天津科技大学硕士学位论文
1.2.2 酯类对黄酒风味的影响
酯类物质是黄酒中又一重要的风味物质，对黄酒的风味和品质起着关键性的作用，通常具有很强的水果味或花香味。黄酒中的酯类物质种类丰富，包括乙酸乙酯、乳酸乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、琥珀酸二乙酯、乙酸异戊酯等，其中含量最高的是乳酸乙酯和乙酸乙酯，占酯类物质总量的85%以上[19]。中低沸点酯类的含量是随着发酵过程的进行而不断增加的，而高级酯类则增加的非常少，高级酯大部分产生于黄酒陈酿过程中，其含量随着贮存时间而逐渐升高[7,20]。黄酒中常见的酯类及其所呈现的风味特征见表1-2，由表可知，黄酒中常见酯类对黄酒风味有着正面的作用，所以可以通过适当的提高这些有着积极作用的酯类的含量，来进一步改善黄酒的品质。
表1-2 黄酒中主要酯类及其显味特征
Table 1-2 Main esters in yellow rice wine and their characteristics of flavor 酯类 乙酸乙酯 乳酸乙酯 辛酸乙酯 己酸乙酯 乙酸异戊酯 琥珀酸二乙酯
显味特征
香蕉、苹果香，味辣带涩，味淡 香气弱，味微苦，适量有浓厚感，多则带涩
似梨香、菠萝香，苹果味带甜
似菠萝香，味甜爽口，大曲酒香，有愉快气味
梨香，香蕉油香，苹果味 微弱并令人愉快的香气
1.2.3 其他类物质对黄酒风味的影响
黄酒中的酸是黄酒风味中重要的呈味物质，含酸量过低，味淡，酒体不协调；含酸量过高，会影响酒体的整体风味。黄酒中一些不愉快的味感部分来自于脂肪酸，所以黄酒中脂肪酸的含量以少一点为好。黄酒中的氨基酸含量丰富，赋予黄酒复杂的口感。黄酒中含糖量的多少也能够影响黄酒的品质，黄酒中含有一定量的糖能够赋予酒体醇厚感和愉快感，而含糖量过低的酒，其口感往往会比较粗糙。
1.3 黄酒发酵过程中高级醇的形成与控制 1.3.1 高级醇的形成机理
研究表明，在酿酒过程的主发酵期间，酵母菌的生长繁殖伴随着高级醇的生成，80%的高级醇是在这段时间逐渐形成的[21]，酵母生成高级醇的代谢途径有两个(图1-1)：一是分解代谢途径即Ehrlich途径，由氨基酸转氨途径生成α-酮酸[22-23]，α-酮酸经脱羧再脱氢生成高级醇；二是糖代谢途径即Harris途径，由葡萄糖经过EMP途径以及TCA循环生成α-酮酸[24-25],α-酮酸经脱羧再脱氢生成高级醇。在正常发酵液中生成的高级醇总量，75%是由糖代谢产生的，另外25%来源于Ehrlich途径[26-27]。
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1 前言
图1-1 高级醇合成途径
Fig.1-1 Synthesis pathway of higher alcohols
1.3.1.1 分解代谢途径（Ehrlich代谢机制）
1907年，德国化学家Ehrlich[28]最早提出了由氨基酸的分解代谢形成高级醇的途径。1911年，Neubauer[29]等人对Ehrlich代谢途径进行了进一步的补充，即推断a-酮酸是高级醇代谢过程中重要的中间代谢产物，a-酮酸经脱羧转化成醛，醛再进一步还原为相应的高级醇。随后，Lampitt[30]，Yamada[31]，Thorne[32-33]，Ingraham[34]等进一步研究证实氨基酸的分解代谢生成各种高级醇。
Ehrlich代谢机制随着其后研究的不断完善，现在可归纳为：酿酒酵母在酒精发酵过程中，氨基酸通过转氨酶的转氨作用将氨基转移到α-酮戊二酸上形成谷氨酸和α-酮酸，α-酮酸在脱羧酶催化作用下，经脱羧成醛，醛再经醇脱氢酶作用下还原为相应的高级醇，反应过程如图1-2所示[35-36]。
图1-2 Ehrlich代谢途径 Fig.1-2 Ehrlich pathway
根据此反应机制，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等都可以转化为相应的高级醇。各种氨基酸与相应的高级醇之间的关系见表1-3。
表1-3 氨基酸代谢产物与其相应的高级醇
Table 1-3 Amino acid metabolite and its corresponding higher alcohol
氨基酸 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 苏氨酸 苯丙氨酸
α-酮酸 α-异己酸 α-酮基-β-甲基戊酸 α-酮基异戊酸 α-酮基丁酸 3-苯基-2-酮基丙酸
