木聚糖酶分子结构与重要酶学性质关系的研究进展

木聚糖酶在特型酒生产中的应用李旭晖，吴生文，张志刚，辛秀明(四特酒有限责任公司，江西樟树331200)摘要：探讨了固态发酵工艺中木聚糖酶对特型酒中醛、醇、有机酸、酯等风味物质的影响。

结果表明，入池发酵酒醅中木聚糖酶添加量为500 U/kg糟时，所产酒的醛类物质、杂醇油含量最低，四大乙酯及丙酸乙酯含量较高，对应酸的含量也高。

当木聚糖酶添加量为200 U/kg糟时，所产酒的风格突出、口感较好。

关键词：特型酒；木聚糖酶；固态发酵；风味物质中图分类号：TS262.3；TS261.4；Q814文献标识码：B文章编号：1001－9286（2011）05－0065－04Application of Xylanase in the Production of Saint LiquorLI Xuhui,WU Shengwen,ZHANG Zhigang and XIN Xiuming(Saint Liquor Co.Ltd,Zhangshu,Jiangxi 331200，China)Abstract:The effects of xylanase on the flavoring substances in Saint liquor including aldehydes,ethanol,organic acids and esters etc.vestigated.As the addition level of xylanase in fermented grains was 500 U/kg distiller grains,the content of aldehydes and fusel oil induced liquor was the lowest,the content of four main ethyl esters and ethyl propionateas were comparatively higher,and the contentsponding acids was also higher.As the addition level of xylanase was 200 U/kg distiller grains in fermented grains,the produced liquor htaste and specific styles.Key words:Saint liquor;xylanase;solid fermentation;Daqu liquor;flavoring substances基金项目：江西省科技支撑计划项目(2009BGA02800)分支项目。

收稿日期：2011－03－22作者简介：李旭晖(1984-),女，湖北人，硕士。

通讯作者：张志刚(1965)，男，河南洛阳人，工程师，酿酒师，省级白酒评委，主要从事白酒工艺及酿酒微生物的研究，获市级科技成果2项，在上刊物上发表论文近20篇，E-mail:zhangzhigang1965@。

特型酒的生产不是以纯淀粉为原料而是以整粒大米为原料，米粒中淀粉层外围有纤维素和木聚糖等半纤维素的包裹，从而影响到对原料中淀粉的利用率[1]。

在颗粒性固体发酵情况下木聚糖酶等非淀粉多糖(NSP)酶在颗粒溶解上的作用十分重要。

只有将细胞间质分解破坏之后，才能使淀粉颗粒裸露出来，淀粉酶才能充分进行糖化作用。

对于颗粒溶解的第一步，分解细胞间质的正是木聚糖酶[2]。

对于木聚糖酶在酒类中的应用，国内外的报道主要集中在啤酒和葡萄酒酿造方面，用于改善麦汁的过滤速度[1]和提高葡萄汁的得率[3]。

有研究表明[3-4]，将木聚糖酶作用于淀粉质原料，可以与纤维素酶等其他多糖水解酶协同作用，破坏原料细胞的结构，促进淀粉、蛋白质等有效成分的溶出，降低物料粘度，加速其他酶(主要是糖化酶)的作用，从而提高原料出酒率。

在大曲酒酿造中，大曲为发酵、产香提供了微生物群系和风味前驱物质，也提供了丰富的生物催化剂酶[5]。

木聚糖酶是大曲中众多酶类中的重要一种，但目前，未见曲中木聚糖酶的检测数据报道。

本试验通过添加高木聚糖酶与传统发酵工艺相结合，研究木聚糖酶风味物质的影响。

旨在揭示大曲中酶类指标与曲的内在机理和规律。

1材料与方法1.1材料糟醅：粮∶糟为1∶5.5，由四特酒责任有限公司车间提供；大曲：由四特酒责任有限公司大曲一供；木聚糖酶：4000 U/g，宁夏和氏璧生物技术有生产。

陶坛（25 L）：市场上购买；小型甑桶（30 L）：特酒有限责任公司自制。

1.2方法1.2.1酒精发酵实验在晾床上取摊凉后准备下曲的原料糟酒醅1均匀的分成6份，每份准备曲粉1.5 kg。

将称好素酶同备好的曲粉一起与酒醅混合均匀，使酒酿酒科技2011年第5期（总第203期）·LIQUOR－MAKING SCIENCE＆TECHNOLOGY 2011 No．5(Tol．203)酿酒科技2011年第5期（总第203期）·LIQUOR－MAKING SCIENCE＆TECHNOLOGY 2011 No．5(终纤维素酶活力的增加值分别为0 U/kg糟、200 U/kg糟、300 U/kg糟、400 U/kg糟、500 U/kg糟、600 U/kg糟，装入陶坛，密封，同生产酒醅一起入窖发酵（夹在入窖酒醅中）。

发酵27 d后，开窖取出陶坛，从陶坛中取出酒醅样品，用30 L小甑桶分别对发酵酒醅进行蒸馏，测定所得蒸馏酒基的酒度、总酸、总酯以及各种微量成分。

1.2.2测定方法木聚糖酶活力：见参考文献[6]；酒度、总酸、总酯：见参考文献[7]。

乳酸：采用Agilent1200 LC测定，使用ZORBOX柱(4.6 mm×250 mm)，流动相为甲醇∶KH2PO4=40∶60(KH2PO4浓度为0.02 mol/L，pH值2.1)，柱温40℃，UV检测器波长210 nm。

