大曲发酵酒醅微生物区系的初步研究

用大曲发酵生产白酒是我国酿酒工业的重要特点之一,但对其窖池内发酵酒醅的微生物种类组成及其变化规律的调查研究,以往做得不多。我们曾对西安大曲窖池内酒醅反复多次取样分析,进行过多菌种液态白酒发酵研究。现将酒醅微生物区系调查结果报告如下。     

荧光定量PCR法定量白酒固态发酵过程中产土味素的链霉菌

【目的】荧光定量PCR法具有特异性高、灵敏度高等优点,在定量复杂环境中微生物数量方面得到广泛应用。本文采用荧光定量PCR方法对固态白酒发酵过程产土味素链霉菌进行定量分析并验证其准确性。【方法】通过优化大曲和酒醅中微生物基因组提取方法,并建立相应的大曲和酒醅两种基质条件下的荧光定量PCR标准曲线,并对方法的精度和准确度进行验证分析。采用荧光定量PCR方法对大曲和酒醅中产土味素链霉菌进行定量分析。【结果】结果表明大曲中产土味素链霉菌数量在105数量级,并且清茬曲中此类链霉菌数量最高。酒醅发酵起始阶段产土味素链霉菌数量在104数量级,而后随着发酵的不断进行,酒醅中此类链霉菌数量有所减少。【结论】荧光定量PCR方法能够对白酒固态发酵过程中产土味素链霉菌准确进行定量分析,对采用此方法定量其他微生物具有借鉴意义。     

清香型白酒固态酿造过程中酵母种群结构和多样性分析

【目的】探索清香型白酒固态酿造过程中酵母的种群结构和生态多样性变化规律,为科学认识白酒酿造的过程与机制提供理论依据。【方法】运用WL鉴别培养基和26S rRNA D1/D2序列分析方法对清香型白酒3种典型大曲和酒醅发酵过程的酵母进行分类学研究。【结果】从清香型白酒固态酿造过程中共鉴定出10种酵母,分别为Saccharomyces cerevisiae、Issatchenkia orientalis、Pichia anomala、Saccharomycopsis fibuligera、Pichia fermentans、Trichosporon asahii、Hanseniaspora osmophila、Pichia farinosa、Pichia membranifaciens和Clavispora lusitaniae。其中T.asahii、C.lusitaniae、H.osmophila、P.membranifaciens、P.farinose和P.fermentans为首次从清香型白酒酿造过程中分离获得的酵母种类。考察3种典型大曲(清茬、红心、后火曲)和大茬、二茬酒醅发酵过程的酵母种群结构变化规律显示,3种大曲具有相同的优势菌种S.fibuligera,但三者酵母结构组成差异较大,且清茬曲含有最多的酵母数量和种类。酒醅发酵过程中的酵母种群结构与3种大曲均明显不同,大茬和二茬酒醅酵母结构也不同,两种酒醅发酵后期的优势酵母均为S.cerevisiae,而发酵前期优势酵母则分别是H.osmophila和P.membranifaciens。【结论】深入研究了清香型白酒酿造过程中微生物的分布特征和规律,对认识清香型白酒酿造过程和群体微生物的发酵机制,以及丰富我国传统酿造食品微生物的研究,具有重要的理论和实践价值。     

