摘要
中国传统白酒被分为浓香、清香、酱香以及兼香等多种香型,因其发酵原料、发酵剂、发酵容器、发酵工艺和地理环境等不同,造就了不同香型白酒独特且复杂的窖池微生物群落。乳酸菌作为酿酒复杂微生物系统的核心菌群之一,其代谢产物乳酸及其衍生物是浓香型白酒中重要的风味物质,对酒体的香气和味道具有重要作用。目前,对浓香型白酒酿造中乳酸菌的研究相对比较分散,不够系统。本文结合作者的工作,综述了浓香型白酒酿造中关于乳酸菌的研究进展,包括利用传统微生物学手段在浓香型白酒酿造过程中对乳酸菌进行分离筛选,以及利用现代微生物学研究手段深入探究乳酸菌在浓香型白酒酿造中的作用。将传统微生物学研究手段与现代微生物学研究手段结合起来,对浓香型白酒中的乳酸菌进行以菌种实物为基础的系统、深入研究,可为深入理解浓香型白酒酿造过程中乳酸菌的作用,进而强化或优化浓香型白酒酿造过程提供参考。
乳酸菌是一类能通过发酵碳水化合物主要产生乳酸的细菌的总称,包括乳酸杆菌属、双歧杆菌属、链球菌属、乳球菌属、片球菌属
乳酸菌是窖泥中主要细菌种类之一,也是白酒发酵过程中的关键菌
近年来,关于白酒酿造微生物的研究,主要集中于利用现代微生物学手段研究微生物演替、代谢、起源、核心微生物、与风味化合物相关的微生物,以及不同地区、不同发酵时间点、不同风味的白酒中微生物群落的差异等。然而,关于在白酒酿造中乳酸菌的具体作用,仅有一篇2008年发表的综
1 浓香型白酒酿造中乳酸菌的作用
1.1 生成风味化合物
在浓香型白酒的生产过程中,乳酸菌能够影响白酒风味化合物的生成、稳定酿酒环境和平衡微生态。研究显示,乳酸菌可产生有机酸及具有香气的醛和酮类等物质,提升成品酒的感官特性。其主要代谢产物乳酸作为浓香型白酒的四大有机酸之一,在促进新酒成熟的同时维持了酒质的稳定
1.2 为酿酒微生物提供营养物质
在白酒的酿造过程中,除了生成风味物质外,乳酸菌还可通过自身的新陈代谢活动为其他微生物制造必要的营养成分(如必需氨基酸和维生素等)。这些营养成分是白酒发酵生产过程中发挥不同作用的其他微生物生长代谢和繁殖所必需的。例如,乳酸可作为碳源促进产丁酸的微生物生
1.3 控制微生物环境
乳酸菌作为浓香型白酒酿造窖池中的优势菌属,能够在白酒发酵前期代谢产生有机酸,营造偏酸性的发酵条件以抑制腐败微生物和杂菌的代谢活性,并为酵母菌创造适宜的生存条
综上所述,乳酸菌在浓香型白酒发酵中的作用是多方面的。从营养供给到香味形成,再到微生态环境的维护,乳酸菌都发挥着不可或缺的作用,对提升白酒的品质和风味具有显著的影响。然而,对浓香型白酒中乳酸菌的作用,目前的认识还很有限,尤其是乳酸菌是否具有针对浓香型白酒风味特征的独有功能,还有待相关领域的科研人员去深入研究发掘。
2 利用传统微生物学研究手段对浓香型白酒乳酸菌的研究进展
早在2005年,沈怡方先生利用传统分离手段从窖泥中分离获得了己酸
2.1 浓香型白酒窖泥中的乳酸菌
窖泥附着于窖池内壁,参与浓香型白酒的发酵,是产生酒体风味物质的关键角色,也是浓香型白酒主体香己酸乙酯的重要来源场所,对浓香型白酒的特色和品质具有决定性作
从
Species | Years | References |
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Lacticaseibacillus zeae, Lactiplantibacillus pentosus, Pediococcus acidilactici | 2006 |
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Bacillus coagulans, Bacillus amyloliquefaciens, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium butyricum | 2015 |
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Lentilactobacillus buchneri, Oscillibacter valericigenes, Bacillus thermoamylovorans, Rummeliibacillus pycnus, Clostridium sartagoforme, Clostridium ultunense, Clostridium purinilyticum, Clostridium aminovalericum | 2017 |
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Bacillus licheniformis, Bacillus aerius, Clostridium butyricum subsp. butyricum | 2018 |
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Lactobacillus paracasei | 2018 |
