上世纪二十年代末，中国科学界出现了一件石破天惊的大事。美国顶级自然科学学术刊物《Science》杂志刊登了一篇中国科学家研究豆腐乳发酵微生物的论文，这是中国首篇Science论文。
这篇论文的作者是魏嵒（yán）寿教授。论文讲述了他从中国豆腐乳中发现了一种新的单孢霉菌物种Mucor sufu，它的菌丝能够渗透到豆腐乳的中心，将其转化为具有特殊风味的豆腐乳。
魏嵒寿作为中国第一代现代微生物学家，一直致力于我国传统发酵技术的研究，其中就包括酿酒。上世纪三四十年代，正值抗战，石油与化工原料非常稀缺，魏喦寿试验利用甘薯生产酒精，采用纯种酵母菌提高发酵效率，补充了战争时期稀缺的资源。他还在贵州茅台镇一带创办了国立中国酒厂贵州一厂，是当地最大的酒厂。魏喦寿编写过多部教材，比如《农业微生物学》、《高粱酒》等书籍，是我国发酵工业的学科奠基人，被誉为中国酒业科学第一人。
酿酒微生物之于白酒酿造的作用和影响的研究，就是魏喦寿等老一辈先驱，在“实业救国”旗帜下开启的。中华人民共和国成立后，关于微生物与白酒发酵、与白酒风味的研究又在秦含章等酒界泰斗的努力下继续推进，其中以大曲酱香酒的研究成果尤为显著。如今，天然具有科研创新基因的国台，接过先辈手中薪火，持续潜心研究十余年，百年薪火，试炼成金，又有了许多突破性的新进展。
跨越半个世纪，酿酒微生物与风味物质的关联性这一研究课题仍没有完结。由于风味物质的复杂，酱香型白酒的主体香味物质也暂未确定，目前有“4-乙基愈创木酚说”“吡嗪及加热香气说”“高酸低酯复合香气说”“呋喃类和吡喃类衍生物说”等诸多假说，酱酒的主体风味仍是未解之谜。
那么，酱香型白酒的风味，为什么如此丰富？这些风味物质又是如何生成在一起的？须提到酿造中国白酒酿造的主角——微生物。
显微镜下的“风味之谜”
上世纪50年代以来，在“茅台酒要搞一万吨”的指示下，茅台酒厂在距离茅台镇二十多公里的地方、遵义汇川区等全国各地多次设厂实验，尝试异地酿制茅台，但最终都以失败告终。最终得出了“离开了茅台镇，就生产不了茅台酒”的结论。
之所以无法在异地复制茅台，核心在于酒中的2%。白酒98%是水和酒精，2%是微量风味物质，而白酒的质量和风格取决于风味物质的组成，酿造过程中的功能微生物与这些风味物质的形成密切相关。
“传统固态发酵白酒生产工艺，是一个开放式自然发酵过程，依靠的是自然环境和气候，利用的是环境中的微生物群，而不是简单的纯种微生物发酵。环境中的微生物群生长、繁衍及驯化，直接受环境的影响”。中国著名白酒专家季克良曾说：由于受海拔高度的影响，茅台镇地势低凹，四面环山，冬暖夏热，风力小，雨量适中；加上数千年来经久不息的酿酒活动对微生物的长期驯化和自然筛选作用形成了一个无法复制的特殊微生物群落自然生态圈，正是这些对茅台酒生产有益的微生物群落，对茅台酒独特的“复合香”风格的产生起着至关重要的作用。
一句话总结：“离开茅台镇，就酿造不出正宗的酱香酒”，根本原因就在于这里微生物资源的独特性、不可复制性。根据科研数据：茅台镇核心产区内拥有的细菌高达233个属，785个种，其中特有18个属91种；真菌426个属，611个种，特有79个属117种。