低温大曲酵母菌分离和计数培养方法优化

低温大曲是清香型白酒酿造的核心因素之一,为酿造过程提供了物系、酶系和菌系。酵母菌是白酒发酵过程中最重要的功能微生物类群,研究大曲中的酵母菌种类和含量具有重要意义,对大曲质量评价也具有重要参考价值。但用常规酵母菌分离技术和培养基从大曲中分离酵母菌时易受优势丝状真菌（霉菌）的干扰,霉菌常常很快长满培养皿,将酵母菌覆盖,难以对酵母菌进行定量计数、观察和分离纯化。本研究根据酒醅发酵过程中随乙酸和乳酸含量的升高,霉菌含量急剧降低而酵母菌含量逐渐升高的现象,用常规培养基YPD为基础培养基,测试了添加不同量的乙酸、乳酸和丙酸（后者为常用食品防腐和防霉剂）,以及不同比例的乙酸乳酸组合物,对低温大曲中霉菌的抑制效果和对酵母菌生长的影响进行探究,发现在灭菌后的YPD中添加3.3mL/L乙酸、2.0mL/L丙酸或在乙酸乳酸1:3的情况下添加2.0mL/L乙酸,30℃培养3-5d之内可有效抑制低温大曲中的霉菌,实现对酵母菌的有效分离、计数和纯化培养,而单加乳酸对霉菌,特别是黄曲霉的抑制效果差。随后测试了以前我们从清香型白酒大曲和酒醅发酵过程中分离的13属18种酵母菌在这些培养基上的生长情况,发现这些酵母菌中的绝大多数,尤其是大曲和酒醅中的优势酵母菌种,均可以在这些加酸培养基上良好生长。综合考虑培养基的成本、配制的简便性及分离效果等因素,本研究推荐将灭菌后添加3.3mL/L乙酸的YPD固体培养基作为低温大曲酵母菌分离和定量计数的优化培养基。     

浓香型白酒酒醅微生物分子生物学研究

作为我国四大香型白酒之一,浓香型白酒的酿造过程一直深受人们的关注。在浓香型白酒的酿造过程中,窖泥微生物、酒醅微生物、大曲微生物以及环境微生物这三者构成了其特有的酿酒微生物群落。在整个浓香型白酒的酿造过程中,各个微生物群落在酿酒环境中相互作用从而造就了浓香型白酒复杂的风味。由此可见,要想提高浓香型白酒的质量,需要从浓香型白酒酿造过程中的微生物群落研究着手。本文重点对浓香型白酒的酒醅微生物分子生物学进行研究,以期从中获得能够提高浓香型白酒质量的方法。     

基于26S rDNA D1/D2序列分析酱香型白酒酒醅中酵母菌的群落结构

【目的】比较分析不同发酵阶段的酱香型白酒北大仓酒醅中酵母菌的群落结构。【方法】酒醅样本采集自黑龙江省北大仓白酒不同阶段的发酵窖池,采用平板分离技术获得大量酵母菌纯培养物;基于26S rDNA D1/D2区域的碱基序列,准确鉴定酒醅中的酵母菌;根据酵母菌的数量变化、种类组成、相对频率、多样性指数及其相似性系数,研究酱香型北大仓白酒酒醅中酵母菌的群落结构特征。【结果】北大仓白酒酒醅中酵母菌数量在酿造过程中的变化,遵循着"升高-降低-升高-降低"的规律;第1轮"升高-降低"的过程表现出急剧的"速升速降"特点,而第2轮"升高-降低"的过程则具有相对来说比较温和的"缓升缓降"特征。酒醅内的酵母菌鉴定为8属13种,总体多样性指数处于较高的水平,发酵初期酵母菌多样性指数逐渐增加,最高的多样性指数(1.89)出现在发酵第5 d的酒醅内;然后又逐渐下降,发酵至第11 d时降至最低(0.66);酒醅发酵至13 d时开始直至发酵末期,多样性指数呈现出波动性变化。北大仓白酒酒醅中酵母菌的种类组成总体来说比较接近,大多数情况下相似性系数都高于0.5,说明在白酒酿造过程中酵母菌的组成和分布处于一个相对稳定的状态。对于北大仓白酒酒醅内存在的常见酵母菌来说,Issatchenkia orientalis、Pichia kudriavzevii和Saccharomyces cerevisiae可能在酿造过程中发挥更重要的作用。【结论】北大仓等酱香型白酒的酒醅内存在着丰富的酵母菌资源,阐明酒醅内酵母菌的群落结构可以为解析酱香型白酒的发酵机理提供基础数据和理论基础。     

