酱香型白酒作为中国白酒基本香型之一，在蒸馏酒消费市场中占有重要地位。酱香型白酒的酿造过程基于固态发酵和纯混合细菌，这一过程中的微生物多样性及其代谢，酿造出丰富的风味化合物。

　　然而，由于酿造操作在半开放环境中进行，风味化合物容易受到原料类型和发酵过程等多种因素的影响，导致异味化合物的产生，最终影响酒的质量，表现为各种异味。因此开展多组学研究有助于避免异常发酵和保持酿造水准。

　　01材料方法

　　样品收集自中国贵州省的酱香型白酒厂，包括了正常发酵谷物和经感官评估后确定的异味发酵谷物（包括腐臭、酸败、泥味、霉味和焦味）。研究测定了谷物的理化指标和风味，并通过HS-SPME-GC-MS方法确定了挥发性化合物。

　　同时，使用DNA提取和宏基因组测序来研究两种类型谷物的微生物群落，并揭示了异味化合物与关键微生物之间的关系，以及关键异味化合物的潜在代谢途径。

　　02结果讨论

　　研究结果表明，正常发酵谷物与异味发酵谷物在感官特性和理化指标上存在显著差异。通过比较微生物群落，发现正常和异常发酵谷物之间的细菌和真菌群落结构存在显著差异。

　　进一步分析了不同发酵谷物中的关键微生物和代谢途径，发现40种微生物属与47种关键风味化合物显著相关。此外，通过预测风味化合物形成的代谢途径，发现大多数异味化合物的产生源自一些耐酸和需氧的异味微生物。

　　03研究结论

　　研究提供了微生物群落与发酵谷物之间关系的全面视角，异常发酵谷物的理化特性以低酸度、低还原糖和高水分含量为特征，导致了霉味、酸败味、泥味和焦味等异味的出现。

　　通过鉴定吲哚、苯酚、异戊醇、二乙酰、乙酸、异丁酸和异戊酸等化合物，以及相关的微生物，构建了关键异味化合物的代谢预测图，为白酒生产过程中质量控制提供了全新科学参考。

 

　　图1.以异味轮（Off-flavor wheel）的形式描述了酱香型白酒发酵过程中可能产生的异味化合物

　　异味轮是一种用于描述和分析食品和饮料中不愉快味道（即异味）的轮状图表工具，可以将异味成份分类和排序，帮助识别食品或饮料中出现的不期望的味道、气味或口感。图中显示酱香型白酒生产过程中可能出现的泥味、霉味、焦味等异味。

 

　　图2.显示了五种异常发酵谷物的感官特性和理化指标

　　a.展示正常发酵谷物和五种异常发酵谷物（Putrid（腐臭）、Rancidity（酸败）、Mud（泥味）、Musty（霉味）、Burnt（焦味））。b-e.展示正常和异常发酵谷物的理化指标，包括还原糖、淀粉、水分和酸度。f-g.展示正常和异常发酵谷物的感官评分值，正常发酵的谷物具有显著的酱香味（感官评分值：3.50），而异常发酵的谷物则表现出如下的感官特征：酸味（感官评分值：2.11至3.01）、霉味（感官评分值：1.29至4.51）、草味（感官评分值：1.00至3.12）、泥味（感官评分值：1.04至3.02）和焦味（感官评分值：1.21至3.41）。

 

　　图3.描述正常发酵谷物和异常发酵谷物中微生物群落结构的差异

　　a.显示正常和异常谷物中细菌在门水平上的群落结构。b.显示正常和异常谷物中细菌在属水平上的群落结构。c.显示正常和异常谷物中真菌在门水平上的群落结构。d.显示正常和异常谷物中真菌在属水平上的群落结构。

 

　　图4.描述正常发酵谷物和异常发酵谷物中核心微生物的差异及其与风味化合物的关系

　　a-e.显示与正常发酵谷物相比，5种异常发酵谷物微生物丰度的变化（红点表示正常发酵谷物中上调的微生物，蓝点表示异常发酵谷物中上调的微生物）。f.不同发酵谷物中核心微生物的主成分分析（PCA）。g.不同发酵谷物中可能存在的微生物相互作用分析。h.韦恩图显示不同发酵谷物间微生物异同。

 

　　图5.描述了正常和异常发酵谷物中KEGG通路分析显示代谢差异

　　a-e.显示5种异常发酵谷物与正常发酵谷物之间KEGG分析结果。f.显示5种异常发酵谷物之间KEGG分析结果。

 

　　图6. 通过分析代谢途径的变化，提供了正常和异常发酵谷物中异味化合物形成的潜在机制，这对于控制和减少异味化合物的产生具有重要意义

　　a.正常和异常发酵谷物中风味化合物的含量。b.正常和异常发酵谷物中风味化合物的类型。c.风味化合物的偏最小二乘判别分析（PLS-DA）。d.风味化合物的主成分分析（PCA）。e.异味化合物代谢途径网络的预测。

　　参考文献 Gong J,Zuo Q,Wu Z,Zhao C,Wei J,Huang Y.Unraveling the core microorganisms and metabolic pathways related to off-flavor compounds formation during Jiang-flavor Baijiu fermentation.Food Chem X.2024 Jul 15;23:101660.doi:10.1016/j.fochx.2024.101660.PMID:39148532;PMCID:PMC11325005.