《Food Research International》：Enzyme-driven synthesis and metabolic mechanism of ferulic acid in strong-flavor Daqu: pathway elucidation and microbial drivers
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•大曲中阿魏酸（FA）含量呈先升高后降低再波动的趋势。•多个真菌属与游离 FA 的积累呈显著正相关。•游离 FA 脱羧生成 4-乙烯基愈创木酚的过程主要由细菌主导。•完整的游离 FA 网络涉及细胞壁释放、莽草酸和微生物途径。•真菌 - 细菌相交替驱动了游离 FA 的代谢动态。
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大曲中阿魏酸（FA）含量呈先升高后降低再波动的趋势。
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多个真菌属与游离 FA 的积累呈显著正相关。
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游离 FA 脱羧生成 4-乙烯基愈创木酚的过程主要由细菌主导。
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完整的游离 FA 网络涉及细胞壁释放、莽草酸和微生物途径。
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真菌 - 细菌相交替驱动了游离 FA 的代谢动态。
引言
中国白酒是传统中国发酵食品的典型代表（Dong 等，2025）。在其各种香型中，浓香型白酒占中国白酒总产量的 62% 以上，是产量最高、消费最广泛的香型。作为浓香型白酒酿造的核心酒曲，大曲不仅是微生物库和酶库，也是风味前体物质的重要来源（Zhong 等，2024）。其质量直接决定了浓香型白酒的风味特征和功能特性（Shi 等，2026）。作为典型的中高温固态发酵酒曲，浓香型大曲的发酵过程以基质系统、微生物群落和酶系统之间的协同相互作用为中心（Zeng 等，2022）。以小麦为基础的基质系统为微生物生长和代谢提供了充足的营养；由Bacillus、Aspergillus、酵母菌等功能微生物主导的复杂微生物群落构成了发酵的功能核心。微生物分泌的多种酶与原料大分子的降解以及风味和生物活性成分的合成与转化密切相关（Deng 等，2025；Li 等，2023；Zhang 等，2022）。在这三个系统的协同驱动下，发酵和存储期间微生物群落的动态演替促进了大分子物质的降解以及风味活性化合物的合成与转化，形成了大曲丰富的代谢物谱。在这些代谢物中，酚酸是大曲中的重要功能成分。它们不仅构成了白酒促进健康特性的物质基础，还作为风味化合物的关键前体（Wang, Wang 等，2025）。它们的生物合成和代谢机制长期以来一直是白酒酿造的研究焦点。
阿魏酸（FA）是白酒中含量最丰富且具有生物活性的酚酸之一，具有重要的健康益处和风味前体功能（Gao 等，2025）。先前的研究证实，FA 具有显著的抗氧化、抗血栓和调节血脂活性，是浓香型白酒促进健康作用的关键生物活性成分（Kumar 等，2025；Zhu 等，2021）。同时，FA 可通过微生物脱羧转化为 4-乙烯基愈创木酚等关键风味化合物，直接塑造浓香型白酒的特征香气轮廓（Sun 等，2025；Zheng 等，2024）。在大曲的固态发酵系统中，游离 FA 的动态变化完全由微生物代谢驱动，主要涉及两个核心过程：原料中结合态 FA 的释放和游离 FA 的生物转化。作为主要的发酵基质，小麦含有丰富的 FA，其中超过 99% 通过酯键结合在细胞壁的阿拉伯木聚糖和木质素中，游离态不足 1%（Kandil 等，2012）。只有通过微生物酶的特异性水解，结合态 FA 才能转化为游离 FA，而阿魏酸酯酶（FAEs，E.C. 3.1.1.73）是这一过程中的核心限速酶。同时，游离 FA 可通过微生物代谢进一步转化为白酒的关键风味化合物，这使得 FA 不仅是重要的生物活性成分，也是大曲中的关键风味前体（Tong 等，2023）。因此，FAEs 的表达和分泌结合功能微生物的演替，与大曲中游离 FA 的积累表现出显著的相关性，是大曲发酵中基质、微生物和酶系统协同调节次级代谢物的核心指标。
