不同泥厚窖池窖泥主要功能菌及代謝產物研究

姚萬春，唐玉明，任道群，劉茂柯，雷光電，易 彬

（1.四川省農科院水稻高粱研究所，四川 瀘州 646000；2.瀘州老窖股份有限公司，四川 瀘州 646003）

濃香型白酒的生產以泥窖窖池為基礎，窖泥質量不僅在于其理化指標豐富程度，更取決于有益功能菌的數量、活性及產物的代謝能力[1]。窖泥中棲息著大量的微生物菌群，其為嚴格厭氧或兼性厭氧微生物，而窖泥中微生物種類、數量及其代謝是直接影響白酒質量的關鍵所在[2]。發酵過程棲息在窖池窖泥、糟醅中的龐大微生物群落在糟醅固、液、氣三相界面進行著復雜的物質能量代謝過程。

發酵過程中產生的黃水充當著窖泥與糟醅物質交換的載體，封窖發酵形成的窖內壓力變化使酒糟中的養分和來自曲藥、環境中的微生物及代謝產物，不斷通過黃水進入窖泥，而窖泥中長期馴化的微生物種群及其代謝產物又不斷地進入糟醅中，物質能量交換不斷地影響著窖泥生態環境，促進窖泥老熟和酒質的提高[3]。然而，特定的地理、氣候、泥壁厚度等環境條件造就了特定的微生物生長環境[4-5]。所以不同酒廠生產的白酒呈現出不同的風味和品質。

因此，分析窖泥中主要功能菌群的分布特征和群落結構，對于研究中國白酒風味因子形成機理、有效地控制生產環境條件和名優白酒生產的品質，有著積極的意義。本文通過對不同壁厚窖池中窖泥主要功能菌群及其代謝產物的分析，探討窖池建造厚度對窖泥質量的響。

1 材料和方法

1.1 樣品的采集

樣品采自瀘州老窖酒廠不同建窖厚度的窖泥。

1.2 取樣方法

在窖池的窖壁四周各分5點分別取樣，然后混勻。

1.3 培養基

厭氧菌培養基（aerobic culture medium）[6]：胰酪蛋白胨20g/L，氯化鈉5g/L，L-半胱氨鹽酸鹽（L-Cysteine hydrochloride）0.4g/L，硫基乙酸鈉2g/L，葡萄糖10g/L，甲醛合次硫酸氫鈉10g/L，美蘭（similan）0.002g/L，瓊脂20g/L。pH 7.3～7.5。

甲烷菌培養基[7]：甲酸鈉2.0g/L，乙酸鈉5.0g/L，氯化銨1.0g/L，氯化鎂0.1g/L，磷酸氫二鉀0.4g/L，磷酸二氫鉀0.4g/L，酵母膏2.0g/L，胰化酪蛋白2.0g/L，鹽酸半胱氨酸0.5g/L，刃天青（0.1%）1mL/L，甲醇5mL/L，微量元素液10mL/L，瓊脂20g/L。

已酸菌培養基[8]：乙酸鈉5.0g/L，酵母膏1.0g/L，硫酸銨0.5g/L，磷酸氫二鉀0.4g/L，硫酸鎂0.2g/L，碳酸鈣10g/L，瓊脂20g/L。pH 7.0～7.2。碳酸鈣單獨滅菌，接種前加入，同時加入乙醇2mL/L。

丁酸菌培養基[9]：胰蛋白胨10.0g/L，牛肉浸膏5.0g/L，葡萄糖4.0g/L，酵母膏3.0g/L，可溶性淀粉1.0g/L，鹽酸半胱氨酸0.5g/L，磷酸氫二鉀2.0g/L，磷酸二氫鉀1.0g/L，硫酸鎂0.4g/L，氯化鈣0.2g/L，硫酸亞鐵0.1g/L，瓊脂20g/L。pH 7.0～7.2。

丙酸菌培養基（BPYL）[10]：牛肉膏5g/L，蛋白陳10g/L，酵母膏5g/L，NaCl5g/L，乳酸鈉20g/L，瓊脂20g/L。pH 7.0～7.2。

1.4 窖泥微量成分分析

準確稱取一定量的窖泥，加適量的乙醇研磨，定容后浸提一定時間，將上清液用微孔濾膜過濾，采用氣相色譜法測定微量成分[11]。

2 結果與分析

2.1 不同建窖厚度窖池發酵過程中窖泥主要功能菌群的變化趨勢

要釀制優質濃香型白酒，就必須了解優質窖泥中的主要微生物體系，了解并掌握了這個復雜的菌系，有助于制定工藝條件，促進釀酒有益菌的生長，以提高酒質[12]。因而，對不同建窖厚度的濃香型白酒窖池的窖泥主要功能菌群進行了分析，結果見圖1～圖5。