酱香型与清香型白酒发酵过程中乳酸菌菌群的差异性分析

【目的】为认识乳酸菌在中国白酒酿造过程中的作用与影响, 分析、比较了酱香型与清香型白酒发酵过程中乳酸菌的菌群结构及其差异。【方法】运用PCR-DGGE技术分析酱香型与清香型白酒发酵过程中乳酸菌群的演变规律。并利用传统微生物分离筛选方法进一步确定酱香型白酒发酵中的主要乳酸菌种。【结果】DGGE图谱表明, 白酒发酵过程中的主要乳酸菌种是乳杆菌。但两种香型白酒发酵过程中乳酸菌群组成及动态变化均呈现出明显的差异。清香型白酒酒醅中Lactobacillus fuchuensis是优势菌种, 而酱香型白酒发酵中检测到多种含量较高的乳酸菌种。利用MRS培养基从酱香型白酒酒醅中共筛选获得5种乳酸菌种。通过两种方法, 确定Lactobacillus homohiochii是酱香型白酒发酵过程中含量最高的乳酸菌。【结论】深入研究白酒发酵过程中乳酸菌的组成及分布规律, 对于更好地认识中国白酒酿造中主要的细菌类群——乳酸菌的作用, 具有重要的理论意义和实践价值。     

配糟对清香型白酒发酵中环境因子及微生物群落的影响

【背景】环境因子是影响微生物生长代谢的重要因素,解析半开放条件下酿造过程中环境因子对微生物群落演替的作用对于清香型白酒生产调控具有重要意义。配糟在白酒发酵过程中起着调节发酵速度的作用,其对微生物群落组成变化的影响尚不明确。【目的】揭示使用不同发酵周期配糟对清香型白酒发酵过程中环境因子及微生物群落演替的影响。【方法】采用PacBio测序平台和多元统计分析比较使用2种配糟酒醅中微生物群落结构组成,结合蒙特卡洛置换检验明确环境因子对微生物群落的影响。【结果】与使用正常发酵周期配糟酒醅相比,使用延长发酵周期配糟酒醅水分较低,而酸度、氨基酸态氮、总游离氨基酸、还原糖和残余淀粉较高;微生物多样性和丰富度分析发现,使用延长发酵周期配糟酒醅中细菌α多样性极显著高于使用正常发酵周期配糟酒醅(P<0.001),而真菌α多样性显著/极显著低于使用正常发酵周期配糟酒醅(P<0.05, P<0.001);通过组间差异性分析发现,细菌群落共产生28个差异指示种,而真菌群落共产生15个差异指示种;水分、酸度、氨基酸态氮、还原糖、残余淀粉和总游离氨基酸对微生物群落结构的影响显著(P<0.05)...     

酒醅中精氨酸利用菌株的分离筛选及其对浓香型白酒中瓜氨酸积累的影响

【目的】分析浓香型白酒酒醅发酵过程中氨基甲酸乙酯前体物质瓜氨酸含量显著增加的原因,确定酒醅中能够利用精氨酸并积累瓜氨酸的微生物,为解析白酒中氨基甲酸乙酯的形成机制提供研究基础和理论依据。【方法】采用高通量筛选技术,从浓香型白酒酒醅中分离具有高精氨酸利用能力和高瓜氨酸积累特性的菌株,并通过基因型和表现型验证以及模拟窖内发酵验证它们对瓜氨酸积累的贡献。【结果】共筛选获得20株具有高精氨酸利用能力的菌株,其中Lactococcus garvieae LD3,Bacillus amyloliquefaciens BG5,Pediococcus acidilactici PH7和Staphylococcus pasteuri SH11具有较高的瓜氨酸生成能力,并可使酒醅中瓜氨酸含量显著增加。【结论】筛选获得的4类微生物均能够通过ADI途径代谢积累瓜氨酸,是导致酒醅瓜氨酸含量增加的原因。     

