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，提高其发酵质地十分进攻。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，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有酒香风范孝顺最大。

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，不服直或者盘曲添加非本人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进攻影响。以乳酸为底物的己酸合成代谢成心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丰采比新窖池窖泥中的丰采高约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）。发酵死心后，一个窖池中最佳的浓香型白酒往来往自与黄水共存的底层酒醅。具有较高丰采己酸菌的窖池倾向用于坐蓐较高质地的浓香型白酒，正所谓“千大哥窖万年糟，好酒全凭窖池老”。因此，有些浓香型白酒坐蓐企业通过在坐蓐批次中间向窖泥喷洒己酸菌液的方式（图1A），或者制作高质地东说念主工窖泥的方式提高包括己酸菌在内的窖泥菌群丰采，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进攻性，深切分析浓香型白酒发酵体系中己酸菌的种类种种性、系统进化关系、生理代谢特征、合成代谢己酸机制过甚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孕育代谢端正，旨在为东说念主工侵扰调控己酸菌的孕育代谢以莳植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身分析

己酸菌当作一种产生高附加值中链脂肪酸的动力菌已有近百年商量历史。在浓香型白酒发酵体系中，窖泥当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平分离纯化并坚强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时刻证据其中等闲存在Caproiciproducens及未坚强的Clostridium。己酸菌株Ruminococcaceae bacterium CPB6领先分离时莫得确定菌属，后经过基因组学分析将其归为Caproicibacterium。本商量查询了典型己酸菌株的16S rRNA基因序列，诓骗MEGA软件构建其与非浓香型白酒发酵体系起原己酸菌株的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。

纪念来说，现在从浓香型白酒发酵体系分离的己酸菌株主要聚集在梭菌科（Clostridiaceae）和颤螺菌科（Oscillospiraceae），与通过高通量测序时刻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己酸菌株主淌若新近分离的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起原的Clostridiaceae与非浓香型白酒发酵体系起原的Clostridiaceae亲缘关系更近。一经报说念的从浓香型白酒发酵体系平分离的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起原的Clostridium构成类似，这进一步证据浓香型白酒和非浓香型白酒发酵体系起原的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分离来自动球菌科（Planococcaceae）和肠球菌科（Enterococcaceae）的己酸菌株。从浓香型白酒发酵体系平分离的己酸菌株代谢特征有所相反，Oscillospiraceae菌株深广相宜弱酸性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菌株相宜弱酸性或中性pH值，以酒精和葡萄糖为底物。窖泥的多维理化环境为相宜不同理化条目的己酸菌提供了孕育环境。同期，相宜在不同理化条目下生涯的己酸菌群为高效治愈浓香型白酒发酵体系中丰富种种的底物（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，己酸菌丰采安闲增多，其合成己酸的智力越来越增强。增多浓香型白酒发酵体系中不错将乳酸治愈成己酸的己酸菌相对丰采对提高浓香型白酒的发酵质地尤其进攻。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）的相对丰采大于以酒精为电子供体的己酸菌（如Clostridium）。

说七说八，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。值得防备的是，通过对比宏基因组数据与分离纯化菌株信息，仍然有大齐潜在己酸菌未能达成分离纯化。分析其原因，一方面有可能与有些己酸菌的低丰采和难培养性相关；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/测序坚强等大齐基础性类似操作经过所固有的耗时、耗力、耗钱且通量极低的特色相关。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时刻的发展，如集高通量分离、培养、坚强于一体的新式菌群培养组学时刻与装备。

经过分子生物学坚强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邻接，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延迟响应。碳链延迟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）路线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）路线。在浓香型白酒发酵体系的己酸菌体内深广存在RBO路线。现在尚无平直把柄标明在浓香型白酒发酵过程中己酸菌群通过FAB路线合成己酸。关联词，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两种代谢路线协同合成己酸。

