2025年3月，北京工商大學(xué)孫寶國院士團(tuán)隊李秀婷教授課題組在國際食品Top期刊《International Journal of Food Microbiology》（Q1，IF: 5.0）發(fā)表題為“Effect of Saccharomyces cerevisiae inoculation on the co-fermentation of Clostridium kluyveri and Clostridium tyrobutyricum: A strategy for controlling acidity and enhancing aroma in strong-flavor Baijiu”的研究性論文。北京工商大學(xué)2022級碩士研究生邱方航和北京工商大學(xué)李微微副教授為共同第一作者，通訊作者為北京工商大學(xué)老年營養(yǎng)與健康教育部重點實驗室李秀婷教授。該研究得到國家重點研發(fā)計劃（2022YFD2101401）的資助。
濃香型白酒是我國傳統(tǒng)發(fā)酵白酒典型代表，其窖香濃郁、香味協(xié)調(diào)，深受消費者喜愛，產(chǎn)品市場占有率較高。目前，由于傳統(tǒng)釀造工藝過程中影響白酒品質(zhì)的重要微生物以及關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)形成之間的內(nèi)在關(guān)系尚未明晰，濃香型白酒生產(chǎn)很多環(huán)節(jié)仍延用粗放經(jīng)驗?zāi)Ｊ?，效率低且批次穩(wěn)定性差，品質(zhì)提升難以實現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)化進(jìn)展緩慢。研究證實，由于在釀造過程中經(jīng)微生物源酯合成酶催化酸醇酯化反應(yīng)而生成的酯類物質(zhì)決定著濃香型白酒的風(fēng)格與品質(zhì)，許多研究者提出通過添加酒醅微生物和窖泥微生物共強(qiáng)化進(jìn)而調(diào)控發(fā)酵過程的微生物群落演替以及代謝產(chǎn)物形成實現(xiàn)提升產(chǎn)品品質(zhì)的策略。然而，濃香型白酒釀造過程由微生物代謝生成的乳酸、乙酸等營造的高酸性發(fā)酵環(huán)境，致使大多數(shù)產(chǎn)酯功能微生物因適應(yīng)性差而難以生存，己酸乙酯等重要風(fēng)味物質(zhì)的合成受抑制，多種微生物協(xié)同發(fā)酵調(diào)節(jié)白酒風(fēng)味品質(zhì)效果并不顯著。研究發(fā)現(xiàn)，群體微生物代謝存在一定的時序性規(guī)律，科氏梭菌是一種以醇（乙醇、丙醇）和酸（乙酸、丁酸、琥珀酸）為底物進(jìn)行丁酸、戊酸和已酸等短中鏈脂肪酸合成的鏈延伸微生物。本研究創(chuàng)造性地設(shè)計了一種適用于濃香型白酒酒醅降酸增香的鏈延伸微生物組合接種策略，在固態(tài)模擬發(fā)酵中應(yīng)用了由酒醅源耐酸釀酒酵母（乙醇合成）、酪丁酸梭菌（丁酸合成）和窖泥源科氏梭菌（己酸合成）組成的鏈延伸微生物組合，它們能有效影響濃香型白酒的發(fā)酵過程，最終擾動微生物群落并且提高關(guān)鍵風(fēng)味化合物。
微生物協(xié)同發(fā)酵在中國傳統(tǒng)白酒發(fā)酵行業(yè)的智能釀造和產(chǎn)業(yè)升級中起著至關(guān)重要的作用。在本研究中，將由酪丁酸梭菌和科氏梭菌以及不同比例的釀酒酵母組成的鏈延伸微生物組合應(yīng)用于固態(tài)模擬發(fā)酵系統(tǒng)，以驗證其在濃香白酒發(fā)酵過程中的功能。與梭菌生物強(qiáng)化相比，釀酒酵母的添加促進(jìn)了酒醅的水解并降低了酸度（CFE 組）。高比例添加釀酒酵母（SFB 組）實現(xiàn)了對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的最顯著增強(qiáng)，其中己酸乙酯、苯乙醇和乙醇的產(chǎn)量分別提高了 191.2 %、109.8 % 和 59.7 %。OPLS-DA 模型 （R2X = 0.976，Q2 = 0.992） 鑒定出 7 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，有效區(qū)分了不同的發(fā)酵酒醅 （VIP > 1，P < 0.05）。