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老窖为什么能出好酒?新证据来了!

2019-07-30 17:14 阅读量(624)

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研究酿造环境内微生物群落的结构、功能和调控,是在生态系统水平阐明泸型酒风味物质形成机制、揭示“老窖出好酒”内在奥秘的重要途径之一,也是创新传统酿造工艺的基础。

丁酸及其酯化物丁酸乙酯是泸型酒的主要风味物质,亦是其它风味物质的前体,在适当浓度范围能够赋予白酒独特的窖泥香、水果香。

江南大学生物工程学院许正宏教授团队与泸州老窖国家固态酿造工程技术研究中心沈才洪主任团队,联合对泸型酒百年窖池群中产丁酸微生物群落的发酵变化规律进行了跟踪研究,明确了梭菌(Clostridia)在酒醅和窖泥中均是产生丁酸的主要种群,同时发现在窖泥中栖息着大量独特的梭菌物种,相关结果有助于解析浓香泥窖中丁酸的微生物合成机理,解释“泥窖生香”的科学内涵。

一、系统扫描菌群信息,明确酒窖丁酸菌组成

双方课题组采用宏基因组学技术分析了发酵过程中酒醅与窖泥的丁酸菌群结构,发现其主要由梭菌组成,其次为杆菌(Bacilli)和拟杆菌(Bacteroidia)。

这些细菌在窖池中可以通过丁酸激酶(buk)和丁酰辅酶A:乙酰辅酶A转移酶(but)两条途径共同完成丁酸的合成,并且以buk途径为主(图1)。

▲图1 基于功能基因解析泸型酒酒醅与窖泥中丁酸菌群的物种多样性

针对酒醅细菌群落中杆菌多、梭菌少的情况,课题组采用特异性引物对梭菌菌群进行深入分析,进一步发现了酒醅中的梭菌主要为梭菌属(Clostridium)和沉积微生物属(Sedimentibacter),而窖泥中的梭菌主要为氢孢菌属(Hydrogenispora)、Sedimentibacter和Clostridium三个属,它们在发酵过程中呈现不同的变化趋势,且本研究首次发现氢孢菌属也是窖泥中的优势梭菌(图2)。

▲图2 泸型酒酒醅和窖泥中梭菌菌群的发酵演替规律:(A)丁酸代谢途径;(B)酒醅梭菌;(C-E)窖泥梭菌

通过对比,发现窖泥和酒醅相同的梭菌有11个科,而窖泥中存在着Clostridiales Incertae Sedis、Heliobacteriaceae等4个特有的梭菌科,上述结果说明浓香泥窖的窖泥中存在着独特的梭菌,可能对白酒丁酸等风味物质形成具有重要作用。

二、个性定制培养条件,定向分离关键功能菌株

为了分离获得各种梭菌菌株,课题组在传统微生物分离培养技术的基础上,利用高通量测序所获得的梭菌基因序列在数据库进行进化关系比对分析,预测了不同梭菌的培养条件,提高不同梭菌的定向分离效果。

共有15种梭菌首次从浓香型白酒酿造环境中分离获得,包括高产丁酸的Clostridiumhomopropionicum、C。acetireducens、C。acetireducens等,也有同时产生己酸等其它有机酸类风味物质的梭菌菌种。该策略的应用大大推进了泸型酒微生物纯菌株的分离效率,有助于推进泸型酒微生物资源的收集与菌种库的构建。

上述研究成果一方面阐明了泸型酒重要风味化合物丁酸的微生物形成机理,用科学的语言助力泸州老窖实现“让白酒品质看得见”的行业标杆理念;另一方面为复杂酿造群落中功能微生物的定向分离提供了新策略(图3),有助于加强对泸型酒酿造微生物酿造功能的深入了解。

▲图3 酿造菌群中产丁酸微生物菌株的定向分离策略

近期,相关内容双方已联合发表在《Frontiersin Food Microbiology》和《International Journal of Food Microbiology》杂志。

来源 | 云酒头条

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