一种复合香型白酒糟醅微生物多样性研究_薛江林.pdf

一种复合香型白酒糟醅微生物多样性研究DOI：10.13746/j.njkj.2022154薛江林1，2，3，杨贵2，3，张宿义2，3，范宏筠1，3，张煜亮1，梅海1，母娟1，杨明永1，杜鑫2，王程1(1.泸州国宝天酿集团股份有限公司，四川 泸州 646000；2.泸州老窖股份有限公司，四川 泸州 646000；3.四川轻化工大学生物工程学院，四川 宜宾 644000)摘要：为探索特殊香型白酒的工艺条件，满足消费者对白酒的多元化需求，本实验在传统泸型酒酿酒工艺基础上借鉴学习浓型、酱型、清型3种香型白酒的酿造工艺，创新设计了一套特殊香型白酒的生产工艺。利用高通量测序技术对酿造关键过程中糟醅微生物群落结构进行分析，通过感官品评对酿造出的白酒进行评价。结果表明：整个酿造过程中共检出18种优势细菌、22种优势真菌，加入麸皮能够极大地降低细菌的多样性；优势细菌为醋酸杆菌属（Acetobacter）和乳酸杆菌属（Lactobacillus），优势真菌为嗜热真菌属（Thermomyces）、曲霉属（Aspergillus）、伊萨酵母属（Issatchenkia）、毕赤酵母属（Pichia）、丝衣霉属（Byssochlamys）等。加入麸皮能够在堆积阶段显著增加氨基酸、辅酶以及无机离子的代谢；从配料差异分析，河内白曲和糖化曲对堆积前后细菌群落结构的影响较小，麸皮影响较大，真菌恰好相反。感官分析表明，采用粉碎高粱、高温大曲、糖化曲的方式进行酿造，酿造出的酒体香气浓郁，焦香突出，口感醇厚、绵柔，别具一格。本研究不仅丰富了基础酒的风味成分研究，也创新了传统中国白酒的生产工艺。关键词：高通量测序；多样性；感官品评中图分类号：TS262.3；TS261.1文献标识码：A文章编号：1001-9286（2023）03-0035-07Study on Microbial Diversity in FermentedGrains of a Compound Flavor BaijiuXUE Jianglin1,2,3,YANG Gui2,3,ZHANG Suyi2,3,FAN Hongjun1,3,ZHANG Yuliang1,MEI Hai1,MU Juan1,YANG Mingyong1,DU Xin2and WANG Cheng1(1.Luzhou Guobao Tianniang Group Co.Ltd.,Luzhou,Sichuan 646000;2.Luzhou Laojiao Co.Ltd.,Luzhou,Sichuan 646000;3.School of Bioengineering,Sichuan University of Science&Engineering,Yibin,Sichuan 644000,China)Abstract:In order to explore the technological conditions of special flavor Baijiu and to meet the diversified needs of consumers forBaijiu,a set of production process of a compound flavor Baijiu was developed based on the traditional production process of Nongx-iang Baijiu.The microbial community structure of the fermented grains in the production process was analyzed by high-throughput se-quencing technology,and the produced Baijiu was evaluated by sensory evaluation.The results showed that 18 dominant bacteria and22 dominant fungi were detected in the whole fermentation process,and the addition of bran could greatly reduce the diversity of bac-teria.The dominant bacteria were Acetobacter and Lactobacillus,and the dominant fungi were Thermomycetes,Aspergillus,Issatchen-kia,Pichia,Byssochlamys,etc.The addition of bran could significantly increase the metabolism of amino acids,coenzymes and inor-ganic ions at the stacking fermentation stage.Henei white starter and saccharification starter had little effect on the bacterial communi-ty structure before and after stacking fermentation,while bran had a greater effect;for fungi the opposite was the case.Sensory analy-sis showed that the liquor brewed by smashed sorghum,high-temperature Daqu and saccharification starter had strong aroma,promi-nent burnt aroma,and mellow and soft taste.This research has not only enriched the research on the flavor components of crude li-作者简介：薛江林（1991-），男，四川巴中人，硕士，工程师，从事酿酒技术研究。