酱香型白酒酿造酒醅中酵母菌多样性研究

为解析酱香型白酒酿造酒醅中酵母菌的菌群结构,获取酒醅中的主要酵母菌,采用高通量测序法分析酱香型白酒酒醅中酵母菌多样性及主要功能菌群,同时采用可培养分离方法获取酒醅中酵母菌活性菌株。从酱香型白酒下沙至五轮次酒醅中共检出59个属、129个种的酵母菌,分离得到酵母菌活性菌株41种,检测到的酵母菌种类与获得的酵母菌活菌在各香型白酒中最多。不同时期酒醅中的酵母菌种类和数量差异明显,其中下沙、造沙轮次以Pichia kudriavzevii为绝对优势酵母菌;一至五轮次随着轮次的递增,酒醅中优势酵母菌的种类增多,其中主要的优势酵母菌有Pichia kudriavzevii、Pichia manshurica、Zygosaccharomyces bailii、Saccharomyces cerevisiae、Candida apicola。酱香型白酒酒醅中蕴藏着极其丰富的酵母菌资源,对酵母菌菌群结构的解析有助于科学地认识酱香型白酒酿造过程中产酒与风味代谢机理,为发酵过程的调控提供一定依据。     

泸型酒酒醅中梭菌群落的研究

正泸型酒(又称浓香型白酒)的生产以高粱为主要原料,以大曲为糖化发酵剂,采用泥窖进行多菌种混合循环固态发酵,窖池中存在的微生物主要包括酵母、霉菌、细菌、古菌等,这些独特而复杂的窖内微生物群落是泸型酒独特风味形成的关键~([1])。梭菌对于泸型酒中己酸乙酯、丁酸乙酯等典型风味物质的形成具有重要作用,虽然已对窖泥进行了群落结构和演替规律的研究,但对酒醅中的这类微生物的变化及其功能则研究甚少。本期刊登了马     

芝麻香型酒醅堆积过程中微生物结构变化分析

【背景】高温堆积发酵过程是芝麻香型白酒生产过程中的一个重要环节,是芝麻香型白酒典型风格形成的关键工序。【目的】解析堆积发酵过程中原核和真核微生物群落的演替规律。【方法】分别对高温堆积酒醅样本的细菌16S rDNA V3-V4区和真菌ITS2区进行Illumina高通量测序,解析高温堆积过程中酒醅的真菌和细菌菌群结构变化规律,同时解析发酵过程中温度、水分、酸度、淀粉、还原糖的变化规律。【结果】酒醅堆积初期0-6 h,占优势的原核微生物菌属是Bacillus、Weissella和Acetobacter。堆积20 h后微生物群落结构变化显著,Weissella的比例降低,Acetobacter的比例显著增加。堆积初期,占优势的真核微生物菌属是Aspergillus、Saccharomyces和Pichia。堆积6 h后,Aspergillus比例下降,而Pichia和Saccharomyces则逐步增多,其绝对优势地位一直保持至堆积结束。酒醅微生物群落结构受翻堆操作的短暂影响(堆积20 h时),最终恢复至平衡状态。高温堆积36 h以后,酒醅中的原核和真核微生物群落均趋于稳定。还原糖数据显示堆积前期微生物糖化作用迅速,36 h后糖化趋于稳定,温度、酸度、淀粉含量参数基本平稳。【结论】酒醅高温堆积发酵过程中,原核微生物和真核微生物有其不同的变化规律。原核微生物的变化是以20 h时的翻堆为结点,翻堆前的优势菌属是Bacillus、Weissella和Acetobacter;堆积后的优势菌属是Weissella和Acetobacter,其中后者占绝对优势。与原核微生物相比,真菌微生物的结构逐步集中,到发酵结束时毕赤酵母和酵母两者占真菌总量的93%以上。芝麻香型白酒发酵过程的高温堆积环节,原核和真核微生物的菌种繁殖以及相应的菌群结构变化为稍后的高温发酵奠定了微生物基础。     