迄今为止，一系列研究探讨了 FAEs 和游离 FA 的微生物代谢。已证实，Aspergillus 等丝状真菌是谷物发酵系统中 FAEs 的主要生产者，而某些细菌具有参与游离 FA 代谢转化的潜力，其酶学特性和底物特异性已在先前研究中得到验证（Chen 等，2025；Deng 等，2019）。在白酒发酵中，Wu 等（2021）从芝麻香型白酒的发酵酒醅中分离鉴定了多种产 FAEs 菌株，证实了白酒发酵中存在丰富的土著产 FAEs 微生物，为研究 FA 微生物代谢提供了菌株资源。利用非靶向代谢组学，Ni 等（2024）分析了酱油香白酒发酵过程中酚类代谢物的动态变化，检测到了 231 种差异酚类代谢物。其中，游离 FA 及相关酚类显著转化为 4-甲基愈创木酚等风味化合物。然而，这项研究仅揭示了代谢物水平的酚类成分变化，并未讨论驱动这些代谢变化的关键微生物类群或其功能机制。此外，大多数现有的游离 FA 研究集中在其生物活性功能上，缺乏将游离 FA 动态与功能微生物群落和关键酶系统联系起来综合分析。因此，表征浓香型大曲中游离 FA 的代谢动态对于深化理解大曲中的酚酸代谢至关重要。
本研究采集了浓香型大曲整个发酵和存储周期的样品。通过包括理化指标测定、游离 FA 含量定量、FAEs 活性测定和宏基因组测序在内的综合分析，我们系统地阐明了大曲发酵期间游离 FA 的动态代谢模式。我们表征了与游离 FA 代谢相关的微生物群落和关键酶系统的动态演替，分析了与游离 FA 代谢途径相关的真菌和细菌的共现模式，并最终构建了浓香型大曲中游离 FA 的综合代谢网络和关联模型。结果将填补有关浓香型大曲中酚酸微生物代谢机制的知识空白，并为大曲质量的定向调节以及白酒风味和健康促进特性的协同改善提供理论依据。
章节摘要
样品
浓香型大曲原料制备和发酵流程示意图见图 1。大曲采集自中国四川省宜宾市一家浓香型白酒厂的培养室，涵盖了从发酵第 0 天（D0）到第 90 天（D90）的时期。样品采集自发酵 0 到 30 天、存储一个月和两个月。每个样品随机选自浓香型白酒厂的三个不同培养室，并且样品
大曲中游离 FA 含量和 FAEs 活性分析
浓香型大曲在发酵和存储期间的 FA 含量见图 2A。游离 FA 含量在发酵期间总体呈先升高、后降低、再缓慢波动上升的趋势，然后在存储期间略微降低，最终游离 FA 含量固定在 4.39?±?0.17?mg/kg。我们测定了大曲中游离 FA 变化节点的 FAEs 活性，结果见图 2B。大曲样品中的 FAEs 活性
结论
本研究聚焦于浓香型大曲中酚酸（如 FA）及其相关微生物群落和酶系统动态代谢的研究有限这一关键知识空白，系统地探讨了大曲整个发酵和存储周期中游离 FA 的动态变化。通过结合理化检测、FAEs 活性测定和宏基因组测序，我们阐明了游离 FA 含量，
CRediT 作者贡献声明
通文华: 写作 - 审阅与编辑，写作 - 原稿，项目管理，方法论，调查，资助获取，形式分析，概念化。王辉: 写作 - 原稿，可视化，软件，形式分析，数据整理。杨英: 监督，项目管理，概念化。徐佳: 调查，形式分析。黄志久: 调查，形式分析。黄丹: 方法论，调查，概念化。罗辉波:
竞争利益声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文报告的工作。
致谢
该四川工程职业技术大学研究生教育教学改革研究项目 (NO. JG202313, NO. JG202437), 五粮液集团有限公司与四川工程职业技术大学合作项目 (NO. CXY2022ZR006), 四川工程职业技术大学研究生创新基金 (NO. Y2024198)。
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