李豆南，邱樹毅*

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550025）

醬香大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)及微生物功能研究概述

李豆南1,2，邱樹毅1,2*

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550025）

醬香大曲是優(yōu)質(zhì)醬香白酒重要的糖化、發(fā)酵劑，按制曲工藝劃分其屬于高溫大曲。醬香大曲中以細(xì)菌、霉菌、酵母菌為代表的各種微生物類群混合生長，共同推動(dòng)了釀造過程的順利進(jìn)行，對醬香白酒品質(zhì)、風(fēng)味的形成有重要貢獻(xiàn)。該文從醬香大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)與微生物功能性分析兩個(gè)方面綜述了醬香型大曲微生物的研究進(jìn)展，分析醬香型大曲微生物類群與醬香白酒品質(zhì)之間的聯(lián)系，并對未來的研究提出展望。

醬香大曲；菌群結(jié)構(gòu)；功能分析

我國傳統(tǒng)白酒生產(chǎn)的歷史可以追溯到千年以前，是世界上最古老的蒸餾酒之一，其主要以富含淀粉質(zhì)的糧食為原料，經(jīng)過固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)等方式發(fā)酵、蒸餾而成。在這之中，以茅臺酒為代表的醬香型大曲酒以其香氣幽雅、酒體醇厚豐滿、回味悠長、空杯留香持久的特點(diǎn)深受廣大消費(fèi)者的青睞，迅速成為了中國優(yōu)質(zhì)白酒的典范。醬香大曲是高品質(zhì)醬香白酒之骨，重要的糖化發(fā)酵劑和生香劑，醬香型大曲的微生物類群分布及其數(shù)量消長變化影響了各階段產(chǎn)物的生成，對白酒的品質(zhì)及風(fēng)格特征定型有突出貢獻(xiàn)[1]，通過微生物菌群的代謝作用，可以有效將原料中的淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酒精以及特征風(fēng)味物質(zhì)。

醬香大曲具有原料易得、工藝簡單、功能性強(qiáng)的特點(diǎn)[2]，其實(shí)質(zhì)為高溫大曲，采用100%純小麥為原料，常以4%～5%的優(yōu)質(zhì)曲母作為接種源，制曲溫度達(dá)60～65℃，使用前還要經(jīng)過長達(dá)3～6個(gè)月的貯存，整個(gè)制曲過程完全在開放式的環(huán)境下進(jìn)行，不同來源的各種微生物不斷更替富集，經(jīng)長期自然選擇過程，在大曲中形成獨(dú)特的菌群結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對白酒的品質(zhì)特征造成影響[3]。其制作工藝如下：

1 醬香大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)研究

1.1 傳統(tǒng)培養(yǎng)方法

傳統(tǒng)可培養(yǎng)分離技術(shù)是分析微生物的基本方法，通過合適的純化分離條件可以得到純種菌株，進(jìn)行形態(tài)學(xué)、代謝功能以及分子生物學(xué)的分析，是全面了解菌株特性的重要方式，雖然在廣泛的使用過程中存在著耗時(shí)較長、精確性不高、只能對可培養(yǎng)性的菌種進(jìn)行分離鑒定等技術(shù)缺陷[4]，但在白酒酒曲微生物類群研究領(lǐng)域，該技術(shù)一直是無法替代的主要分析手段。1981年，貴州省輕工業(yè)局科學(xué)研究所采用可培養(yǎng)分離技術(shù)，對茅臺醬香大曲中的微生物進(jìn)行多次分離，共得到95種微生物，其中細(xì)菌47株、霉菌29株、酵母菌19株，通過菌株純種及混種制曲實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)嗜熱芽胞桿菌、曲霉、毛霉、紅曲霉為醬香大曲中的有益菌類，對大曲品質(zhì)的強(qiáng)化有利[5]；而接下來，采用菌落計(jì)數(shù)法針對大曲中微生物類群進(jìn)行的初步分析也表明了大曲中細(xì)菌數(shù)量最多，霉菌次之，酵母菌數(shù)量最少的規(guī)律。有學(xué)者[6]對茅臺高溫大曲制曲過程各階段的微生物類群進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)高溫大曲微生物數(shù)量以細(xì)菌占優(yōu)，酵母菌整體較少，制曲前期細(xì)菌為主，中后期霉菌類群占據(jù)優(yōu)勢的醬香大曲微生物消長規(guī)律。WANG C L等[7]也采用可培養(yǎng)法對不同成熟階段的茅臺醬香大曲中的微生物菌群進(jìn)行分析，從大曲中共分離出超過200種菌株，發(fā)現(xiàn)了以芽孢桿菌屬為主，醋酸菌屬、乳酸菌屬和梭菌屬所組成大曲細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)，以曲霉屬為主，毛霉屬、根霉屬、紅曲霉屬和木霉屬所組成霉菌菌群結(jié)構(gòu)，以釀酒酵母屬為主的酵母菌菌群結(jié)構(gòu)，同時(shí)表明大曲位置的不同，細(xì)菌、酵母菌、霉菌三大類微生物類群結(jié)構(gòu)的分布也會呈現(xiàn)差異。

