酿酒微生物讲稿课件

酿酒微生物基础知识酿酒微生物基础知识什么是微生物什么是微生物v微生物微生物是一切是一切肉眼肉眼看不见或看不清的看不见或看不清的微小生物微小生物，个体微小，结构简单，通常要用个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜光学显微镜和和电子电子显微镜显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。微生物才能看清楚的生物，统称为微生物。微生物包括包括细菌细菌、病毒病毒、真菌等。、真菌等。大多数微生物是单细胞，大多数微生物是单细胞，部分是多细胞。一般来说，微生物主要是指细菌、部分是多细胞。一般来说，微生物主要是指细菌、放线菌、酵母菌、霉菌和病毒五大类。与酿酒有关放线菌、酵母菌、霉菌和病毒五大类。与酿酒有关的主要是酵母菌、细菌和霉菌，它们在白酒生产中的主要是酵母菌、细菌和霉菌，它们在白酒生产中对酒的质量、产量起到重要的作用对酒的质量、产量起到重要的作用.微生物研究范围v1充分了解白酒传统工艺的菌况v2提高纯种的选育水平v3处理好纯种与天然菌的关系v4应用纯种不是一项孤立的工作人体中微生物（趣味知识）人体中微生物（趣味知识）v科学家很早就知道人体与数以万亿计的微生物科学家很早就知道人体与数以万亿计的微生物和平共处，他们把这个微生物群系称为和平共处，他们把这个微生物群系称为“微生物组微生物组”。到现在为止，科学家主要研究的是那些会导致。到现在为止，科学家主要研究的是那些会导致疾病的微生物。据信在人体中每存在一个人体细胞，疾病的微生物。据信在人体中每存在一个人体细胞，就有大约就有大约1 10 0个细菌细胞。不过这些微生物十分微个细菌细胞。不过这些微生物十分微小，以至于它们集合在一起的重量最多也只能达到小，以至于它们集合在一起的重量最多也只能达到人体重量的大约人体重量的大约1%1%至至3%3%。这意味着某个体重。这意味着某个体重2 20 00 0磅磅(约合约合9 91 1公斤公斤)的人体内可能存在多达的人体内可能存在多达6 6磅磅(2.73(2.73公斤）的细菌。公斤）的细菌。v脱离了微生物，有机体的生命活动脱离了微生物，有机体的生命活动就无法进行就无法进行巴斯德巴斯德v人及动植物的体表及其外界相通的腔道人及动植物的体表及其外界相通的腔道中也存在不同种类和数量的微生物，当人体中也存在不同种类和数量的微生物，当人体免疫功能正常时，这些微生物对宿主无害，免疫功能正常时，这些微生物对宿主无害，有些对人还有利，是正常微生物群，通称正有些对人还有利，是正常微生物群，通称正常菌群。常菌群。v免疫作用免疫作用v抗衰老作用抗衰老作用双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产生过氧化物歧化酶（生过氧化物歧化酶（SODSOD），消除自由），消除自由基（基（0 02-2-）毒性，抗氧化损伤，抗衰老）毒性，抗氧化损伤，抗衰老.v抗肿瘤作用抗肿瘤作用v降解致癌物质降解致癌物质v激活巨噬细胞激活巨噬细胞抑制肿瘤细胞抑制肿瘤细胞一、微生物基本知识一、微生物基本知识v微生物对营养的要求：营养物质是指环境中可被微生物利用的物质，营养物质是微生物生命活动的物质基础。营养物质的确定主要依据组成细胞的化学成分。一般的微生物细胞含水分、蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机元素，其中碳、氢、氧和氮，占全部干重的90%-97%。微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动植物细胞一样，细胞植物细胞一样，细胞由由大量元素大量元素碳、氢、氧、氮、磷、碳、氢、氧、氮、磷、硫硫（这六种元素占细菌细胞干重的（这六种元素占细菌细胞干重的97，）和，）和微量元微量元素素铁、锰、锌铁、锰、锌等构成。微生物细胞中这些元素主要以等构成。微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、糖、脂、核酸、维生素蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解产物、及它们的降解产物、代谢产物等有机物质，水和无机盐等无机物质的形式代谢产物等有机物质，水和无机盐等无机物质的形式存在）。存在）。