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Bacillus coagulans, Exiguobacterium sp., Exiguobacterium mexicanum, Enterococcus sp., Enterococcus thailandicus, Enterococcus italicus, Enterococcus pseudoavium, Enterococcus devriesei, Enterococcus gallinarum, Enterococcus casseliflavus, Enterococcus durans, Lactobacillus sp., Lacticaseibacillus paracasei, Lacticaseibacillus camelliae, Lacticaseibacillus casei, Latilactobacillus curvatus, Lactiplantibacillus plantarum, Lapidilactobacillus dextrinicus, Lentilactobacillus laojiaonis, Loigolactobacillus Coryniformis, Paucilactobacillus vaccinostercus, Schleiferilactobacillus harbinensis, Secundilactobacillus pentosiphilus, Lactococcus lactis, Lactococcus garvieae, Leuconostoc mesenteroides, Weissella paramesenteroides | 2024 |
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这些研究表明,乳酸菌在酿酒窖泥中种类较多。对窖泥中乳酸菌进行研究,可从乳酸菌的角度为白酒发酵过程中窖泥的质量控制提供科学依据,为监测和鉴定窖泥状态与质量提供技术支持。优势乳酸菌可用于构建人工窖泥,旨在提高白酒品质。
2.2 浓香型白酒酒醅中的乳酸菌
白酒酒醅作为发酵物料,是浓香型白酒生产中微生物的重要来源。浓香型白酒丰富、特殊的口感正是由于乳酸菌在内的多种酿酒微生物的发酵作用,包括原料在微生物和酶催化下的分解物、微生物自身的代谢物,以及这些物质之间的相互转化反应。
多年来,陆续有研究人员从酒醅中筛选到不同的乳酸菌。如
Species | Years | References |
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Corynebacterium xerosis, Staphylococcus auricularis, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Paenibacillus macerans, Bacillus cereus | 2010 |
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Lactobacillus acidophilus | 2013 |
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Lactobacillus acetotolerans, Lactobacillus amylovorus, Lentilactobacillus senioris, Lentilactobacillus hilgardii, Lacticaseibacillus casei, Lactiplantibacillus plantarum, Levilactobacillus brevis, Lactobacillus dextrinicu, Limosilactobacillus pontis, Levilactobacillus spicheri, Lacticaseibacillus paracasei, Ligilactobacillus acidipiscis, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Enterococcus durans, Enterococcus thailandicus, Pediococcus pentosaceus, Bacillus coagulans, Sporolactobacillus vineae | 2016 |
[ |
Bacillus coagulans, Lactobacillus sp., Lactobacillus hilgardii, Lacticaseibacillus casei, Lacticaseibacillus paracasei, Lentilactobacillus buchneri, Lentilactobacillus parabuchneri, Lentilactobacillus diolivorans, Leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides, Streptococcus thermophiles, Weissella soli | 2024 |
