1.主題背景
白酒是中國特有蒸餾酒,是中華民族歷史悠久的傳統產物。目前,白酒行業在產量、銷售收入、利潤等方面保持了較高增長速度,2011年全國規模以上企業白酒產量1025.55萬千升,完成工業總產值3831.27億元,實現利潤571.59億元,稅金445.10億元,為滿足社會消費作出了貢獻。
但是,目前白酒行業發展仍然存在問題:第一,特有的釀造科學理論與技術體系不完善,粗放傳統的經驗式操作使產品品質與安全性控制困難;第二,傳統釀造過程的高消耗和污染問題影響大規模工業化發展的增長模式,產業制造技術急需升級換代。
因此,深入研究白酒的風味特征,闡述白酒風味形成的獨特微生物機理,對于提高白酒產業升級,提高白酒的市場競爭力和國際地位具有十分重要的現實意義與深遠的歷史意義。
江南大學(原無錫輕工大學)是我國最早從事釀酒高級人才培養和科學研究的基地。針對以上問題,江南大學首次在國內將“氣相色譜聞香法(GC-O)”引入中國白酒的研究。2006 年12 月23日,江南大學完成該項目,并通過教育部組織的專家鑒定,鑒定結論“國際同類研究的先進水平”。
江南大學在長期釀酒科學與技術領域研究的基礎上,與貴州茅臺酒廠股份有限公司簽訂協議,首次在我國釀酒企業中應用GC-O 等風味化學的技術方法研究醬香型茅臺酒,該“醬香型白酒茅臺酒風味物質剖析技術體系建設及風味研究平臺的建立”于2009 年順利通過貴州省科技廳的專家鑒定,鑒定結論為“國際領先水平”。以上中國白酒風味化學和微生物學研究工作,為后面開展的“中國白酒169 計劃”奠定堅實的技術基礎和儲備。
2007 年4 月25日~26 日,在江南大學召開了“中國白酒169 計劃”成立大會。明確中國酒業協會白酒分會技術委員會為項目組織單位,江南大學為項目承擔單位,協作單位有江蘇洋河酒廠股份有限公司、山西杏花村汾酒廠股份有限公司、四川劍南春集團有限責任公司、安徽口子酒業股份有限公司、江蘇今世緣酒業有限公司、河北衡水老白干香型酒釀酒(集團)有限公司、北京順鑫農業股份有限公司牛欄山酒廠、陜西西鳳酒酒股份有限公司、四川郎酒集團。
會上成立了以王延才為主任的“項目領導組”和以徐巖教授為主任的“項目指導組”。細化了項目實施方案,并明確了相應的責任人和完成時間。2007 年底,古貝春集團有限公司加入到該團隊。2009年貴州茅臺酒廠股份有限公司、五糧液股份有限公司加入該團隊。2007年,江南大學與勁牌有限公司進行了相關合作,之后勁牌有限公司加入到該團隊。
江南大學高度重視“中國白酒169 計劃”的開展,組成了包括教授3人、副教授2人、講師1人以及博士生、碩士生35人的強大陣容;各合作企業密切配合,從人力物力和實驗條件等多方面給予“中國白酒169 計劃”的實施最大的支持和諸多的保證,形成了良好的產學研合作進行行業關鍵技術和應用基礎研究的新模式企業參與人員53人。
2.主要研究內容及成果
2.1理論與方法學的建立
2.1.1研究總體思路
針對我國白酒中微量成分豐富,但哪些微量成分對白酒風味有貢獻卻并不十分清楚,往往造成在釀酒生產中不需要控制的成分反而被調控,而十分需要調控的成分,卻并不清楚如何調控等問題。本項目形成了風味導向技術,這是研究我國白酒是一條全新的、行之有效的新技術。
2.1.2白酒香氣貢獻判定法
針對白酒微量香氣物質種類繁多,難以判定其香氣貢獻的問題,采用聞香技術能夠直接反映出樣品中存在的呈香物質,因而在酒類風味研究方面已有較多應用。
在通常的情況下,只有OAV (風味化合物濃度與該化合物化合物閾值之比)大于1時,該化合物才有可能對風味有貢獻。200多種甚至1000種的化合物要測定其閾值是一項龐大工程。
正常情況下,測定一個化合物的成本可能達到1000元~1500元。一種快速檢測重要風味化合物的方法的建立顯得十分必要。而GC-O 技術是解決這一問題的關鍵技術。
