酿酒的发展及其与生物化学的关系

　　生物化学是轻工业院校酿酒工程的一门重要的专业基础课，内容多且抽象，各种代谢反应繁杂。生物化学是生物、农业、医学等专业必不可少的基础课程，不同专业的生物化学，其侧重点也有所不同。教师在教学过程中，重视酿酒与生化的联系，突出专业特色，对于增强学生学习的兴趣和学习主动性，提高教学效果起着极其重要的作用。本文从以下几个方面入手，阐述在酿酒工程专业生物化学教学中专业特色的突出。

　　1、 酿酒的发展及其与生物化学的关系概述

　　我国酿酒技术的发展可分为两个阶段，第一阶段属于自然发酵阶段，早在三千多年前的殷商武丁时期就已掌握了微生物 “霉菌”生物繁殖的规律，已能使用麦芽、谷芽制成蘖，作为糖化发酵剂酿醴，使用谷物发霉制成曲，把糖化和酒精发酵结合起来，作为糖化发酵剂酿酒了。《尚书》就有 “若作酒醴，尔惟曲蘖”的记载。可见，我国是世界上最早以制曲培养微生物酿酒的国家。这一阶段主要凭经验酿酒，生产规模较小，基本上是手工操作。酒的质量没有一套可信的检测指标作保证。

　　第二阶段是从民国开始的，由于引入西方的科技知识，尤其是微生物学、生物化学和工程知识后，传统酿酒技术发生了巨大的变化，人们懂得了酿酒微观世界的奥秘，生产上劳动强度大大降低，机械化水平提高，酒的质量更有保障。生物化学是随着医学、发酵工业的发展逐渐形成的一门科学，它的理论来自于实践，反过来理论又指导实践。微生物的新陈代谢活动是发酵工业的基础，酒精是酵母菌的代谢产物。

　　白酒中的香味物质也是其他微生物的代谢产物。所以生物化学与酿酒工业有密不可分的关系。

　　2、 生物大分子与白酒酿造

　　2. 1 淀 粉

　　淀粉是白酒酿造的主要原料。白酒的主要成分是乙醇，而乙醇就是淀粉通过连锁反应生成的。自然界中淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉是葡萄糖通过 α －1，4 － 糖苷键一个一个连接而成的大分子多糖化合物，而支链淀粉是在直链淀粉的基础上有分支，分支点由 α －1，6 － 糖苷键相连，支链淀粉是白酒酿造的主要原料。支链淀粉通过酒曲和环境中的不同微生物的作用逐步降解，最后降解为葡萄糖，葡萄糖在无氧条件下经 12 步反应生成乙醇。葡萄糖还可以经过各种途径降解形成不同的风味物质，如酸、醋、糠醛、酮等。不同微生物，同样是利用淀粉质原料进行发酵，为什么酒精酵母产生酒精，乳酸菌产生乳酸，黑曲霉又产生了柠檬酸? 这需要通过生物化学的研究，解释现象，阐明代谢规律，从而利用这些代谢规律，指导酿酒生产。

　　2. 2 蛋白质

　　蛋白质是组成生物体的重要成分之一，蛋白质在白酒的酿造中起着重要作用。

　　首先，作为生物催化剂的酶本身就是一种特殊的蛋白质，酒曲中微生物就含有许多酶，微生物中的所有反应必须在酶的催化下才能顺利进行。在酶的参与下，淀粉才能降解为葡萄糖，葡萄糖才能生成乙醇，没有酶的催化作用就没有白酒的生成，更没有白酒的香味物质。

　　另外，蛋白质也可以降解产生白酒的香味物质，蛋白质分解生成氨基酸，氨基酸与还原糖发生美拉德反应，在不同的条件下形成呋喃、吡嗪、吡咯化合物，这些化合物赋予了白酒焦香、糊香、坚果香等风味。

