中国白酒分为大曲白酒和小曲白酒，我们这里论述的是指大曲固态发酵白酒，大曲有分为高温大曲，以酱香白酒为代表，中高温大曲，以浓香型白酒为代表，低温大曲，以清香型白酒为代表，它们的共同点：都是用小麦为材料制曲，不同点：要求温度不一样。在制曲过程中，酱香大曲温度升高到60℃以上时，我们发现麸皮能产生阿魏酸、香草酸，最终生成4-乙基愈创木酚等香味成分物质。虽然其他香型白酒的制曲升温也能产生一定的香味物质，但从实际生产中，通过对比，高温制曲确确实实产生了一些特殊香味的物质，并在后期酿酒过程中，将部分香味物质带到酒体中，增加了酱香白酒的香味成分。

高温制曲，确确实实是杀死大量的杂菌和微生物，降低对碳源和氮源的利用，但是促进耐热芽孢杆菌的生长繁殖，产生了较高活性的液化酶（ɑ-淀粉酶）、蛋白质酶等，同时高温制曲产生香味物质的前载体物质（中间产物称之为前载体物质，为定性成型），在后期有氧堆积发酵、糖化过程中，最终转化为我们需要香味的物质。在制曲过程中，由于微生物生长繁殖，消耗一定量的淀粉，温度逐步升高，诱发了一系列的水解、脱氧、脱水等物理化学综合反应，在反应的途径过程中，微生物的代谢了诸多的中间产物，酮、醛、醇及呋喃、吡喃、吡啶、噻吩、吡咯、吡嗪等杂环化合物，这些物质进一步进行反应，中途可能需要经过很多步，最终形成稳定的终端产物，其实很多代谢产物并不是一歩到位，是要经过很多步的反应才能得到，越是香味复杂的香型白酒，要求的温度也就越高，高温反应也就越剧烈，产生的香味物质也就越多。

二、发酵淀粉浓度含量高低决定香味物质含量的高低

大家非常清楚，在所有固态香型白酒发酵中，酱香型白酒发酵的淀粉浓度最高，用曲量高达91％，在12种香型当中用曲量配比是最高的。酱香白酒下沙时入池发酵高达36-38％，糙沙高达34-36％，每次发酵后消耗3个淀粉浓度，7个轮次过后残余淀粉12-15％，因每个轮次淀粉浓度不一样，所以产生了7个不同的轮次酒，每个单轮次的酒体香味成分不同，这也是酱香酒区别其他香型白酒的地方。其他香型淀粉一般在17-19％居多，米香型淀粉浓度虽然高，但它属于小曲酒半液态发酵，与大曲酒相比，香味物质不能与大曲酒相提并论。在传统工艺操作中，很多人普遍认为：只要发酵的时间越长，产生的香味物质成分就越多，这种说法只能在同一种香型才能比较，跨越香型比较是不行的，很简单，酱香型白酒每个轮次只发酵30天，单个轮次香味成分都比较多。

通过12香型白酒色谱数据显示，淀粉浓度高的酱香香型白酒，香味物质居首，浓酱兼香居其二，浓香型稍次之。由于淀粉浓度高，相应提供的碳源和氮源相对也要丰富得多，为微生物提供了一个先天营养大环境，为糟醅的堆积糖化、发酵网络微生物提高优越的条件。

三、适量进行堆积有氧糖化，增加微生物接触糟醅时间，提高产酶微生物数量和活性

至今为止，大量的色谱数据显示，酱香白酒是目前所有香型中香味物质最多的香型，还没有任何一种香型的香味物质超越酱香型，我们知道，酱香白酒的高温大曲糖化力是很低的（100-300mg/g·h），其他香型相糖化力基本上是700-1000mg/g·h以上，这个数据说明什么问题呢？说明了其他香型发酵白酒可以直接入池发酵而酱香型白酒不能，也不可以。酱香型白酒高温大曲糖化力低，必须进行有氧堆积糖化发酵，以提高产酶微生物数量和活性。为什么要堆积呢？中国南方盛产大米，各省有做甜米酒的习惯，发现自然接种的米酒曲糖化力很高，一般经24小时即可达到糖化的目的，再过24小时就会开始产酒，这个时候必须将做好的甜酒密封起来，要不然的话就不是甜酒而是发酵变成酒了。高温大曲因糖化力较低，于是古代人吸取甜米酒的做法，进行有氧堆积糖化发酵，从24小时变为48小时，经过不断的总结，最终把握最佳糖化火候时间为7天，中国人的道家、佛家很喜欢7这个数字的，这个隐藏天机，奥秘是很深的。