一系列可培養(yǎng)分離鑒定的結(jié)果無疑表明醬香大曲是一種以細(xì)菌、酵母菌和霉菌三大類群為主的微生物混合生長體系，在不同的制曲階段和曲塊分布位置，三大類微生物會呈現(xiàn)出不同的消長規(guī)律，但總體表現(xiàn)出細(xì)菌種類數(shù)量最為豐富、霉菌次之、酵母菌數(shù)量較少的特點(diǎn)，這正如著名學(xué)者方心芳所言，醬香大曲的實(shí)質(zhì)為一種細(xì)菌曲；而芽孢桿菌、曲霉、毛霉以及根霉總體為醬香大曲中的優(yōu)勢微生物類群，這些微生物的分布、生長代謝與醬香大曲的品質(zhì)息息相關(guān)，深入探求其功能機(jī)理將十分有助于釀造工藝的改進(jìn)。

1.2 結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的免培養(yǎng)方法

近年來隨著技術(shù)的進(jìn)步，菌種分析方法從傳統(tǒng)的經(jīng)典分類學(xué)逐漸發(fā)展到現(xiàn)代分子生物學(xué)方法，在傳統(tǒng)可培養(yǎng)分離技術(shù)的基礎(chǔ)上，一系列諸如聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳（polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis，PCR-DGGE）技術(shù)、16S或18S rRNA基因序列同源性分析技術(shù)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性（polymerase chain reaction-restriction fragmentlengthpolymorphism，PCR-RFLP）技術(shù)、Biolog微平板技術(shù)、熒光定位雜交技術(shù)（fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH）、高通量測序技術(shù)等以現(xiàn)代分子生物技術(shù)為基礎(chǔ)的免培養(yǎng)分析方法開始應(yīng)用于醬香大曲的微生物菌群分析，取得了更為全面精確的分析結(jié)果；陳林[8]在傳統(tǒng)分離技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合Biolog微平板技術(shù)對武陵醬香酒釀造過程中微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究，結(jié)果顯示大曲中的微生物總量最為豐富。LI H[9]運(yùn)用擴(kuò)增核糖體DNA限制性分析（amplifed ribosomal DNA restriction analysis，ARDRA）技術(shù)針對茅臺醬香大曲進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Actinobacteria和Firmicutes門下的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌為優(yōu)勢細(xì)菌類群，并通過代謝分析表明這些菌種能夠有效產(chǎn)生丙酸、1,3-丁二醇、醋酸、甲基酯類風(fēng)味前體物質(zhì)。LIU X等[10]則運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)對茅臺大曲整個(gè)制曲階段曲塊中的微生物多樣性進(jìn)行分析，表明在大曲成型、成熟以及晾干時(shí)期微生物類群結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯差異，其中成型階段乳酸菌與多數(shù)真菌多樣性水平較高，成熟階段真菌類群多樣性下降，芽孢桿菌數(shù)量占優(yōu)，在晾干時(shí)期，芽孢桿菌、產(chǎn)酸細(xì)菌以及真菌的多樣性顯著下降，還首次從醬香大曲中發(fā)現(xiàn)Lactococcussp.、Microbacterium testaceum、Cochliobolussp.、Thermoascus crustaceus等未培養(yǎng)微生物類群。ZHANG L Q等[11]同樣采用PCR-DGGE技術(shù)對郎酒高溫大曲中的微生物類群進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌類群中乳酸菌及芽孢桿菌為大曲中的優(yōu)勢菌群，霉菌類群則以曲霉菌為主，酵母類群以扣囊復(fù)膜酵母菌等非釀酒酵母菌為主，同時(shí)還鑒定出了研究較少的耐熱芽孢桿菌。在最新的研究中，黃曉寧等同樣采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳法（PCR-DGGE）對某醬香型大曲微生物群落組成進(jìn)行分析鑒定，共鑒定出14種菌，發(fā)現(xiàn)其中以葡萄球菌、高溫放線菌、地衣芽孢桿菌和多枝橫梗霉為優(yōu)勢菌[12]。