乙醇与酸度协同作用推动芝麻香型白酒固态发酵过程的微生物群落演替

【背景】揭示白酒固态发酵过程中微生物组装规律及其环境驱动因素,对于解析白酒酿造微生物特征具有重要作用。【目的】揭示芝麻香型白酒固态发酵过程中微生物群落的演变规律及其演替的环境推动力。【方法】通过高通量测序揭示固态发酵过程中的优势微生物及群落结构演变过程;通过PICRUSt预测固态发酵过程中原核微生物群落代谢途径分布变化;通过关联分析揭示酒醅理化因子对微生物群落结构演变的解释率;通过实验室模拟发酵验证理化因子对群落组成的影响。【结果】芝麻香型白酒固态发酵过程包括2个阶段:阶段I (0-5 d),乙醇合成速率和还原糖消耗速率最高,Bacillus和Pichia是丰度最高的微生物属,酸度是群落演替最关键推动力;阶段II(5-30d),Lactobacilus和Saccharomyces是丰度最高的微生物属,乙醇是群落演替最关键推动力。在固态发酵过程中酒醅理化因子对群落演替的解释率为68.27%,其中乙醇(最高解释变量)和酸度的解释率分别为13.76%和4.43%,二者的共同解释率为23.17%,对推动微生物群落演替具有协同作用。【结论】揭示了芝麻香型白酒固态发酵过程的微生物群落演变规律及其演替的环境推动力,为提高白酒固态发酵过程可控性提供依据。     

酱香型白酒发酵中酵母群落结构及其对风味组分的影响

【目的】研究酱香型白酒发酵过程中酵母群落结构,及其对酱香型白酒生产的影响。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术分别对产量、酒质较高的第五轮次和较低的第七轮次发酵过程中的酵母群落结构进行解析,同时利用顶空固相微萃取气质联用(HS-SPME-GC-MS)以及高效液相色谱(HPLC)技术分析酒醅中的代谢组分,初步分析了酵母群落对酱香型白酒产量及品质的影响。【结果】用DGGE方法从酒醅中的检测到Issatchenkia orientalis、Torulaspora delbrueckii、Pichia galeiformis、Schizosaccharomyces pombe、Galactomyces geotrichum、Trichosporon asahii、Zygosaccharomyces bailii、Saccharomyces cerevisiae和Pichia fabianii等9种含量丰富的酵母,其中G.geotrichum和S.cerevisiae是第五轮的优势酵母,而第七轮的优势酵母增加了I.orientalis和Z.bailii两种酵母,且Sc.pombe未检测到。第七轮发酵过程中5种酵母在发酵后期衰亡明显,第五轮酵母群落结构相对更稳定;发酵前期第五轮酵母总量是第七轮的2–5倍,而发酵结束时第五轮乙醇含量达到第七轮次的2.45倍。酒醅中挥发性风味组分种类丰富,第五轮中酯类等白酒中重要的风味物质含量明显高于第七轮,有机酸和杂醇油含量低于第七轮。【结论】酱香型白酒酿造过程中酵母菌群多样性较丰富,酵母菌群结构变化对白酒产量及品质影响明显,这为酱香型白酒酿造机制研究奠定了基础。     

大曲微生物在大曲酒生产中的研究现状及发展前景

大曲微生物在大曲酒的生产过程中起到了很重要的作用,本文主要概述了大曲中的微生物类型,并对当前大曲微生物的研究开发及应用进行了阐述,并对其发展前景进行了展望,并为大曲微生物以后的研究方向提供了思路,同时揭示了我国白酒发酵的本质。     

液体发酵白酒的脱臭与串香

液体发酵白酒同固体发酵白酒相比,有着出酒率高、成本低、劳动强度小等优点。但是成品酒风味同固体发酵白酒比较,还有一定的差距。特别是用甘薯干作原料生产的液体发酵白酒,酒精味和薯干味较大。为了提高液体发酵白酒的质量,我们采用了普通木炭代替桦木炭或柞木炭进行脱臭和以香醅串香的方法进行试验,收到了较好的效果,现将我厂液体发酵白酒的工艺过程介绍如下:     

