馥郁香型白酒窖泥中微生物和风味的跨生态位分化

《Food Bioscience》：Microbial and flavor differentiation across ecological niches in Feng flavored Baijiu Pit Mud

　　

•窖泥呈现出显著的空间生态分异特征。
•JN_D微生物群落主要由乳杆菌属（Lactobacillus）、丁酸己酸菌属（Caproicibacterium）和产朊类酵母属（Saccharomycopsis）组成。
•微生物主要参与碳水化合物和氨基酸代谢。
•己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯和戊酸乙酯是核心风味物质。
•JN_D中异丁酸异丙酯、己酸烯丙酯和乙酸己酯含量较高。

**引言**

中国白酒是一种历史悠久、文化底蕴深厚的发酵饮料，品类繁多。凤香型白酒，如陕西西凤酒，采用独特的酿造工艺，具有鲜明的风味特征，在中国白酒市场中占有重要地位（Ying等，2025）。中国白酒中四大代表性产品为西凤酒、贵州茅台、四川泸州老窖和山西汾酒（Jiang等，2025）。白酒的风味与品质与环境和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。窖泥富含多种功能微生物，在塑造白酒风格及促进风味物质形成方面起着至关重要的作用（Pan等，2023）。凤香型白酒与浓香型白酒的一个重要区别在于窖泥管理：西凤酒生产中，窖泥每年进行补充以维持己酸乙酯在适当水平，这是凤香型白酒的独特特征。传统上，白酒发酵中的微生物群落研究主要依赖传统的培养依赖方法（Wu等，2024）。虽然这些方法能够鉴定各发酵阶段的基本微生物组成，但白酒微生物群落的真实多样性和结构复杂性远超培养所能捕获的范围。

微生物在白酒发酵过程中发挥重要作用，主要通过底物降解、促进糖化、乙醇生产及风味化合物合成来实现（Luo等，2023）。微生物群落结构、演替规律及种间互作直接影响关键风味化合物的形成。在这些微生物中，丝状真菌主要通过分泌水解酶促进底物糖化（Xie等，2025）。酵母将可发酵糖转化为乙醇，同时也参与风味形成。高级醇主要通过Ehrlich途径的氨基酸分解代谢产生，而酯类形成则依赖于涉及醇类和有机酸衍生前体的反应（Xu等，2022）。霉菌是底物降解的主要驱动者，具有较强的蛋白水解、液化和酯化活性，主要分解大分子淀粉和蛋白质底物，代谢糖类和氨基酸（Kang等，2024）。细菌分泌多种酶类，包括蛋白酶、液化酶、糖化酶和酯酶，代谢发酵液中的物质，产生大量风味化合物及其前体（Liu等，2025）。这些微生物群落通过复杂的物质和能量代谢将多种底物转化为各种目标化合物，产生大量香气成分，共同塑造了白酒的独特风味特征和香型风格。

窖泥是固态白酒发酵体系中独特的厌氧微生态系统，为产香功能微生物的生存和代谢提供稳定的环境条件（Lu等，2021）。其在浓香型和凤香型白酒生产中的作用尤为突出（Zeng等，2025）。长期的厌氧适应和反复发酵循环在窖泥中塑造了稳定的微生物群落结构（Chen等，2024）。随着窖龄的增加，窖泥中微生物多样性与群落稳定性逐步提高，同时参与风味化合物合成的功能微生物丰度也随之增加（Mei等，2025）。JN_B泥与JN_D泥之间存在显著的微生物群落空间差异，这两个区域的代谢功能互为互补，协同促进风味化合物的形成（Ren等，2024）。随着窖龄增加，窖泥的关键理化性质——包括pH、含水量、有机质含量和速效磷含量——均显著增加（Ren等，2025）。与此同时，微生物多样性及产香功能微生物的丰度也随之提高（Tong等，2025）。

目前大多数研究仍局限于微生物群落组成的表征，仍需要全面系统地开展研究，以阐明核心微生物组、微生物群落的代谢互作关系以及微生物与风味形成之间的联系（Lu等，2025）。近年来代谢组学技术的进步，特别是气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和气相色谱-质谱（GC-MS），使不同类别白酒中香气化合物的深度剖析成为可能（Miao等，2024）。浓香型、清香型和酱香型白酒的香气特征已有大量研究报道，但凤香型白酒的挥发性成分和关键香气化合物仍缺乏充分研究，现有文献中存在显著的认知空白。因此，本研究采用宏基因组学与GC-IMS相结合的综合方法，分析凤香型白酒发酵窖泥的微生物群落结构和风味特征，旨在阐明其特征微生物群落的生物学功能。微生物组分析与风味化学的结合对于未来实现凤香型白酒更可控、自动化和智能化的生产具有重要的应用潜力。

