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(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(qiáng)化提升中溫大曲酶活和香氣的機(jī)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(yàn)總結(jié)。雙方團(tuán)隊(duì)多年來對(duì)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(jī)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(jìn)一步研究群落水平強(qiáng)化提升大曲酶活和揮發(fā)性成分的可行性，雙方團(tuán)隊(duì)?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(qiáng)化對(duì)微生物群落組成及其演替規(guī)律的影響，揭示了強(qiáng)化對(duì)大曲酶活性和重要代謝物變化的影響機(jī)制，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)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(duì)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(qiáng)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(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)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(qiáng)化試驗(yàn)，并同時(shí)設(shè)置對(duì)照組（ConDq）。

　　主要研究結(jié)論

　　1.強(qiáng)化提升大曲理化性質(zhì)和酶活力

　　基于FerDq的群落水平強(qiáng)化可使大曲發(fā)酵開始時(shí)溫度快速升高，并在發(fā)酵結(jié)束時(shí)提高大曲總酸度、糖化力、液化力和酯化力。采用MatDq進(jìn)行強(qiáng)化有利于在更長時(shí)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(qiáng)化促進(jìn)大曲中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的積累

　　強(qiáng)化能促進(jìn)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(qiáng)化提升大曲功能微生物相對(duì)豐度

　　群落水平強(qiáng)化均可提高大曲中芽孢桿菌屬相對(duì)豐度。此外，F(xiàn)erDq兩組還可提高葡萄球菌屬相對(duì)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(duì)豐度。

　　4.群落功能分析揭示強(qiáng)化對(duì)大曲酶活性和代謝物變化的影響機(jī)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(xì) 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(jìn)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(duì)豐度較高，促進(jìn)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(tái)，不斷加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度融合，與國內(nèi)外知名高校及科研機(jī)構(gòu)的開展緊密合作，與許正宏教授團(tuán)隊(duì)在《AppliedEnvironmental Microbiology》《Food Microbiology》《Food Research International》《International Journal of Food Microbiology》《微生物學(xué)報(bào)》《生物工程學(xué)報(bào)》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(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目，經(jīng)中國輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定，達(dá)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(tái)的強(qiáng)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(dòng)固態(tài)釀造行業(yè)技術(shù)水平再上新臺(tái)階。（瀘州老窖企業(yè)文化中心）