水水是细胞中的一种主要成分，一般可占细胞是细胞中的一种主要成分，一般可占细胞干重的干重的90以上以上。微生物细胞中几种主要元素的含量微生物细胞中几种主要元素的含量（干重的百分数）（干重的百分数）元素元素细菌细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌碳碳5049.847.9氮氮1512.45.2氢氢86.76.7氧氧2031.140.2磷磷3硫硫1 微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成主要成分主要成分细菌细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌水分水分758570808590（占细胞鲜重的（占细胞鲜重的%）蛋白质蛋白质508032751415占占细细碳水化合物碳水化合物12282763740胞胞干干脂肪脂肪520215440重重的的核酸核酸1020681%无机盐无机盐2303.87612影响微生物生长的因素影响微生物生长的因素v（1）水分 微生物没有水就不能进行生命活动。（2）碳源 碳素化合物是构成为生物细胞的主要元素，也是产生各种代谢产物和细胞内储藏物质的主要原料。凡是能够供应微生物碳素营养物质的叫做碳源。（3）氮源 氮是微生物不可缺少的营养。氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素。v (4）无机盐类 无机盐类是构成微生物菌体的成分，也是酶的组成部分。微生物所需的无机盐有硫酸盐、磷酸盐氯化物以及含钾、钠、镁、钙等元素的化合物。（5）生长素 微生物本生不能合成但又是微生物生长所必需的物质，这些物质称为微生物的生长因素。（6）温度 微生物的生长发育是一个极其复杂的生物化学反应，这种反应需要在一定温度范围内进行，所以温度对微生物的整个生命过程有着极其重要的影响。v （7）氢离子浓度（PH值）白酒生产中常利用PH值控制微生物的生长。v （8）空气 空气中含有氧，按照生物对氧的要求不同，可将它们分为三类：一是好气性微生物应该是需氧型（或称好氧型）微生物，它是指生命体只有在有氧的条件下才能正常生长，因为它们必须从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物，释放出能量，维持自身各项生命活动的进行的异化作用方式。霉菌、醋酸菌。厌气型微生物，它是指必需在无分子氧的环境中才能生长繁殖的一些微生物的总称。或称嫌气微生物、专性厌氧菌。一般生活在无氧环境，如生物体内、深层土壤或深层水域中。人工培养时需提供严格的厌氧条件，因为分子氧的存在对它们是有害的。己酸菌、丁酸菌、甲烷菌。还有一种，是兼性厌气型微生物，在有氧的条件下，将糖类物质分解成二氧化碳和水，获得能量；在缺氧的条件下，将糖类物质分解成二氧化碳和酒精获得能量。可以适应有氧和无氧两种环境，所以叫兼性厌氧型生物。酿酒酵母。微生物的代谢和发酵微生物的代谢和发酵新陈代谢（新陈代谢（Metabolism）一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子 合成代谢合成代谢 耗能耗能新陈代谢新陈代谢 能量代谢能量代谢 物质物质 代谢代谢 产能产能 分解代谢分解代谢 生物大分子分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子 新陈代谢的共同特点：新陈代谢的共同特点：（1 1）在温和条件下进行）在温和条件下进行(由酶催化由酶催化)；（2 2）反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐）反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐步进行，表征了新陈代谢具有严格的顺序性步进行，表征了新陈代谢具有严格的顺序性;（3 3）对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。）对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。微生物的主要特点微生物的主要特点v 微生物具有生物的共同特点：基本组成单位是细胞(病毒例外)；主要化学成分相同，都含有蛋白质、核酸、多糖、脂类等；新陈代谢等生理活动相似；受基因控制的遗传机制相同；有繁殖能力。