浓香型白酒酿造过程中微生态群落的研究进展(3)
肖辰等[21]利用高通量测序技术,对泸型酒酒醅细菌群落的演替规律进行了研究,并运用相关性检测(Manteltest)对不同发酵阶段细菌的群落演替与环境因素变化的相关性进行分析。结果显示,通过聚类分析可将酒醅发酵过程划分为3个阶段:阶段I(0–5d),阶段II(6–17d)和阶段III(18–40d),且3个阶段的酒醅菌群结构差异显著。且温度、水分以及乙醇浓度对酒醅发酵前期(0–5d)细菌群落演替具有重要作用。
3.1 细菌数量的动态变化
发酵前期,由于氧气与营养条件好,细菌与芽孢杆菌迅速增殖,其中地芽孢杆菌(0~6d)是绝对优势细菌,但此后数量迅速降低,并在发酵6~15d逐渐被乳杆菌属替代,15d后乳杆菌属占细菌总数的79.7%~95.7%,成为绝对优势菌群[26]。此外,也有研究表明,发酵20d后细菌与芽孢杆菌数量有升高趋势,且芽孢杆菌在细菌中的比例逐渐增大,基本维持在103/g水平[23]。兼性厌氧细菌的变化趋势与好氧细菌的变化趋势基本一致。
3.2 酵母菌数量动态变化
发酵初期,酵母菌经历了快速增殖阶段,至发酵第9天可达105数量级,但随后数量逐渐下降,至发酵后期(45d~55d),酵母菌数量降至102/g-103/g水平,以地霉属酵母为主[23]。
3.3 霉菌数量动态变化
发酵前期,霉菌快速增殖,发酵第6天可以达到102个/g数量级。但在发酵中期,由于酒醅营养条件下降以及酒精浓度、酸度等窖池微环境的改变,霉菌迅速衰亡,发酵至20d,酒醅中已难以检测到霉菌[23]。
4 窖泥微生态系统的群落演替
窖泥微生态是浓香型白酒生产中最复杂的人工生态系统。窖泥中的微生物种复杂多样,且包含大量不可培养微生物,人们对窖泥微生物的研究远不如大曲微生物深入与全面。但对窖泥中重要的微生物类群,如甲烷菌、硝酸还原菌、硫酸还原菌与己酸菌等产氢菌之间“氢转移”的协同作用,以及己酸菌产香机制的认识均已经比较清晰。但对窖泥微生物的群落结构、种群关系及其与白酒风味及风味物质之间的关系仍是未来需要深入研究的重要课题。
浓香型白酒的酿造实践表明,窖池的窖龄直接影响白酒的风味与品质。这与窖池中的窖泥微生物种群及其长期的群落演替紧密相关。对河南“宋河酒”窖泥微生物研究发现,随着窖龄的延长,乳酸菌和喜热菌属(Caloramator)的相对丰度逐渐降低,而甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、短杆菌属(Methanobrevibacter)以及Syntrophomonas、Sedimentibacter、Clostridium等梭菌类群和放线菌的相对丰度逐渐增加[27]。对窖泥微生物的长期演替(1~50年)研究发现,新窖泥富含乳杆菌属细菌,由于乳酸的大量积累使适应性低的菌群被逐步淘汰。随着窖龄的增加,由于乳杆菌的衰亡和NH4+的增加,窖泥pH值也随之上升,拟杆菌门和螺旋体门(Spirochaetes)大量繁殖,细菌多样性增加,窖泥微环境中的有机酸、H2和CO2的含量也有所增加,促进了产甲烷菌(Methanogens)及己酸菌的生长。在成熟窖泥中,梭菌属IV簇、梭菌科和Anaerobrancaceae的丰度提高并与窖泥己酸含量呈显著正相关,细菌群落相对稳定[24]。钟姝霞[25]等将不同窖龄窖泥的微生物多样性与其理化指标进行相关性分析发现,微生物群落结构与窖泥中的有效磷、总酸、腐殖酸含量都具有显著相关性,是影响微生物群落演替的重要因素。
窖泥中微生物种群间的协同共存、相互作用所构成的窖泥微生物群落,从多方面影响窖泥及其酒醅发酵,从而决定浓香型大曲酒的质量和风格。认识和研究窖泥生态系统,对浓香型大曲酒生产技术的发展具有指导意义。
5 展望
浓香型白酒酿造微生态群落研究需要在以下几个方面加强研究。
(1)加强研究方法和研究手段的创新:建立实验室研究模型,在传统的研究方法和手段的基础上,引入分子生物学和微生态系统研究手段和方法,微观研究与宏观研究相结合。从基因水平上弄清种群的多样性和多态性,从微生态系统水平研究群落演替的规律,微生态系统的结构,并加强生态酿酒的研究。
(2)加强微生物代谢途径的研究:特殊的环境微生态必然存在特殊的微生物及独特的代谢途径或代谢支路,弄清大曲、酒醅和窖泥发酵过程中的各种物质变化与多种酶学反应的相关性,分析主要功能微生物与发酵过程的物质变化关系,特定生化代谢反应与曲酒风格和质量变化的相关性,有害微生物及有害代谢成分,可以为中国浓香型白酒的工艺改良和品质提高提供必要的理论依据和现实的技术基础。
文章来源:《中国微生态学杂志》 网址: http://www.zgwstxzz.cn/qikandaodu/2021/0501/381.html
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