近日，江南大學(xué)生物工程學(xué)院許正宏教授（現(xiàn)為四川大學(xué)教授）團隊聯(lián)合瀘州老窖國家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心沈才洪主任團隊在國際食品科技專業(yè)TOP期刊《Food Bioscience》上（JCR Q1）發(fā)表了題為“Community-level bioaugmentation results in enzymatic activity-and aroma-enhanced Daqu through altering microbial community structuremetabolic function”的研究論文，即“宏基因組學(xué)揭示群落水平強化提升中溫大曲酶活和香氣的機制”。瀘州老窖青年員工、雙方聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生劉文虎為論文第 一作者。

　　大曲是我國傳統(tǒng)白酒固態(tài)釀造中常用的糖化劑、發(fā)酵劑和生香劑，大曲質(zhì)量是影響白酒品質(zhì)的重要因素，業(yè)界素有“曲為酒之骨”“看酒先看曲”的經(jīng)驗總結(jié)。雙方團隊多年來對大曲微生物群落的結(jié)構(gòu)與演替規(guī)律、菌群調(diào)控的關(guān)鍵環(huán)境因子、重要風(fēng)味物質(zhì)及功能酶系的形成機制、大曲在白酒釀造過程中的作用、活性菌群的代謝功能解析等方面開展了持續(xù)深入研究。

　　在上述研究的基礎(chǔ)上，為進一步研究群落水平強化提升大曲酶活和揮發(fā)性成分的可行性，雙方團隊?wèi)?yīng)用宏基因組學(xué)和宏代謝組學(xué)等技術(shù)方法，深入探究了強化對微生物群落組成及其演替規(guī)律的影響，揭示了強化對大曲酶活性和重要代謝物變化的影響機制，發(fā)現(xiàn)強化能提高芽孢桿菌屬（Bacillus）、葡萄球菌屬（Staphylococcus）或隸屬于散囊菌目（Eurotiales）絲狀真 菌的相對豐度，并通過提高關(guān)鍵酶基因豐度以提升大曲酶活力、吡嗪類成分和苯乙醇含量。在工業(yè)規(guī)模上論證了通過群落水平的微生物強化策略有效提升大曲酶活和香氣的可行性，為制曲工藝優(yōu)化提供了理論依據(jù)，有望進一步指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。

　　本研究選擇正常發(fā)酵12天大曲（FerDq）和30天大曲（MatDq）作為母曲，分別以5%（w/w）和10%（w/w）的接種比例開展強化試驗，并同時設(shè)置對照組（ConDq）。

　　主要研究結(jié)論

　　1.強化提升大曲理化性質(zhì)和酶活力

　　基于FerDq的群落水平強化可使大曲發(fā)酵開始時溫度快速升高，并在發(fā)酵結(jié)束時提高大曲總酸度、糖化力、液化力和酯化力。采用MatDq進行強化有利于在更長時間內(nèi)維持較高發(fā)酵溫度，并使得大曲具有更高的總酸度、糖化力和液化力。

　　2.強化促進大曲中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的積累

　　強化能促進大曲中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的積累，特別是醇類（如苯乙醇，5FerDq發(fā)酵32天提升89.0%，10FerDq降低50.7%，MatDq兩組平均提升137.8%）和吡嗪類（如四甲基吡嗪，F(xiàn)erDq兩組發(fā)酵32天平均提升96.5倍，MatDq兩組平均提升17.7倍）。另外，MatDq兩組能顯著提高發(fā)酵4天以后的苯甲酸甲酯和鄰氨基苯甲酸甲酯含量。

　　3.強化提升大曲功能微生物相對豐度

　　群落水平強化均可提高大曲中芽孢桿菌屬相對豐度。此外，F(xiàn)erDq兩組還可提高葡萄球菌屬相對豐度；MatDq兩組則可提高大曲發(fā)酵10–32天期間曲霉屬（Aspergillus）、籃狀菌屬（Talaromyces）和羅薩氏菌屬（Rasamsonia）的相對豐度。

　　4.群落功能分析揭示強化對大曲酶活性和代謝物變化的影響機制

　　MatDq組液化力的增加可能是由于α-淀粉酶和糖原磷酸化酶基因豐度的增加，這主要源于曲霉屬、籃狀菌屬和芽孢桿菌屬的富集。

　　羧酸酯酶主要由葡萄球菌屬和芽孢桿菌屬等細 菌產(chǎn)生，在酯化力中起主要作用，F(xiàn)erDq組通過葡萄球菌屬和芽孢桿菌屬顯著提高羧酸酯酶的基因豐度，進而提高大曲酯化力。

　　四甲基吡嗪合成代謝途徑中，宏基因組結(jié)果顯示，芽孢桿菌屬、葡萄球菌屬和類芽孢桿菌屬（Paenibacillus）有利于吡嗪類化合物的生物合成，F(xiàn)erDq兩組中這些微生物相對豐度較高，促進其吡嗪類化合物的大量積累。同樣地，MatDq兩組也能提升大曲吡嗪類物質(zhì)含量，但其效果弱于FerDq。

　　多年來，瀘州老窖依托國家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心、博士后科研工作站及四川省固態(tài)釀造技術(shù)創(chuàng)新中心等科技平臺，不斷加強產(chǎn)學(xué)研深度融合，與國內(nèi)外知名高校及科研機構(gòu)的開展緊密合作，與許正宏教授團隊在《AppliedEnvironmental Microbiology》《Food Microbiology》《Food Research International》《International Journal of Food Microbiology》《微生物學(xué)報》《生物工程學(xué)報》等國內(nèi)外知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表多篇論文，形成了行業(yè)領(lǐng) 先系列成果。2021年12月，雙方合作完成的“大曲微生物群落功能強化關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目，經(jīng)中國輕工業(yè)聯(lián)合會鑒定，達到國際領(lǐng) 先水平。

　　未來，瀘州老窖將繼續(xù)依托創(chuàng)新平臺的強大載體優(yōu)勢，不斷攻克行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)難題，孵化轉(zhuǎn)化重大創(chuàng)新成果，以新質(zhì)生產(chǎn)力為引擎，推動固態(tài)釀造行業(yè)技術(shù)水平再上新臺階。（瀘州老窖企業(yè)文化中心）