從國台酒的“微生物學” 看中國白酒的核心科技

2024-07-30 20:05 admin


大約在1.4萬到6500年前,人類就產生了生物馴化的思想,他們爲各種野生動物創造新的環境,保證食物供應及生存條件,從而達到人類生產與生活的目的。

比如,小麥、水稻、玉米等這些如今大宗的糧食作物,前身都是自然界中的野草,而狗、牛、雞同樣都是野生動物。像家狗就源於人類與灰狼的互動,逐漸拉近距離,馴化爲了親密無間的寵物。

人類除了對植物、動物馴化之外,還有一種生物也被馴化已久,這就是微生物。微生物雖然看不見、摸不到,但古時候的人們通過外在的現象,可以推及本質,典型的例子就是釀酒,所謂“有飯不盡,委之空桑,鬱結成味,久蓄氣芳”,說的正是人們利用、馴化微生物來釀酒的過程。

現代,人們通過微生物的馴化與使用來釀酒,仍在繼續,但根據技術演變的不同,形成了兩種不同的模式,一種是純種發酵,如啤酒、葡萄酒、伏特加、白蘭地等;另一種是多菌共酵,代表者即是中國白酒。

微生物,中國白酒的核心科技

純種菌發酵,顧名思義,人們在自然界篩選微生物,並通過人工幹預,讓其成爲單一的微生物,然後再利用它們去發酵生產。比如,啤酒和葡萄酒的釀造,主要用到的是釀酒酵母,它們被做成菌種制劑,在生產的時候,投入到麥芽汁或者葡萄汁中使用,如同家庭發面做面食,使用活性幹酵母粉一樣。

多菌共酵,也叫做多微共酵,通過字面意思也可以知道,這種方式並不是使用單一微生物,是多種微生物,而這裏的“多”,也不是僅僅幾種或者幾十種,是上千種。例如,目前貴州國台酒在實際的釀造過程中,就檢測出了451個屬的1073種微生物,它們通過相互配合、協同作用,完成了醬香型白酒的發酵。

那么,中國的白酒是如何做到多菌共酵的呢?這裏要提到一個概念,叫做“开放式生產”,通俗講,就是白酒的整個釀造過程,都是和外界是相通的、开放的。

以啤酒和葡萄酒的發酵容器爲對照,它們的釀造基本都採用的是不鏽鋼發酵罐,這種設備要求嚴格的滅菌和封閉,外界的微生物無法進入其中,爲的是只允許純粹的釀酒酵母執行生產。而中國白酒的釀造,比如醬酒的堆積、攤晾、發酵等工藝環節,不僅不密封,而且酒醩直接與大地相貫通。此外,用於白酒釀造的酒曲,也是源於自然環境中微生物的採集。

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因此,在中國白酒的整個釀造過程中,都有環境微生物的進入與參與,如此便實現了多菌共酵。而也正因爲中國白酒的釀造需要如此龐大的微生物菌群,讓其對微生物的依賴,遠遠高於其他酒種。

那么,釀制中國白酒的微生物有哪些?這些微生物又是如何協同的呢?

目前,根據功能,可大致將釀造白酒的微生物分爲三類,一是糖化菌,它們把澱粉等營養基質分解爲可發酵性糖的微生物菌群,主要爲黴菌;二是發酵菌,它們利用糖化菌產生的葡萄糖等小分子營養物質,進一步生成以乙醇爲主的小分子發酵產物,主要爲酵母菌類;其三是生香菌,它們利用各種營養基質,生成酯、酸、醇、醛等豐富復雜的香味成分,主要是細菌。

以茅台酒、國台酒等茅台鎮醬香型白酒的釀造爲例,起到產酒作用的有東方伊薩酵母、粟酒裂殖酵母、釀酒酵母、粉狀畢赤酵母等;生香的有解澱粉芽孢杆菌、乳酸杆菌、魏斯氏菌屬、高溫放线糖萊斯菌、嗜溫高溫放线菌黑曲黴等;還有其他作用的冠突散囊菌、紅曲黴、阿姆斯特丹散囊菌、魏斯氏菌、甲基營養型芽孢杆菌等。而這不過是目前能夠檢測到的一部分。

而從產區角度來看,茅台鎮之所以能夠釀造出好酒,就得益於微生物的豐富。根據研究結果,茅台鎮核心產區內擁有的細菌多達233個屬,785個種,其中特有18個屬91種;真菌426個屬,611個種,特有79個屬117種。

因此,微生物,是中國白酒的核心科技。誰掌握了微生物,誰就掌握了核心科技。爲了能維持良好的釀酒微生態,酒企就必須研究釀酒微生物的習性、爲其生存創造適宜的環境,天士力數智健康產業集團董事長、國台創始人、國台酒業集團終身榮譽董事長、創新生產力總師閆希軍先生曾說:“我們的核心工作,就是給這些看不見的釀酒大師做好‘保姆’工作。”