微生物还具有与动植物不同的特点。v 形态微小，结构简单，比表面积大。v 代谢能力强，代谢类型多。v 生长繁殖快，容易培养。v 适应能力强，易发生变异。v 分布广泛，种类繁多。微生物分类微生物分类二、微生物酿酒的原理二、微生物酿酒的原理v 所谓酿酒,其实用的就是微生物发酵原理，步骤如下：v 首先酿酒的原料基本都是粮食，有些用果实，如葡萄等；v 其次需要酒曲，一般酒曲中主要是富含酵母菌这种微生物是兼性厌氧的，在有氧条件下有氧呼吸并大量繁殖，而在无氧环境下进行无氧呼吸将粮食中的葡萄糖分解为酒精和水v 参与发酵淀粉和糖类物质生产酒的微生物。参与发酵淀粉和糖类物质生产酒的微生物。酿酒微生物种类很多，大体上可分为酒化菌（酵酿酒微生物种类很多，大体上可分为酒化菌（酵母菌）、糖化菌（丝状菌）和细菌母菌）、糖化菌（丝状菌）和细菌3 3大类。大类。v 1.1.酒化菌酒化菌 主要为酵母菌，有多种种类，如啤酒酵母，变主要为酵母菌，有多种种类，如啤酒酵母，变种啤酒酵母，裂殖酵母，生香酵母等。种啤酒酵母，裂殖酵母，生香酵母等。v 2.2.糖化菌糖化菌 在酿酒工业中常用的有曲霉、根霉、拟内孢霉、在酿酒工业中常用的有曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲霉和毛霉等。红曲霉和毛霉等。v 3.3.细菌细菌 在酿酒工业中常用的细菌有乳酸杆菌、醋酸菌、在酿酒工业中常用的细菌有乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸菌等。丁酸菌等。概述概述：三、酿酒微生物种类三、酿酒微生物种类v1.1.酒化菌酒化菌v 酿酒工业中常用的有啤酒酵母：适用于以淀粉为原料的糖化液，是生产啤酒、白酒、威士忌的优良菌种;啤酒酵母的变种:适用于葡萄酒发酵；裂殖酵母：其特点是以分裂方法繁殖，细胞呈圆筒形、长方形或圆形；可发酵各种糖类;不同化硝酸盐,在乙醇中不生长；生香酵母：以葡萄糖或酒精为碳源，在发酵过程中能产生香味。v2.2.糖化菌糖化菌v 可将淀粉质原料转化成葡萄糖的菌可将淀粉质原料转化成葡萄糖的菌类。糖化力强类。糖化力强,繁殖速度快，热稳定性繁殖速度快，热稳定性良好，耐酸，耐酒精良好，耐酸，耐酒精。根霉曲霉红曲霉v3.3.细菌细菌v其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味具有特殊作用。在发酵酿酒过程中，适当引风味具有特殊作用。在发酵酿酒过程中，适当引入细菌还能克服白酒后味不足的缺点。入细菌还能克服白酒后味不足的缺点。乳酸杆菌醋酸菌四、四、常用菌种及杂菌常用菌种及杂菌微生物是存在于自然界的一群个体微小、结微生物是存在于自然界的一群个体微小、结构简单的一类微小生物的总称。一般小于构简单的一类微小生物的总称。一般小于0.1mm0.1mm。根据其是否具有细胞结构可分为两大类：根据其是否具有细胞结构可分为两大类：1.1.具有细胞结构的，包括原核类的细菌、放具有细胞结构的，包括原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、古生菌等和真核类的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌）古生菌等和真核类的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌）、显微藻类及原生动物。、显微藻类及原生动物。2 2无细胞结构的病毒、亚病毒（类病毒、无细胞结构的病毒、亚病毒（类病毒、卫星病毒、卫星卫星病毒、卫星RNARNA和朊病毒）。和朊病毒）。（一）细菌（一）细菌v在白酒生产过程中，不可避免地会侵入各种细菌。有些细菌对白酒香气的形成有帮助，但白酒中出现的异味和异香也与细菌有一定的关系，在实际生产中，根据酒的香型以及细菌在酿酒中的作用等来判断其是有益菌还是杂菌。细菌的细胞结构细菌的细胞结构v 细胞壁、细胞壁、细胞膜、细胞膜、v 细胞质、细胞质、v基本结构包括：基本结构包括：核区、核区、v 间体、间体、v 核糖体、核糖体、v 气泡和储藏物气泡和储藏物v 荚膜、荚膜、v特殊结构包括：特殊结构包括：鞭毛鞭毛 纤毛、纤毛、芽孢。芽孢。细菌细胞结构细菌细胞结构细菌的细胞分裂过程1.1.丁酸菌与己酸菌丁酸菌与己酸菌v 丁酸菌与己酸菌均属于梭状芽孢杆菌，有鞭毛，丁酸菌与己酸菌均属于梭状芽孢杆菌，有鞭毛，能运动，耐温性强，是厌氧微生物。