提高山兰米酒的发酵效率与香气品质:与山兰地区选定的优势微生物共同发酵 (Improving fermentation efficiency and aroma quality of Shanlan rice wine through co-fermentation with selected dominant microorganisms from the Shanlan region)

时间:2026年1月21日
来源:Food Research International

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Shanlan Qubing (SLQB)作为传统发酵引物,其理化特性、酶活性、微生物群落及挥发性成分被系统分析,通过筛选优势功能菌群(如Lichtheimia ramosa G-1、Saccharomyces cerevisiae MQ-8、Lacticaseibacillus paracasei RMQ-25)进行共发酵,使乙醇含量提升至10.47%,并保留特征香气物质如苯乙醇和1-非醇,为发酵过程可控化及产品品质优化奠定基础。

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陈龙生|李建勋|郝耀飞|康家木|胡晓萍|王璐|林雪
中国海南省海口市海南大学食品科学与工程学院

摘要

“山兰曲宾”(SLQB)是用于中国海南山兰米酒生产的一种传统发酵剂。然而,开放的酿造环境以及SLQB复杂的微生物组成常常导致发酵过程不稳定和产品质量问题。本研究系统地分析了SLQB的理化性质、酶活性、微生物组成及其挥发性特征。进一步筛选出具有功能性的优势微生物,并将其应用于共发酵中,以探索生产高质量山兰米酒的可控策略。研究结果表明,SLQB为米酒发酵提供了有利的理化条件和酶学基础。苯乙醇和1-壬醇是SLQB的特征性挥发性化合物,其生成可能主要依赖于根霉菌(Rhizopus)、酿酒酵母(Saccharomyces)和戊糖酸杆菌(Pediococcus)的代谢作用。将SLQB中的Lichtheimia ramosa、Saccharomyces cerevisiae和Lacticaseibacillus paracasei菌株进行共发酵,是一种改善山兰米酒发酵效果的有效方法。其中,L. ramosa G-1、S. cerevisiae MQ-8和L. paracasei RMQ-25的组合被证实为最佳发酵组合。与单独使用SLQB相比,该组合使乙醇含量从9.57%提升至10.47%,同时保留了辛醇和苯乙醇等特征性挥发性化合物,并产生了异戊基醋酸酯和十一烷酸乙酯等独特风味物质。本研究为SLQB和山兰米酒的质量控制奠定了基础。

