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新萄京娱乐网址2492777:徐岩教授团队在Applied and Environmental Microbiology发表浓香型白酒酿造窖泥主体己酸菌生态适应性研究成果(17级博士生王慧琳为一作)

来源:生物工程学院   生物工程学院发布时间 :2021-10-09  点击量:

近日,我校生物工程学院徐岩教授团队在白酒酿造窖泥己酸菌生态学研究方面取得突破,研究成果“Adaptability of a caproate-producing bacterium contributes to its dominance in an anaerobic fermentation system”正式发表于《Applied and Environmental Microbiology》杂志(Volume 87,issue 20, e01203-21,https://doi.org/10.1128/AEM.01203-21)。

中国白酒有十二大香型,其中八种香型的酿造都离不开窖泥,尤以浓香型白酒与窖泥微生物关系最为密切。窖泥微生物贡献了以己酸最为主的短中链脂肪酸,成为浓香型白酒最重要的呈味物质和呈香物质前体,故优质窖泥是酿造优质浓香型白酒的关键决定性因素,也是优质白酒生产的关键性奥秘。自上世纪60年代至今,长期以来我国白酒科研工作者致力于己酸菌的研究,但由于技术手段限制,窖泥主体己酸菌的种类至今尚未得到剖析。近十年来,徐岩教授团队专注与浓香型代表性的宜宾五粮液股份有限公司、安徽古井贡酒股份有限公司和江苏洋河酒厂股份有限公司等多家白酒龙头企业合作,对我国优质白酒生产的四川、江苏、安徽等主要浓香型白酒产区的窖泥主体己酸菌进行微生物生态学和比较基因组学研究。通过在种水平对窖泥微生物进行分析,确定了窖泥中至少存在四种不同类型的己酸菌,占全球已报道己酸菌种类的40%左右。这四种己酸菌中,一种尚未被正式命名的己酸菌新种在不同产区窖泥中分布广泛且丰度较高(平均相对丰度11.4%,分布频度97.5%),被鉴定为浓香型白酒酿造的主体己酸菌。联合研究团队建立起窖泥产酸菌群培养技术,优化了窖泥厌氧菌分离培养条件,分离到多个未命名新种,其中从四川和安徽分离得到两株主体己酸菌,被命名为Caproicibacterium sp. JNU-WLY1368Caproicibacterium sp. LBM19010,己酸合成能力8.1 g/L。比较基因组学分析表明,该菌是目前底物利用谱最为广泛的己酸菌,能够利用淀粉、麦芽糖、葡萄糖和乳酸等多种碳源,其中乳酸与糖类的同步利用能力对于该菌在窖泥中的稳态维持具有重要作用;该菌为小基因组微生物(基因组大。1.88~2.07 Mb),其生长和代谢依赖于酒醅发酵产生的丰富氨基酸和微量营养素。本研究解析出了新型己酸菌的底物利用谱与酿造系统中碳源种类高度匹配,表明浓香型白酒酿造系统,对主体己酸菌具有良好的选择性作用。此外,主体己酸菌相比其他低丰度己酸菌具有更低的最适pH范围,这体现了它对这种高酸度酿造系统具有更好的适应性,进一步增强了其生存优势。


Caproicibacterium sp. JNU-WLY1368/LBM19010 产酸代谢途径





本项研究从不同区域浓香型白酒酿造窖泥的广度和优质窖泥微生态的深度上解析了我国多粮浓香型白酒酿造系统的己酸菌类型,揭示了浓香型白酒主要呈味和呈香物质的微生物代谢奥秘,回答了困扰我国白酒酿造行业半个多世纪来关于己酸菌类型及其发酵特征的谜题。同时,形成的系列应用技术不仅有力推动了我国浓香型白酒品质的不断提升,而且对包括酱香在内的七个香型的白酒生产也具有积极指导意义。

徐岩教授和任聪副研究员为论文的通讯作者,我校2017级博士生王慧琳为第一作者。上述研究工作得到了国家自然科学(重点)基金(21706097, 31530055)、中国酒业协会白酒技术创新战略发展委员会和江苏省研究生培养创新工程(KYCX18_1795)等项目的资助。

多年来,徐岩教授团队围绕白酒酿造窖泥厌氧菌的生态学功能和产风味特征,建立起难培养厌氧菌的可培养化技术体系,逐步推动优质窖泥菌(群)选育与产业化应用,相关研究成果先后获得中国轻工业联合会科技进步一等奖(2019)、中国酒业协会科技进步一等奖(2020)等奖励。

 

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