浓香型白酒是我国十二大香型白酒之一，其产量和销量占白酒总量的70%以上，因此，提高其发酵质地很是蹙迫。占白酒含量约2%的风范物资中，在GB/T 10781.1—2021《白酒质地要求第1部分：浓香型白酒》中现金九游体育app平台，己酸乙酯被界说为主要特征风范物资。己酸乙酯对浓香型白酒兼具菠萝香与辛辣味的独到酒香风范孝敬最大。

浓香型白酒的发酵是在传统泥窖中经固态发酵、固态蒸馏、陈酿、勾调而成，扞拒直或者盘曲添加非自己发酵产生的风范物资。因此，己酸的合成代谢对浓香型白酒的发酵质地具有蹙迫影响。以乳酸为底物的己酸合成代谢有益于提高浓香型白酒的发酵质地。浓香型白酒发酵体系中的己酸生成菌（以下简称“己酸菌”）主要聚居于窖泥。己酸菌在老窖池窖泥中的品貌比新窖池窖泥中的品貌高约2个数目级。在发酵过程中，以高粱为主的食粮与大曲搀杂物被封存在窖泥中进行厌氧分批发酵（图1B）。发酵界限后，一个窖池中最佳的浓香型白酒不息来自与黄水共存的底层酒醅。具有较高品貌己酸菌的窖池倾向用于分娩较高质地的浓香型白酒，正所谓“千苍老窖万年糟，好酒全凭窖池老”。因此，有些浓香型白酒分娩企业通过在分娩批次中间向窖泥喷洒己酸菌液的方式（图1A），或者制作高质地东谈主工窖泥的方式提高包括己酸菌在内的窖泥菌群品貌，从而提高酿酒质地。

安徽工程大学生物与食物工程学院的张会敏、薛正莲*和清华大学化学工程系的邢新会等基于己酸菌对浓香型白酒发酵的蹙迫性，长远分析浓香型白酒发酵体系中己酸菌的种类各种性、系统进化关系、生理代谢特征、合成代谢己酸机制过头在浓香型白酒发酵体系的复杂代谢环境中与己酸菌、非己酸菌之间的协同代谢关系，探究己酸菌群在浓香型白酒发酵体系中的滋长代谢法例，旨在为东谈主工打扰调控己酸菌的滋长代谢以普及浓香型白酒发酵质地提供表面依据。

01

浓香型白酒发酵体系中己酸菌群组因素析

己酸菌算作一种产生高附加值中链脂肪酸的动力菌已有近百年磋议历史。在浓香型白酒发酵体系中，窖泥算作己酸菌的主要分离源，其上层的己酸菌丰富。现在，从浓香型白酒发酵体系均分离纯化并已然的己酸菌株主要属于Clostridium、Caproicibacterium、Enterococcus和Rummeliibacillus。此外，通过当代高通量测序工夫阐明其中无为存在Caproiciproducens及未已然的Clostridium。己酸菌株Ruminococcaceae bacterium CPB6当先分离时莫得确定菌属，后经过基因组学分析将其归为Caproicibacterium。本磋议查询了典型己酸菌株的16S rRNA基因序列，期骗MEGA软件构建其与非浓香型白酒发酵体系开始己酸菌株的16S rRNA基因序列的系统发育树，以分析己酸菌株之间的进化关系，如图2所示。

