探白酒生产中的菌类奥秘-放线菌产萜烯类物质的研究

　　近年来，随着我国人口老龄化趋势加重，以及人们对于健康养生的意识增强， 大健康主题作为民生要点备受政府和社会关注。在我国“十三五”规划中，“健康中国”正式升级成为国家战略。白酒属食品，其第一要务是保证安全并有益于消费者的健康，向健康白酒发展是中国白酒的新趋势。

 

　　传统白酒是以粮谷为原料， 以酒曲为糖化发酵剂，通过固态发酵、固态蒸馏而得。白酒是粮食精华，理应对人体健康有益。进入21世纪后，由于先进分析仪器的使用，尤其是气相色谱-质谱联机、高效液相色谱-质谱联机等分析技术的应用，已在白酒中检出1700多种成分，包括酯类、醇类、酸类、吡嗪类、萜烯类、呋喃类、芳香类化合物，其中检出的白酒中有益健康成分也越来越多。

 

　　2023年4月1日，天津科技大学郭学武教授在国际食品期刊《Foods》发表了题为“四株放线菌对白酒中萜烯类物质的影响”（Effects of Four Strains of Actinomycetes on the Content of Terpenoids in Baijiu）的研究性文章，论述了分离自传统白酒发酵中的放线菌对白酒健康因子萜烯类物质的影响。

 

　　论文分别从浓香型、酱香型和清香型白酒的大曲、窖泥、酒醅和空气中分离筛选出四株放线菌：浅紫链霉菌Streptomyces violascens（SPQ1）， 桑氏链霉菌 S. sampsonii （SPS1），高温链霉菌S. thermophilus（SPG1），灰色链霉菌S. griseus （SPH1），以高粱、小麦、玉米、大米、糯米五种常见的中国传统固态白酒酿造原料为底物，进行纯种纯粮固态发酵和液态发酵。利用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）对代谢产物中的萜烯类化合物进行分析对比，探究其利用不同原料不同发酵方式产萜烯类物质的特征，对提高白酒发酵过程中的萜烯类物质提供了参考价值。

 

　　白酒微生物主要包括细菌、酵母和真菌等三大类。放线菌（Actinomycetes）是原核生物中一类能形成分枝菌丝和分生孢子的特殊类群，呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖，因菌落呈放射状而得名。放线菌作为一类生活史和生理生化特征相对独特的革兰氏阳性细菌，广泛存在于不同的自然环境中，因为其独特的G+C含量，通常会被研究者单独列为一类。据统计，目前已经发现的数万种微生物来源的生物活性物质中，约有70% 是由放线菌所合成的。

 

　　萜类化合物作为白酒中一类重要的健康因子，近些年对白酒中的萜烯类化合物的研究也越来越广泛，目前报道的白酒中的萜烯类物质的种类达到了100余种，但是对于白酒中的萜烯类物质的来源还没有完全解析。在白酒生产中，放线菌在酒醅、大曲、窖泥、发酵池、曲房和窖房空气中都有分布，因此探究放线菌在白酒中的作用及其对萜烯类物质含量的影响，对于白酒微生物的研究和品质提升具有重要的的作用。

 

　　结果与讨论：

 

　　对SPS1、SPQ1、SPG1、SPH1分别进行以高粱、小麦、玉米、大米、糯米水解液为底物的液态发酵，四株菌产生萜类化合物的浓度大小分别为SPQ1 （423.67 mg/kg） > SPS1 （258.02 mg/kg） > SPH1 （160.14 mg/kg） > SPG1（148.11 mg/kg），产生萜类化合物的种类分别为SPG1 （21种） > SPS1（18种）> SPQ1（16种）> SPH1（14种）。SPS1、SPQ1、SPH1在利用高粱液态发酵培养基时，产萜效果最好；SPG1在利用玉米液态发酵培养基时液态发酵效果最好。不同粮食液态水解液产生的萜类化合物分别为高粱（521.56 mg/kg）>糯米（192.35 mg/kg）>小麦（106.95 mg/kg）>玉米（95.81 mg/kg）>大米（73.28 mg/kg），产生萜类化合物的数量分别为高粱（14种）=玉米（14种）= 糯米（14种）> 小麦（10种）> 大米（7种）。在利用高粱、大米、糯米时SPQ1产生萜类化合物的能力最高，利用小麦、玉米时SPG1产生萜类化合物的能力最高。SPS1、 SPQ1和SPH1在利用高粱液态发酵时，b-桉叶醇的含量提高较多，表现出了较好的产b-桉叶醇的能力。

 

　　对SPS1、SPQ1、SPG1、SPH1进行以高粱、小麦、玉米、大米、糯米为底物的固态发酵，28 d时四株菌产生萜类化合物的总浓度大小分别为SPS1（15605.74 mg/kg） > SPQ1（4337.66 mg/kg） > SPH1（1935.94 mg/kg） > SPG1（1782.25 mg/kg），产生萜类化合物的数量分别为SPG1 （33种） > SPH1（25种）> SPQ1（23种）> SPS1（22种）。SPS1和SPQ1利用高粱固态发酵培养基时，产生的总萜浓度最高，而SPG1利用大米固态发酵培养基时，产生的总萜浓度最高，SPH1利用小麦液态发酵培养基时，产生的总萜浓度最高。不同粮食产生的萜类化合物浓度分别为（9815.65 mg/kg）>玉米（8022.28mg/kg）>小麦（2173.58 mg/kg）>大米（2008.42mg/kg）>糯米（1641.66 mg/kg）， 产生萜类化合物的数量分别为高粱（35种）>大米（31种）>小麦（25种）>玉米（23种）>糯米（19种）。在利用高粱、小麦、玉米、糯米时SPS1产生萜类化合物的能力均最高，利用大米时SPH1产生萜类化合物的能力最高。四株链霉菌进行固态发酵的产物中，b-桉叶醇的提高最为突出，SPS1和SPQ1的产物中，B-柏木烯的含量也有大幅提升，也表现出较好的产B-柏木烯的能力。

 

　　通过微生物复杂的代谢作用，对原料进行转化是萜烯类物质的一个重要来源。了解放线菌利用不同底物及发酵方式合成萜烯类化合物时的特征，对提高固态白酒发酵过程中的萜烯类化合物有重要的参考价值。

 

　　白酒的酿造方式是多微共酵，因此科学认识各种微生物在白酒中的作用，对于阐明白酒中复杂物质的来源，科学提高白酒品质与内涵，提升白酒安全性有着非常重要的意义。放线菌是白酒发酵中一类关键的、有着重要功能的微生物，因此深入研究白酒中的放线菌具有重要的意义，不仅可以阐明放线菌在白酒生产各个环节中的作用，诠释白酒中放线菌来源的微量成分，也可以进一步通过控制放线菌，科学控制白酒生产，进而提升白酒品质。