雖然研究表明免培養(yǎng)分析技術(shù)會由于序列讀取精準(zhǔn)度的問題存在一定的缺陷，但更多的研究無疑揭示了該技術(shù)所展現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢，進(jìn)一步驗(yàn)證了由可培養(yǎng)法得出的醬香大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)組成，在原先可培養(yǎng)法的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了許多未培養(yǎng)微生物菌群，并對其功能特性完成初探。同時(shí)還能與可培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行互補(bǔ)，探究各種微生物類群的變化規(guī)律，為今后大曲微生物研究提供了新的思路。

1.3 醬香大曲中細(xì)菌的菌群結(jié)構(gòu)分析

很早就有研究者提出細(xì)菌是醬香大曲的生香動(dòng)力，研究也認(rèn)為主要來自細(xì)菌菌群的代謝產(chǎn)物經(jīng)過一系列復(fù)雜的反應(yīng)最終生成了各種風(fēng)味物質(zhì)，是醬香風(fēng)味形成的主要途徑；在這其中，菌群結(jié)構(gòu)特征直接影響到了代謝產(chǎn)物的形成，被視為醬香風(fēng)味產(chǎn)生的根源，因此多年來針對醬香大曲中細(xì)菌類群結(jié)構(gòu)的分析一直是研究熱點(diǎn)，基于傳統(tǒng)可培養(yǎng)分離技術(shù)的運(yùn)用，研究者對醬香大曲中的細(xì)菌菌群進(jìn)行分離篩選，逐步確立了以芽孢桿菌為醬香大曲中主要的細(xì)菌菌群的規(guī)律，見表1。

多年的研究已經(jīng)表明，芽孢桿菌為醬香大曲細(xì)菌類群中的十分普遍的優(yōu)勢種屬，耐高溫的特性使得其能夠在高溫、高濕、偏酸的制曲環(huán)境下廣泛分布于大曲之中，在多種細(xì)菌被大量淘汰的情況下生長繁殖，代謝產(chǎn)生高溫蛋白酶以及淀粉酶類，輔助霉菌對于大曲原料的降解，同時(shí)能夠生成多種游離氨基酸，經(jīng)過發(fā)酵體系中一系列復(fù)雜的反應(yīng)，產(chǎn)生白酒醬香風(fēng)味[2]。對于不同地區(qū)及不同時(shí)期制作的醬香大曲而言，具體的芽孢桿菌種類會存在一定的差異，考慮到醬香大曲完全開放式的制作環(huán)境，制曲原料、制曲微環(huán)境、水質(zhì)、母曲種類、工藝參數(shù)等因素對于大曲細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)的形成均有很大的影響，出現(xiàn)這樣的結(jié)果也就顯而易見。

表1 醬香大曲細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)研究Table 1 Bacterial community structure in Moutai-flavorDaqu