[30][35][38] 曹子陽、吳志峰、匡耀求、黃寧生：《DMSP/OLS夜間燈光影像中國區域的校正及應用》，《地球信息科學學報》2015年第9期，第1092-1102頁。

圖1 不同建窖厚度窖池發酵過程中厭氧菌數的變化曲線Fig.1 Variation of anaerobic bacteria number in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖2 不同建窖厚度窖池發酵過程中己酸菌數的變化曲線Fig.2 Variation of caproic acid bacteria number in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖3 不同建窖厚度窖池發酵過程中丁酸菌數的變化曲線Fig.3 Variation of butyric acid bacteria number in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖4 不同建窖厚度窖池發酵過程中甲烷菌數的變化曲線Fig.4 Variation of methano bacteria number in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖5 不同建窖厚度窖池發酵過程中丙酸菌數的變化曲線Fig.5 Variation of propion bacterium number in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

由圖1～圖5可以看出，不同建窖厚度窖池發酵過程中窖泥主要功能菌群的分布存在以特點：

厭氧菌：從圖1看出，10cm 建窖厚度窖池，第1排發酵過程窖泥中的厭氧菌數雖然大幅減少，但在過后的發酵過程中快速增加。5cm和15cm建窖厚度窖池，前1～2排發酵過程窖泥中的厭氧菌數都減少，第三排發酵過程才回升。到第3輪釀造時，10cm的菌數最多，明顯多于建窖當日；5cm的菌數居中，與窖當日接近；15cm的菌數最少，明顯少于建窖當日。說明人工窖泥培養過程中，由于環境條件的限制，除了厭氧和兼氧微生物大量繁殖外，還繁殖了不少的好氧菌。入窖后，由于窖內環境的改變，部分微生物因不能適應環境而快速死亡，部分微生物因條件適宜而緩慢生長。這就造成人工窖泥建窖后前1～2排發酵過程中厭氧菌數量減少，過后逐漸增多的結果。

己酸菌：5cm和10cm建窖厚度窖泥的己酸菌數的變化趨勢相同，均是前1～2排發酵過程菌數逐漸減少，第3排發酵時菌數逐漸增加，到第3輪釀造時菌數均已超過建窖當日。這時10cm的己酸菌數多于5cm。15cm建窖厚度的己酸菌數在1～3排發酵過程中變化規律性不強，總的呈下降趨勢。

丁酸菌：5cm和15cm建窖厚度窖泥的丁酸菌數的變化趨勢相同，均是第1排釀造過程中增加，第2排釀造過程中減少，第3排釀造過程中又增加。10cm建窖厚度窖泥的丁酸菌數在第1排釀造過程中菌數逐漸減少，但之后菌數逐漸增加。第3排釀造時，以10cm建窖厚度窖泥的丁酸菌數最多。

甲烷菌：3種建窖厚度窖池在前3排發酵過程的甲烷菌數變化趨勢各不相同，分別是：5cm厚度菌數逐排下降；10cm厚度第1排發酵菌數下降，之后漸漸增加，到第3輪釀造時已超過建窖當日；15cm厚度菌數是第1排發酵下降，第2排發酵回升，第3排發酵又略有下降。到第3輪釀造時15cm和10cm的菌數接近，明顯多于5cm。

丙酸菌：在前3排發酵過程中，5cm建窖厚度窖泥的丙酸菌數變化不大，到第3輪釀造時與建窖當日接近；10cm建窖厚度窖泥的丙酸菌數是逐排發酵增加，到第3輪釀造時，比建窖當日提高50%左右；15cm建窖厚度窖泥的丙酸菌數前兩排發酵增加，且增幅大于10cm厚的建窖泥，但第3排發酵菌數又出現下降，以至到第3輪釀造時菌數還略少于10cm。

圖1～圖5表明了主要功能群在不同建窖厚度窖池中棲息分布的規律，對于進一步了解、研究窖泥微生物群落變化、生態分布及對比認識這些微生物群落同產酒效應均有一定意義[13]。