　　2. 3 酯类

　　低级脂肪酸酯是酒类和各种发酵食品中香气、香味的重要组成成分。饮料酒，特别是白酒中，虽然酯的绝对含量并不高，名优酒中也不过 0. 2 ～0. 6 g/100 mL，但是，所含酯的种类和数量却对白酒的不同风格，即所谓 “香型”的形成起着决定性作用。已知白酒中普遍存在乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯三种主要的酯。可是，它们对不同香型的形成所起的作用并不一样。例如浓香型白酒是以乙酸乙酯和适量的丁酸乙酯为主体香成分; 酱香型白酒的香味成分极为复杂，已定性的有 70 多种，其主体香成分尚待进一步研究探讨。研究证明，酒类在发酵过程中产生的酯类，主要是由酵母细胞中的酯酶催化合成的。不同酵母产酯能力不同，我国传统曲酒生产过程中，发现有多种产酯酵母(生香酵母) 存在，对白酒风格的形成起着良好作用。

　　其中，主要有汉逊酵母属、球拟酵母属及毕赤酵母属的酵母。尤其是异常汉逊酵母，在发酵生产中已广泛用于提高白酒质量。

　　其产酯能力很强，以产乙酸乙酯为主。在规定的培养基中增加某些脂肪酸进行酒精发酵，结果发现酿酒酵母和卡氏酵母能利用外源脂肪酸合成相应的酯。在液态白酒发酵醪中添加己酸菌液借以提高己酸浓度，发现己酸乙酯比对照酒中的含量增加数倍。因此，目前我国已普遍采用人工窖泥，富集培养己酸菌，提高浓香型白酒中己酸乙酯的含量。关于酒类发酵过程中酯的生物合成机理，目前认识还很肤浅，有待进一步研究。教师以此勉励学生努力学习，为酒类酿造达到新的境界而奋斗。

　　3、 代谢与白酒的酿造

　　酵母细胞能产生酵解途径的全部酶系，还能产生丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶。丙酮酸脱羧酶以焦磷酸硫胺素作为辅酶，催化丙酮酸脱羧，生成乙醛。乙醇脱氢酶则以酵解途径第 6 步反应生成的 NADH 为辅酶，催化乙醛还原生成乙醇。

　　在某些细菌和酵母菌中氨基酸可以脱氨同时脱羧的方式进行分解代谢，结果生成少一个碳原子的伯醇、NH3和 CO2。如异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸等分别生成活性戊醇，异戊醇和异丁醇等，这些高级醇的混合物称为杂醇油。酿造酒中都含有微量的高级醇。酒类中的高级醇既是芳香成分，也是呈味成分。大多数高级醇的气味类似乙醇而又不同于乙醇，持续时间长有后劲。它们一方面来自于氨基酸脱氨脱羧作用; 另一方面也来自于氨基酸的生物合成途径，以糖类为碳源合成氨基酸的最后阶段，形成了 α －酮酸，由此脱羧、还原可以形成相应的高级醇。

　　酒类在发酵过程产生的酯类，主要是由酵母细胞中的酯酶催化合成的。酯酶催化酯酰 CoA 与醇成酯。细胞中酯酰 CoA 的来源有: (1) 丙酮酸脱羧反应形成乙酰 CoA; (2) 酯酰 CoA 合成酶催化脂肪酸与 CoASH 合成酯酰 CoA; (3) 细胞中的许多代谢途径都可以生成酯酰 CoA，如氨基酸碳链的代谢、脂肪酸分解代谢、糖的分解代谢等途径都产生一些酯酰 CoA，可用作酯的合成。

　　4、 结语

　　专业教学计划是塑造专业技术人才的蓝图。生物化学是构成酿酒工程专业教学计划的主干课程之一，是酿酒工程技术人才知识结构的重要基础之一。有关的生化知识和技术可直接应用于生产实践。静态生化中关于生物物质的结构、性质及分离方法，是发酵分析、检验和分离提取回收产品的工艺基础。研究微生物的代谢规律，可指导微生物育种，指导产品开发，指导正确拟定发酵工艺研究，提高产品产量和质量。不学习生化就不能真正懂酿酒，不研究生化就不能推动酿酒技术进步。

　　参考文献：
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