近期，江南大學(xué)生物工程學(xué)院許正宏教授團(tuán)隊(duì)在大曲功能形成的微生物機(jī)制以及曲在白酒釀造過(guò)程中的作用方面取得重要進(jìn)展，研究成果“metagenomics unveils microbial roles involved in metabolic network of flavor development in medium-temperature daqu starter”正式發(fā)表于Food Research International （IF=4.972） （https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.110037），“Daqu microbiota exhibits species-specific and periodic succession features in Chinese baijiu fermentation process”正式發(fā)表于Food Microbiology （IF=4.155） （https://doi.org/10.1016/j.fm.2021.103766）。

 

　　大曲是白酒釀造過(guò)程中重要的糖化劑、發(fā)酵劑和生香劑，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)有重要作用，在釀酒行業(yè)素有“曲為酒之骨”的說(shuō)法。雖然大曲釀酒工藝已經(jīng)應(yīng)用數(shù)百年，但是我們對(duì)于大曲中風(fēng)味物質(zhì)及功能酶系形成的微生物機(jī)制、大曲菌群在白酒釀造過(guò)程中的作用等方面尚缺少深入研究。

 

　　許正宏教授團(tuán)隊(duì)以中溫大曲為案例，聯(lián)合應(yīng)用宏組學(xué)、風(fēng)味化學(xué)等研究方法，探究了大曲發(fā)酵過(guò)程中微生物群落演替與理化特性變化規(guī)律，揭示了大曲風(fēng)味形成過(guò)程中的微生物動(dòng)態(tài)代謝網(wǎng)絡(luò)，并解析了大曲產(chǎn)香、產(chǎn)酶的微生物基礎(chǔ)和形成機(jī)制，并進(jìn)一步通過(guò)高通量測(cè)序方法在物種水平上追蹤了中溫大曲各類微生物在白酒發(fā)酵過(guò)程中“興盛衰落”的演替規(guī)律，解析了大曲釀造功能的微生物基礎(chǔ)，為科學(xué)認(rèn)識(shí)大曲的釀造功能提供了數(shù)據(jù)支撐。

 

　　在大曲發(fā)酵過(guò)程中乳桿菌目（主要為魏斯氏菌屬Weissella、乳桿菌屬Lactobacillus和片球菌屬Pediococcus）、毛霉菌目（主要為橫梗霉屬Lichtheimia）和散囊菌目（主要為曲霉屬Aspergillus、Rasamsonia和絲衣霉屬Byssochlamys）先后成為主要功能微生物類群，它們相繼承擔(dān)了一系列裂解酶和風(fēng)味前體/化合物的代謝任務(wù)。通過(guò)宏組學(xué)結(jié)果構(gòu)建了大曲主要風(fēng)味物質(zhì)形成的微生物代謝網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中魏斯氏菌屬、乳桿菌屬、葡萄球菌屬Staphylococcus參與2,3-丁二醇代謝，高溫放線菌屬Thermoactinomyces參與丁酸代謝。真菌中參與愈創(chuàng)木酚和4-乙烯基愈創(chuàng)木酚生物合成的類群主要分布在絲衣霉屬和曲霉屬。基于相關(guān)性分析結(jié)果推測(cè)大曲發(fā)酵早期的高酸高溫環(huán)境主要是由乳酸桿菌屬和橫梗霉屬的分解代謝活動(dòng)造成的，而這一逆性環(huán)境有助于大曲微生物群落有效的自我凈化。進(jìn)一步對(duì)白酒釀造過(guò)程菌群結(jié)構(gòu)和演替規(guī)律進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大曲優(yōu)勢(shì)微生物類群（如明串珠菌、嗜熱子囊菌及嗜熱真菌等）主要作用于釀酒過(guò)程的前期，而其中低豐度微生物是釀酒過(guò)程后期優(yōu)勢(shì)微生物的重要組成部分，如耐酸乳桿菌（Lactobacillus acetotolerans）和Kazachstania在發(fā)酵中后期豐度占比超過(guò)50%。

 

　　許正宏教授為論文通訊作者，生物工程學(xué)院2019級(jí)博士生楊陽(yáng)、博士后肖辰分別為論文的第一作者。上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31901117, 31771967）和輕工業(yè)技術(shù)與工程國(guó)家級(jí)一級(jí)學(xué)科項(xiàng)目（LITE2018-11）的資助。