高产乙偶姻酵母菌种的选育与提高白酒中四甲基吡嗪含量的研究

重要的贡献，同时也赋予了中国白酒有益健康的功 能，即适度饮酒可以预防心血管疾病、II 型糖尿病 等，降低心肌梗死的风险[2]。
自然界中存在的 TTMP 主要是通过食物加热 过程中的美拉德反应生成，而且吡嗪类作为食品添 加剂是安全的。白酒生产中的 TTMP 是由微生物 代谢产生前体物质乙偶姻和氨，然后乙偶姻和氨反
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酿酒科技 2018 年第 10 期（总第 292 期）·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 2018 No.10(Tol.292)
DOI：10.13746/j.njkj.2018280
高产乙偶姻酵母菌种的选育与提高白酒 中四甲基吡嗪含量的研究
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陈诗佳，李玲玲，陈叶福，肖冬光
(Key Lab of Industrial Fermentation Microbiology of Ministry of Education, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)
Abstract: Tetramethylpyrazine is a recently-discovered health factor in Baijiu. Increasing tetramethylpyrazine content in Baijiu is of great significance in both Baijiu flavor and Baijiu quality. In this paper, the synthesis pathways of tetramethylpyrazine in Baijiu and its research progress were summed up. Based on the metabolic and regulating mechanism of acetoin in yeast cells, a series of yeast strains with high-yield of acetoin were obtained. These strains were applied in the production of Qingxiang Fuqu Baijiu. Compared with start strains, the fermenting performance of these strains under solid- state anaerobic fermentation conditions was almost the same, however, the content of acetoin and the content of TTMP in fermented grains increased by 320.38 % and 74.66 % respectively. (Trans. by YUE Yang) Key words: tetramethylpyrazine; Baijiu; acetoin; Saccharomyces cerevisiae
四 甲 基 吡 嗪（Tetramethylpyrazine, TTMP），又 名川芎嗪，分子式为 C8H12N2，结构式如图 1 所示。 TTMP 作为中药材川芎根茎的主要活性生物碱成 分[1]，具有治疗心脑血管疾病，抑制血小板集聚和保 肝护肝的药理作用。TTMP 在白酒中具有较低的 风味阈值，能对其他香味物质起到明显的烘托叠加 作用，丰满白酒的香气。TTMP 不但对白酒风味有
(工业发酵微生物教育部重点实验室，天津科技大学生物工程学院，天津 300457)
摘 要： 四甲基吡嗪是近年来在白酒中发现的一种健康因子，提高白酒中四甲基吡嗪的含量对于白酒 产品风味与品质具有重要影响。总结了白酒中四甲基吡嗪的形成途径以及目前的研究进展，酿酒酵母 细胞中的乙偶姻代谢与调控机制，并通过分子育种手段选育了一系列高产乙偶姻的酵母菌株。在清香 型麸曲白酒中的应用结果表明，与出发菌株比较，高产乙偶姻菌株在固态厌氧发酵条件下的基本发酵性 能没有发生变化，酒醅中乙偶姻的含量提高达 320.38 %，TTMP 的含量提高了 74.66 %。 关键词： 四甲基吡嗪； 白酒； 乙偶姻； 酿酒酵母 中图分类号：TS262.3；TS261.4；TS261.7 文献标识码：A 文章编号：1001-9286（2018）10-0114-06
Breeding of Yeast Strains with High-Yield of Acetoin and Its Application in Baijiu Production to Improve Tetramethylpyrazine Content
CHEN Shijia, LI Lingling, CHEN Yefu and XIAO Dongguang
收稿日期：2018-04-25 作者简介：陈诗佳（1992-），女，浙江人，硕士研究生，主要从事现代酿造技术方面的研究，E-mail：92shi@163.com。
陈诗佳，李玲玲，陈叶福，肖冬光·高产乙偶姻酵母菌种的选育与提高白酒中四甲基吡嗪含量的研究
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图 1 2,3,5,6-四甲基吡嗪结构式
应生成 TTMP，其中后者为自发的热力学过程[3]，见 图 2。白酒中 TTMP 的含量大多在每升几微克到几 十毫克之间，其中酱香型白酒、芝麻香型白酒和兼 香型白酒的含量显著高于其他香型白酒。其主要 原因是这些白酒的酿造过程都有一个开放式的堆 积培养过程，在此过程中，芽孢杆菌等细菌大量繁 殖，代谢产生乙偶姻和氨，在较高温度下合成 TTMP。施小明等[4]从双沟酒堆积醅中筛选得到 3 株 枯 草 芽 孢 杆 菌 ，制 成 单 菌 株 麸 曲 应 用 到 白 酒 生 产 中，白酒中 TTMP 的含量分别是对照的 5.99 倍、4.70 倍和 3.67 倍。朱兵峰等 则 [5] 分别筛选了 1 株枯草芽 孢杆菌和 3 株地衣芽孢杆菌，在利用还原糖发酵过 程中，通过弱酸胁迫和补加葡萄糖的策略，同时控 制两个发酵阶段的搅拌转速，积累并提高了前体物 质乙偶姻的利用率（40.3 %），进而提高了 TTMP 的 产量。徐岩等[6]将具有相应酿造功能的微生物菌剂 进行复配组合，使用组合微生物菌剂的芝麻香型白 酒头段酒中的吡嗪类物质提高了 33.6 %。袁建国等 以 [7] 4.5 %的比例添加芽抱杆菌 B-010，使芝麻香型 白酒中TTMP的含量由0.4 mg/L提高到1.8 mg/L。