老白干香型白酒（Laobaigan Baijiu）是中国地方名酒，以其清澈透明、口感醇厚和回味悠长而受到欢迎，其独特的风味特征主要来源于乙酸乙酯和乳酸乙酯的丰富含量。老白干的酿造以优质高粱为原料，采用纯小麦中温大曲作为糖化发酵剂，经过清蒸、发酵等步骤制作而成。

　　因此，研究不同发酵阶段微生物的动态变化对于理解挥发性化合物的组成、影响白酒的风味和质量具有重要意义。

　　01材料方法

　　样品为衡水白酒工业公司所提供，在不同发酵时间点（15,30,45,60,75天）收集于发酵罐的上部、中部和下部位置，将样本与PBS混合后离心收集微生物，提取样本中的宏基因组DNA并评估质量，利用ITS1和ITS4引物进行扩增后测序，进行Alpha多样性分析和Beta多样性分析。

　　使用GC-MS分析发酵白酒中的挥发性化合物，所得挥发性化合物数据进行聚类和差异分析，并联合分析以揭示微生物与挥发性风味之间的潜在关系。

　　02结果讨论

　　研究结果表明了发酵样本中菌群落的多样性，在E-6样本中相关群落最为多样，而在D-2阶段最低，D-1和E-4样本与D-2、D-3、E-5和E-6样本存在差异。有关菌类Saccharomyces、Saccharomycetales_unidentified_1和Candida被认为是整个老白干白酒发酵过程中的关键菌。

　　GC-MS分析出45种挥发性化合物，其中醇类化合物和酯类化合物在E-5和E-6阶段的浓度较高，表明这些阶段对老白干白酒的风味形成至关重要，联合分析发现，Saccharomyces、Candida和Pichia三个菌属与主要挥发性风味化合物的生产相关。

　　03研究结论

　　研究联合利用了宏基因组与代谢组学技术，深入分析了衡水老白干白酒在不同发酵阶段的真菌群落演替和挥发性化合物变化。研究发现特定菌属在酯类化合物生产中起关键作用，而E-5阶段是挥发性化合物形成的关键时期。这些发现揭示了老白干白酒独特风味的形成机制，为优化发酵工艺、提高产品质量和效率提供了科学依据，对传统酿酒行业的现代化和国际化具有重要意义。

　　图1.展示了老白干白酒样本在不同发酵阶段的真菌群落相似性和差异性，D-1、D-2、D-3、E-4、E-5和E-6代表来自六个不同发酵阶段的样本(a)属水平的样本距离热图，红色表示样本相似度高，蓝色表示相似度低。

　　(b)属水平的层次聚类树，分支显示样本间亲缘关系，分支越接近越相似。

　　图2.展示基于加权UniFrac算法的真菌群落结构主坐标分析，不同颜色的点表示不同样本主坐标分析（PCoA）将高维数据集降维，使样本间相对距离能够反映它们的差异度，用于展示不同环境或处理条件下微生物群落结构变化。UniFrac算法用于计算样本间微生物相对丰度差异，通过生成一个距离矩阵，用于后续PCoA分析，来评估样本间的整体差异。图中PCoA1对样本间差异的解释力度达到了79.52%，是主要区分因素，显示D-1真菌组成与E-4相似，而D-2、D-3和E-5的真菌组成与E-6阶段相似。

　　图3.描述了6个老白干白酒样本（D-1至E-6）在不同发酵阶段的真菌群落分类和相对丰度(a)显示门水平上的真菌群落分类和相对丰度。(b)显示属水平上的真菌群落分类和相对丰度。

　　图4.以热图形式分析比较了不同发酵阶段样本中挥发性化合物相对丰度和变化图中列出了所检测到挥发性化合物，如醇类、酯类、醛类等，图中颜色变化用来表示化合物相对丰度，红色表示丰度高，蓝色表示丰度低。

　　图5.通过PCA分析评估比较了不同发酵阶段白酒样本中挥发性化合物的组成差异(a)白酒挥发性化合物得分图，不同样本在PCA分析中的位置，反映了样本间挥发性化合物组成的差异性，点之间的距离表示样本间的相似度。(b)白酒挥发性化合物载荷图，显示了挥发性化合物在PCA分析中的贡献，点的位置和方向表示该化合物在PCA分析中的重要性。

　　图6.通过偏最小二乘法（Partial Least Squares,PLS）模型展示真菌与挥发性化合物之间的相关性其中，X轴代表不同真菌，Y轴代表不同挥发性化合物，图中包含了10个变量（X）和45个变量（Y），中心和最外侧的两个圆分别代表50%和100%置信区间，可以看出所有挥发性化合物都处于置信区间内，表明该模型的良好解释力。

       参考文献 Yang X,Yao J,Hu Y,Qin Z,Li J.Fungal Community Succession and Volatile Compound Changes during Fermentation of Laobaigan Baijiu from Chinese Hengshui Region.Foods.2024 Feb 14;13(4):569.doi:10.3390/foods13040569.PMID:38397546;PMCID:PMC10888106.