引言

山兰米酒是中国海南地区的一种传统米酒,采用当地种植的高地稻(山兰稻)和特制的发酵剂(山兰曲宾,SLQB)进行酿造。这种米酒具有独特的香气和甜酸适中的口感,因此被誉为“海南的茅台”,深受当地消费者喜爱(Guo等人,2024年)。
山兰米酒的生产主要包括两个阶段:制备SLQB和山兰糯米酒的发酵。正如俗语所说,“发酵剂是酒的支柱”,因为它提供了发酵过程所需的大部分微生物和酶。在多种酶的协同作用下,原料中的淀粉和蛋白质被水解为可发酵的糖类和氨基酸,这些化合物参与微生物代谢并生成香气化合物或其前体(Han等人,2025年)。此外,发酵剂本身也直接影响了米酒的最终香气。这些因素共同决定了成品的整体风格和品质。研究表明,山东的济墨黄酒发酵剂含有多种水解酶和丰富的微生物群落,其中青霉菌(Penicillium)与苯甲醛和3-甲基-1-丁醇等关键香气化合物之间存在正相关关系(Cao等人,2022年)。在红曲酒中,丰富的Monascus菌株会产生大量的α-淀粉酶和葡淀粉酶,从而提高乙醇和乙酸乙酯的含量(Bai等人,2023年;Cao等人,2022年)。类似地,古田曲中也含有多种挥发性香气化合物,如1-辛烯-3-醇、癸酸乙酯和乙酸乙酯,赋予了发酵剂独特的感官特性(G. Chen等人,2023年)。然而,关于SLQB的研究尚较少,其酶学、微生物组成和香气系统仍不清楚。
与其他传统米酒类似,SLQB的制备和山兰米酒的发酵都是在开放环境中进行的。这种开放环境虽然为发酵提供了丰富的微生物资源,但也给发酵过程和最终产品质量的控制带来了挑战(Xiang等人,2019年)。这是使用发酵剂进行传统酿酒时的常见问题。为了解决这一问题,研究人员探索了传统发酵剂中的潜在功能性微生物,利用这些微生物来增强或替代发酵剂的效果。从传统黄酒发酵剂中筛选出Saccharomycopsis fibuligera和Rhizopus microsporus菌株,并用于强化型黄酒的酿造,不仅提高了酶活性,还改善了酒的风味并增添了果香(Zhu等人,2023年)。在绍兴酒(另一种与SLQB生产工艺不同的发酵剂)中,戊糖酸杆菌(Pediococcus)、根霉菌(Rhizopus)和酿酒酵母(Saccharomyces)被确定为主要微生物类群。选取的Pediococcus pentosaceus和Saccharomyces cerevisiae菌株用于绍兴黄酒的共发酵,所得酒的酒精含量与传统山兰酒相当,风味也相似(Chen等人,2020年)。对于轻香气型酒,乳酸菌(Lactobacillus)、酿酒酵母(Saccharomyces)、毕赤酵母(Pichia)和地丝菌(Geotrichum)被确定为关键功能菌株。从白酒发酵剂中筛选出的Lactobacillus acetotolerans和Saccharomyces cerevisiae菌株实现了可控的发酵过程(Wang等人,2019年)。目前关于山兰米酒的研究主要集中在不同年份的风味特征及发酵过程中微生物组的动态变化(Guo等人,2024年;Hao等人,2024年)。然而,从微生物角度调控山兰米酒的生产机制仍不明确。
本研究分析了SLQB的理化性质、酶活性、微生物组成及其挥发性特征,并结合功能基因分析筛选出潜在的优势风味菌株。进一步研究了这些菌株组合对山兰米酒理化和挥发性特征的影响。本研究为SLQB的质量控制提供了依据,并为山兰米酒的开发提供了指导。

章节片段

山兰曲宾的收集

SLQB样本由海南省乐东县和三亚市的企业提供,采用两种不同的传统发酵技术制备。这两种发酵剂已传承至少三代,分别命名为LQ和MQ。尽管都属于传统发酵剂,但在原材料、比例和生产工艺上存在差异,因此选择这两种SLQB作为研究对象。

山兰曲宾的理化参数和酶活性

对两种SLQB(LQ和MQ)进行了理化和酶活性分析(图1)。MQ的含水量高于LQ(图1a),但这些含量(低于13%(g/100 g)有助于储存期间的发酵抑制(Fan等人,2018年)。MQ的酸度比LQ高193%(图1b)。LQ的pH值明显高于MQ(图1c),这与酸度变化趋势一致。此外,SLQB中还含有氨基酸和有机酸等成分。

结论

本研究首次全面揭示了传统山兰曲宾的理化性质、酶活性、微生物组成及其挥发性特征,并通过筛选出的SLQB菌株实现了山兰米酒的可控发酵。总体而言,山兰曲宾具有适宜的理化性质和酶活性,其挥发性特征主要由根霉菌(Rhizopus delmaris)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和戊糖酸杆菌(Pediococcus pentosaceus)等微生物主导。

CRediT作者贡献声明

陈龙生:撰写初稿、数据可视化、方法设计、数据整理。李建勋:软件开发、方法设计、概念构建。郝耀飞:软件开发、数据整理。康家木:结果验证、方法设计。胡晓萍:项目管理、数据分析。王璐:数据可视化、结果验证、项目管理。林雪:撰写修订、监督、方法设计、资金申请。

资助

本研究得到了保亭黎族自治县关键研发计划(项目编号:BTZDYF2024001)和四川省白酒生物技术应用重点实验室(项目编号:NJ2024–02)的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。

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