丙酸乙酯：使用A T白酒专用柱(25 m×0.53 mm×1μm)，采用Agilent6820气相色谱仪测定；其他微量成分使用CP-Wax57CB石英毛细管柱(50 m×0.25 mm×0.2μm)，采用HP5890气相色谱仪测定。

1.3计算出酒率（%）＝出酒量（kg）耗粮量（kg）×100%2结果与讨论2.1木聚糖酶对出酒率的影响按表1添加不同量的木聚糖酶，与未加木聚糖酶的一组做对比，观察其对酒精产量的影响，结果见表1。

将木聚糖酶应用到淀粉质原料的酒精发酵生产中，一方面木聚糖酶可通过降解原料中的半纤维素破坏植物细胞壁，使细胞内容物充分释放出来，与淀粉酶、糖化酶等水解酶充分接触，提高糖化发酵效果；另一方面，木聚糖酶的降解作用可降低发酵醪粘度，促使液化糖化作用，提高发酵过程中的传热与传质效果，从而提高原料出酒率。

实验表明，将木聚糖酶应用于酿酒，每100 kg原料可增加出酒量4～9 kg，提高出酒率16%～42%。

当木聚糖酶添加量为400 U/kg糟时，出酒率达到最大值。

2.2木聚糖酶对特型酒风格风味物质的影响2.2.1木聚糖酶对总酸、总酯等成分的影响发酵27 d后，取蒸馏后的基酒，对其酒度、总酯、总酸等成分进行分析，其中微量成分采用色谱仪进行分析测定，将每池所出的酒折合成60%vol原酒计，具体结果见表2。

表2结果表明，在特型酒生产中，加入木聚糖在提高出酒率的同时，也会提高甲醇的含量，相比木聚糖酶的对照组，当木聚糖酶添加量为300 U时，甲醇含量提高了60%；而总酸、总酯、高级醇变化不明显。

2.2.2木聚糖酶对醛类物质的影响白酒中的乙醛和乙缩醛含量较高，占总醛的是白酒香味的重要组成。

成品酒中的醛类，可在贮中氧化缩合、自然挥发，使酒中的醛类降低，酒质得绵柔[8]。

酒中的醛类含量应适量才能对酒的口处，但是过量则使白酒有强烈的刺激味和辛辣味，样的酒后会引起头晕，经常饮用含游离状态乙醛的后嗓子发干，并会成酒瘾[9]。

木聚糖酶的添加对醛的影响结果见图1。

从图1中可以看出，添加木聚糖酶后，白酒中乙缩醛含量有所降低；而异戊醛、糠醛含量有所提木聚糖酶添加量为500 U/kg糟时，乙醛、乙缩醛到最小值，而异戊醛含量达到最大值，相比对照组降低了57%，乙缩醛降低了50%，异戊醛提高了当木聚糖酶添加量为200 U/kg糟时，糠醛含量达值，其含量相比对照组提高了43%。

2.2.3木聚糖酶对酯类物质的影响在白酒中，除乙醇和水外，酯的含量占第3位四大乙酯（己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸是我国白酒的主要香气成分，其含量占总酯的95%。

在特型酒酒基中酯类含量关系为：乳酸乙酸乙酯＞己酸乙酯。

从图2中可以看出，当木聚糖酶添加量为40-- - -!- - - -- -"- -#! " " $图1木聚糖酶的添加对醛类物质的影响66图3木聚糖酶的添加对醇类物质的影响图2木聚糖酶的添加对酯类物质的影响糟时，乙酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸乙酯的含量均达到最小值，分别降低了24%、31%、28%和26%。

当木聚糖酶添加量为500 U/kg糟时，乳酸乙酯的含量达到最大值，提高了52%。

添加木聚糖酶后，乳酸乙酯在酒中所占比例随之提高，而其他酯类所占比例变化不明显。

2.2.4木聚糖酶对醇类物质的影响杂醇油是一类高沸点的混合物，是3个碳以上的一元醇类物质的总称，其主要成分是正丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇等高级醇。

在酒精工业上高级醇被视为杂质，且易溶于酒精不溶于水，在酒度低时类似油状，所以习惯上称高级醇作“杂醇油”[10]。

杂醇油是中国白酒苦味或涩味的主要来源之一。

白酒中如果杂醇油含量过高(超过国家规定的卫生标准)，对人体有毒害作用，而且还给酒的风味带来邪杂味。

因此，杂醇油在白酒中含量不能过高，但杂醇油作为白酒中重要组成成分之一，如果白酒中根本没有或十分缺少杂醇油的话，酒味将变得十分单调单薄。

各种高级醇都有各自的香气和口味，是构成白酒的主要香味成分之一，是醇甜和助香剂的主要物质来源，也是酯类物质和酸类物质的桥梁(酸醇酯化反应生成酯)[11]。

木聚糖酶的添加对醇类物质的影响结果见图3。

随着木聚糖酶的添加，杂醇油的含量略有提高，正丁醇含量有所降低。

当木聚糖酶添加量为400 U/kg糟时，正丙醇、异丁醇、异戊醇含量均达到最大值，分别提高了23%、18%和10%；而正丁醇含量降低了29%。

2.2.5木聚糖酶对酸类物质的影响有机酸是白酒中呈味的主要物质，酒中缺乏不柔和，不协调，后味短淡。

在白酒中酸是新酒老化剂，酸的组成比例和含量的多少，对酒的协调性能力有影响[12]。

在口味上，有机酸能增加酒的后味或消去杂味，可使酒出现甜味或回甜感。