酒类发酵微生物：解密美酒背后的微生物力量

一、发酵微生物的定义及种类
酒类酿造过程涉及复杂的生物化学反应，发酵微生物在其中扮演着关键角色。主要的发酵微生物包括酵母菌、乳酸菌和霉菌。
1. 酵母菌
酵母菌是最重要的发酵微生物，属于真菌界的单细胞微生物。啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）常用于啤酒和葡萄酒的发酵，能将糖转化为酒精和二氧化碳，产生许多风味物质。

图1 显微镜下的酵母菌（图片来源于https://beinabncc.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/bncc/news/5620210524.jpg）
2. 乳酸菌
乳酸菌（Lactobacillus）在一些酒类发酵中起重要作用，尤其在乳酸发酵过程中，将糖转化为乳酸，赋予酒类独特的酸味和复杂的风味。

图2 显微镜下的乳酸菌（图片由本文作者拍摄）
3. 霉菌
霉菌（Mold）（如曲霉菌和根霉菌）主要用于制作白酒、黄酒和清酒，分解淀粉生成可发酵的糖类。

图3 显微镜下的霉菌（图片由本文作者拍摄）
二、发酵微生物的功能
发酵是微生物通过无氧呼吸将有机物质（如糖）转化为其他物质（如酒精、二氧化碳和有机酸）的过程。不同种类的发酵微生物能产生不同的发酵产物，构成酒类的香气、口感和酒精含量。
1. 糖化作用
在酿酒过程中，淀粉需要先转化为糖才能进行发酵。霉菌分泌的淀粉酶能将复杂的淀粉分解成简单的糖类，如麦芽糖和葡萄糖。
2. 酒精发酵
酵母菌通过酒精发酵，将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳，产生丰富的风味物质，如酯类和醛类，使酒具有复杂的香气。
3. 乳酸发酵
乳酸菌通过乳酸发酵，将糖类转化为乳酸，用于生产酸性酒类，如酸啤酒和一些红葡萄酒，降低酒的pH值，赋予其独特的酸味和清爽口感。
三、发酵微生物的应用实例
1. 白酒酿造
使用大曲、麸曲和小曲，曲中包含的酵母菌和霉菌将粮食中的淀粉和糖类转化为酒精和芳香物质，经过多轮发酵和蒸馏，白酒具有独特的风味和香气。
2. 啤酒酿造
通常使用啤酒酵母，这些酵母菌能快速高效地将麦芽糖转化为酒精和二氧化碳。有些啤酒如比利时酸啤酒，还会使用野生酵母和乳酸菌进行混合发酵，产生独特的酸味和复杂的风味层次。
3. 葡萄酒酿造
野生酵母和人工选育的酵母菌广泛使用。红葡萄酒的酿造常用乳酸菌在发酵后期进行苹果酸-乳酸发酵，降低酸度，增加柔顺感。
4. 黄酒和清酒
传统米酒，酿造过程中使用酒曲，酒曲中含有丰富的微生物群落，包括酵母菌和霉菌，酵母菌将米中的淀粉转化为糖，再将糖转化为酒精，霉菌负责将复杂的淀粉分解为易于发酵的糖类。
四、发酵微生物在现代酿造技术中的发展
现代酿造技术中，科学家通过基因工程和合成生物学手段对发酵微生物进行改良。例如，通过基因编辑技术改良酵母菌，提高发酵效率，减少副产物，从而提升酒类品质。通过微生物组学研究，科学家可以更好地理解和控制发酵过程中的微生物群落，进一步优化酿造工艺。
结语
发酵微生物是酒类酿造中的无名英雄，在微观世界中默默工作，带来了丰富多样的酒类饮品。通过了解这些微生物，我们不仅能更好地欣赏美酒，还能从科学的角度探寻酿酒技术的发展前景。随着科技进步，发酵微生物的研究和应用将为酿酒产业带来更多惊喜和突破。

希望这篇文章能够帮助广大读者更好地理解酒类发酵微生物的奇妙世界，让我们在品味美酒时，对这些微小却强大的生物心存感激。

作者 | 龚国利（陕西科技大学 教授）

作者介绍：龚国利，男，1976年出生，教授、博士生导师，陕西省微生物学会理事，主要从事食品微生物方面的教学和科研工作，主持完成各类科研项目10余项，发表论文100余篇，获国家发明专利30余件。