此外，隨著分子生物學(xué)鑒定方法的進(jìn)一步發(fā)展，除16S rDNA序列同源分析鑒定技術(shù)外，更多先進(jìn)的鑒定技術(shù)也逐漸運(yùn)用起來，快速、精確的檢測鑒定大曲微生物成為可能，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了許多新型細(xì)菌種類，拓展了學(xué)界對于大曲細(xì)菌類群的認(rèn)識。高亦豹等[20]運(yùn)用PCR-DGGE免培養(yǎng)技術(shù)對江蘇某醬香型高溫大曲中的細(xì)菌菌群進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)很少報(bào)道的高溫放線菌Thermoactinomyces sanguinis，同時(shí)檢測到Weissella cibaria、L.helveticus、L.fermentum、L.panis四種乳酸菌及一些葡萄球菌、克雷伯氏菌，為醬香大曲細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)的研究開辟了新思路。有學(xué)者[21]以PCR-DGGE技術(shù)研究某醬香型白酒制曲過程中的細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)及消長規(guī)律，結(jié)果表明醬香母曲、翻倉曲和出倉成品曲細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)存在明顯的差異，隨著大曲的發(fā)酵成熟，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性變化明顯，發(fā)現(xiàn)了以芽孢桿菌屬、魏斯氏菌屬和乳酸桿菌屬為主的10個(gè)細(xì)菌屬以及未研究報(bào)道過的丙酸桿菌屬、棒狀桿菌屬和鞘氨醇單胞菌屬下的Sphingomonas yabuuchiae等細(xì)菌。王彩虹[22]采用克隆文庫技術(shù)與PCR-RFLP聯(lián)用手段對不同香型大曲中細(xì)菌群落進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)醬香型大曲優(yōu)勢細(xì)菌為枝芽孢桿菌屬和高溫放線菌屬，分別占全部克隆子的比例為44.83%、43.10%，其中枝芽孢桿菌屬為醬香大曲的特有菌種。在最新的研究中，王曉丹等[23]采用第二代454 FLX＋高通量測序平臺對貴州省遵義地區(qū)3個(gè)醬香型大曲中細(xì)菌群落進(jìn)行比較分析，共檢測出以厚壁菌門為主的6個(gè)門49個(gè)屬細(xì)菌，其中高溫放線菌屬、芽孢桿菌屬含量均高于30%，為主要優(yōu)勢菌屬，還發(fā)現(xiàn)了棒狀桿菌屬、魏斯氏菌屬等稀有細(xì)菌屬，進(jìn)一步豐富了醬香大曲功能性細(xì)菌類群的研究范圍。

上述研究表明，除芽孢桿菌外，高溫放線菌、乳酸菌、丙酸桿菌以及棒狀桿菌等多種細(xì)菌同樣廣泛地存在于醬香大曲中，這些菌種通過傳統(tǒng)可培養(yǎng)分離方法幾乎無法分離得到，但新型免培養(yǎng)技術(shù)的結(jié)果又揭示其的確為醬香大曲整體細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)的組成部分，同芽孢桿菌一起發(fā)揮著重要的作用。其中高溫放線菌屬已在芝麻香型白酒高溫大曲中首次分離得到，經(jīng)鑒定為Thermoactinomyces vulgaris，具有產(chǎn)堿性磷酸鹽酶、酯酶、類脂酯酶及萘酚-AS-BI-磷酸水解酶的活性；乳酸菌則是衡量大曲品質(zhì)的重要標(biāo)志之一，決定著大曲的質(zhì)量，也是白酒增已降乳改進(jìn)工藝的控制性菌種；而進(jìn)一步明確這些細(xì)菌菌種功能性作用對于深入了解醬香大曲品質(zhì)的來源就顯得很有價(jià)值。