**分节摘要**

**样品采集**

样品于2025年11月采集于陕西西凤酒股份有限公司。所有样品均在相同的自然环境条件下生产，来自同一生产批次。采用五点采样法分别从JN_B和JN_D采集窖泥样品（相邻采样点间距约50 cm，采样深度为10 cm），获得5个平行子样品，每个子样品重量约为2.0 kg。随后，约20

**多样性分析**

Alpha多样性用于评估单个样品或生态系统内的微生物多样性。如图1A所示，两组的稀释曲线随测序深度增加逐渐趋于平缓，表明测序深度充足，所得测序数据可靠。Beta多样性用于评估样品间或组间微生物群落组成的差异。主成分分析（PCA）常用于

**讨论**

窖泥是固态白酒发酵的核心场所，通过"窖养粮、粮养窖"的生态循环，为发酵粮醪提供稳定的微生物环境和风味前体物质（Zhao等，2022）。JN_D与JN_B之间存在垂直微环境梯度，形成了差异化的厌氧和微好氧条件。这一梯度被认为是塑造微生物群落的关键驱动力

**结论**

本研究采用宏基因组学结合GC-IMS技术，对JN_D和JN_B之间的微生物和风味特征进行了对比分析。不同生态位中独特的微生物群落结构最终导致了JN_D与JN_B之间特征风味谱的形成。JN_D环境稳定、酸性且严格厌氧，群落多样性较低，主要由醋酸耐受乳杆菌（Lactobacillus acetotolerans）和丁酸己酸菌属（Caproicibacterium）

**作者贡献声明**

徐怡豪：写作—审阅与编辑、写作—初稿、可视化、监督、形式化分析。
应杭：写作—审阅与编辑、写作—初稿、可视化、监督、形式化分析。
袁亚红：可视化、监督、概念化。
岳天立：监督、项目管理、经费获取、概念化。
王文祺：监督、形式化分析。
盛青林：方法学、概念化。
金成勇：可视化、监督。

**未引用参考文献**
Chen等，2024；Li等，2025；Lu和Zhang，2025；Ren等，2025。

**利益冲突声明**

作者声明本文不存在已知的竞争性财务利益或个人关系。

**声明**

尊敬的编辑：

我们谨提交题为"宏基因组学与GC-IMS分析揭示凤香型白酒发酵窖泥的微生物群落差异和风味特征"的稿件，希望能在"Food Bioscience"期刊上发表。

**数据可用性**

本研究产生的数据集可从通讯作者处合理请求获取。

**发表同意书**

本稿件提交不存在利益冲突，所有作者均已批准发表。我谨代表全体合著者声明，所描述的工作为原创研究，此前未曾发表，也未被其他刊物考虑发表（全部或部分）。所有作者均已同意将本稿件提交至贵刊。

**资助信息**

本工作得到了秦创原"科学家+工程师"［编号：2024QCY-KXJ-092］、国家自然科学基金［编号：32372348，编号：32172301］及陕西省科学技术厅［编号：208032600004］的资助。

**利益冲突声明**

尊敬的编辑：

我们谨提交题为"宏基因组学与GC-IMS分析揭示凤香型白酒发酵窖泥的微生物群落差异和风味特征"的稿件，希望能在"Food Bioscience"期刊上发表。本工作中不存在利益冲突，所有作者均已批准发表。我谨代表全体合著者声明，所描述的工作为原创研究，此前未曾发表，也未被其他刊物考虑发表。

**致谢**

作者感谢岳天立教授对本文的指导，并感谢秦创原"科学家+工程师"［编号：2024QCY-KXJ-092］、国家自然科学基金［编号：32372348，编号：32172301］及陕西省科学技术厅［编号：208032600004］的支持。

应杭 | 徐怡豪 | 金成勇 | 王智全 | 王文祺 | 盛青林 | 袁亚红 | 岳天立