近日，Food Research International在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队张娟教授课题组的研究成果“Exploration of seasonal fermentation differences and the possibility of flavor substances as regulatory factors in Daqu”（Jianget al., Food Res. Int., 2023, 168: 112686.）。2019级博士生蒋心怡为论文第一作者，张娟教授和李江华教授为通讯作者。
大曲是中国传统白酒酿造工艺之一，为白酒的生产提供了发酵原料、风味前体和微生物来源等多维度的供给。大曲由小麦、大麦、豌豆加上高粱、大米、糯米和玉米组成，然后在露天环境中通过翻转和堆放进行自发发酵形成。在几千年的驯化过程中，由于生产方式的不一致而产生的各种大曲类型是塑造中国白酒风格的重要诱因。研究人员不断寻求稳定或可控地调控大曲形成机制。尽管有许多大曲组装机制的研究报道，但由于微生物相互作用随时间实时变化仍表明问题没有得到系统解决。在研究大曲微生物之间的相互作用机制时，不能忽视固态培养将菌株的迁移能力限制在一个狭窄的区域内的事实。因此，在微生物相互作用机制研究中，作用方式和作用分子的选择应受到特别关注。除了作为控制行为、基因表达和种群行为的化学信号，挥发性有机化合物(VOCs)可以在空气和水蒸气的辅助下广泛扩散，还可以作为抗菌或抗真菌剂，并通过改变环境因素为菌株提供竞争优势，尤其是挥发性群体感应(QS)分子。因此，本研究在研究春夏季大曲微生物结构、理化特性和风味物质结构差异的基础上重点研究了VOCs在大曲发酵过程中对菌株调控的潜在模式。
为此，本研究首先对大曲春、夏季整个发酵阶段的微生物结构、水解酶活性、理化指标和挥发性特征进行了鉴定，发现夏季大曲(SUD)中各自的优势酶是蛋白酶和淀粉酶，而春季大曲(SPD)中的优势酶是纤维素酶和葡聚糖酶。由于优越的生长环境（较高的水活性），在SPD中产生了更多的绝对数量的微生物，特别是Thermoactinomyces。随后，研究了微生物结构的显著驱动因子和关键VOCs的初步形成机制，通过相关网络和判别分析发现，关键挥发性有机化合物(VOCs)愈创木酚在SUD和SPD之间的含量不同，可能是微生物组成的一个贡献因素。与SUD相比，SPD中与愈创木酚生产有关的酶系统活性明显更高。最后，探讨了大曲关键VOCs及其相关酶系统的变化及其对多种微生物的影响。以接触和非接触的方式研究了愈创木酚对从大曲中分离出来的几种细菌的生长影响。这项研究强调，VOCs不仅具有风味化合物的基本特征，而且还具有生态学意义。
上述工作得到了国家重点研发计划项目(2019YFC1605800)和江苏省重点研发计划项目(BE2021624)的资助。
图1 SPD（春季大曲）和SUD（夏季大曲）样品信息和水解酶活性
图2 SPD和SUD的微生物群组成
图3 微生物群落演替的驱动力
（编辑：潘梦妍）
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