中国白酒是一种在中国有着几千年历史的发酵酒精饮料，虽然对其风味形成和微生物过程的研究还不多，但它正面临着食品质量、安全和可持续性现代化和标准化的产业挑战。
本文介绍了中国白酒传统发酵工艺及其特点，综述了中国白酒风味化学和微生物
发酵工艺的研究进展，并提出了
今后的改进和研究方向。
一.研究背景
1.中国白酒中的乙醇含量(38~65%，v/v)大多高于其他酒精饮料，这是由于在固态条件下自然发酵和蒸馏的结果。新鲜的酒被储存起来在密封罐中陈酿，使风味和口感成熟。这种特殊的酿造工艺，决定了中国白酒浓郁的风味和浓郁的口感。
2.这种相当古老和依靠经验的发酵过程，令人惊讶的是仍然在中国广泛使用，正面临着修改、标准化和优化的挑战。有些问题与食品质量、安全、可持续性和现代工业改进有关。因此，有必要对这一过程进行全面的研究，从控制较差的自发发酵过渡到过程控制下的接种发酵。
3.中国白酒的传统酿造工艺包括酒曲制备、底物水解、白酒发酵、固相蒸馏、陈酿、勾兑等。与任何其他食品和饮料发酵，这些在半控制条件下的特殊的长时间生产过程是独特的。几个世纪以来，白酒发酵过程一直被认为是一门建立在几代人经验基础上的艺术，而不是一种技术。
二.工业挑战
1.食品质量担忧
原料标准化不到位，发酵过程控制不佳，即使最终的白酒产品可能经过勾兑处理，也会造成严重的质量缺陷和不稳定。例如，大曲链霉菌群落中土臭素的土臭气味造成了严重的感官缺陷，虽然这可以由两种芽孢杆菌菌株控制。异味问题，如发霉和恶臭，以及糟糕的味道，如苦味，远未得到解决。此外，作为消费最广泛的酒精饮料之一，中国白酒每升的价格从几美元到数百美元不等。商业利益的极高价格导致一些劣质甚至假冒产品出现在市场上，当不加控制的成分添加时，损害了消费者的利益，最终也损害了健康。等级识别、真伪鉴别和质量控制对保护生产者和消费者的利益具有重要意义。因此，开发了基于挥发物的鉴别方法，包括光谱学和人工鼻。食品可追溯性也可用于全面控制。为了保护消费者和生产者的利益，中国白酒地域知名品牌的保护越来越受到重视。尽管所有这些尝试对于识别、认证和评估都是可靠和有效的，但这些努力并不能完全解决质量和伪造问题。传统工艺的质量不稳定性需要通过现代标准、验证和可持续的制造工艺来革新质量和安全。
2.食品安全风险
鲜酒在贮存过程中可能会形成一些毒素，影响食品安全。氨基甲酸乙酯具有遗传毒性和致癌性，广泛存在于酒精饮料和发酵食品中，具有极高的毒性，对人体健康有害。氨基甲酸乙酯是由尿素、氰化物和乙醇组成的，这些物质都存在于白酒中，在一些中国白酒中也发现了。发酵技术和化合物都会引起氨基甲酸乙酯的形成。采用HPLC-FLD方法检测并证明，以氢氰酸为前驱物和原料，在较高的贮藏温度下贮藏时，氨基甲酸乙酯产生。为了防止氨基甲酸乙酯在白酒中的积累，需要优化贮藏条件，采用有效的检测和消除技术。中国白酒在自然发酵过程中存在微生物毒素污染的风险。例如，在酒曲和中国白酒发酵环境中发现的曲霉和青霉菌等丝状菌产生的赭曲霉毒素A，在76份白酒样品中的9份被检测出最大浓度为0.17mg/L。另一个例子是由稻草和大曲中的伯克霍尔德菌产生的有毒黄素用于酱香白酒发酵。大曲样品中检测出超过8mg/kg的毒素，但蒸馏液中未检测出毒素。稻秆被广泛应用于曲大曲制备中，以促进质量、热量和气体的传递。大曲所用稻草的污染可能会影响最终产品的食品安全。异丁醇和异戊醇等高级醇类存在于许多酒类中，对中国白酒的风味和口感起着重要作用，但过量也会对健康造成潜在危害。中国白酒中高级醇的含量约为0.6~1.2g/L。我们尝试过降低高级醇的方法，例如，从富士SA-IEP苹果皮中提取的酶可以非常有效地降低中国白酒中的高级醇。研究表明，混合发酵剂会产生相对较低的高级醇，但味道和风味较薄。因此，高级酒精含量应控制在适当的范围内。
3.环境问题
关于废物管理、水消耗和能源效率，环境问题对食品行业越来越重要。如前文所述，中国白酒工业主要还是传统的原始工艺，发酵、蒸馏、勾兑控制欠佳。中国白酒行业认识到清洁生产、高效用水和能源循环利用的紧迫性，但实质性的改变仍有待实现。此外，有人怀疑当地环境的变化可能会影响当地的微生物，从而影响产品质量和安全以及生产力。在传统工艺背后令人信服的科学原理被释放出来之前，这种保守的信念和实践很难被改变。中国白酒行业的现代化需要先进的环保工艺，特别是能源和废物管理，以平衡可持续发展。
4.废物和产品的定价
食品工业的废弃物和副产品是可再生资源，具有生产附加值产品的巨大潜力。蒸馏残渣是主要的固体废物，由碳水化合物、蛋白质、脂类和一些有价值的微生物代谢物组成，虽然现在只是用作食用菌的饲料、肥料或培养基质。生物乙醇生产可以成为白酒蒸馏废液值价化的可能性之一.例如，h2so4经糖化发酵后，以葡萄糖浓度计乙醇得率为91.9~98.9%。从蒸馏固体废物中回收风味化合物也很有研究性。通过超临界二氧化碳萃取，每升萃取物可获得55.17g乙基(9Z)-9十八烯酸酯，可作为溶剂和食品添加剂。然而，中国白酒行业的废渣和副产品定价仍处于起步阶段，复杂的过程导致传统行业效率低下和尴尬。现代工业、现代生物技术和可持续发展将推动这一领域的进步。
5.传统工艺面临现代工业的挑战
传统发酵的许多弊端是由于缺乏控制和标准化而直接或间接造成的。在这个行业也不例外，现代工业发展势在必行。传统发酵工艺的进化和现代化在许多发酵食品上取得了成功，如东方的酱油和西方的奶酪;传统的发酵和制造方法已经存在了几个世纪，强烈依赖于个人的操作技巧和经验。图4a为浓香型白酒著名品牌泸州老窖博物馆的老厂区(多年)。在一个经验制造过程中，个人的能力和技能，以及原材料，环境和气候因素，会影响生产率和质量一致性。在过去几十年里，现代生物技术和相关领域的发展改进了传统方法，导致了许多技术创新。中国白酒行业的许多酿酒厂已经转型为半机械化经营。当今，随着现代社会的发展，中国白酒行业面临着挑战和机遇:工艺现代化、环境友好型生产、更好的工艺控制、操作标准化，产品质量和安全一致。一些新型白酒(如烤芝麻香型白酒)的发酵已经采用了半自动化技术，都显示了从原始操作向工业现代化的转变。然而，中国白酒的创新是一个复杂的、长期的过程，需要研究基本原理来优化过程。现代食品生物技术促进了食品发酵从经验过程到先进技术的演变。
三.研究展望
1.风味化学
进一步的研究更多地
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