1.4 醬香大曲中霉菌的菌群結(jié)構(gòu)分析

在醬香大曲中，霉菌也是一類重要的功能性微生物，被視為大曲糖化降解動(dòng)力的主要來源，曲中的霉菌種類往往十分繁多，制曲過程中，通過獨(dú)特制曲環(huán)境的控制，促使有益的霉菌在曲中著生繁殖，推動(dòng)大曲的發(fā)酵成熟，其特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能分化及生長特性對大曲質(zhì)量以及功能特征的形成起著關(guān)鍵的作用，可以說霉菌的特征性功能在一定程度上決定了大曲的質(zhì)量特征。針對大曲霉菌菌群的研究很早就已開展，一直是白酒研究領(lǐng)域的重點(diǎn)，具體的研究結(jié)果見表2。

研究分析表明，曲霉屬、毛霉屬、根霉屬、犁頭霉屬、紅曲霉屬、青霉屬、擬青霉屬等為醬香大曲中常見的霉菌種屬，在各種類型的醬香大曲中均能分離得到，被認(rèn)為是大曲的霉菌主要類群組成。其中曲霉屬為大曲中種類最豐富的霉菌，也是主要的產(chǎn)酶菌源，具有很好的耐熱、耐酸特性，能在釀造環(huán)境中生長代謝，推動(dòng)大曲原料的降解發(fā)酵，目前醬香大曲中檢測出的曲霉種類主要包括黑曲霉、黃曲霉、米曲霉幾種；毛霉屬同樣也是一類重要的霉菌，其主要著生于大曲的低溫培菌期，能夠代謝產(chǎn)生蛋白酶促進(jìn)大曲的分解；根霉往往與毛霉菌共存，其菌絲體能夠深入到大曲基質(zhì)中生長，形成網(wǎng)狀菌絲體，對大曲的成型有一定貢獻(xiàn)[2]，在醬香大曲中主要存在米根霉，是糖化型淀粉酶的主要來源；紅曲霉屬于嗜酸霉菌，同樣均有耐高溫特性，能夠代謝產(chǎn)生色素造成醬香大曲曲心出呈現(xiàn)紅色；青霉屬過去一度被認(rèn)為是白酒釀造過程中的有害菌，應(yīng)盡量控制，但近年來研究表明青霉菌在各種大曲中均占有一定的比例，同時(shí)HEIN I等[27]的研究也顯示青霉能分泌聚糖酶系，對木質(zhì)纖維具有良好的降解能力，故使得學(xué)界對于大曲中的青霉屬有了新的認(rèn)識。犁頭霉屬在醬香大曲中廣泛存在，數(shù)量較多，隨著該菌屬的生長大曲完成了“穿衣”過程，有效防止了曲塊裂口的現(xiàn)象[2]。而對于最新發(fā)現(xiàn)的阿姆斯特丹散囊菌、Thermomucor indicae seudaticae等霉菌來說，針對其在釀造過程中代謝特性的分析也成為了今后大曲霉菌菌群研究的新方向。

表2 醬香大曲霉菌菌群結(jié)構(gòu)研究Table 2 Mould community structure in Moutai-flavorDaqu

醬香大曲中的霉菌是易受環(huán)境影響的類群，同時(shí)與接種母曲中霉菌種類也有重要的關(guān)系，可以說醬香大曲中霉菌類群結(jié)構(gòu)的形成是制曲環(huán)境和接種母曲共同作用，經(jīng)過長期富集自然分離篩選的結(jié)果，只有從這些方面入手，才能了解到醬香大曲獨(dú)特霉菌菌群的來源以及演變規(guī)律，從而指導(dǎo)我們對其功能特性進(jìn)行深入的研究。

1.5 醬香大曲中酵母菌的菌群結(jié)構(gòu)分析

酵母菌也是醬香大曲中一類重要的微生物，在固態(tài)發(fā)酵的過程中，被視為發(fā)酵動(dòng)力的來源，是酒精發(fā)酵過程的核心菌種，能夠產(chǎn)生大量酒精以及高級酯類物質(zhì)。酵母菌存在于醬香大曲制曲的各個(gè)時(shí)期，對醬香型白酒風(fēng)格的形成具有重要作用。多年來，針對醬香大曲中酵母的研究，揭示了制曲工藝中酵母消長規(guī)律及類群結(jié)構(gòu)特征，為深入探究醬香白酒發(fā)酵機(jī)理、呈香機(jī)制提供了理論依據(jù)。具體的研究情況見表3。