浓香型白酒发酵过程微生物合成正丙醇途径解析

【目的】揭示浓香型白酒窖内发酵过程与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径。【方法】通过对浓香型白酒窖内发酵过程酒醅中微生物的宏转录组进行分析,解析与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,并验证相关微生物合成正丙醇的能力。【结果】浓香型白酒窖内发酵过程中有3条可能的酒醅微生物合成正丙醇的途径。真菌主要通过2-甲基苹果酸代谢途径和苏氨酸代谢途径合成正丙醇,细菌则主要通过丙酸代谢途径合成并参与苏氨酸代谢途径。宏转录组测序分析表明,这3条途径对白酒窖内发酵过程正丙醇的合成与积累均有贡献,并且微生物通过这3条途径合成正丙醇的时期和能力存在较大差异。此外,对分离自酒醅的酵母和乳酸菌合成正丙醇能力分析发现,它们均与浓香型白酒窖内发酵过程正丙醇的合成有关。【结论】本研究揭示了浓香型白酒窖内发酵过程中正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,为阐明白酒发酵过程中正丙醇的形成机制奠定了理论基础。     

洋河浓香型白酒发酵过程酒醅微生物群落结构解析及其与有机酸合成的相关性

【目的】解析江苏洋河酒厂浓香型白酒窖内发酵过程酒醅微生物群落结构,建立酒醅微生物与主要有机酸合成的关联性。【方法】通过宏基因组测序获得白酒发酵过程中微生物群落结构变化规律,利用主成分分析和偏最小二乘回归分析寻找酒醅中影响主要有机酸合成的关键微生物。【结果】根据微生物组成结构变化和有机酸合成变化规律,可将白酒窖内发酵分为两个时期(0–14 d和15–60 d)。其中窖内发酵0–15 d与主要有机酸合成相关的微生物数量显著高于15–60 d的。窖内发酵过程与主要有机酸合成相关的微生物包括7个菌属,分别为乳杆菌属(Lactobacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、酵母属(Saccharomyces)、Naumovozyma、伊萨酵母属(Issatchenkia)、嗜冷芽孢杆菌属(Psychrobacillus)和根霉属(Rhizopus)。【结论】本研究识别了白酒窖内发酵过程中与主要有机酸合成相关的核心和关键微生物,可为阐明白酒窖内发酵产酸机理和保障白酒品质的稳定性奠定研究基础和理论依据。     

浓香型白酒大曲微生物群落结构研究进展

大曲通常作为发酵剂用于酿造传统中国白酒,其提供各类微生物菌系和酶系启动白酒发酵,影响白酒风味和独特风格。近年来,对大曲微生物群落结构的研究成为研究热点,研究人员对大曲微生物群落结构、基因功能和功能微生物等进行了广泛而深入的研究,对大曲微生物组成、变迁规律和功能的认识逐渐清晰。本文综述了浓香型大曲微生物群落结构分析方法、主要微生物组成、重要功能微生物和微生物溯源,为研究大曲微生物群落结构、优化大曲生产工艺和改善白酒品质提供一定的理论依据。     

中国酱香型白酒酿造酿酒酵母的独特生理代谢特征

【目的】酿酒酵母是白酒发酵的主要微生物,对白酒的产量及质量都有重要影响。而酱香酒酿造环境具有高温、酸性、高乙醇等胁迫因素,研究其中酿酒酵母的生理代谢特征并有目的地应用于白酒实际生产中的意义。【方法】从酱香酒酿造环境中筛选一株性能优良的酿酒酵母菌株,比较其与酿酒酵母模式菌株S288c和商业酵母的生理代谢特征。【结果】从酱香型酒醅中筛选得到性能优良的Saccharomyces cerevisiae MT1,该菌株可耐受高温42 °C,高浓度乙醇(16%,体积比),低pH (2.0),其最大比生长速率和最大比产乙醇速率分别达到了S288c的125%和114%,其乙醇转化率也要高于其他菌株。一些挥发性物质只有在MT1的发酵液中可检测到,包括苯并噻唑、2,3-二氢苯并呋喃、4-乙烯基愈创木酚以及丁羟甲苯等,MT1的苯乙醇、法呢醇、橙花叔醇、乙偶姻和大马酮量也要高于S288c。另外,MT1可以利用多种碳源发酵产乙醇,如半乳糖、麦芽糖、蜜二糖、松二糖、海藻糖和棉子糖等。【结论】来源于酱香酒酿造的S. cerevisiae MT1具有高耐受力、高效的发酵性能及更广泛的碳源利用图谱,并能生成多种挥发性物质。