風味、健康、體感=國台酒裏的微生物學

多微共酵的復雜性,讓白酒的釀造實屬不易控制,很長時期都處於“黑匣子”的狀態,人們發現有時釀的好、有時釀的差。歷史上,釀酒甚至成爲一種神乎其神的學問,釀酒人時常會祈求“天命”,比如,莫言小說《紅高粱》的作品中,就有在釀酒前祭拜酒神的片段。

目前,隨着現代微生物學以及相關技術手段的不斷完善,白酒釀造的密碼也逐漸被打开。比如,“茅台鎮第二大釀酒企業”貴州國台酒業集團,依靠天士力的先進技術和團隊經驗,較早在白酒產業中就开啓了數字化、智能化釀酒的先河,研究人員將傳統的醬酒“12987”工序,細化爲30道工序、269個環節、1000多項指標,還率先將紅外光譜技術、指紋圖譜相似度技術、熒光定量PCR技術等先進科技應用於白酒生產。

而數智釀造的實現,首先在於微生物的探祕。如前文所言,國台在釀造過程中已經鑑定出451個屬的1073種微生物。但不僅如此,他們還更進一步確定了優勢微生物菌種,其中,細菌包含醋酸杆菌屬、分支杆菌屬、克羅彭斯特菌屬、大洋芽孢杆菌屬、芽孢杆菌屬、乳杆菌屬等;真菌包含哈薩克斯坦酵母屬、釀酒酵母菌屬、接合酵母菌屬、畢赤酵母菌屬、裂殖酵母菌屬等,國台酒的釀造微生態達到“千種百屬”級別,縱觀整個行業,這項研究是非常前沿的。

而微生物的多樣性,也造就了國台酒風味物質的豐富性,目前在國台酒中發現的揮發性成分1182種,非揮發性成分392種,共計1574種。

與此同時,國台酒還建立了釀造微生物菌種資源庫,目前已經將釀造過程中發揮重要作用的13個種屬的201株酵母、5個種屬的25株乳酸菌、11個種屬的112株芽孢菌,收藏在庫。

菌種庫有什么作用呢?就好比一個龐大的“工具箱”,釀酒師可以隨時選擇趁手的工具,對釀酒過程和美酒品質進行提升。來看下面幾個例子,更容易理解。

比如,國台酒的科技團隊研究清楚釀造過程,他們從“國台酒細菌菌種庫”中,篩選出枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解澱粉芽孢杆菌、耐熱芽孢杆菌、索諾拉沙漠芽孢杆菌在內的5個種,共計18株菌進行了窖面酒風味的研究。

窖面酒是醬香型白酒中3種典型體之一,其他的還有窖底酒和醇甜酒。窖面酒體現的主要是醬香和曲香,很大程度上決定了醬香白酒主體香的風格。國台研究人員通過微生物種類的確定與發酵調控後,讓國台窖面酒的感官明顯高於之前,且通過對窖面酒揮發性物質的成分分析,還讓2-丁酮、硬脂酸乙酯、十四碳烯酸乙酯、丙酸乙酯等十五種風味物質的構成得到優化。

第二個例子,是關於健康方面。衆所周知,醬香型白酒中有多種健康物質,其中重要的一種叫做四甲基吡嗪(tetramethylpyrazine,TTMP),它不僅具有多重生理活性功能,還是一種天然的香料,賦予醬香型白酒烤焙、堅果、可可等香氣。

國台酒的研發人員同樣分離出了13株菌種,然後在其中,篩選出了一株產TTMP含量較高的地衣芽孢杆菌GTBL-168,產TTMP含量可達12.22mg/L,對於四甲基吡嗪的產生機制更加清晰。

第三方面,國台酒還建立中國白酒生產的“菌系”評價體系,他們通過與天津科技大學合作,確立了《醬酒釀造微生態三系標准評價體系及調控技術开發》,在白酒常規的、傳統的理化檢測基礎之上,增加了微生物與酶系評判標准,這讓國台酒的發酵控制更加精准,提升了風味物質生成的同時,也規避了一些不適物質的生成,促進了國台酒的飲用體感。

像這樣先進性的微生物研究成果與實踐應用,在國台酒中還有很多,正因爲國台酒通過掌握微生物的密碼,才實現了風味、健康、體感三方面的不斷提升,帶給消費者更高價值的飲用體驗。閆希軍曾表示:“科研努力方向要始終圍繞‘釀好酒、酒好喝、酒喝好’這三個根本問題开展,在實踐上始終堅持以消費需求爲導向,不斷破解影響健康和風味的基礎、重大科學問題,努力讓酒釀得明白、讓消費者喝得明白”。國台對於微生物的研究與應用,正是最好的實踐。

科技的進步,我們有目共睹,數字化、智能化的潮流已經勢不可擋,分子生物學的發展日益更新,微生物資源的科學馴化和利用逐漸深入,因此,從這個角度來看,國台酒走到了中國白酒的時代前沿。

(作者:李虓,發酵工程碩士,酒類食品評論作家、策劃人,酒食評論創辦人。)

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