通讯作者：张宿义（1971-），男，博士，硕士生导师，正高级工程师，中国酿酒大师，从事酿酒技术及酒体设计研究。酿酒科技2023年第3期（总第345期）LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.3(Tol.345)3535酿酒科技2023年第3期（总第345期）LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.3(Tol.345)quor,but also innovated the production process of traditional Chinese Baijiu.Key words:high-throughput sequencing;diversity;sensory evaluation中国白酒由最初的浓香、酱香、清香3种基本香型发展到如今的十三大香型1，逐渐转向多种香型组合发展的方向。20世纪90年代末，各大酒企就提倡“浓香为主、多香并举”的生产发展战略2，以顺应社会快节奏、多社交、多频次等的消费需求3。目前针对白酒酿造工艺融合的研究，在国外研究较少，国内对于提高浓香型白酒出酒率及酒质的研究一直是行业内研究的重点，但在白酒酿造工艺融合的研究方面行业内一直在探索前进4-6。因此，本实验在传统泸型酒酿酒工艺基础上借鉴学习浓香型、酱香型、清香型白酒的酿造工艺，创新设计出一套特殊的白酒酿造工艺。通过分析不同工艺配料发酵过程的理化、风味、微生物以及白酒品质之间的关系不断优化调味酒酿造工艺；由多轮次试验得到三组较优的试验方案，通过高通量测序技术对3种试验方案的堆积前、入窖、出窖的糟醅微生物多样性、代谢途径进行分析研究；结合糟醅理化性质，以及最终酒质的感官尝评结果，确定出最优的工艺条件参数。本实验为中国白酒调味酒种类的丰富提供了一定参考，也对不同香型白酒的生产技术做出了一定的归纳总结。1材料与方法1.1材料、试剂及仪器材料：糯红高粱，四川联众供应链服务有限公司；谷壳，泸州市龙马潭区永福米厂；高温大曲，泸州市醇香生物制造有限公司；河内白曲，山东梁山徐坊大曲有限公司；糖化曲，安琪酵母股份有限公司。试验地点选在泸州某酒厂生产车间。试剂及耗材：氢氧化钠、葡萄糖、盐酸、氯化钠、无水乙醇、五水硫酸铜、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠，分析纯，；2-辛醇，色谱纯，Sigma-Al-drich；购自聚合化工。仪器设备：TL2010S中通量组织研磨仪，北京鼎昊源科技有限公司；SP-756P 紫外可见分光光度计，上海屹谱仪器有限公司；MLS-375L全自动灭菌锅，日本日立公司；DHG-9245A烘箱，上海一恒科学仪器有限公司；DL-1电炉，北京中兴伟业仪器有限公司；5804R 高速冷冻离心机，德国艾本德公司。1.2试验方法1.2.1工艺流程图1.2.2实验设计1.2.3取样每个方案同时做3口一样大小（3.2 m2.4 m1.8 m）的平行窖池，取堆积前、入窖、出窖三个时间点的样品，将统一方案的3口窖池所采样品置于无菌取样袋中立即密封混合均匀，再将其分为2份，1份保存在-20 用于理化特性检测，1 份保存在-80 用于基因组DNA提取。1.2.4理化指标检测理化指标检测参照书目 白酒分析与检测技术 和 白酒生产技术全书 中的步骤7-8。1.2.5DNA提取方法称取10 g糟样，用SDS9提取糟醅样品中微生物的基因组 DNA。基因组 DNA 送往上海美吉生图1工艺流程图表1实验配料方案组别方案1方案2方案3配料粉碎高粱+麸皮+高温大曲+河内白曲粉碎高粱+高温大曲+糖化曲粉碎高粱+麸皮+高温大曲+糖化曲3636物医药科技有限公司进行高通量测序，测序数据在美吉生物云平台(https:l/ GB/T 33404201610、GB/T 33405201611。1.2.7数据分析利用SPSS进行数据差异性检验分析，根据高通量扩增子测序数据，利用PICRUSt2(v2.2.0-b)对标记基因（16S/ITS）序列进行功能丰度预测，获得每个样本中对应的功能信息和丰度信息，并采用origin2018以及R语言进行绘图。2结果与分析2.1理化指标分析不同方案堆积、入窖、出窖糟醅水分、酸度、还原糖、淀粉含量如图 2 所示。糟醅水分含量为52.6%59.5%，发酵过程中每个方案的水分都呈现先降低后增加的趋势，变化差异显著，加麸皮在堆积过程中对水分消耗相对较大。3个方案的酸度变化差异显著，加麸皮能够增加溶氧，在堆积过程中酸能够快速被微生物代谢分解，在发酵过程中又能显著增加。从图2可以看出，方案1和方案3堆积和发酵前后酸度变化差异最大，方案1堆积前酸度最大，堆积后降为最小，发酵结束后又升至最大，方案2在堆积和发酵前后酸度变化差异最小。3种方案的还原糖和淀粉含量变化趋势基本一致，差异不明显，在堆积前后，方案2还原糖含量增加相对大于方案1和方案2，发酵前后，方案3中淀粉含量消耗最大，方案1和方案2次之。2.2微生物群落结构分析2.2.1糟醅微生物多样性分析对 3 个不同方案糟醅样品的 ASV（AmpliconSequence Variant）集、Chao1指数和Shannon指数进行比较分析（表2），可以看出，Chao1和Shannon指数都呈现先减少后增加的趋势，方案1和方案3中细菌堆积前后丰富度变化巨大，表明加入麸皮能够极大地降低细菌的多样性，对真菌却影响不显著；方案2整体变化相对较小；真菌堆积前后丰富度变化并不明显，在发酵过程中增加。2.2.2不同方案糟醅细菌群落结构对比分析糟醅原核微生物群落组成（1%合并为Oth-ers)如图3所示，不同方案中共检出18种优势细菌，细菌种类组成相似