釀酒酵母加速了 Lentilactobacillus、Lactiplantibacillus、Loigolactobacillus 和 Clostridium_sensu_stricto_12 的富集。代謝途徑和相關(guān)分析表明，釀酒酵母為鏈延伸微生物提供內(nèi)源性乙醇，這種真菌-細(xì)菌協(xié)同發(fā)酵增強(qiáng)了反向β-氧化途徑，最終促進(jìn)了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。總體而言，鏈延伸微生物組合的微生物組裝模式將通過增加白酒固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)中風(fēng)味乙酯和乙醇的含量，有助于實現(xiàn)品質(zhì)提升和智能控制，為制定有效策略調(diào)控白酒釀造微生態(tài)系統(tǒng)提高發(fā)酵批次穩(wěn)定性提供方法參考。
濃香型白酒是我國傳統(tǒng)發(fā)酵白酒典型代表，其窖香濃郁、香味協(xié)調(diào)，深受消費者喜愛，產(chǎn)品市場占有率較高。目前，由于傳統(tǒng)釀造工藝過程中影響白酒品質(zhì)的重要微生物以及關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)形成之間的內(nèi)在關(guān)系尚未明晰，濃香型白酒生產(chǎn)很多環(huán)節(jié)仍延用粗放經(jīng)驗?zāi)Ｊ?，效率低且批次穩(wěn)定性差，品質(zhì)提升難以實現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)化進(jìn)展緩慢。研究證實，由于在釀造過程中經(jīng)微生物源酯合成酶催化酸醇酯化反應(yīng)而生成的酯類物質(zhì)決定著濃香型白酒的風(fēng)格與品質(zhì)，許多研究者提出通過添加酒醅微生物和窖泥微生物共強(qiáng)化進(jìn)而調(diào)控發(fā)酵過程的微生物群落演替以及代謝產(chǎn)物形成實現(xiàn)提升產(chǎn)品品質(zhì)的策略。然而，濃香型白酒釀造過程由微生物代謝生成的乳酸、乙酸等營造的高酸性發(fā)酵環(huán)境，致使大多數(shù)產(chǎn)酯功能微生物因適應(yīng)性差而難以生存，己酸乙酯等重要風(fēng)味物質(zhì)的合成受抑制，多種微生物協(xié)同發(fā)酵調(diào)節(jié)白酒風(fēng)味品質(zhì)效果并不顯著。研究發(fā)現(xiàn)，群體微生物代謝存在一定的時序性規(guī)律，科氏梭菌是一種以醇（乙醇、丙醇）和酸（乙酸、丁酸、琥珀酸）為底物進(jìn)行丁酸、戊酸和已酸等短中鏈脂肪酸合成的鏈延伸微生物。本研究創(chuàng)造性地設(shè)計了一種適用于濃香型白酒酒醅降酸增香的鏈延伸微生物組合接種策略，在固態(tài)模擬發(fā)酵中應(yīng)用了由酒醅源耐酸釀酒酵母（乙醇合成）、酪丁酸梭菌（丁酸合成）和窖泥源科氏梭菌（己酸合成）組成的鏈延伸微生物組合，它們能有效影響濃香型白酒的發(fā)酵過程，最終擾動微生物群落并且提高關(guān)鍵風(fēng)味化合物。
微生物協(xié)同發(fā)酵在中國傳統(tǒng)白酒發(fā)酵行業(yè)的智能釀造和產(chǎn)業(yè)升級中起著至關(guān)重要的作用。在本研究中，將由酪丁酸梭菌和科氏梭菌以及不同比例的釀酒酵母組成的鏈延伸微生物組合應(yīng)用于固態(tài)模擬發(fā)酵系統(tǒng)，以驗證其在濃香白酒發(fā)酵過程中的功能。與梭菌生物強(qiáng)化相比，釀酒酵母的添加促進(jìn)了酒醅的水解并降低了酸度（CFE 組）。高比例添加釀酒酵母（SFB 組）實現(xiàn)了對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的最顯著增強(qiáng)，其中己酸乙酯、苯乙醇和乙醇的產(chǎn)量分別提高了 191.2 %、109.8 % 和 59.7 %。OPLS-DA 模型 （R2X = 0.976，Q2 = 0.992） 鑒定出 7 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，有效區(qū)分了不同的發(fā)酵酒醅 （VIP > 1，P < 0.05）。釀酒酵母加速了 Lentilactobacillus、Lactiplantibacillus、Loigolactobacillus 和 Clostridium_sensu_stricto_12 的富集。