在浓香大曲和能运动，耐温性强，是厌氧微生物。在浓香大曲和浓香酒的窖泥中含量较高，可分别发酵浓香酒的窖泥中含量较高，可分别发酵 酒精产生丁酒精产生丁酸与己酸，继而与乙醇形成丁酸乙酯和己酸乙酯，酸与己酸，继而与乙醇形成丁酸乙酯和己酸乙酯，对形成浓香酒的独特风格起着决定性的作用。在清对形成浓香酒的独特风格起着决定性的作用。在清香白酒的生产中，少量的己酸与丁酸会影响酒质及香白酒的生产中，少量的己酸与丁酸会影响酒质及清香的风格，因而丁酸菌和己酸菌可看作有害菌。清香的风格，因而丁酸菌和己酸菌可看作有害菌。丁酸菌与己酸菌是梭状芽孢杆菌2 2乳酸菌乳酸菌 在大曲和酒醅中都有乳酸菌存在。乳酸菌在大曲和酒醅中都有乳酸菌存在。乳酸菌能发酵糖类生成乳酸，在酒醅内通过酯化作用能发酵糖类生成乳酸，在酒醅内通过酯化作用产生乳酸乙酯，乳酸乙酯被蒸入酒中，使白酒产生乳酸乙酯，乳酸乙酯被蒸入酒中，使白酒具有独特的香味。乳酸菌耐酸性强，发酵碳水具有独特的香味。乳酸菌耐酸性强，发酵碳水化合物的产物化合物的产物85%85%以上为乳酸，属厌氧或兼性厌以上为乳酸，属厌氧或兼性厌氧微生物，生长温度在氧微生物，生长温度在4040左右。乳酸菌有同左右。乳酸菌有同型乳酸菌与异型乳酸菌两类。同型乳酸菌发酵型乳酸菌与异型乳酸菌两类。同型乳酸菌发酵主要产生乳酸，异型乳酸菌除乳酸外，还有乙主要产生乳酸，异型乳酸菌除乳酸外，还有乙酸、乙醇等产物。白酒生产需要适量的乳酸，酸、乙醇等产物。白酒生产需要适量的乳酸，否则，无乳酸与乳酸乙酯，白酒风味极差。但否则，无乳酸与乳酸乙酯，白酒风味极差。但乳酸菌过多，使酒醅酸败，不仅出酒率低，酒乳酸菌过多，使酒醅酸败，不仅出酒率低，酒质也会变差。质也会变差。v 乳酸菌能使发酵糖类产生乳酸，它在乳酸菌能使发酵糖类产生乳酸，它在酒醅内产生大量的乳酸，乳酸通过酯化产酒醅内产生大量的乳酸，乳酸通过酯化产生乳酸乙酯。乳酸乙酯使白酒具有独特的生乳酸乙酯。乳酸乙酯使白酒具有独特的香味，因此白酒生产需要适量的乳酸菌。香味，因此白酒生产需要适量的乳酸菌。但乳酸过量会使酒醅酸度过大，影响出酒但乳酸过量会使酒醅酸度过大，影响出酒率和酒质，酒中含乳酸乙酯过多，会使酒率和酒质，酒中含乳酸乙酯过多，会使酒带闷。带闷。3.3.醋酸杆菌醋酸杆菌v 固态法生产白酒，在操作时会感染一些醋酸菌，固态法生产白酒，在操作时会感染一些醋酸菌，成为酒中醋酸的主要来源。醋酸菌是化能异养菌，成为酒中醋酸的主要来源。醋酸菌是化能异养菌，严格好氧。细胞从椭圆形到杆状，有单个的，成对严格好氧。细胞从椭圆形到杆状，有单个的，成对的，也有成链的。不形成芽孢，故对热抵抗力较弱。的，也有成链的。不形成芽孢，故对热抵抗力较弱。繁殖适宜温度在繁殖适宜温度在3131左右，发酵适宜温度左右，发酵适宜温度36363737。v固态法白酒是开放式的，操作中势必感固态法白酒是开放式的，操作中势必感染一些醋酸菌，成为白酒中醋酸的主要来源。染一些醋酸菌，成为白酒中醋酸的主要来源。醋酸是白酒主要香味成份之一。但醋酸含量醋酸是白酒主要香味成份之一。但醋酸含量过多会使白酒呈刺激性酸味过多会使白酒呈刺激性酸味。v能利用葡萄糖产酸,氧化乙醇产生醋酸,有部份菌能把醋酸进一步氧化成CO2和水,微量的醋酸对调节酒味和酒香有好处。4 4枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌v在酱香大曲中有较多的数量。营养细胞呈杆状，芽孢为椭圆形。菌落呈乳白色，表面粗糙，不透明，边缘整齐。生长温度为3039，但在5056时尚能生长，最适 pH为6.27.2，属好氧菌。芽孢抗高温，一般在100，用3小时才能杀死。枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌的作用枯草芽孢杆菌的作用v 有水解淀粉、分解蛋白质的能力,产膜,能产生二乙酰与2,3-丁二醇,这些物质对增加汾酒的绵甜与清香有一定作用,适量的故芽孢杆菌仍可看作是汾酒发酵的有益菌。（二（二）酵母酵母v白酒生产中常用酵母菌可以分为两大类：v 一类为酿酒酵母，主要进行酒精发酵用。v 另一类是生香酵母，主要是供给白酒发酵生成香味物质用。酵母菌的特点：酵母菌的特点：v个体多以单细胞状态存在；v 多数出芽生殖，也有裂殖；v 能发酵糖类产能；v 细胞壁常含甘露聚糖；v 喜在含糖量较高的偏酸性环境中生长。1.