由于酱香型白酒的酿造，在制曲、堆积、摊晾、发酵等工序，均与自然环境充分接触，这让自然微生物能够直接作用于酱香型白酒的生产过程中。环境微生物的丰富，直接决定了酿造微生物的丰盛。
比如，“茅台镇第二大酿酒企业”国台数智酒业集团就在国台酒的酿造过程中，鉴定出了451个属的1073种微生物。其中包括细菌，如醋酸杆菌属、分支杆菌属、克罗彭斯特菌属、大洋芽孢杆菌属、芽孢杆菌属、乳杆菌属等；真菌则有，哈萨克斯坦酵母属、酿酒酵母菌属、接合酵母菌属、毕赤酵母菌属、裂殖酵母菌属等。而这还仅仅是识别和统计的，未测定的还有很多。
如此丰富微生物，在酒醅中联合作用、相互影响，就形成了交织纵横的代谢路径，成千上万种风味物质就此而成。比如，芽孢杆菌的代谢，可生产四甲基吡嗪、乙偶姻等；一些黑曲霉可代谢酚类、呋喃类；高温放线菌能够生成3-辛醇、乙酸等；相关肠杆菌可以生成亚油酸乙酯、苯乙酸乙酯……而这些物质或者物质前体，有些又可以在微生物酶的作用下相互转换。总而言之，变幻万千，举不胜举。
随着科技手段进步，酱香型白酒中检测到的风味物质也越来越多，每隔几年就会翻倍增长，似乎无穷无尽。时至今日，科研团队已经在酒中发现了3000多种物质，其中，能够明确定量分析的有1574种，挥发性组分1182种，非挥发性成分392种。此外，具有潜在生理活性的组分还有200多种。
风味的感知是由气味分子和滋味分子分别与鼻腔上嗅觉受体和舌头上的味蕾作用，通过一系列神经传递,最后经大脑加工得出的。不同的风味物质，对应了不同香气感官。简单举几个例子，像酱酒中的关键组分四甲基吡嗪，会有一种类似烘焙的焦香与糊香，3-羟基-2-丁酮则有呈黄油香、酸奶香，苯乙醇则为酱香型白酒赋予了玫瑰香、水果香、蜜香等。这即是酱香型白酒神奇之处，酿造过程中并没有添加如此原料，却能够让人品味到如此丰富的、多元的自然香气，堪为一种可品味的“香水”。
打破酱酒研究的“技术瓶颈”
微生物与风味物质的关联性，让研究人员意识到，揭开酱酒风味之谜，或许应从微生物的角度寻求突破。但随之而来的困难在于，人们很难高效地鉴别和认识如此庞大的微生物菌群，微生物鉴定技术，很长时间都成为一项“技术瓶颈”。
传统上，鉴别微生物主要依赖“纯培养鉴定法”。通俗来说，需要人们先在酒醅中提取混合的微生物菌群，然后，通过适宜的分离筛选条件得到纯菌和菌落，再经生态学观察和生理生化实验，进行微生物的种属归类。这种方式要耗费大量时间，有时培养需要几周，甚至一个月，才能鉴别出少数特点突出的菌种。而且，这一方法还有很大的局限性，自然界中可培养的微生物只占总数的0.1%～10%，绝大多数微生物无法实现纯菌培养，也就无从鉴定。
随着高效技术手段的进步，技术瓶颈逐渐被打破。比如，国台科技团队将荧光变量PCR技术引入了酱酒科研，技术人员利用“不同微生物，对应不同基因组的规律”，通过比对不同微生物的基因荧光强度，在两个小时内，就可以得到关键微生物种类的定量结果。
这极大提升了酱酒微生物和风味研究的效率。而依靠此高效技术，也让国台科研人员发现了酱香型白酒酿造品质的内在规律。他们发现：酱香型白酒酿造品质的根源，在于微生物的组成比例和动态演替变化规律的差异，尤其是高温堆积的结束阶段，是重要的酿造品质控制节点和调控窗口。