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这些研究表明,乳酸菌在酿酒酒醅(尤其是发酵后期的酒醅)中丰度比较高。因此,探究酒醅中乳酸菌的种类及其对浓香型白酒风味的贡献,可以为采用乳酸菌酿制具有新风味的白酒产品奠定基础,有助于从乳酸菌方面提出新的指标体系,进一步优化白酒质量控制标准。
2.3 浓香型白酒大曲中的乳酸菌
大曲在白酒酿造中起糖化、发酵的作用,大曲中还含有可助力白酒风味形成的多种微生物、酶类以及前驱物质。浓香型白酒采用中温大曲,酒曲菌群主要由霉菌、酵母菌、细菌和放线菌等构成。其中乳酸菌属于浓香型白酒酒曲中的关键微生物。
科研人员以大曲为来源,先后进行了乳酸菌的分离筛选工作。从
Species | Years | References |
---|---|---|
Micrococcus lu-teus, Micrococcus colpogenes, Micrococcus varians, Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus, Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis, Levilactobacillus brevis |
2010 2013 |
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Lactiplantibacillus plantarum, Pediococcus acidilactici, Enterococcus faecalis, Weissella confusa, Lactococcus formosensis, Lactococcus garvieae | 2018 |
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Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus aicheniformis, Enterococcus faecium, Enterococcus gallinarum, Lactiplantibacillus plantarum, Latilactobacillus curvatus, Lapidilactobacillus dextrinicus, Lactococcus garvieae, Pediococcus pentosaceus, Weissella cibaria | 2024 |
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乳酸菌是大曲酒酿造过程中的重要细菌类群之一,对浓香型白酒的产香、增香具有重要作用。对此,浓香型白酒大曲中乳酸菌的分离研究,有助于深入了解大曲组分中的微生物群落特征,丰富我国白酒传统酿造机理的研究,为微观调控白酒品质提供理论依据。
2.4 其他来自浓香型白酒窖池中的乳酸菌
在研究浓香型白酒生产过程中,2005年,乔宗伟
Species/Genus | Years | References |
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Bacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus | 2005 |
[ |
Pediococcus damnosus, Pediococcus pentosaceus, Lapidilactobacillus dextrinicus, Pediococcus parvulus, Pediococcus inopinatus, Pediococcus acidilactici, Pediococcus stilesii | 2007 |
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Lentilactobacillus buchneri, Schleiferilactobacillus harbinensis, Levilactobacillus brevis, Lentilactobacillus sunkii, Lentilactobacillus parabuchneri, Loigolactobacillus coryniformis, Ligilactobacillus acidipiscis, Limosilactobacillus fermentum, Lentilactobacillus diolivorans, Lactobacillus paracasei, Lactiplantibacillus paraplantarum, Lactiplantibacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis, Enterococcus faecium, Enterococcus xiangfangensis, Enterococcus thailandicus, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus parvulus, Pediococcus acidilactici | 2018 |
[ |