有些人说茅台的酱香工艺从中国西部引进的说法是毫无根据的，也没有足够的理由来说明或证明，仅仅凭盐商文化来说明，完全是站不住脚的，中国自古南方气候宜人、江南水乡、水果丰富、盛产大米，是具备酿酒的天然条件，虽然高温大曲糖化力低，但是充满智慧勤劳的中国人从甜酒制作中得到了重要启示，就是要靠有氧堆积糖化来达到糖化的目的。

其他香型白酒厂家，因糖化力高，不需要在晾堂进行有氧堆积发酵而选择直接入池发酵，这从传统酿造工艺来说是没有问题的，关键的问题是我想说的是：除了传统生产工艺外，难度真的没有办法增加或提高白酒中的香味物质了吗？有、肯定有、绝对有，只要提高4-5％个淀粉浓度发酵，只要在晾堂进行有氧堆积糖化24小时后，再入池进行无氧发酵即可解决。在晾堂堆积过程中，网络了大量的自然微生物，无论是品种或数量都要比直接入池发酵要多得多，在糖化的同时，特别是霉菌、酵母菌多以糖为碳源，大量生长繁殖，同时加上由于产酶微生物大量生长繁殖，消耗淀粉，产生大量的热量（实际上是微生物代谢的产物废气）也发生了自然的散热作用，每消耗一个淀粉浓度，温度要升高1.8℃，消耗5个淀粉浓度后，温度升高7-9℃，产生大量的前载体香味物质，为后期产香做了充分准备，当经24小时后，淀粉浓度自然降低到18％左右，在入池过程中，大部分热量散发，发酵后温度变化仍然和往常一样无多大变化，发酵不受影响，只是多了一个有氧堆积糖化的中间环节，就是这个中间环节增加了很多的香味物质，特别是3-羟基-2-丁酮（ 乙偶姻）、乙缩醛、醋翁几乎翻一倍提高，同时提高了乙酸乙酯的含量、有效控制乳酸乙酯在合理范围内。

在目前12种香型白酒中，除了酱香型白酒进行有氧堆积糖化7天左右外，因笔者在2020年6月3日发表《论有氧发酵和无氧发酵在白酒中的重要作用》后，也有一些比较出名的浓香型酒厂也在慢慢的开始采用有氧堆积糖化，取得了重大的成果，同时也带来了非常可观的经济效益。

作为白酒酿造技术人员，我不要求人人都要去认识每一种微生物，就算当今世界上的专家、学者也没有任何人做到，微生物种类繁多，变异快，但是作为微生物技术人员必须掌握微生物之间相互作用的五种形象现象和3个特性，