酒精酵母酒精酵母v 酒精酵母在微生物分类中属于啤酒酵母。酒精酵母细胞多为圆形，卵圆形或椭圆形。细胞单生、双生或成短串或成团。酵母细胞的大小一般为59612微米，细胞的长宽比例为12左右。啤酒酵母以无性繁殖即芽殖为主，有性繁殖能形成子囊孢子。一般每个子囊内含有14个圆形，卵圆形的表面光滑的子囊孢子。v 产酒精能力强的酒精酵母，其形态以椭圆形、卵形、球形为最多，一般以出芽的方式进行繁殖。2.2.汉逊酵母汉逊酵母v 此属酵母营养细胞的形态多样，为圆形、椭圆形、卵圆形，腊肠形不等。多边芽殖。有的种类能形成假菌丝。子囊形状与营养细胞相同。子囊孢子14个，形状为帽形、土星形、圆形、半圆形，表面光滑。v在麦芽汁中培养后，液面有白色菌醭，培养液变成混浊，底部有菌体沉淀。v 此属酵母多能产生乙酸乙酯，可以增加白酒的香味。由于它能利用酒精为碳源，又能在液体表面产生干皱的菌醭，因此是酒精生产的有害菌。白酒生产中应根据需要调节和控制该菌在曲及酒醅中的数量，取其长处，抑其短处 v汉逊氏酵母也是酒类酵母的污染菌，它们在饮料表面生长，汉逊氏酵母也是酒类酵母的污染菌，它们在饮料表面生长，由于大部分的种能利用酒精为碳源，因此是酒精发酵工业的有害由于大部分的种能利用酒精为碳源，因此是酒精发酵工业的有害菌。菌。3 3球拟酵母球拟酵母v球拟酵母的细胞为球形，卵形或略长形。多边球拟酵母的细胞为球形，卵形或略长形。多边出芽繁殖。出芽繁殖。v在麦芽汁斜面上菌落呈乳白色，表面皱纹，无在麦芽汁斜面上菌落呈乳白色，表面皱纹，无光泽，边缘整齐或不整齐。在液体培养基中有沉渣光泽，边缘整齐或不整齐。在液体培养基中有沉渣及酵母环出现，有时亦能产生菌醭。及酵母环出现，有时亦能产生菌醭。v此属菌酒精发酵能力较弱，大都能产生乙酸乙此属菌酒精发酵能力较弱，大都能产生乙酸乙酯，是白酒生产中重要的生香菌。球拟酵母有的能酯，是白酒生产中重要的生香菌。球拟酵母有的能产生有机酸、油脂等物质。有的还能够利用烃类物产生有机酸、油脂等物质。有的还能够利用烃类物质生产蛋白质。质生产蛋白质。4 4假丝酵母假丝酵母v 假丝酵母的细胞为圆形、卵圆形或长形。假丝酵母的细胞为圆形、卵圆形或长形。多边出芽繁殖。能形成假菌丝。多边出芽繁殖。能形成假菌丝。v 在麦芽汁琼脂培养基上菌落为乳白色，在麦芽汁琼脂培养基上菌落为乳白色，平滑，有光泽，边缘整齐或菌丝状，液体培平滑，有光泽，边缘整齐或菌丝状，液体培养时能形成浮膜。养时能形成浮膜。v 不产色素，很多种有酒精发酵能力，有不产色素，很多种有酒精发酵能力，有的种能利用农副产的种能利用农副产 品或碳氢化合物生产蛋白品或碳氢化合物生产蛋白质，供食用或饲料用。有的种能致病质，供食用或饲料用。有的种能致病 假丝酵母图片假丝酵母图片v 假丝酵母的蛋白质和维生素假丝酵母的蛋白质和维生素B B含量含量都比啤酒酵母高，可用来作为生产食用都比啤酒酵母高，可用来作为生产食用蛋白质、脂肪酸的生产菌种。在大曲酒蛋白质、脂肪酸的生产菌种。在大曲酒的生产中亦能产生一定的酯类物质，也的生产中亦能产生一定的酯类物质，也是一种生香菌。是一种生香菌。（三）（三）霉菌霉菌 （1）霉菌是我们日产生活中常见的一类微生物，在固体培养基上形成的绒毛状、絮状或蜘蛛状的菌丝体。（2）霉菌菌落的特征：在固体培养基上，接种某一种菌，经培养，他们向四周蔓延繁殖后所生成的群体称为菌落。通常在大曲表面看到的霉斑就是某些霉菌的菌落。白酒生产中常见霉菌白酒生产中常见霉菌v 霉菌和酵母菌同属于真菌界。凡生长在营养基质上形成绒毛状、网状、或絮状菌丝的真菌，都统称为霉菌。白酒生产中常见的霉菌有曲霉、根霉、红曲霉、拟内孢霉、木霉、毛霉、梨头霉、青霉等。曲霉是酿酒业所用的糖化菌种，是与制酒关系最密切的一类菌。菌种的好坏与出酒率和产品的质量关系密切。v 大曲中霉菌数量最多大曲中霉菌数量最多,在糖化中在糖化中起着重要作用。它首先是把发酵底物起着重要作用。它首先是把发酵底物淀粉转变成糖淀粉转变成糖,其次是利用芽抱菌或其次是利用芽抱菌或霉菌中的种类产生蛋白酶霉菌中的种类产生蛋白酶,将原料中将原料中的有关物质转变成氨基酸、脂类、醇的有关物质转变成氨基酸、脂类、醇类和羰基化合物类和羰基化合物,使其产品呈现出独使其产品呈现出独特的风味特的风味,因此因此,选育高产蛋白酶的有选育高产蛋白酶的有益菌种益菌种,将是大曲改革的主要途径将是大曲改革的主要途径 1.1.曲霉曲霉v曲霉菌丝有横隔，菌丝体为多细胞菌丝所组成。营养菌丝匍匐生长于培养基表面层。匍匐菌丝可以分化出厚壁的足细胞。