近幾年來,江南大學應用GC-O 技術對濃香型白酒進行了全面研究,取得了一系列成果。
2.1.3風味導向功能微生物研究學術理論
針對中國白酒特征風味物質不清晰,生產中缺乏準確、系統的釀造科學理論指導的問題,本項目明確了中國三大典型香型(濃香、清香、醬香)白酒中的特征及重要風味物質,尤其是突破性地發現了醬香及清香型白酒中特征風味物質的微生物來源,并首次獲得了產生特征風味物質的功能微生物,明確了它們的合成代謝機制。本項目最終豐富了一系列白酒風味化合物的微生物學研究學術理論。
2.1.4白酒微生物研究的新技術
針對目前國內仍然主要采用傳統技術手段對白酒微生物進行開發研究,對微生物釀造規律及釀造關鍵影響因素不清晰的問題。本項目有效的將傳統釀制技術與現代生物技術緊密結合起來,針對中國獨特、復雜的環境條件,將系統生物學、微生物分子生態學和固態發酵控制等技術綜合運用于重要功能微生物的研究中,形成了白酒功能微生物研究的方法學。
2.1.5白酒釀造功能微生物資源庫
中國白酒豐富而獨特的釀造微生物群體是巨大的生物資源寶庫。針對我國白酒微生物豐富但是缺少系統研究和開發白酒微生物資源的現狀,首次系統地建立了中國白酒微生物菌種庫,該菌庫包括了白酒生產中新發現的菌種、具有新功能的菌種以及已經進入生產應用的菌種等。
2.1.6白酒釀造微生物基因組資源
針對我國白酒釀造微生物學的研究主要處于細胞水平的現狀,首次在全基因組水平上,解析了我國醬香型和濃香型白酒生產中關鍵功能微生物的全基因組序列,不僅在認識水平上提升到當今微生物科學研究的最前沿,而且形成了一整套微生物釀造功能機制研究的方法學體系。
2.2主要研究成果與創新點
2.2.1中國白酒健康成分研究
首次完成了白酒中萜烯類化合物的檢測與定量技術研究,在白酒中新發現了50種以上萜烯,并對萜烯的含量進行了定量;首次完成了白酒中吡嗪類化合物定量技術研究,定性與定量了26種吡嗪類化合物。
2.2.2中國白酒特征香味物質研究
針對白酒香氣成分復雜,但重要香氣成分不清晰的問題,首次建立白酒風味物發現新方法氣相色譜-聞香法(GC-O)以及白酒中微量與痕量化合物檢測技術;基于以上技術,首次鑒定了不同香型白酒中的特征風味物質,如藥香型白酒中的萜烯類物質,清香型中的萜烯DMST 以及異味—糠味物質TDMTDL,醬香型白酒中的高含量的吡嗪等。
2.2.3重要呈香呈味物質形成機理研究
針對中國白酒風味物質形成機理不清晰的問題,首次采用風味導向技術,發現和建立了一批中國白酒中重要風味物質新的形成機理;建立適合中國白酒研究的微生物學研究技術體系;建立了中國白酒優良的釀造微生物菌種資源庫;首次結合現代分子生物學技術系統解析了醬香型、濃香型、清香型、小曲清香型、芝麻香型白酒釀造過程中微生物菌群結構及其演變規律;首次在國際上解析了濃香型(華根霉Rhizopus chinensis CCTCCM201021的全基因組序列)和醬香型白酒特征風味產生關鍵微生物(地衣芽孢桿菌B. licheniformis CGMCC3963)的全基因組序列;推動了功能微生物在中國白酒生產中的應用,如實現小曲清香型白酒純種微生物制曲工藝改進及發酵中重要風味物質代謝控制,在實現機械化改造的同時,有效提高了白酒品質及出酒率;通過優化傳統發酵微生物菌群結構,提高了北方醬香型白酒傳統發酵水平,提升白酒品質。
2.2.4中國白酒中呈香呈味物質專家閾值測定
針對中國白酒復雜,缺少感官科學體系的問題,首次進行了中國白酒規模最大的白酒風味物質閾值測定工作,完成了白酒中79 個風味物質嗅覺閾值測定,形成了具有中國特色、不同于歐美的獨特、個性化描述詞匯。不僅形成我國首套用于國家品酒委員訓練用“中國白酒國家評委品評訓練風味物質標準樣”一套,并且促進標準形成,其中《白酒風味物質閾值品評指南》(20101030—T—607 )已審定通過標準。