1、互生：两种微生物相互无影响的生活在一起，不表现出明显的有利或有害关系。

2、共生：两种微生物紧密结合在一起形成一种特殊的共生体，共生分为互惠共生(二者均得利)和偏利共生(一方得利,但另一方并不受害)。

3、拮抗：两种微生物生活在一起时，一种微生物产生某种特殊的代谢产物或改变环境条件，从而抑制甚至杀死另一种微生物的现象。

4、竞争：生活在一起的微生物，为了生长争夺有限的营养或空间，结果使两种微生物的生长均受到抑制。

5、寄生：一种生物生活在另一种生物体表或体内，从后者的细胞、组织或体液中取得营养，前者称为寄生物，后者称为寄主，寄生物一般对寄主是有害的。如噬菌体与细菌。

微生物的三种特性

根据微生物对氧的需求，有分为：

1、好氧；

2、厌氧；

3、兼氧。

任何事物都具有两面性，只要我们掌握了微生物的特点，可以灵活运用微生物来为我们服务，我们需要什么代谢产物，就创造适合它生长繁殖的环境条件，代谢人类需要的产物，服务与人类；对于人类不需要的代谢产物，必须严格加以控制其生长环境条件，不允许其繁殖，杜绝其生长繁殖。我们酿酒，最大的愿望，就是酿好酒，产好酒，需要相应的香味物质成分才能达到我们酿好酒的目的，因此，必须严格创造适合微生物生长繁殖的环境，达到代谢相应的产物，满足我们酿酒的需要。酱香白酒的有氧堆积发酵、糖化，充分网络了自然界的微生物，是整个酿酒界最完美的工艺，最科学的酿造法，合理的运用了微生物，将发挥得其淋漓尽致，诠释了最完美的酿酒工艺。

在中国古代，微生物对于大家来说，无法用语言描述，但是我们的老祖宗发挥了他们的聪明才智，已将微生物与白酒酿造进行了完美的结合，中国白酒酿造工艺是最科学、最合理的工艺，如果用现代美拉德反应来解释是最恰当不过了，其中酱香工艺是最完美的代表。

其实进行有氧堆积糖化、发酵糖化并不是酱香白酒的专利，它一直存在自然界，成熟的果园为什么总是闻到白酒的香味、花果香的酒味？因为微生物的天然存在，对于含有可发酵性糖的物质，都可以进行天然发酵产酒，原因就在于此。笔者与2020年6月3日发表《论有氧发酵和无氧发酵在白酒中的重要作用》已经详述过，这里不再重复。从微生物学的观点来看，所有的香型白酒（这里指固态发酵型）都可以进行24小时有氧堆积糖化，酿酒的原理是：淀粉转化为糖，这一过程主要是霉菌在起作用，需要氧，我们称之为有氧发酵，后期酵母将糖转化为酒，不需要氧，我们称之为无氧发酵，既然都是有氧糖化，为什么不在晾堂堆积进行有氧糖化，不是更好吗？在晾堂堆积过程中，糟醅广泛接触空气中的大量微生物，无论品种和数量、微生物接触面积都要比窖池多得多，好得多。为什么不采用呢？是为了保护传统工艺吗？酱香型白酒也是传统工艺，它一直是采用有氧堆积糖化、发酵，所有的一切的一切归于没有正确的去认识微生物的特性，一直以为以前是正确的，就不要去打破它，但是如果有一种方法比传统工艺好的方法，你用或是不用呢？事实上，同一件事解决的方法不一定只有一种方法，只是我们人类没有去善于发现罢了，一味去遵照前人的做法去操作，是的，确实没有错，错就错在没有善于发现。

根据微生物学特点，所有固态发酵均可进行有氧堆积发酵糖化，只是鉴于各香型之间的工艺差别要求，堆积时间从1天到7天不等而已，目前，可以定论：酱香型白酒需要有氧堆积7天，其余香型白酒完全可以进行有氧堆积24小时后，再入池发酵，产量质量比不堆积要好得多。这个结论颠覆了许许多多的老辈子、老专家不敢面对传统、不敢面对权威专家提出的问题。我为什么要提出并进行实施这一理念，因为要尊重微生物学、尊重科学，很多人学习微生物工程而不实、或学而不精、不通、或学而不用。特别是2014-2015年度酱香白酒第三轮次出现欠产的时候，也没有看到所谓的“专家”、“大师”出来提出有效的解决方案，最终还是我本人提出利用微生物学好氧、厌氧、兼氧的特点，提出翻堆操作、进行补氧措施彻底解决问题。每一次进行酿造科技创新，基本上都是老生常谈，没有什么实质性进展，也没有看到新观点、新理念。

今天，中国白酒12中香型，说不定以后将出现更多的香型，完全有可能，我们从浓酱兼香型白酒中得到启示：要么浓头酱尾、要么酱头浓尾，再说透明一点：就是2:8/3:7/4:6/5:5比例对开都可以形成大家所喜欢的浓酱兼香型白酒，如果按此操作，用其他的两种香型如法炮制，那岂不是能得到更多的香型吗？