在足细胞上生出直立的分生孢子梗，梗的顶端膨大成顶囊。在顶囊表面，以辐射状生出一层或两层小梗，称为次生小梗，小梗上着生有一串串分生孢子。v 米曲霉米曲霉v曲霉曲霉v1.足细胞足细胞2.分生孢子梗分生孢子梗3.顶囊顶囊4.一列小梗一列小梗5.二列小梗二列小梗6.分生孢子分生孢子7.有隔菌丝有隔菌丝（2）黄曲霉黄曲霉孢子囊黄曲霉孢子囊黄曲霉菌丛黄曲霉菌丛v 黄曲霉在察氏培养基上，菌丛初为白色，后变为黄绿色，老熟后呈褐绿色。分生孢子球形、近球形或稍呈梨状，粗糙。培养湿度37。黄曲霉产生的液化型淀粉酶，较黑曲霉强，蛋白质分解能力次于其他曲霉。v 黄曲霉中有些菌能产生黄曲霉素毒素，现已停止使用会产生黄曲霉毒素的菌种，改用不产毒素的菌种作为一些白酒生产的糖化剂。（3）黑曲霉v黑曲霉孢子囊黑曲霉孢子囊黑曲霉菌落黑曲霉菌落v黑曲霉菌丛黑色，顶囊大，呈球形。小梗双层，自顶囊全面着生。分生孢子球形，平滑或粗糙。v黑曲霉具有多种活性强大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和葡萄糖氧化酶等。利用黑曲霉还能产生多种有机酸，如抗坏血酸，柠檬酸、葡萄糖酸和没食子酸等。因此，黑曲霉在发酵工业中被广泛使用。v 在白酒生产及酒精生产中作为主要糖化菌被广泛使用的黑曲霉菌，常用的有AS.3.4309、乌沙米曲霉3.758、AS.391212、UV27，UV96等菌株。2.拟内孢霉拟内孢霉v 拟内孢霉适应性强，繁殖速度快，是大曲“上霉”的主要微生物，培养宜温在2830左右。我国各地酿酒使用的中温大曲、小曲等中，都有拟内孢霉存在。拟内孢霉有较强的糖化能力，可用来生产高纯度的葡萄糖。拟内孢霉可产生较多的多元醇。因此，用拟内孢霉作混合麸曲，生产的白酒有甜味感，可增进酒质绵甜，并能改进后味。3.根霉根霉v根霉在自然界分布很广，是一种常见的霉菌。它对环境的适应性很强，生长极迅速。根霉菌丝无横隔，为单细胞真菌。v根霉含有丰富的淀粉酶，将淀粉转化为糖。是酿酒使用的小曲中的主要微生物，并具有一定的酒精生成能力。根霉生长要求较高的温度，因而适于在高温季节使用。v 根霉的培养适宜温度在3037，但45左右一般还能生长。代谢适宜温度4550。v 重要的根霉菌种有日本根霉3.852，3.868；东京根霉3.851，3.866，3.867，等菌株。4.红曲霉红曲霉v红曲霉个体形态为菌丝具有不规则的分枝。细胞内多核。在麦芽汁琼脂培养基上生长，菌丝最初为白色，老熟后呈紫红色。vv红曲霉喜酸性环境，生长最适红曲霉喜酸性环境，生长最适pH为为3.55，生长最适温度为，生长最适温度为32-35，40左右也能生左右也能生长。对于酒精有极强的抵抗力长。对于酒精有极强的抵抗力。v红曲霉有较强的淀粉和蛋白质分解能力，红曲霉有较强的淀粉和蛋白质分解能力，不仅是清香大曲中的一个重要糖化菌，而且在不仅是清香大曲中的一个重要糖化菌，而且在酿制红酒、玫瑰醋、红腐乳等产品中有重要的酿制红酒、玫瑰醋、红腐乳等产品中有重要的作用。作用。5.毛霉毛霉v毛霉在自然界分布也很广，在基质表面形成灰色、白色或黄褐色的棉絮状菌落。v毛霉在大曲中数量较多，在麸曲及酿酒过程中也可检出，是麸曲生产中的杂菌。v毛霉能产生蛋白酶和淀粉酶，是生产豆腐乳和豆豉的主要菌种。在酒精生产中可采用鲁氏毛霉作为糖化剂，但糖化能力弱于曲霉。白酒大曲中的野生毛霉糖化力较低。6 6梨头霉梨头霉v 梨头霉的菌丝和根霉很相似，但梨头霉产生弓形的匍匐菌丝，并在其上长出孢子梗，不与假根对生，孢子梗往往以25支成簇，孢子囊顶生，多呈梨形。孢子小而呈单孢，大多无色，无线状条纹 v 梨头霉分布在土壤、粪便和酒曲中，空气中也有存在。v 犁头霉生长极为粗放，在基质上呈絮状纤细菌丝体。该菌喜高温高湿，最适生长温度在37左右，大曲中含有数量不少的梨头霉。糖化力不高,但在成曲和酒醅中是数量最多的霉菌,因此,可看作汾酒酿造中主要糖化菌。7.木霉木霉v木霉菌的菌丝透明，有隔，分枝繁杂，分生孢子有球形、椭圆形、倒卵形等。v木霉在土壤中分布很广，能分解纤维素和木质素等复杂的有机化合物。木霉常造成蔬菜、谷物和大型真菌等的变质，使木材、皮革及其它纤维材料霉烂。发酵生产中若能利用此类菌，以纤维素代替淀粉进行发酵生产，这对国民经济将有十分重要的意义。v 在白酒生产中，使用木霉与黑曲霉等混合制曲，在提高出酒率方面取得了很好的效果。v 常用的木霉菌有：v 龙轻50、52、54，v 上海工微所TL250，v 广东甘蔗糖业研究所糖研49号等。