基于此，国台科研团队建立了一套菌群评价体系，在国台酒堆积发酵的结束阶段，当核心功能微生物丰度达到TPM（CPM）>107（15G测序深度），而酵母菌属与乳杆菌属的比例约达到70-80：1的时候，即能够实现高品质酿造。其中，对酱香型白酒起到核心作用的优势微生物，为裂殖酵母属、毕赤酵母属、酿酒酵母属、接合酵母属、乳杆菌属，粟酒裂殖酵母是重要的活性功能微生物。
这些微生物的名称，虽然生僻，但并不陌生。其中，酵母菌，即是生活中面食发酵一类微生物，乳酸菌则是酸奶、肠道活菌饮品的主要组分。只不过，国台酒酿造中这些微生物的种类和功能更加具体，就像不同的人群有不同专业、行业、职能的区分，微生物亦是如此，酿酒用的正是它们的“专长”。
比如，在国台酒发酵中的酵母菌，可分为产酒酵母、生香酵母及产多元醇酵母三大类，像前面提到的酿酒酵母、粟酒裂殖酵母及毕赤酵母都具有较高的产酒能力，粟酒裂殖酵母还能降解某些杂味；而毕赤酵母属、接合酵母属则拥有极强的生香能力，可产多种高级醇、有机酸、化合酯等风味物质。
国台酒的风味提升
对于酿酒微生物秉性和酿造规律的研究，让国台酒的酿造实现了更多品控保证，也让酒体风味也能够向着更优路径进行。比如，依靠微生物的实验研究和实践，国台酒实现了多次风味提升。
酱香型白酒，所以用“酱”为名，在于有一种近似大酱的浓郁复合香。这种香气主要来源于酱酒发酵窖池中酒醅的窖面层，即最顶端的一部分酒醅，相对应的还有窖中层和窖底层。三个部分的酒醅，位置各异，条件不同，酿造出的酒体也别具一格，窖面酒主要在于“酱香突出、曲香明显”，醇甜酒则凸显醇甜味和爽净感，窖底酒则有一定类似浓香型白酒的窖香味道。
为了满足人们对酱酒中“酱香味”的需求，国台科研团队通过筛选“国台酒细菌菌种库”的18株菌微生物，实现了窖面酒风味的提升。经过特定微生物的代谢调控，让国台窖面酒中的挥发性物质的成分如2-丁酮、硬脂酸乙酯、十四碳烯酸乙酯、丙酸乙酯等十五种风味物质的构成得到了显著优化，酱香更幽雅、曲香更诱人。
本文开篇还提到了一个关于确定酱香型白酒主体香的假说，即“吡嗪及加热香气说”。这里的吡嗪，指的是一种化合物的大类，其中重要的成员是四甲基吡嗪。四甲基吡嗪不仅具有多重生理活性功能，还赋予酱香型白酒烤焙、坚果、可可等香气。因此，不少研究者认为，这可能就是对酱香型白酒起到关键作用的呈香呈味物质。
为了增进这一风味物质的效用，国台科研团队同样利用13株菌种的筛选与优化，其自然选育的地衣芽孢杆菌GTBL-168，产四甲基吡嗪含量可达12.22 mg/L，实现了对国台酒四甲基吡嗪物质的提升。
在酱酒中还有一大类物质，它们如果过量，会对神经中枢产生负向不利作用，像充血、头痛等现象，影响饮用舒适度。国台科研团队通过微生物的研究，改善了传统酿造关于高级醇的问题。此外，还通过提高原料利用率、降低酒醅酸度，以及提高乳酸乙酯等风味物质的含量，如此即改善了国台酒风味，也增进了饮酒的舒适度。
产区环境微生物丰富，决定了酿酒过程的微生物丰度，而后者又决定了白酒中的风味物质丰茂，进而呈现出丰富多彩感官体验。国台酒对于微生物的深入研究，正让这一道世界谜题慢慢被解开，也正在引领着中国酱香型白酒的风味提升。
来源 国台酒业
编辑 张建
二审 牛波
三审 陈华永