四、有氧发酵升温与香味物质的关系

在有氧堆积发酵的过程中，糟醅处于一种开放式的状态，自由网络空气中的微生物，由于微生物大量生长繁殖，消耗大量的淀粉，释放大量的热能，诱发美拉德反应，在这一过程中，产生一系列香味物质，后期进行无氧发酵继续生成多种酮、醛、醇及呋喃、吡喃、吡啶、噻吩、吡嗪等杂环香味物质，这些香味物质特点如下：

1、它们大多数存在于天然香料或天然食品中，只是以前人类未通过科技方法发现它们而已，其实本身就是食品香味的微量成分；

2、大多数杂环化合物有极高的香味强度和极低的察觉阈值，一般为ppm或ppb级；

3、香味特征突出，它们具有强烈的咖啡、坚果、焙烤香味；

4、呋喃酮、麦芽酚、异麦芽酚、乙基麦芽酚均有明显的助香作用，其本身具有持久的焦糖和水果香味，稀释溶液中呈甜的果香味，可使香气丰满、柔和、清润、协调。

5、这些香味产物均溶于水和乙醇，均属于亲水性物质，对人的感官作用温和持久，刺激性小。

五、小结

白酒酿造，仅仅是生物工程的冰山一角，有氧糖化发酵和无氧发酵、美拉德反应从制曲开始，是在贯穿固态白酒酿造过程，本文作者仅仅从制曲、淀粉浓度的高低、有氧堆积糖化的时间的长短、糟醅接触微生物的品种及数量来论述白酒香味物质产生机理，事实上绝非这样简单，可能还有诸多的因素或其他途径隐藏其中，只是因时间的问题，暂时未被人类发现而已，我相信，随着时间的推移，许许多多的香味物质基本上属于微生物的作用下代谢的产物。提高淀粉浓度的目的是提供充足的碳源和氮源，为微生物生长繁殖提供充足的营养物质，进行有氧堆积糖化的目的是网络空气中大量的自然界的微生物，增加微生物品种与数量，通过微生物的生长繁殖，达到糟醅升温产香的目的，使酒体更丰满、醇厚、优雅细腻，品质提升，质量上乘，这才是我们酿酒的最终目的。

大家可想而知，自从地球诞生46亿年以来，就已存在微生物，仅仅一个美拉德反应，1912年才被发现，即使对于现已存在的某一些香味物质，现代化的色谱仪器也不一定能显示，其实在自然界的微生物作用下，许多呈香呈味的物质早已存在，只是人类缺乏发现的方法手段而已。善于发现是人类的进步，如果一味的进行保守而不去开创新观点、新领域，这就是坐吃山空，明知可为而不去作为，其实就是一件可悲的事情。我们经常听说，产品高质量发展，调整产业结构、调整产品结构，怎么调？方向如何把控？研究的方向是否明确，而不是窝里斗的酒文化研究，而是从实质上、从本质上突破发展，酿造更适合中国人民喜欢的消费产品!

世界之大、宇宙之大，生物工程涉及知识广泛，包括食品工程、生物制药工程、营养学工程、生命科学工程、基因遗传工程、农业工程、林业工程等其他工程。

生物学的最高境界，就是学以致用，利用微生物生长特性来控制微生物为我所用，促进食品安全，保障健康，造福人类。

作者简介：

杨昌盛：

1、贵州黄平县人，国家级品酒师，中生于1978年，1999年毕业于贵州轻工业职业技术学院，发酵专业，从事白酒行业23年，中国食药总局企业质量安全促进会白酒专家专委会委员；

2、主要业绩：

2015年仁怀市酱香白酒3轮次出现大面积欠产，本人带队研究，提出翻堆、补氧操作取得圆满成功，于2016年第263期，发布论文《大曲酱香酒夏季掉排的原因及解决措施》文章编号：1001-9286（2016）05-0086-03

3、2020年6月3日发表《论有氧发酵和无氧发酵在白酒中的重要作用》、2022年3月17日后相继发表《弘扬传统酿道，解析酱香酒的质量如何形成》、2022年8月31日发表《解密标准大曲酱香酒酿造操作工艺--解密基因密码》

4、荣获2021年年度中国酒业华夏奖“十大”新锐人物