表3 醬香大曲酵母菌菌群結(jié)構(gòu)研究Table 3 Yeast community structure in Moutai-flavorDaqu

一般而言，在醬香大曲制曲過程中，酵母菌類群在早期低溫培菌階段會快速生長繁殖，占大曲微生物總量的2%～5%，隨著制曲階段進(jìn)入高溫轉(zhuǎn)化期，堆積曲塊溫度迅速上升達(dá)到60℃以上，對于耐熱性不佳的酵母菌來說，其類群會被大量淘汰，早期針對其消長規(guī)律的研究也進(jìn)一步證實(shí)了這一規(guī)律；而近年來深入的研究又表明高溫成品大曲中確實(shí)有一定數(shù)量的酵母菌存在，本課題組通過可培養(yǎng)菌落技術(shù)的手段，對五種醬香大曲中的酵母進(jìn)行計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)其數(shù)量雖然較少，但能夠達(dá)到103CFU/g，這說明高溫階段雖然降低了大曲中酵母的數(shù)量，但仍有部分耐熱性較好的酵母菌存活或處于休眠狀態(tài)，同時(shí)從制曲工藝上分析，在成品曲出房及貯存的過程中，大曲可以重新富集微環(huán)境中的酵母，也會導(dǎo)致一定數(shù)量酵母菌的存在。

除常見的釀酒酵母外，還有多種諸如產(chǎn)酯酵母、假絲酵母、伊薩酵母以及畢赤酵母等菌種被陸續(xù)分離得到，對醬香型大曲中酵母菌群結(jié)構(gòu)組成而言是極大的補(bǔ)充，這表明醬香大曲中的酵母菌雖然數(shù)量不多，但同樣具有高度多樣性的特征，而針對這些菌種的功能性分析也將成為今后的重點(diǎn)研究方向。

2 醬香大曲微生物的產(chǎn)酶及代謝研究

2.1 醬香大曲中細(xì)菌的產(chǎn)酶及代謝研究

細(xì)菌在大曲都具有十分重要的地位，被形象的描述為白酒釀造的生香動(dòng)力來源，因此深入剖析大曲中各種細(xì)菌的產(chǎn)酶、代謝特征，對于了解醬香白酒獨(dú)特風(fēng)味的形成將有巨大的幫助，具體的研究情況見表4。

表4 醬香大曲細(xì)菌功能性研究Table 4 Functional research of bacteria in Moutai-flavorDaqu

目前，針對醬香大曲中細(xì)菌菌群功能性的研究主要集中于芽孢桿菌類群的研究上，通過一系列固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)以及GC-MS揮發(fā)性成分分析，證實(shí)地衣芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌以及枯草芽孢桿菌的確能夠在固態(tài)發(fā)酵過程中代謝產(chǎn)生苯乙醛、4-甲基-2,6-二叔丁基-苯酚、吲哚、糠醛、四甲基吡嗪、庚醇、苯甲醛、2-戊基呋喃、三甲基吡嗪、呋喃扭爾、異戊酸、2-甲基-2-丁烯酸、2,3-丁二醇、β-苯乙醇和苯乙酸等多種風(fēng)味物質(zhì)，幾乎囊括了學(xué)術(shù)界討論的所有有關(guān)醬香型白酒的主體香味成分，這說明大曲中的芽孢桿菌類群的確對于醬香風(fēng)味的產(chǎn)生有突出貢獻(xiàn)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)了芽孢桿菌較為突出的蛋白質(zhì)分解能力，在促進(jìn)大曲醬香風(fēng)味生成的一系列美拉德反應(yīng)中，芽孢桿菌可以降解大分子蛋白質(zhì)，發(fā)酵產(chǎn)生乙偶姻以及各種游離氨基酸等美拉德反應(yīng)前驅(qū)物質(zhì)[35]，推動(dòng)整個(gè)生香過程的進(jìn)行。