8.青霉青霉v 图 青霉帚状体分枝方式v 1.单轮生青霉群；2.对称二轮生青霉群；v 3.多轮生青霉群；4.不对称生青霉群 v 细菌vv其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味具其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味具其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味具其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味具有特殊作用。在发酵酿酒过程中，适当引入细菌还有特殊作用。在发酵酿酒过程中，适当引入细菌还有特殊作用。在发酵酿酒过程中，适当引入细菌还有特殊作用。在发酵酿酒过程中，适当引入细菌还能克服白酒后味不足的缺点。能克服白酒后味不足的缺点。能克服白酒后味不足的缺点。能克服白酒后味不足的缺点。五、大曲中的微生物变化五、大曲中的微生物变化v大曲微生物是通过自然接种、富集而构成的复杂的微生物菌系。微生物来源主要依靠原料本身、空气、场地及覆盖稻草，也有的在拌料时接种了少量优质曲母，强化了有益菌株。大曲中微生物种类非常复杂，生栖方式各不相同，根据形态和生理性状，大体可分为细菌、酵母菌、霉菌三大类。大曲中的细菌主要有醋酸菌、乳酸菌、芽孢杆菌等，细菌菌落一般较小，分布广，繁殖快，大曲酒中很多的香味成分来源于细菌的代谢。v 大曲中酵母菌主要有酒精酵母和产酯酵母等，其中酒精酵母是大曲中的主要产酒功能菌，产酯酵母可产酸或产酯。大曲中霉菌可分为曲霉、根霉、毛霉、犁头霉、青霉等，其菌落较大，开始时往往为白色或灰白色，后来长成孢子时形成各种颜色。v 大曲是白酒生产过程中的糖化剂、发酵剂，是白酒发酵生产中微生物及酶的主要来源，大曲的质量直接关系到酒的出酒率及基酒的质量。从宏观上看，大曲品质主要受环境条件影响;从微观角度看，本质是受大曲中微生物种群产生的复合酶体系组分配比差异的影响。（一）（一）细菌的变化细菌的变化v 原料加水后，微生物主要来自于水、空气、原料、机械设备等。对曲的原料进行培养，大曲成块入房后，随着曲块内部的物理变化和生化变化，则大曲的水分、曲温及酸度发生相应的变化，由于生理指标上的变化，细菌数量在不同时间段内发生的变化不同。曲块入房 5 d 左右，细菌的数量为最多，是大曲发酵阶段中的高峰值，因为此时的水分含量、曲温、酸度对细菌来说是繁殖的最佳时期;v 5 20 d，细菌的数量急速下降，在 20 d 左右出现低谷，这是由于水分下降、曲温过高、酸度上升等综合因素的影响，淘汰部分不适宜生长的细菌，则适应该条件的细菌能继续生长;20 30 d，细菌数量又有所上升，但是未达到前期出现的高峰值，源于水分一直下降、曲温下降、酸度相对稳定，则又给细菌的生长提供了良好的条件，细菌数又增加。v 原料中的酵母数量比细菌数量相对较少，但入房培养后，酵母菌数量有所增加，9 d左右出现高峰，在这段时间内，曲温低，曲块相对疏松，则氧分多，水分含量对酵母的生长很适宜。酵母利用糖类等物质进行发酵，当产生一定营养与糖分时酸度下降到一定程度，则酵母的数量猛增。（二）（二）酵母的变化酵母的变化v 9 25 d，酵母菌数量迅速降低，在培养后的25 d 左右出现低谷，这主要是由于曲温逐渐上升，淘汰了一些不耐高温的酵母菌，水分减少、酸度变大，这样的条件不适合酵母菌生长。25 31 d，酵母菌的数量有所回升，由于曲温下降为低温酵母提供了良好的条件，水分的下降会影响酵母菌的生长，但曲温和酸度下降等因素创造了酵母菌生长繁殖的条件，总体而言出现了酵母菌数量略上升的趋势.（三）霉菌的变化（三）霉菌的变化v 霉菌数在前 9 d 呈上升趋势，在这段时间内主要目的是曲块表面挂衣，即在湿度大、温度低的条件下使霉菌大量增长，尤其让在曲块上繁殖最快的根霉充分生长。v 霉菌的数量在 9 13 d 达到高峰过后，霉菌的数量急剧下降，这主要是因为温度的升高，曲中养分不足、水分和酸度的变化等因素抑制了大多数霉菌的生长但是在恶劣的环境条件下，一些耐高温的霉菌孢子仍能生存。v 在制曲过程中，前期霉菌在所有微生物中是优势群体，15 25 d 时，霉菌的数量持续下降;25 30 d 时，霉菌的数量有所回升，原因在于水分含量和酸度下降，曲温下降，适合该条件的霉菌生长，相对需水量少的霉菌数量呈现上升趋势。