综上所述,乳酸菌广泛存在于窖池环境的窖泥、酒醅以及大曲组分中,在浓香型白酒的酿造过程中担任重要的角色。其生成的乳酸及其衍生物是赋予浓香型白酒独特味道的核心化合物,对整体的香味和风味起着重要作用。在不同窖池环境下,乳酸菌优势菌属身份的转变及其丰度的下降,可视为窖泥-酒醅-大曲组分中的动态演变,这一动态演变是否是浓香型白酒增香的关键,值得深入研究。
虽然浓香型白酒酿造过程中乳酸菌的分离筛选工作取得了很大的进展,但相对比较分散,不够系统。同时,我们也发现近5年来,除作者团队的工作外,未有其他研究团队报道过浓香型白酒的酿造乳酸菌的分离筛选工作进展。通过对不同窖池结构中乳酸菌的细致分析、筛选、识别,乃至代谢过程的深入研究,能够对全面理解乳酸菌在浓香型白酒生产过程中的重要作用提供宝贵的科学洞察。
3 利用现代微生物学研究手段对浓香型白酒乳酸菌的研究进展
随着科学技术的发展,白酒酿造中乳酸菌的研究已不局限于传统纯培养技术。一系列更加先进的现代微生物学技术被广泛应用,如分子生物学、基因组学和生物信息学等。其中,利用分子生物学技术、基因组学技术来解析白酒酿造过程微生物的群落结构和多样性,已成为酿造微生物研究的重要技术。
3.1 DEEG技术和PCR-DGGE技术
早期,研究学者采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)技术及聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术来分析微生物群落结构和多样性。这些技术在微生物分子生态学领域已经成为一种主要的研究方法。例如,通过应用DGGE技术,研究人员对5种中温型和高温型大曲中的细菌群落结构进行了详尽的分
3.2 实时定量PCR、二代测序技术和PICRUSt方法
实时定量PCR和二代测序技术是检测微小RNA (miRNA)存在和表达水平的常用方法,具有高效、灵敏的特点。研究人员采用了实时定量PCR和二代测序技术来监测浓香型风味白酒发酵过程中乳酸菌的数量及其相对比例的动态变化。借助二代测序技术和构建的克隆库,他们对酒糟中乳酸菌的种类丰富度及其随时间的变迁模式进行了细致研究;在此基础上,还可通过使用菌群功能预测分析方法(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states, PICRUSt),对酒糟中的乳酸菌群落潜在功能进行预测性分
3.3 16S rRNA、18S rRNA、ITS基因测序等
微生物在浓香型白酒酿造过程中占据核心地位,参与酿造的微生物来源多样,窖泥和大曲中的微生物是发酵体系中主要的微生物来源。与其他香型白酒相比,浓香型白酒发酵窖池中的微生物对其形成的典型风味特征具有决定性影响,包括酒醅微生物、窖泥微生物、大曲微生物以及黄水中的微生
钱玮
在酒醅微生物中,Xu
Yan
在大曲微生物中,研究显示优势菌属为芽孢杆菌属、乳杆菌属、热放线菌
3.4 基因组学
对菌株的形态、生化、生理、系统发育和基因组分化特征等进行鉴定分析,确定老窖慢生乳杆菌是慢生乳杆菌属的新种,与NCBI数据库中已完成基因组测序的乳杆菌进行搜索比对,发现该菌是所有已经完成全基因组测序的具有最小基因组的乳杆菌,其基因组大小(1.24 Mb)仅为广泛分布的植物乳杆菌(3.3 Mb)的38
4 总结与展望
随着科研人员对浓香型白酒酿造过程中乳酸菌的研究不断深入,浓香型白酒酿造中的乳酸菌的更多特性,以及乳酸菌在白酒尤其是浓香型白酒酿造中发挥的作用越来越多地被揭示出来,使我们对白酒酿造中的乳酸菌有了更深入的认识。
乳酸菌在浓香型白酒的酿造过程中扮演着至关重要的角色。它们不仅参与了酒醅的发酵过程,还在提升白酒的风味和品质上发挥着重要作用。现代微生物学研究手段的应用,使得我们能够更全面和深入地了解这些微生物的多样性以及它们的功能预测。然而,这些研究多数停留在理论层面,对于乳酸菌的实际作用机制及其在浓香型白酒酿造中的应用仍有待进一步探索。
为了更深入地挖掘乳酸菌在浓香型白酒酿造中的功能,需要将传统微生物学研究手段和现代微生物学研究手段相结合。通过深度解析乳酸菌的生理、生化、分子遗传、代谢组等特性,可以更好地理解它们在浓香型白酒酿造和窖池养护等方面的应用潜力。这不仅有助于提升浓香型白酒的品质,还能为酿造工艺的改善提供理论依据。
目前,关于浓香型白酒酿造过程中的乳酸菌研究仍然处于探索阶段。我们尚未完全获得或认识所有的乳酸菌种类,也不清楚它们在浓香型白酒酿造中可能发挥的所有作用。此外,乳酸菌如何在浓香型白酒酿造中发挥作用,以及如何在窖池养护中应用,都是科研人员需要进一步深入研究的问题。
未来,随着对浓香型白酒酿造中乳酸菌研究的不断深入,我们对这一传统工艺的理解将更加全面,对乳酸菌的认识也将更加深刻。这将为浓香型白酒的品质提升和酿造工艺的改善提供有力的支持。
作者贡献声明
赵秋伟:负责关于利用传统微生物学方法对乳酸菌进行研究的研究进展的文献检索与整理,以及全文撰写与修改;潘越:负责关于利用现代微生物学方法对乳酸菌进行研究的研究进展的文献检索与整理,以及相关内容撰写与修改;王松涛:负责关于浓香型白酒酿造中乳酸菌的功能研究进展的文献检索与整理,以及相关内容撰写与修改;沈才洪:负责全文指导与修改;李寅:负责全文指导与修改。
利益冲突
作者声明不存在任何可能会影响本文所报告工作的已知经济利益或个人关系。
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