2.2 醬香大曲中霉菌的產(chǎn)酶及代謝研究

霉菌是除細(xì)菌之外，大曲中十分重要的另一大類微生物，在醬香大曲制曲前期以及儲存階段，其類群大曲微生物中占據(jù)了很大的比重。一般而言，大曲霉菌類群被視為降解動(dòng)力及產(chǎn)酶來源，雖然說法并不十分準(zhǔn)確，但確實(shí)反映出了霉菌在代謝產(chǎn)酶方面的主要功能，因此，多年來針對醬香大曲霉菌產(chǎn)酶代謝功能性一直是熱點(diǎn)領(lǐng)域，具體的研究情況見表5。

表5 醬香大曲霉菌功能性研究Table 5 Functional research of mould in Moutai-flavorDaqu

在大曲產(chǎn)酶方面，霉菌類群的確扮演了非常重要的角色，對于根霉、曲霉、毛霉、青霉、紅曲霉以及新發(fā)現(xiàn)的散囊菌類群來說均具有很好的產(chǎn)酶代謝能力，但相互間的產(chǎn)酶特征存在差異。在制曲過程中，多種霉菌分工明確，產(chǎn)生一系列以酸性蛋白酶、中性蛋白酶、液化酶、糖化酶、纖維素酶、酯化酶為主的水解酶系，共同推動(dòng)原料的的降解和釀造過程的順利進(jìn)行。

除產(chǎn)酶特性外，近年來的研究也顯示大曲霉菌同時(shí)還具有一定的產(chǎn)香功能，參與到生成多種高級醇、醛、酮、酯等呈香物質(zhì)的發(fā)酵過程之中，與大曲細(xì)菌類群互為協(xié)同，促進(jìn)醬香白酒風(fēng)味特征的形成。對于新發(fā)現(xiàn)的散囊菌而言，同樣也具有產(chǎn)香的功能，王曉丹等[26]對醬香大曲中分離的一株阿姆斯特丹散囊菌采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對其固態(tài)發(fā)酵揮發(fā)性香味物質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該菌固態(tài)發(fā)酵具有很強(qiáng)花香和果蔬香，揮發(fā)性香味物質(zhì)以高級醇、酮和呋喃類醬香成分為主，其中L-芳樟醇、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、2-戊基呋喃的相對含量較高，從而證實(shí)該菌為一株產(chǎn)醬香霉菌。

2.3 醬香大曲中酵母菌的產(chǎn)酶及代謝研究

酵母菌雖然在大曲中的數(shù)量不多，但仍是一類重要的大曲微生物，被稱為酒類發(fā)酵的動(dòng)力，一般而言，大曲酵母菌直接關(guān)系到產(chǎn)酒率，同時(shí)能夠代謝產(chǎn)生不同的風(fēng)味物質(zhì)，對醬香型白酒風(fēng)格的形成具有重要作用[2]。針對大曲中酵母菌具體的研究情況見表6。

表6 醬香大曲酵母菌功能性研究Table 6 Functional research of yeast in Moutai-flavorDaqu

根據(jù)功能性的區(qū)別，白酒釀造過程中的酵母菌又可以總體分為兩類，一類是產(chǎn)酒酵母，另一類則為產(chǎn)香酵母（非產(chǎn)酒酵母），均為釀造環(huán)境中長期馴化產(chǎn)生的高耐受性菌種，主要的功能性研究也圍繞著這兩類酵母菌展開，目前來說，針對醬香白酒釀造過程中酵母菌類群的功能性研究主要集中在酒醅以及糟醅菌種上，但少數(shù)研究也反映出大曲中數(shù)量很少的酵母菌群同樣在產(chǎn)香以及產(chǎn)酒方面有重要的貢獻(xiàn)，除常見的產(chǎn)酒菌群——釀酒酵母外，已發(fā)現(xiàn)如假絲酵母、裂殖酵母等高耐受性類群能夠產(chǎn)生大量具有揮發(fā)性風(fēng)味的醇、酸、酯類等物質(zhì)，同時(shí)擁有優(yōu)良的產(chǎn)酒能力，對醬香白酒風(fēng)味的形成有一定的貢獻(xiàn)，開辟了醬香白酒釀造過程中酵母菌類群功能性研究的新方向。