高级醇 异戊醇 活性戊醇 异丁醇 丙醇 苯丙醇
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1.3.1.2 合成代谢途径（Harris途径）
经过进一步研究得知，氨基酸分解代谢途径并不是高级醇生成的唯一途径，主要依据可以归纳为以下几点：（1）在合成培养基中进行酒精发酵时，培养基中加入的氨基酸种类与生成的高级醇种类不具有相关性；（2）高级醇的生成速率与乙醇的形成速率相平行，与培养基中氨基酸含量的高低无关；（3）酵母在含有单一氮源的培养基中发酵时，仍能形成各种高级醇；（4）高级醇中的某些组成（如正丁醇，其相应的氨基酸为缬氨酸）在自然界中并不存在。
Harris于1953年提出了高级醇由糖代谢通过丙酮酸的合成途径[37]。Thouki于1958年提出由葡萄糖能直接形成高级醇[38]，即合成代谢途径：糖类提供合成氨基酸的碳骨架，然后在合成代谢的最后阶段形成α-酮酸中间体，α-酮酸中间体经脱羧和还原形成相应的高级醇[39]。Webb[40]和Ingraham[34,41-42]于1963年，共同提出了异丁醇的糖代谢合成途径。此后的研究中，正丙醇、异戊醇和活性戊醇的合成代谢途径也陆续被提出并最终得到证明，总的反应途径如图1-3所示。
图1-3 Harris途径 Fig.1-3 Harris pathway
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1 前言
1.3.2 影响黄酒中高级醇含量的主要因素
影响黄酒中高级醇含量的因素有很多，如原辅料的成分及比例、发酵工艺的控制、酵母菌种及黄酒后处理工艺等，这些因素相互作用，共同决定黄酒中的高级醇含量[43]。 1.3.2.1 黄酒酿造原辅料
黄酒发酵过程中，原料及微生物中蛋白质的分解是氨基酸的主要来源。原辅料中含有丰富的蛋白质，主要包括酿造用米和制曲用小麦等，这些物质为黄酒酿造提供了大量的蛋白质。黄酒酿造过程中的微生物数量多且种类广，除了酵母菌，还包括细菌、霉菌等，这些微生物死亡后自溶于发酵醪液中，也会提供丰富的蛋白质[44]。
在整个黄酒酿造过程中，氨基酸的含量是一个动态过程，其原因主要为以下两个方面：一是酵母菌等微生物的生长繁殖需要消耗氨基酸，二是在蛋白酶的作用下蛋白质可以不断水解为氨基酸。由于发酵醪中存在过量的氨基酸时会通过分解代谢途径转化为高级醇，因此控制发酵醪中初始物的浓度可以有利于降低高级醇的生成量[38]。 1.3.2.2 碳氮比
这里的氮源主要是指氨基酸态氮，在黄酒酿造过程中，当醪液中氨基酸含量较低时，不能满足酵母菌的生长繁殖需要，酵母菌就会通过Harris途径合成其所需要的氨基酸，这样就会形成较多的α-酮酸，并经过脱羧和还原形成高级醇；当醪液中氨基酸含量较高时，酵母的生长繁殖增加，从而也会导致生成的高级醇含量增加，而且某些特定的的氨基酸也可以通过Ehrlich代谢途径转化形成相应的高级醇[45]。因此发酵醪中的碳氮比控制在能满足酵母菌的需要的范围内，这样能够防止生成过多的高级醇。 1.3.2.3 酵母菌种同化氨基酸的能力
酵母菌吸收氨基酸的主要方式是主动运输，如果酵母分泌的运输酶不同，那其同化的氨基酸也就不同[46]。酵母菌在黄酒发酵过程中，能快速同化的氨基酸只有8种，但是酵母菌生长繁殖过程中需要的不仅仅是这8中氨基酸，所以酵母菌只能依靠自身合成那些不能被自身同化的氨基酸。酵母菌要合成那些不能被自身同化的氨基酸时，由糖代谢途径提供所需要的酮酸，而α-氨基氮来自于能被酵母快速同化的8种氨基酸（经转氨酶脱下）。黄酒发酵起始时，酵母菌合成的酮酸量能正好满足合成氨基酸的需要，所以发酵醪中没有过量的酮酸，但是随着发酵进行，由于酵母菌会放慢或者停止合成氨基酸，所以发酵醪液中就会产生过量的酮酸，而酵母菌无法承受过量酮酸的积累，所以就会通过合成代谢途径将过量的酮酸转化为高级醇。 因此黄酒中高级醇的含量及种类也与酵母菌同化不同氨基酸的能力有关。 1.3.2.4 酵母菌的接种量及增殖倍数
黄酒发酵醪液中，酵母细胞的数量与发酵力的大小相对应，酵母细胞接种后经过生长繁殖，其数量会达到一定的范围内，以满足发酵力的需要。由于高级醇是酵母生长繁殖过程中合成自身细胞蛋白时的副产物，所以高级醇的生成是不可避免的，但是高级醇的生成量又是可以控制的，从理论上说，高级醇的生成量会随着酵母细胞增殖
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