v 在大曲培养过程中，酵母菌和细菌的数量较少，霉菌数量较多，大曲的糖化力很高。各种微生物的数量，主要受温度、水分、酸度等指标的影响。曲温是影响微生物数量变化的主要因素，在大曲制作培养过程中控制曲温相对重要，在生产中要采取相关的措施来控制曲温。v 制曲时各中微生物的数量变化整体呈先上升后下降的趋势。在凉霉前为各种菌种的繁殖时期，数量达到最大值；此后各种微生物的数量逐渐减少。酵母菌的数量整体呈先上升后下降趋势。在原料中，酵母菌已有相当的数量，为 106CFU/g；凉霉时数量达到最大值107CFU/g；然后数量逐渐呈下抛物线下降，到出房时数量为 105CFU/g；在贮存时期数量又有所下降。v 在晾霉以前，由于霉菌和糖化酶的作用，使淀粉水解，一部分水分被释放出来，同时糖分增加，使酵母菌获得了生长的条件，因此其大量繁殖；晾霉以后进入前火、大火、后火阶段，由于大曲品温上升，水分由蒸发而减少，大大抑制了酵母菌的生长繁殖。v 因此，致使大曲中酵母的生长率小于死亡率，从而使酵母数量逐渐下降。v 霉菌的数量整体呈先上升后下降趋势。粉碎原料中霉菌数量较少，为 104CFU/g；发酵开始时，霉菌的数量增速最快，到凉霉时数量达到最大值 107CFU/g；然后数量逐渐呈上抛物线下降，到优化点 5 时，数量基本趋于稳定，为 104CFU/g；在贮存时期数量又有所上升。在凉霉以前，由于大曲中水分含量较多，而霉菌生长对水分的要求最低，因此，霉菌的生长速率要明显大于酵母和细菌；v凉霉以后进入前火、大火、后火阶段，由于大曲的品温上升，虽然霉菌生长受到抑制，生长速率小于死亡速率，数量呈下降趋势，但霉菌对水分要求比酵母低，因此下降速率要小于酵母菌；v 进入大火期由于温度很高，霉菌死亡率上升，因此，在大火期霉菌数量的下降速率又明显高于酵母；之后数量稳定在较低的水平，可能是由于水分的减少使霉菌的死亡率下降，趋于稳定。v 3种大曲的霉菌总数均为曲心小于曲皮，这与多数霉菌生长的需氧性有关。霉菌生长旺盛，淀粉酶、糖化酶的活力都应该很高，但研究中 3 种大曲的霉菌总数相当，而这 3 种大曲中的淀粉酶、糖化酶活力却具有较大差异。v 总之，从微生物类群的整体数量变化来看，水分和温度是控制微生物数量而影响微生物代谢，进而影响大曲质量的最重要的因素，而水分又是通过温度来进行控制的。因此，温度是关系大曲质量的重要的可控的优化因素。第四节酒醅中的微生物v 对清香型白酒酒醅中微生物的研究报道较少，还处于初期探索阶段。清香型汾酒的酿造实质是酵母、霉菌、细菌相互作用的过程。酵母以产酒精能力强的酵母菌属为主；霉菌主要有犁头霉属、根霉属、毛霉属、曲霉属；细菌以乳酸菌、醋酸菌和芽孢杆菌为主，而细菌的大量繁殖会引起酸败。通过模拟汾酒发酵条件，筛选出的酿酒主要功能菌多为酵母和细菌。v 此外，汾酒酒醅(大荐和二荐)发酵过程中微生物变化过程也存在异同，两者均出现“二次生长”。但在发酵初期，大茬中乳酸菌数多于二茬，且有少量霉菌。二茬发酵成熟酒醅中几乎没检出霉菌；发酵中期，二茬酵母数又高于大茬；发酵后期，大茬中主要是细菌增加。二茬中除了细菌，酵母菌也增多。酒醅中酵母菌类以酵母菌属为主酒醅中酵母菌类以酵母菌属为主v 酒醅中酵母菌类以酵母菌属为主,在发酵初期数量迅速增加，产酒精能力最强,其次是有一定产香和产酒精能力的汉逊酵母和假丝酵母及产酒精能力不强的拟内孢霉,此外还有极少量的毕氏酵母和产膜酵母。v 汉逊酵母除酒精发酵外,还可生成许多有机酸,能形成较多的酯(以乙酸乙酯为主)，在汾酒风味中起了重要作用，汉逊酵母的发酵力仅低于酵母菌属,耐酒精力和抗酒精力都较强,完全能够适应汾酒的发酵。发酵过程中细菌的动态变化发酵过程中细菌的动态变化v 在在 0 04 4 天天,细菌的含量迅速降低，之后又逐细菌的含量迅速降低，之后又逐渐升高，渐升高，14 14 天天 细菌数达到最大对数值细菌数达到最大对数值 。v 14 14 天天 后后,细菌数不断下降。产生这种现象的原细菌数不断下降。产生这种现象的原因是酒醅发酵细菌分为兼性厌氧细菌和兼性好氧菌因是酒醅发酵细菌分为兼性厌氧细菌和兼性好氧菌,在发酵前期在发酵前期,酒醅中氧气不断减少酒醅中氧气不断减少,使兼性好氧菌使兼性好氧菌数量下降数量下降;v 发酵后期因氧气消耗殆尽发酵后期因氧气消耗殆尽,使兼性厌氧细菌迅速使兼性厌氧细菌迅速繁殖繁殖,产生了波动上升的曲线。在发酵后期产生了波动上升的曲线。在发酵后期,主要主要的细菌是能产生乳酸的乳酸菌的细菌是能产生乳酸的乳酸菌