3 展望

曲乃酒之骨，大曲本身作為一種選擇性培養(yǎng)基質(zhì)，對各類釀造環(huán)境微生物進(jìn)行富集篩選，形成了獨(dú)特的大曲菌群結(jié)構(gòu)，對于醬香型白酒而言，大曲是必不可少的糖化劑，同樣也是發(fā)酵劑和生香劑，對白酒品質(zhì)的定型有重要作用；通過酒曲微生物菌群和功能的分析，對于醬香白酒工藝的改進(jìn)、酒質(zhì)的提升及均有重要的影響。

細(xì)菌、霉菌和酵母菌被稱為大曲中的三大微生物類群，三者數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢，醬香大曲也不例外；而隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，菌種分析手段正向著新老技術(shù)聯(lián)用的方向快速發(fā)展，在彌補(bǔ)方法缺陷的同時(shí)，拓展大曲微生物的研究范圍，做到對大曲中的各種菌群結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行更為全面、實(shí)時(shí)、精確的分析，更加合理的解釋醬香白酒發(fā)酵生香機(jī)理；多年的研究針對醬香大曲細(xì)菌、霉菌以及酵母菌類群結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，在基本類群結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不斷有全新菌種的發(fā)現(xiàn)，對數(shù)量龐大的大曲不可培養(yǎng)微生物資源的開發(fā)有十分重要的意義；從類群功能性研究上看，除霉菌類群得到了較為全面的研究外，細(xì)菌和酵母菌類群的功能性研究仍不夠全面，隨著新技術(shù)的運(yùn)用，新的細(xì)菌、霉菌、酵母菌種正在不斷涌現(xiàn)，因此采用基因組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)等先進(jìn)手段進(jìn)行功能性探究，利用新型功能菌株完成醬香白酒生產(chǎn)工藝的強(qiáng)化在今后也就顯得尤為必要。

目前，大曲分離的微生物在一些領(lǐng)域已經(jīng)得到運(yùn)用。而醬香大曲中的微生物數(shù)量龐大、種類繁多，其中具有良好代謝特性的菌種不在少數(shù)，將這些菌種運(yùn)用于酶制劑、風(fēng)味添加劑的生產(chǎn)具有巨大的潛力，也成為了未來大曲微生物應(yīng)用的重要發(fā)展方向之一。

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Overview of microbial community structure and function in Moutai-flavorDaqu

LI Dounan1,2,QIU Shuyi1,2*(1.College of Liquor and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China;2.Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biological Pharmaceutical,Guiyang 550025,China)

Moutai-flavorDaquis an important saccharifying agent and fermentation starter for high quality Moutai-flavorBaijiu(liquor).According to theDaqu-making process,it belongs to the high temperatureDaqu.A variety of microbial community represented by bacteria,moulds and yeasts are mixed grown in Moutai-flavorDaquand play different role,they jointly promote the whole brewing process smoothly,and have important contribution to the quality and flavor formation of Moutai flavorBaijiu.The research progress from two aspects of microbial community structure and function of Moutai-flavorDaquwere reviewed,the relationship between microbial community andBaijiu's quality were analyzed.What's more,the prospect for the future research direction was also put forward.

Moutai-flavorDaqu;microbial structure;functional analysis

TS261.1

0254-5071（2017）01-0005-07

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.002

2016-11-03

貴州省工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目（黔科合GZ字[2014]3012）；貴州省重大專項(xiàng)項(xiàng)目（黔科合重大專項(xiàng)字[2013]6009號）

李豆南（1991-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

*通訊作者：邱樹毅（1963-），男，教授，博士，研究方向?yàn)閼?yīng)用生物技術(shù)。