追想来说，现在从浓香型白酒发酵体系分离的己酸菌株主要汇注在梭菌科（Clostridiaceae）和颤螺菌科（Oscillospiraceae），与通过高通量测序工夫检测到的数据基本一致。其中，从浓香型白酒发酵体系分离的Oscillospiraceae己酸菌株主若是新近分离的Caproicibacterium菌株，与从非浓香型白酒发酵体系分离的己酸菌株有一定遗传距离，亲缘性较远。Clostridiaceae的己酸菌株主要为Clostridium；浓香型白酒发酵体系开始的Clostridiaceae与非浓香型白酒发酵体系开始的Clostridiaceae亲缘关系更近。还是报谈的从浓香型白酒发酵体系均分离的Clostridium有Clostridium sp.EFAS6、Clostridium beijerinckii、Clostridium butyricum JKY6D1、Clostridium tertium、Clostridium pabulibutyricum和Clostridium intestinale，其与非浓香型白酒发酵体系开始的Clostridium构成访佛，这进一步阐明浓香型白酒和非浓香型白酒发酵体系开始的Clostridum己酸菌的亲缘性更高。此外，从浓香型白酒发酵体系中还分离了两株辞别来自动球菌科（Planococcaceae）和肠球菌科（Enterococcaceae）的己酸菌株。从浓香型白酒发酵体系均分离的己酸菌株代谢特征有所相反，Oscillospiraceae菌株普遍合适弱酸性pH值（可低至4.5），以乳酸、淀粉和葡萄糖为代谢底物，Clostridiaceae、Planococcaceae与Enterococcaceae菌株合适弱酸性或中性pH值，以酒精和葡萄糖为底物。窖泥的多维理化环境为合适不同理化条目的己酸菌提供了滋长环境。同期，合适在不同理化条目下生涯的己酸菌群为高效回荡浓香型白酒发酵体系中丰富各种的底物（如乳酸、淀粉和葡萄糖等）创造了生理生化条目。何况跟着窖池窖龄的增多，己酸菌品貌逐步增多，其合成己酸的智商越来越增强。增多浓香型白酒发酵体系中不错将乳酸回荡成己酸的己酸菌相对品貌对提高浓香型白酒的发酵质地尤其蹙迫。最近通过16S rDNA高通量测序分析标明，浓香型白酒发酵体系中主要以乳酸为电子供体的己酸菌（如Caproicibacterium、Caproiciproducens）的相对品貌大于以酒精为电子供体的己酸菌（如Clostridium）。

要而言之，跟着培养组学的发展，包括己酸菌在内越来越多的菌株从窖泥中纯化出来。值得堤防的是，通过对比宏基因组数据与分离纯化菌株信息，仍然有大皆潜在己酸菌未能收场分离纯化。分析其原因，一方面有可能与有些己酸菌的低品貌和难培养性操办；另一方面，与现存的传统分离纯化菌株需要培养基制作、倾倒平板、稀释涂布、菌落挑取、生化/测序已然等大皆基础性重迭操作经过所固有的耗时、耗力、耗钱且通量极低的特质操办。因此，浓香型白酒发酵体系中更多潜在新己酸菌的分离筛选需要借助厌氧微生物分离培养新工夫的发展，如集高通量分离、培养、已然于一体的新式菌群培养组学工夫与装备。

经过分子生物学已然的典型己酸菌株汇总如表1所示。

02

香型白酒发酵体系中己酸菌代谢合成己酸机制

在发酵前期，浓香型白酒发酵体系中积聚了葡萄糖、乳酸、酒精、乙酸、丁酸等不错用于己酸合成代谢的底物。发酵前期是己酸合成代谢底物准备阶段。到发酵后期，己酸合成的底物随液态黄水集合，为从窖泥迁徙到黄水的己酸菌进行己酸合成代谢创造了理化环境。

己酸菌合成己酸的主体代谢响应又被称为碳链蔓延响应。碳链蔓延响应包括最早在克氏梭菌（Clostridium kluyveri）体内发现的β-氧化逆响应（RBO）阶梯和新近在禽波氏杆菌（Bordetella avium）、某种浮霉菌科（Planctomycetaceae）体内发现的脂肪酸合成响应（fatty acid biosynthesis，FAB）阶梯。在浓香型白酒发酵体系的己酸菌体内普遍存在RBO阶梯。现在尚无平直凭据标明在浓香型白酒发酵过程中己酸菌群通过FAB阶梯合成己酸。然则，在通过以己酸菌属Caproiciproducens为主的己酸菌群进行以酿酒废水为底物的己酸合成代谢响应中，发现己酸菌群通过RBO和FAB两种代谢阶梯协同合成己酸。