2.2 不同建窖厚度窖池發酵過程中窖泥的微量化學生態環境變化

窖泥理化成分的多態性變化，如水、碳源、氮源、無機鹽、生長素等的變化，還有微生物多態性引起的代謝產物，這些復雜的代謝產物與窖泥自身的無機化學成分多態性又引起發酵環境變化的多態性從而導致發酵環境中酶類和酶系及其他代謝產物的多態性變化[14]。對不同建窖厚度窖池窖泥的微量化學成分進行色譜分析，結果見圖6～圖11。

圖6 不同建窖厚度窖池發酵過程中己酸含量的變化曲線Fig.6 Variation of caproic acid content in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

己酸含量：3種建窖厚度窖池前3排發酵窖泥中己酸含量變化趨勢各不相同，其中5cm厚度是前1～2排發酵逐漸降下降，第3排發酵小幅回升，但到第3輪釀造時仍低于建窖當日；10cm厚度是第1排發酵增加，第2排發酵過程下降到建窖當日水平，第3排發酵過程又上升。15cm建窖厚度窖泥第1排發酵過程下降，第2、3排發酵過程緩慢回升。第3排釀造時10cm和15cm的含量接近，遠高于5cm。

圖7 不同建窖厚度窖池發酵過程中己酸乙酯含量變化曲線Fig.7 Variation of caproic acid ethyl ester content in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖8 不同建窖厚度窖池發酵過程中酯類化合物含量的變化曲線Fig.8 Variation of ester compound content in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖9 不同建窖厚度窖池發酵過程中酯類化合物種類的變化曲線Fig.9 Variation of ester compound types in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

己酸乙酯含量：3種建窖厚度窖池前3排發酵窖泥中己酸乙酯含量變化趨勢各不相同，但總的呈上升趨勢。3種建窖厚度己酸乙酯含量變化趨勢分別是：5cm是前1～2發酵勻速增加，第3排發酵下降；10cm是逐排發酵增加，其中第1排發酵增速最快；15cm是第1排發酵略有增加，第2排發酵大幅增加，但第3排發酵又大幅降低。到第3輪釀造時，10cm的含量略高于5cm，明顯高于15cm。

圖10 不同建窖厚度窖池發酵過程中總微量化合物含量的變化曲線Fig.10 Variation of trace compound content in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

圖11 不同建窖厚度窖池發酵過程中總微量化合物種類的變化曲線Fig.11 Variation of trace compound types in cellars during fermentation with different thickness of pit mud

酯類化合物：3種建窖厚度窖泥中酯類化合物含量和種類與發酵時間的關系均是呈曲折上升的趨勢。其中，10cm和15cm 2種建窖厚度窖泥的酯類化合物的含量和種數變化趨勢相似，均是隨發酵排次增加而增加，且二者的數值接近；5cm建窖厚度窖泥的酯類化合物含量和種數在發酵過程中變化無規律，在第2排發酵時酯的種類略有下降，而含量相反大幅增加，在第3排發酵過程中種數增加，而含量相反降低；到第三輪釀造時，10cm和15cm的酯類化合物含量和種類接近，均高于5cm。

微量化合物：在5cm和10cm建窖厚度窖泥中，隨著發酵時間延長含量緩慢增加，但10cm的增速略大于5cm；在15cm建窖厚度窖泥中，前兩排隨著發酵時間延長含量增加，尤其是第2排發酵時含量大幅增加，但第3排發酵時含量有所降低，到第3輪釀造時還略少于10cm的含量。

3種建窖厚度窖泥的微量化合物種數變化規律相同，總的呈上升趨勢。第1排發酵時增幅較大，第2排發酵時小幅下降，第3排發酵時又開始回升。10cm建窖厚度窖泥中微量化合物種類，除第1輪釀造時居于5cm和15cm之間外，其余輪次釀造時均為最高。

濃香型白酒窖泥中除上述主要功能菌群和微量化學成分外，還有許多的有益微生物和復雜成份，況且其還會隨著發酵時間的變化而發生變化，對白酒的風格及個性特點起著重要作用，應根據產品的風格和個性作以一科學的總結，找出規律，還需要同仁們做大量的工作。

3 結論與討論

優質的人工窖泥、良好的生態環境、優化的窖池結構、科學的生產工藝是快速提高新建窖池基酒質量的有效保。生產濃香型酒的窖池是一個特殊的微生物生態環境，微生物生態的特殊性造成了窖泥微量化學生態環境的特殊性，酒窖窖泥的微生物區系生態結構和微量化學生態是生產名優白酒的基礎[15]。通過對濃香型酒不同建窖厚度窖泥中主要功能菌群分布和微量化學成分變化研究，初步得出以下幾點結論：