代謝途徑和相關(guān)分析表明，釀酒酵母為鏈延伸微生物提供內(nèi)源性乙醇，這種真菌-細(xì)菌協(xié)同發(fā)酵增強(qiáng)了反向β-氧化途徑，最終促進(jìn)了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。總體而言，鏈延伸微生物組合的微生物組裝模式將通過增加白酒固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)中風(fēng)味乙酯和乙醇的含量，有助于實現(xiàn)品質(zhì)提升和智能控制，為制定有效策略調(diào)控白酒釀造微生態(tài)系統(tǒng)提高發(fā)酵批次穩(wěn)定性提供方法參考。
研究亮點
1. 白酒發(fā)酵過程中鏈延伸微生物組合的應(yīng)用。
2. 釀酒酵母接種可降低梭菌發(fā)酵的高酸度。
3. 不同的共發(fā)酵組合會產(chǎn)生不同的風(fēng)味特征。
4. 釀酒酵母加速了Clostridium sensu stricto_12和 LAB 富集。
1. 白酒發(fā)酵過程中鏈延伸微生物組合的應(yīng)用。
2. 釀酒酵母接種可降低梭菌發(fā)酵的高酸度。
3. 不同的共發(fā)酵組合會產(chǎn)生不同的風(fēng)味特征。
4. 釀酒酵母加速了Clostridium sensu stricto_12和 LAB 富集。
研究結(jié)論
1. 與梭菌屬生物強(qiáng)化相比，釀酒酵母的添加促進(jìn)了酒醅水解并降低了酸度。
2. 高比例添加釀酒酵母實現(xiàn)了對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的最顯著增強(qiáng)，其中己酸乙酯、苯乙醇和乙醇的產(chǎn)量分別提高了 191.2 %、109.8 % 和 59.7 %。OPLS-DA 模型 （R2X = 0.976，Q2 = 0.992） 鑒定出 7 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，有效區(qū)分了不同的發(fā)酵酒醅 （VIP > 1，P < 0.05）。釀酒酵母加速了 Lentilactobacillus、Lactiplantibacillus、Loigolactobacillus 和 Clostridium_sensu_stricto_12 的富集。
3. 代謝途徑和相關(guān)分析表明，釀酒酵母為鏈延伸微生物提供內(nèi)源性乙醇，這種真菌-細(xì)菌協(xié)同發(fā)酵增強(qiáng)了逆β氧化途徑，最終促進(jìn)了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。
原文鏈接https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2025.111172
1. 與梭菌屬生物強(qiáng)化相比，釀酒酵母的添加促進(jìn)了酒醅水解并降低了酸度。
2. 高比例添加釀酒酵母實現(xiàn)了對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的最顯著增強(qiáng)，其中己酸乙酯、苯乙醇和乙醇的產(chǎn)量分別提高了 191.2 %、109.8 % 和 59.7 %。OPLS-DA 模型 （R2X = 0.976，Q2 = 0.992） 鑒定出 7 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，有效區(qū)分了不同的發(fā)酵酒醅 （VIP > 1，P < 0.05）。釀酒酵母加速了 Lentilactobacillus、Lactiplantibacillus、Loigolactobacillus 和 Clostridium_sensu_stricto_12 的富集。
3. 代謝途徑和相關(guān)分析表明，釀酒酵母為鏈延伸微生物提供內(nèi)源性乙醇，這種真菌-細(xì)菌協(xié)同發(fā)酵增強(qiáng)了逆β氧化途徑，最終促進(jìn)了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。
原文鏈接https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2025.111172