在浓香型白酒发酵体系中进行的主要己酸合成代谢响应阶梯如图3所示。RBO和FAB代谢阶梯均需要算作电子供体的底物提供电子，变成中间代谢物乙酰辅酶A。酒精和乳酸是现在已知RBO阶梯中两种最常用的电子供体，其最先需要辞别在酒精脱氢酶和乳酸脱氢酶的作用下变成中间代谢物乙酰辅酶A，然后与算作电子受体的短链脂肪酸（如乙酸、丁酸）联结使其增多两个碳，完成一次RBO链蔓延响应（轮回）。在FAB碳链蔓延响应中，乙酰辅酶A最先需要在羧化酶的作用下变成丙二酰辅酶A，它算作C2供体在蜕变酶的作用下联结到酰基转运卵白（ACP）上，过问轮回的FAB碳链蔓延响应。比拟于FAB阶梯，RBO阶梯更高效，因为FAB阶梯所需要的ACP会销耗更多ATP。现在，RBO阶梯多被算作碳链蔓延响应的模式阶梯，因为以Clostridium kluyveri和Ruminococcaceae bacterium CPB6为代表的模式菌株体内具有进行RBO轮回的全部酶，通过单菌株代谢即可进行碳链蔓延响应，生成野心居品己酸。不错参与FAB代谢的菌株普遍存在缺失FAB代谢酶系的情况，因此，FAB代谢阶梯存在于通过搀杂己酸菌群而非纯菌进行的己酸合成代谢体系中。RBO阶梯与FAB阶梯共同所需的中间代谢物乙酰辅酶A，主要所以代谢体系中的底物葡萄糖、己酸和酒精等算作电子供体代谢变成丙酮酸，然后通过丙酮酸脱氢酶代谢变成乙酰辅酶A。梭菌属（Clostridium）的己酸菌株主要以酒精为电子供体进行RBO碳链蔓延响应；颤螺菌科（Oscillospiraceae）的己酸菌株主要进行以乳酸为底物和电子供体的RBO链蔓延响应。好多菌具有回荡淀粉、葡萄糖为己酸的代谢智商（表1）。肠球菌Enterococcus casseliflavus BF-1与鲁梅尔芽胞杆菌Rummeliibacillus suwonensis 3B-1不错以酒精或葡萄糖为底物和电子供体进行RBO碳链蔓延响应。在复杂的浓香型白酒发酵体系中，己酸菌群经过抑遏地分批发酵驯化，逐步产生对外界环境的顺应性。

要而言之，浓香型白酒发酵体系中同期存在不错回荡葡萄糖、酒精和乳酸通过RBO碳链蔓延响应生成己酸的菌株。此外，具有不同代谢功能的复合己酸菌株还不错稀奇借助FAB代谢通路合成己酸。己酸菌群在浓香型白酒发酵体系中的己酸合成机制相对复杂，需要长远分析其协同代谢机制。

03

浓香型白酒发酵体系己酸菌群的协同代谢机制

现在对浓香型白酒发酵体系中己酸菌的磋议主要汇注在己酸菌株的分离、纯化、代谢特征分析以过头与协同菌株的协同代谢关系。表面上，现在所知浓香型白酒发酵体系中的己酸菌只能以通过RBO阶梯进行己酸合成代谢，搀杂菌群不错同期通过RBO和FAB阶梯进行协同己酸合成代谢。在本色浓香型白酒固液双相发酵体系中，与“黄水”共存的酒醅菌群与窖泥菌群被阐明在己酸合成代谢中存在协同合营，前者用于乙酸、乳酸等底物准备，后者用于丁酸和己酸等居品生成。Clostridiaceae的Clostridium被发现主要进行以酒精为底物和电子供体的丁酸合成，为己酸菌的己酸合成提供了电子受体丁酸；Oscillospiraceae的Caproiciproducens主要进行以乳酸为底物和电子供体的己酸合成，己酸菌在己酸合成过程中存在协同代谢。己酸菌Caproiciproducens、Clostridium与非己酸菌Lactobacillus协同代谢过程中，Lactobacillus可提供Caproiciproducens用于己酸合成代谢的底物兼电子供体乳酸；同期Caproiciproducens回荡乳酸变成乙酰辅酶A所开释的CO 2 促进了酒精向乙酰辅酶A的回荡。即浓香型白酒发酵体系中相对品貌最高的两个己酸菌群Clostridiaceae与Oscillospiraceae在己酸合成代谢过程中具有协同性。非己酸菌株Novisyntrophococcus fermenticellae JN500902被阐明可通过与己酸菌株Clostridium fermenticellae JN500901分享代谢底物促进丁酸、己酸合成。通过平板培养发现以乳酸为底物的己酸菌株C.lactatifermentans LBM19010、C.lactatifermentans JNU-WLY1368与Clostridiaceae的菌株具有滋长协同性。通过菌群之间的共发生网罗分析阐明，老窖池中品貌更高的己酸菌群受大曲菌群的影响与酒醅（黄水）菌群协同作用更强。Clostridium与Caproiciproducens均与氢养分型的甲烷丝菌属Methanosaeta具有较强正关系，何况主要以乳酸为电子供体生成己酸的Oscillospiraceae全体与甲烷叶菌属Methanolobus、Methanoplasma、甲烷细菌属Methanobacterium均具有较强关系性。以上论断与己酸菌和氢蜕变菌之间的协同代谢作用有益于己酸合成代谢的论断一致。在非浓香型白酒的己酸生成代谢体系中己酸菌与酵母菌、甲烷菌、放线菌之间普遍存在共生关系。窖泥菌群中普遍存在未分离的潜在己酸菌与非己酸菌之间具有共生或者代谢关系性的风景。在浓香型白酒发酵体系中，己酸菌株Clostridium kluyveri与己酸菌和产生乙酸的菌Acetobacterium、产生丙酸的菌、理会纤维素的菌等非己酸菌之间也存在协同代谢关系。

