酱香型白酒窖池发酵中核心真菌群落的系统解析及其风味代谢功能评价

本研究针对酱香型白酒(JFB)发酵过程中核心真菌群落不明、风味形成机制复杂的问题，通过整合高通量测序、多元统计分析和体外发酵验证，首次系统鉴定出Zygosaccharomyces、Aspergillus、Millerozyma和未分类Dipodascaceae四大核心真菌属，并构建酿酒酵母J73与假贝酵母J71(1:10)、黑曲霉m6(1:0.1)的优化共培养体系，显著提升醇、酸、酯类风味物质合成能力，为人工合成微生物群落(SynComs)构建提供关键理论基础。

　　

在中国传统白酒酿造体系中，酱香型白酒(Jiang-flavor baijiu, JFB)以其复杂的风味层次和独特的酿造工艺独树一帜。其风味形成主要依赖于窖池发酵阶段微生物群落的协同作用，其中真菌群落通过产生酯化酶、淀粉酶等关键酶类，直接参与醇、醛、酸、酯等数千种风味物质的生物合成。然而，由于JFB采用自然接种的固态发酵方式，微生物群落结构易受环境波动影响，导致产品品质不稳定且存在安全隐患。更关键的是，相较于其他香型白酒，JFB的微生物组成更为复杂，互作机制尚未明确，这严重制约了标准化生产和风味品质调控。尽管合成微生物群落(Synthetic Microbial Communities, SynComs)技术在食品发酵领域展现出替代自然发酵的潜力，但构建有效SynComs的前提是精准鉴定核心功能微生物。以往研究多依赖生物信息学分析而缺乏实验验证，且对JFB核心真菌的系统性鉴定与功能评价仍属空白。

为破解这一难题，贵州大学酿酒与食品工程学院的研究团队在《Food Chemistry: X》上发表论文，首次采用丰度、分布范围、互作强度和产香能力的四维标准，对JFB第五轮发酵酒醅中的核心真菌群落进行系统性筛选与功能验证。研究通过Illumina MiSeq平台对发酵周期内5个时间点(D0-D35)的酒醅样本进行真菌ITS测序，结合HS-SPME/GC–MS技术解析挥发性风味物质动态变化，利用网络分析、db-RDA等多元统计方法筛选核心真菌属，进而通过分离培养、生理特性测试和共发酵实验验证其功能。

研究首先通过高通量测序发现Ascomycota(子囊菌门)在整个发酵过程中占真菌总量的90.4%-98.5%。在属水平上，Zygosaccharomyces、Aspergillus、Millerozyma和未分类Dipodascaceae四大菌属不仅具有高丰度和广分布特性，还通过网络分析显示出强互作性（连接数≥8），且与乙酸乙酯、己酸乙酯等10种VIP>1的关键风味物质显著相关。研究人员从酒醅中成功分离出124株真菌菌株，其中黑曲霉(Aspergillus niger) m6展现出较高的糖化酶、α-淀粉酶活性及酸耐受性（耐受pH 2.0），而假贝酵母(Zygosaccharomyces pseudobailii) J71则表现出优异的乙醇耐受性（16%）和高糖耐受性（60%）。

在共培养体系中，当酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) J73与黑曲霉m6以1:0.1比例接种时(SA系统)，或与假贝酵母J71以1:10比例接种时(SZ系统)，均显著提升CO₂失重、糖利用率和乙醇产量，并有效降低尿素积累。风味分析表明，SA系统使异丁醇、2,3-丁二醇等醇类物质总量提升至4741.93 μg·L^-1（纯培养对照为1745.33 μg·L^-1），SZ系统更将醇类总量提升至21718.61 μg·L^-1。与自然发酵终点样本D35相比，虽然共培养体系风味物质种类较少，但苯乙醇、苯乙醛、乙酸苯乙酯等关键风味物质的含量显著高于自然发酵体系。

该研究首次在JFB中基于多维度标准鉴定出核心真菌群落，并通过实验验证其风味强化功能，为解析白酒发酵微生物互作机制提供了新模式。优化的共培养体系不仅证实核心真菌通过提供前体物质、增强应激耐受性促进风味合成，还展现出调控尿素代谢、降低致癌物氨基甲酸乙酯潜力的应用价值。尽管当前体系尚未整合细菌群落，但研究为构建更复杂的合成微生物群落奠定了理论基础，对推进白酒发酵的定向调控与标准化生产具有重要实践意义。