《Food Bioscience》：Characterization of dynamic changes in key microorganisms and characteristic flavors during Feng flavored Baijiu fermentation using metagenomics, GC-IMS, and HS-SPME-GC-MS
编辑推荐：
•糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、乙酸乳杆菌属（Acetilactobacillus）和乳杆菌属（Lactobacillus）为优势属。•丙酮酸代谢和糖酵解是主要的代谢途径。•异戊酸乙酯和苯乙醇乙酸酯是最具区分度的化合物。•酒泥（JN）中的酯类化合物含量最丰
- •
糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、乙酸乳杆菌属（Acetilactobacillus）和乳杆菌属（Lactobacillus）为优势属。
- •
丙酮酸代谢和糖酵解是主要的代谢途径。
- •
异戊酸乙酯和苯乙醇乙酸酯是最具区分度的化合物。
- •
酒泥（JN）中的酯类化合物含量最丰富。
引言
中国白酒拥有悠久的文化历史，并呈现出多样化的风格特征（Gao等，2025）。陕西西凤酒是凤香型白酒的代表，凭借独特的酿造工艺和典型的风味特征，在中国白酒行业中占据重要地位（Ying等，2025）。与贵州茅台、四川泸州老窖和山西汾酒并称为中国四大名酒（Jiang等，2025）。白酒的风味和品质与微生物代谢密切相关，微生物在整个发酵过程中发挥着关键作用（Pan等，2023）。该过程涉及多个关键的微生态系统，包括混合大曲（HQ）、发酵酒醅（JP）、酒糟（JZ）和窖泥（JN）。大曲是白酒酿造中的核心发酵剂，其微生物群落和代谢活动直接影响最终产品的香气、口感和品质（Yang等，2024）。由于凤香型大曲的培养方法不同，最终生产三种不同的大曲类型，即红心曲、灰壤曲和青茬曲。在白酒酿造过程中，根据所需的风味特征，按照一定比例混合这些大曲类型，提供关键的糖化酶和发酵能力（Hou等，2024）。酒醅（JP）是酿造过程的核心基质，其中粮食、大曲和微生物共同生成大量风味化合物及其前体物质（Liu等，2025）。酒糟（JZ）是蒸馏后获得的副产品，由提取酒精和风味化合物后的发酵酒醅残渣组成（Lu等，2025）。窖泥（JN）是富含多种功能微生物的储库，如己酸菌属（Caproicibacterium）和乳杆菌属（Lactobacillus），在塑造白酒风格和风味化合物形成方面发挥重要作用（Ren等，2024）。
微生物群落的复杂性及其在塑造白酒发酵微生态中的作用，给发酵管理带来了挑战（Luo等，2024；Liu等，2025）。目前，参与凤香型白酒酿造的微生物群落结构和代谢调控机制尚不清楚，这对工业生产、品质提升和产品创新构成了巨大挑战（Dai等，2024）。因此，建立基于微生物群落的数字化发酵调控体系具有重要意义。微生物组学技术的进步为全面分析和表征白酒酿造过程中微生物群落结构和功能潜力提供了更全面的工具，实现了更深入的认识和更高分辨率的监测（Bauermeister等，2022）。在食品科学领域，多组分技术促进了白酒发酵过程中微生物基因表达、调控、代谢物相关性以及特征风味化合物形成途径的研究，为产品改进和品质控制提供了指导（Gopaulchan等，2025）。
本研究采用宏基因组学联合气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS），分析凤香型白酒酿造过程中的微生物群落结构和风味特征，并进一步探索关键微生物的生物学功能。将微生物组学与风味化学相结合，在未来的凤香型白酒生产实现更可控、自动化和智能化方面具有显著潜力（Lee等，2023）。
各章节摘要
样本采集
样本于2024年10月采集于陕西西凤酒有限责任公司（中国），包含四个类别——大曲（HQ）、酒醅（JP）、酒糟（JZ）和窖泥（JN），每个类别采集10个平行样本。所有样本均在相同的自然环境下制备，并来源于同一发酵批次。采样采用五点法，每份样本采集约2.0 kg。然后取约20 g的子样本，密封于无菌自封袋中。所有样本放置于
微生物多样性分析
α多样性描述单个样本或生态系统内的微生物多样性。较高的Sobs、ACE、Chao和Shannon值表明微生物丰富度和多样性更高，而较低的Simpson指数则对应更高的多样性（Finn，2024）。如图1（A-E）所示，在所有物种的属水平上，HQ和JN样本的Shannon指数显著高于JP和JZ，而HQ和JN的Simpson指数显著较低。这
讨论
由于微生物代谢及其产生的特征风味化合物直接决定白酒品质，理解这些过程至关重要。本研究分析了凤香型白酒主要发酵阶段的微生物群落结构、功能特征和关键挥发性风味化合物。这些发现为推动凤香型白酒的精准可控酿造提供了重要的科学依据。
我们的结果表明，优势
结论
本研究采用宏基因组学联合GC-IMS和GC-MS，系统表征并确定了凤香型白酒酿造过程中微生物群落和挥发性风味化合物的动态变化。在大曲（HQ）中，主要属为糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、毛霉属（Rhizopus）、链霉菌属（Streptomyces）和枝顶霉属（Lichtheimia）；这些微生物主要参与碳代谢、糖酵解/糖异生、氧化磷酸化和丙酮酸代谢，产生醇类，
CRediT作者贡献声明
徐艳：监督、项目管理、方法论、概念化。袁亚红：可视化、监督、概念化。岳天立：监督、项目管理、资金获取、概念化。董心茹：可视化、资源。金广源：监督、正式分析。应航：写作—审阅与编辑、写作—初稿、可视化、监督、正式分析。金承勇：写作—审阅与编辑、写作—初稿，
未引用参考文献
Bains and Withers，2024；Chen等，2025；Chen等，2025；Dong等，2024；Jiang等，2025；Kang等，2024；Kanehisa等，2023；Kaiser等，2022；Liu等，2025；Lewis and Ettema，2019；Wu等，2024；Xu等，2025；Yang等，2024。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文报告的工作。
利益冲突声明
我们谨提交题为"基于宏基因组学、GC-IMS和HS-SPME-GC-MS的凤香型白酒发酵过程中关键微生物与特征风味动态变化表征与研究"的稿件，希望能在《Food Bioscience》发表。在本工作中，本稿件的提交不存在利益冲突，且稿件已获所有作者批准发表。我谨代表我的
致谢
作者感谢岳天立教授对本文的指导，并感谢国家自然科学基金委员会[编号32372348、32172301]、秦创原"科学家+工程师"团队[编号2024QCY-KXJ-092]以及陕西省科学技术厅[编号208032600004]的资助。
金承勇|应航|董心茹|金广源|袁亚红|岳天立|徐艳