综上，浓香型白酒发酵体系中己酸菌群资源丰富，繁多访佛功能的己酸菌群具有多底物代谢功能冗余性。浓香型白酒发酵体系中复合己酸菌群的多底物代谢功能冗余性使其在低pH值（3.15～3.77）、低归附糖、低水分活度的非合适己酸菌代谢环境中，可通过己酸菌群内以及与非己酸菌之间产生协同代谢效应，更容易收场单一菌株很难收场的多种底物高效降解，进而滋长繁衍、合成己酸。己酸菌群算作浓香型白酒发酵体系中具有己酸合胜仗能的一类菌群，需要与浓香型白酒发酵代谢协肃清谈参与己酸的合成代谢；己酸菌群亦可期骗发酵副居品中糖类、乳酸和酒精的回荡合成己酸，通过合成微生物共培养物提高生物工艺是现在蹙迫的磋议标的，其算作合成培养工程的一部分不错提供比单菌发酵更优胜的生物过程工艺。对于浓香型白酒发酵体系中己酸菌与己酸菌和非己酸菌之间的协同代谢机制，尚有大皆空缺有待进一步磋议，比如己酸菌群再行窖泥非上风地位到老窖泥上风地位的更替进化过程中，己酸菌群与己酸菌群、非己酸菌群协同代谢机制以及窖泥理化微环境的变化法例。对浓香型白酒发酵体系中己酸菌群协同合成己酸机制的融会有益于靶向提高浓香型白酒发酵品性，也大概为通过己酸菌群合成高附加值己酸提供表面基础。

04

结 语

己酸菌群算作浓香型白酒发酵菌群的蹙迫构成部分，加强其己酸合胜仗能有助于提高己酸产量，从而提高己酸乙酯的产量，这对改善浓香型白酒的发酵品性很是蹙迫。连年来，跟着基因组学与培养组学工夫的发展，浓香型白酒发酵体系算作一个自然的己酸菌群富集驯化库，其中己酸菌的分离纯化、己酸合成生理代谢特征、己酸合成机制和协同代谢各种性磋议得回赶快发展。现在，从浓香型白酒发酵体系分离的己酸菌株主要属于Oscillospiraceae和Clostridiaceae。由于不同菌属的己酸代谢特征相反，合适在不同的理化条目下进行己酸合成代谢，举例Oscillospiraceae的己酸菌比较合适弱酸性环境，Clostridiaceae的己酸菌比较合适中性环境。浓香型白酒发酵体系己酸菌均可通过RBO阶梯合成己酸，其中Oscillospiraceae倾向于以乳酸为电子供体生成乙酰辅酶A过问RBO阶梯合成己酸，而Clostridiaceae倾向于以酒精为电子供体生成乙酰辅酶A过问RBO阶梯合成己酸。两者均可代谢速效碳源葡萄糖。此外，己酸菌群具有协同通过FAB代谢阶梯合成己酸的后劲。在浓香型白酒发酵体系中，己酸菌与己酸菌、非己酸菌之间普遍存在协同代谢关系，这有助于抽象期骗代谢环境的各式碳源和相反化理化环境，且有助于提高己酸菌群的己酸合胜仗能。

敬佩跟着培养组学的发展，借助集高通量分离、培养、已然于一体的新式菌群培养组学工夫与装备，将从浓香型白酒发酵体系均分离已然出越来越多的己酸菌株。同期，更多己酸菌株的己酸合成代谢特征融会有助于了解浓香型白酒发酵体系中复杂的搀杂菌群协同代谢机制。

本文《浓香型白酒发酵体系中己酸菌的磋议发挥》开始于《食物科学》2024年45卷9期314-321页. 作家：张会敏，邢新会，王越，崔磊，王秀本，常强，孙伟，席鲜会，薛正莲. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230620-162. 点击下方阅读原文即可稽查著作关系信息。

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