酒類發酵微生物：解密美酒背后的微生物力量

一、發酵微生物的定義及種類
酒類釀造過程涉及復雜的生物化學反應，發酵微生物在其中扮演著關鍵角色。主要的發酵微生物包括酵母菌、乳酸菌和霉菌。
1. 酵母菌
酵母菌是最重要的發酵微生物，屬于真菌界的單細胞微生物。啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）常用于啤酒和葡萄酒的發酵，能將糖轉化為酒精和二氧化碳，產生許多風味物質。

圖1 顯微鏡下的酵母菌（圖片來源于https://beinabncc.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/bncc/news/5620210524.jpg）
2. 乳酸菌
乳酸菌（Lactobacillus）在一些酒類發酵中起重要作用，尤其在乳酸發酵過程中，將糖轉化為乳酸，賦予酒類獨特的酸味和復雜的風味。

圖2 顯微鏡下的乳酸菌（圖片由本文作者拍攝）
3. 霉菌
霉菌（Mold）（如曲霉菌和根霉菌）主要用于制作白酒、黃酒和清酒，分解淀粉生成可發酵的糖類。

圖3 顯微鏡下的霉菌（圖片由本文作者拍攝）
二、發酵微生物的功能
發酵是微生物通過無氧呼吸將有機物質（如糖）轉化為其他物質（如酒精、二氧化碳和有機酸）的過程。不同種類的發酵微生物能產生不同的發酵產物，構成酒類的香氣、口感和酒精含量。
1. 糖化作用
在釀酒過程中，淀粉需要先轉化為糖才能進行發酵。霉菌分泌的淀粉酶能將復雜的淀粉分解成簡單的糖類，如麥芽糖和葡萄糖。
2. 酒精發酵
酵母菌通過酒精發酵，將葡萄糖轉化為乙醇和二氧化碳，產生豐富的風味物質，如酯類和醛類，使酒具有復雜的香氣。
3. 乳酸發酵
乳酸菌通過乳酸發酵，將糖類轉化為乳酸，用于生產酸性酒類，如酸啤酒和一些紅葡萄酒，降低酒的pH值，賦予其獨特的酸味和清爽口感。
三、發酵微生物的應用實例
1. 白酒釀造
使用大曲、麩曲和小曲，曲中包含的酵母菌和霉菌將糧食中的淀粉和糖類轉化為酒精和芳香物質，經過多輪發酵和蒸餾，白酒具有獨特的風味和香氣。
2. 啤酒釀造
通常使用啤酒酵母，這些酵母菌能快速高效地將麥芽糖轉化為酒精和二氧化碳。有些啤酒如比利時酸啤酒，還會使用野生酵母和乳酸菌進行混合發酵，產生獨特的酸味和復雜的風味層次。
3. 葡萄酒釀造
野生酵母和人工選育的酵母菌廣泛使用。紅葡萄酒的釀造常用乳酸菌在發酵后期進行蘋果酸-乳酸發酵，降低酸度，增加柔順感。
4. 黃酒和清酒
傳統米酒，釀造過程中使用酒曲，酒曲中含有豐富的微生物群落，包括酵母菌和霉菌，酵母菌將米中的淀粉轉化為糖，再將糖轉化為酒精，霉菌負責將復雜的淀粉分解為易于發酵的糖類。
四、發酵微生物在現代釀造技術中的發展
現代釀造技術中，科學家通過基因工程和合成生物學手段對發酵微生物進行改良。例如，通過基因編輯技術改良酵母菌，提高發酵效率，減少副產物，從而提升酒類品質。通過微生物組學研究，科學家可以更好地理解和控制發酵過程中的微生物群落，進一步優化釀造工藝。
結語
發酵微生物是酒類釀造中的無名英雄，在微觀世界中默默工作，帶來了豐富多樣的酒類飲品。通過了解這些微生物，我們不僅能更好地欣賞美酒，還能從科學的角度探尋釀酒技術的發展前景。隨著科技進步，發酵微生物的研究和應用將為釀酒產業帶來更多驚喜和突破。

希望這篇文章能夠幫助廣大讀者更好地理解酒類發酵微生物的奇妙世界，讓我們在品味美酒時，對這些微小卻強大的生物心存感激。

作者 | 龔國利（陜西科技大學 教授）

作者介紹：龔國利，男，1976年出生，教授、博士生導師，陜西省微生物學會理事，主要從事食品微生物方面的教學和科研工作，主持完成各類科研項目10余項，發表論文100余篇，獲國家發明專利30余件。