（1）人工窖泥建窖后無論何種厚度的窖池第1排發酵過程中主要窖泥功能菌數幾乎都減少；10cm建窖厚度的窖泥主要功能菌數從第2排發酵起就隨著發酵排次的增加而增多；5cm和15cm的部分主要窖泥功能菌數在第2排發酵過程中繼續減少，到第3排發酵時仍有極少數功能菌呈下降趨勢。到第3輪釀造時，10cm建窖厚度的窖泥主要功能菌數都明顯多于建窖當日，而5cm和15cm 2種建窖厚度的主要窖泥功能菌數除少數與建窖當日接近外，多數低于建窖當。

（2）5cm與15cm 2種建窖厚度窖池的厭氧菌數和丁酸菌數變化趨勢相同，5cm與10cm 2種建窖厚度窖池的丙酸菌數和己酸菌數變化趨勢相同，10cm與15cm 2種建窖厚度窖池沒有變化趨勢相同的窖泥功能菌。3種建窖厚度窖池的甲烷菌數變化趨勢各不相同。

（3）3種建窖厚度窖池前3排發酵過程中，除己酸含量變化不大外，己酸乙酯、酯類化合物和總微量化合物的含量都是呈曲折上升的趨勢，其中己酸乙酯與酯類化合物的含量變化趨勢接近，且增加幅度明顯大于總微量化合物。

（4）前3排發酵過程中3種建窖厚度窖池窖泥中酯類化合物種類和總微量化學成分種類的變化趨勢均是曲折緩慢上升，且都是10cm與15cm的接近，這二者多于5cm。

（5）采用5cm、10cm和15cm 3種厚度建造濃香型白酒窖池，作為微生物的棲息容器都能起到吸附菌體、濃縮營養、向酒醅滲透揮發性微量成分的作用[16]，但是窖池的建造厚度對窖泥質量有明顯影響。

上述研究結果結合生產成本綜合考慮，建議濃香型白酒窖池建造泥壁厚度以10cm為宜。

[1]吳亦波，王振環，方躍進，等.利用現代生物技術科學培養窖泥，快速提高新建窖池基酒質量[J].中國釀造，2012，31（5）：172-175.

[2]周恒剛.漫談己酸菌與窖泥[J].釀酒，1998（3）：1-5.

[3]胡 承，應 鴻，許德富，等.窖泥微生物群落的研究及其應用[J].釀酒科技，2005（3）：34-38.

[4]姜明軍，宋和付，陳安國，等.濃香型白酒窖泥中重要微生物的分析與研究[J].湘潭礦業學院學報，2003（4）：91-94.

[5]沈怡方.白酒生產技術全書[M].北京：中國輕工業出版社，1998.

[6]董國賓，李俊芝.幾種主要厭氧菌培養基的制備與作用[J].遵義醫學院學報，1997，20（4）：25-26.

[7]吳衍庸，薛堂榮，陳昭蓉，等.五糧液老窖厭氧菌群的分布及其作用研究[J].微生物學報，1991（4）：299-307.

[8]盧中明，姚萬春，唐玉明，等.不同配方人工窖泥微量揮發性成份研究[J].釀酒科技，2011（3）：16-19.

[9]趙建新，張 灝，田豐偉，等.丁酸菌的分離、鑒定及篩選[J].無錫輕工大學學報，2002（6）：597-601.

[10]樂華愛，金石云，蘇京軍，等.丙酸發酵的研究[J].微生物學報，1990（1）：15-17.

[11]馬 蓉，姚萬春，唐玉明，等.不同窖齡窖泥微量揮發性成份研究[J].釀酒，2011（3）：46-49.

[12]楊鵬舉.窖泥中微生物菌群及其代謝模式[J].釀酒科技，1995，68（2）：14-15.

[13]吳衍庸，齊義鵬，徐成基，等.瀘州大曲酒窖泥中微生物的生態分布和嫌氣發酵特征[J].微生物學通報，1980（3）：20-23.

[14]涂向勇，姚繼承.窖泥與基酒成分關系的比較研究[J].釀酒科技，2009，185（11）：90-93.

[15]張宗奇，張 旭.對濃香型白酒個性特點探討[J].釀酒科技，2009，176（2）：68-70.

[16]蔡鵬飛，邵傳貞，姚慶樂，等.窖泥在釀酒中的兩個作用[J].釀酒，2011（5）：18-20.