近日，西華大學食品與生物工程學院、食品微生物四川省重點實驗室“食品微生物資源開發與利用”技術團隊在Food Research International（一區，IF: 8.1）上發表題為“Application of Clostridium butyricum, Rummeliibacillus suwonensis, and Issatchenkia orientalis for Nongxiangxing baijiu fermentation: Improves the microbial communities and flavor of upper fermented grain”的研究論文。西華大學關統偉教授為第一作者和論文通訊作者，2020碩士研究生侯銳和2021級研究生吳小天為本成果做了大量科研工作，同時該成果還得到了成都蜀之源酒業有限公司，四川凸酒酒業有限公司和四川金喜來酒業有限公司的大力支持和協助。

中國白酒是世界上六大蒸餾酒之一，其復雜而神奇的固態釀造技藝也是中國留給世界的寶貴財富。2022年中國白酒銷收入6600多億元，其中以五糧液為代表的濃香型白酒在中國市場占有率超過50%以上，對食品工業的發展具有重要的社會與經濟意義。研究發現，濃香型白酒富含1500多種風味化學物質，主要包括醇、酯、醛、酮、酸、縮醛、呋喃、萜烯、氮化合物和含硫化合物等，其中酯類占風味物質總質量的60%以上。在濃香型白酒風味貢獻度最高的四大酯中，己酸乙酯的含量遠高于丁酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸乙酯，所以己酸乙酯被認定為濃香型白酒國家標準中最典型也是最重要的風味化合物，決定著白酒的質量與感官個性特征。

通常，在濃香型白酒生產過程中發酵糟醅會產生黃水。黃水在重力的作用下將風味化合物、營養物質與微生物帶到窖池下層，導致底部的糟醅更多的受益于菌群的發酵代謝與豐富的風味滋養，而在上層發酵糟醅則由于揮發性酸和合成己酸乙酯的微生物數量不足，導致風味化合物，尤其是己酸乙酯的含量較少。因此，酒糟在窖池中的空間位置決定了其原酒的質量等級，底層酒糟中的原酒質量往往高于上層糟醅的原酒。為了解決濃香型白酒上層糟醅質量偏低的技術難題，課題組從釀酒材料中挖掘了3株功能菌，即Clostridium butyricum, Rummeliibacillus suwonensis和 Issatchenkia orientalis，將其混合發酵制成強化微生物菌劑投入至上層糟醅中進行強化發酵，并對其理化、微生物組、風味化學等采用CCA、Pearson相關性網絡等技術分析其復雜的相互作用關系，研究結果顯示白酒酯類和醇類化合物含量整體得到提升；溫度、氧氣和酸度影響了微生物的群落組成；Caldicoprobacter、Caproiciproducens、Delftia、Hydrogenispora、Thermoactinomyces、Issatchenkia Bacillus和Aspergillus對白酒關鍵風味化合物的生成呈現正相關關系。實驗組己酸乙酯在原酒中的含量比對照組明顯提高，上層和下層分別從1829mg/L增加到2084mg/L，3902mg/L增加到4678mg/L。乙酸乙酯在強化發酵后的糟醅與對照組相比含量則整體減少，同時丁酸乙酯的含量卻顯著提高。這些結果表明生物強化是提升白酒質量和馥郁度的一種重要技術手段，在提升己酸乙酯的同時，還協同控制了乙酸乙酯的含量，有效解決了目前很多酒廠出現的乙酸乙酯偏高的問題，這為我們后續研究白酒的風味改善提供了一種新的途徑和思路。

Fig. 1. The pH and acidity (A), starch and alcohol (B), and reducing sugar and total ester (C) variation in the FG before and after inoculation.

Fig. 2. The α-diversity of the bacteria (A) and fungi (B) in the FG.

Fig. 3. The distribution of the bacteria (A) and fungi (B) at the phylum level in the FG and the changes in the primary bacteria (C) and fungi (D) in the samples at the genus level (P<0.05).

Fig. 4. A comparison between the flavor compounds in the FG and distilled baijiu before and after inoculation. The heatmap of the flavor compounds in the FG (A) and distilled baijiu (B). Changes in the ethyl hexadecanoate (C), ethyl acetate (D), and ethyl butyrate (E) in the samples. Yellow areas in the heatmaps indicated that the substance was not detected in the samples.

Fig. 5. The CCA analysis of the correlation between the microbial communities (bacteria A, fungi B) and physicochemical environment at the genus level(P<0.05).

Fig. 6. The correlation between the microbial communities and flavor compounds via network correlation analysis of the FG (A) and baijiu (B).

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作者簡介：

    關統偉教授，博士生導師，食品微生物四川省重點實驗室副主任。四川省有突出貢獻的優秀專家，2018年入選成都市“郫都菁英百人計劃”和青海省西寧市“555引才聚才”計劃。現任四川省微生物學會工業微生物專委會主任，四川省釀酒協會白酒技術專家委員會委員、四川省食品飲料產業協會清香型白酒分會專家組專家、四川省食品科學技術學會釀酒工程專委會委員、四川省葡萄酒與果酒行業協會專家服務團專家、宜賓市白酒歷史文化專家委員會專家。國家一級品酒師。發表論文103篇，主持國家自然科學基金、省部級、市廳級等項目30多項，授權國家發明專利31項，主編著作4部，如《微生物學》（2021，中國輕工業出版社）等，榮獲省部級科技進步二等獎一項，成都市科技進步三等獎1項，四川省食品工業科技進步三等獎1項。

主要從事微生物資源開發與釀酒技術科學研究以及《微生物學》《酒類風味化學與品評技術》等教學工作。