2.2.5白酒年份酒研究
針對目前白酒年份酒難以鑒別的關鍵問題,首次建立了白酒熒光光譜測定方法,為年份酒的認識和鑒別提供了科學依據;首次建立了具有低成本、高效率、高準確度、方便、快捷的白酒熒光光譜智能鑒別系統,并促進了年份酒國家標準的制定,相關標準正在制定中。
3.成果推廣應用
成果不僅在中國白酒169 計劃以內的企業進行生產應用,而且在白酒行業相關企業也得到廣泛應用。其中包括,貴州董酒股份有限公司、貴州茅臺酒廠(集團)習酒有限責任公司、河南寶豐酒業有限公司、廣東省九江酒廠有限公司、曲阜孔府家酒業有限公司、青海互助青稞酒股份有限公司、河南仰韶酒業有限公司等共計10 家。通過上述應用,取得了以下顯著成效。
首先,本項目所取得的成果為白酒產業帶來了巨大的經濟效益,五年累計直接經濟效益達100 億元以上。其次,通過本項目的開展,江南大學與各企業建立了緊密的產學研合作關系,在江南大學的協助下,眾多企業建立起一批具有國際先進水平的研發技術平臺(包括微生物分析與風味化學分析技術系統,如GC—O/MS、GC×GC/TOF—MS/O技術、未培養技術、系統生物學技術等),大大提升創新能力。同時,項目實施期間,企業建立了各類國家與省部級創新技術平臺,包括國家企業技術中心、國家級博士后科研工作站以及省企業技術中心等,對企業的技術發展以及整個國家白酒行業的技術進步起到了巨大的推動作用。
4.人才培養
本項目的實施不僅使中國白酒的生產技術水平得到了提升。同時,江南大學對169 企業以及其它白酒企業生產以及科研人員進行了不同層次的培訓,取得了非常好的效果,白酒的生產與科研人員在生產與研究水平上也得到了提升。
第一,為企業培養了大量學術帶頭人,包括與企業建立的博士后工作站以及研究生學位教育;第二,開設技術骨干研究生班,包括舉辦各類研究生班2 批,學術培訓班等40 余場(次),為企業培養了大量后備技術骨干;第三,為企業技術人員專題培訓,五年來共為169 協作單位開設了專題技術培訓達200 多人次。
5. 研究體會及后續設想
5.1“169 計劃”研究體會
“中國白酒169 計劃”的實施體現了如下幾個特點:第一,這是史上規模最大的全面系統的白酒基礎研究。“169 計劃”為建國以來白酒最大規模科研項目。
例如:參與企業最多,投入人員最多,最系統、研究項目最多、研究技術手段及研究成果最國際化;第二,研究的成果將為中國白酒的技術升級和持續發展產生重要深遠的影響;首創的白酒行業首創“產學研”合作方式也將成為協同創新的示范;第三,堅持中國特色、科學發展、和諧共贏是白酒產業技術創新之道。
充分認識我國白酒與國外蒸餾酒以及發酵酒可能存在的不同,堅持實事求是的科學態度解析我國白酒;傳統的經驗中蘊含著科學性,要遵循科學規律,按事物發展的客觀規律開展科學研究;堅持產學研合作,尊重知識與知識產權,共同發展,實現雙贏。
5.2今后工作設想
一方面,進一步加強白酒基礎研究,完善白酒理論體系。中國白酒屬于天然固態自然發酵的產物,與其它蒸餾酒相比,微生物種類更多,生產過程更復雜。因此白酒的發酵機理更復雜,這文章來源華夏酒報也是無法完全借鑒其它蒸餾酒的發酵機理的原因。因此,中國白酒的發展只有注重原創,只有通過實踐才能更深入的去解析白酒發酵過程,最終形成一套具有原創知識體系的中國白酒發酵機理。
另一方面, 解決白酒產業升級的技術需求,全面實現白酒現代化發展;傳統中國白酒采用經驗傳承式生產模式,生產依賴于自然,本項目在前期研究中,已初步在小曲清香型白酒、醬香型白酒中實現了純種制曲生產。后續還需針對不同白酒的不同特點及實際需求進行針對性的分析與解決;同時,還需進一步在白酒生產中實現機械化、信息化發展。