在浓香型白酒发酵体系中进行的主要己酸合成代谢响应路线如图3所示。RBO和FAB代谢路线均需要当作电子供体的底物提供电子，酿成中间代谢物乙酰辅酶A。酒精和乳酸是现在已知RBO路线中两种最常用的电子供体，其起始需要分离在酒精脱氢酶和乳酸脱氢酶的作用下酿成中间代谢物乙酰辅酶A，然后与当作电子受体的短链脂肪酸（如乙酸、丁酸）伙同使其增多两个碳，完成一次RBO链延迟响应（轮回）。在FAB碳链延迟响应中，乙酰辅酶A起始需要在羧化酶的作用下酿成丙二酰辅酶A，它当作C2供体在转换酶的作用下连气儿到酰基转运卵白（ACP）上，干涉轮回的FAB碳链延迟响应。比拟于FAB路线，RBO路线更高效，因为FAB路线所需要的ACP会消费更多ATP。现在，RBO路线多被当作碳链延迟响应的模式路线，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延迟响应，生成见地家具己酸。不错参与FAB代谢的菌株深广存在缺失FAB代谢酶系的情况，因此，FAB代谢路线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路线与FAB路线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、己酸和酒精等当作电子供体代谢酿成丙酮酸，然后通过丙酮酸脱氢酶代谢酿成乙酰辅酶A。梭菌属（Clostridium）的己酸菌株主要以酒精为电子供体进行RBO碳链延迟响应；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链延迟响应。许多菌具有治愈淀粉、葡萄糖为己酸的代谢智力（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碳链延迟响应。在复杂的浓香型白酒发酵体系中，己酸菌群经过不休地分批发酵驯化，安闲产生对外界环境的恰当性。

说七说八，浓香型白酒发酵体系中同期存在不错治愈葡萄糖、酒精和乳酸通过RBO碳链延迟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非凡借助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，需要深切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商量主要聚集在己酸菌株的分离、纯化、代谢特征分析以过甚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路线进行己酸合成代谢，搀杂菌群不错同期通过RBO和FAB路线进行协同己酸合成代谢。在实质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证据在己酸合成代谢中存在协同配合，前者用于乙酸、乳酸等底物准备，后者用于丁酸和己酸等家具生成。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治愈乳酸酿成乙酰辅酶A所开释的CO 2 促进了酒精向乙酰辅酶A的治愈。即浓香型白酒发酵体系中相对丰采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被证据可通过与己酸菌株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的菌株具有孕育协同性。通过菌群之间的共发生聚集分析证据，老窖池中丰采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具有较强正干系，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均具有较强干系性。以上论断与己酸菌和氢转换菌之间的协同代谢作用成心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、放线菌之间深广存在共生关系。窖泥菌群中深广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干系性的征象。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、领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，繁多类似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、低水分活度的非相宜己酸菌代谢环境中，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，更容易达成单一菌株很难达成的多种底物高效降解，进而孕育衍生、合成己酸。己酸菌群当作浓香型白酒发酵体系中具有己酸合得胜能的一类菌群，需要与浓香型白酒发酵代谢协归并齐参与己酸的合成代谢；己酸菌群亦可诓骗发酵副家具中糖类、乳酸和酒精的治愈合成己酸，通过合成微生物共培养物提高生物工艺是现在进攻的商量标的，其当作合成培养工程的一部分不错提供比单菌发酵更优厚的生物过程工艺。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，尚有大齐空缺有待进一步商量，比如己酸菌群从新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端正。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成心于靶向提高浓香型白酒发酵品性，也粗略为通过己酸菌群合成高附加值己酸提供表面基础。

04

结 语

己酸菌群当作浓香型白酒发酵菌群的进攻构成部分，加强其己酸合得胜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十分进攻。连年来，跟着基因组学与培养组学时刻的发展，浓香型白酒发酵体系当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种种性商量获取迅速发展。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，相宜在不同的理化条目下进行己酸合成代谢，举例Oscillospiraceae的己酸菌比较相宜弱酸性环境，Clostridiaceae的己酸菌比较相宜中性环境。浓香型白酒发酵体系己酸菌均可通过RBO路线合成己酸，其中Oscillospiraceae倾向于以乳酸为电子供体生成乙酰辅酶A干涉RBO路线合成己酸，而Clostridiaceae倾向于以酒精为电子供体生成乙酰辅酶A干涉RBO路线合成己酸。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代谢路线合成己酸的后劲。在浓香型白酒发酵体系中，己酸菌与己酸菌、非己酸菌之间深广存在协同代谢关系，这有助于抽象诓骗代谢环境的种种碳源和相反化理化环境，且有助于提高己酸菌群的己酸合得胜能。

笃信跟着培养组学的发展，借助集高通量分离、培养、坚强于一体的新式菌群培养组学时刻与装备，将从浓香型白酒发酵体系平分离坚强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商量阐明》起原于《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张望著作干系信息。

实习裁剪：李雄；拖累裁剪：张睿梅。点击下方阅读原文即可张望全文。图片起原于著作原文及摄图网

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