近日，Foods在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队方芳研究员课题组的研究成果“Chemotaxis of Clostridium strains isolated from pit mud and its application in baijiu fermentation” (Wu, et al. Foods 2022, 11, 3639)。江南大学2019级硕士生吴浪涛为论文第一作者，方芳研究员为论文通讯作者，论文作者还包括2021级硕士生樊静雅和陈坚院士。
梭菌属(Clostridium)微生物是窖泥中的重要功能微生物，参与浓香型白酒的发酵并为酒体提供己酸乙酯、丁酸乙酯等重要的风味物质的前体。不同窖龄的窖泥及同一窖池中不同空间位置的窖泥的理化性质和梭菌的生物量有较大差异。在浓香型白酒发酵过程中梭菌在窖池中的演替机制及其如何代谢窖池中的营养物质尚不清楚。本研究旨在从浓香型白酒窖泥中分离出具有运动功能的梭菌，并表征其对各种趋化因子的趋化性。这一结果将有助于解释梭菌的迁移行为及其在浓香型白酒发酵中的作用，同时为控制或调节浓香型白酒发酵提供了基础。
本研究从浓香型白酒窖泥中分离出15个种的110株梭菌，有81%的梭菌具有运动能力（图1）。它们中的大多数对糖类、有机酸、游离氨基酸和乳酸菌等存在于酒醅或窖泥中的物质（趋化剂）表现出趋化性（图2）。这可能是白酒发酵过程酒醅和窖泥中梭菌的丰度不同或发生变化的原因之一。进一步对窖泥梭菌趋化性的研究表明，趋化性可使梭菌在窖泥中迁移（图3a），并且可能是其从10年窖龄的窖泥向30年窖龄的窖泥迁移的原因（图3a）。将梭菌的趋化性应用于浓香型白酒发酵模拟体系中，趋化剂促使梭菌从窖泥向酒醅迁移，而到达酒醅的梭菌通过对有机酸的代谢可显著减少酒醅中乳酸的含量（图4），最高可减少发酵过程中积累乳酸的38.9%。本研究证实了梭菌可在窖泥中、窖泥和酒醅之间迁移，且能在趋化剂的趋化作用下进行迁移并在另一空间进行物质代谢。揭示窖泥梭菌这一特性可为精准调控白酒发酵过程体系中的梭菌群落及其代谢提供重要理论和研究基础。基于此研究发现，课题组利用梭菌趋化性，开发了一种浓香型白酒发酵过程乳酸减控技术（方芳，樊静雅，吴浪涛，陈坚，堵国成. 一种利用梭菌趋化性减控浓香型白酒发酵过程乳酸积累的方法. 中国发明专利：202211090490X，申请日：2022-09-07）：在白酒窖内发酵过程可成功实现减少47.4%酒醅体系中乳酸，或减少48.6%由酒醅体系中植物乳植杆菌产生的乳酸，或减少29.9%发酵过程合成的乳酸，并使丁酸含量增加了170.4%-263.6%。
上述研究工作得到了国家自然科学基金项目（32172182）的支持。
图1 窖泥梭菌运动性分析：(a)不运动；(b)-(e)运动
图2 梭菌对常见因子的趋化性分析：(a)梭菌对不同物质的趋化性；(b)梭菌在半固体琼脂平板上的趋化行为
图3 不同性质的窖泥对梭菌趋化性的影响：(a)不同窖龄的窖泥对梭菌趋化性的影响；(b)在窖泥中添加趋化剂乳酸对梭菌趋化性的影响；(c)不同窖泥中有机酸的含量
图4 梭菌利用趋化性减控模拟浓香型白酒体系中乳酸的积累：(a)模拟浓香型白酒发酵体系；(b) 梭菌利用趋化性对白酒发酵过程中积累的乳酸的减控效果
（编辑：潘梦妍）
当前位置:
