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浓酱兼香型白酒不同储存期的高温大曲微生物群落结构与发酵特征分析

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酿酒科技2016#g 7期(总第265期)·LIQUOR—MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGY 2016No.7(To1.265) 37 DOI:10.13746d.njkj.2016084 浓酱兼香型白酒不同储存期的高温大曲 微生物群落结构与发酵特征分析 梁丽文 ,缪礼鸿 ,杨团元 ,张明春 ,刘蒲临 ,王 霜 (1.武汉轻工大学生物与制药工程学院,湖北武汉430023; 2.湖北白云边酒业股份有限公司,湖北松滋434200) 摘要: 选取白云边酒不同储存期的高温大曲为研究对象,从微生物数量、细菌种类、发酵力和糖化力等方面的 变化规律进行分析。结果表明,在120d的储存期内,随着时间的延长高温大曲细菌种类和数量以及霉茵的数量逐 渐上升;大曲的发酵力整体呈缓慢上升的趋势,而糖化力先增加后降低。Bacillus.methylotrophicus在大曲中分布最 广。大曲微生物数量与酒醅中乙醇、正丙醇和乙酸乙酯的含量呈一定正相关。 关键词: 浓酱兼香型白酒高温大曲;储存期;微生物群落结构;发酵特征 中图分类号:TQ925.7;TS261.1;TS262.3;Q93—3 文献标识码:A 文章编号:1001—9286{2016)07—0037—05 Microbial Community Structure and Fermentation Characteristics 0f High—Temperature Daqu for Nongxiang—Jiangxiang Baijiu in Diferent Storage Periods LIANG Liwen。,MIAO Lihong ,YANG Tuanyuan ,ZHANG Mingchun2,LIU Pulin and WANG Shuang。 (1.School ofBiology and Pharmaceutical Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan,Hubei 430023; 2.Hubei Baiyunbian Distillery Co.Ltd.,Songzi,Hubei 434200,China) Abstract:In this study,high-temperature Daqu of Baiyunbian liquor in diferent storage peirods was used as he tresearch object.The change rules of microbes quantiyt,bacteria varieties,fermenting power and saccharifying power were summed up.The results suggested hatt,within 120 d storage period,bacterial varieties and quantity and mold quantiy itn high-temperature Daqu increased gradually wih the storage ttime,the fermenting power of Daqu increased slowly,and he saccharitfying power of Daqu increased at he tbeginning and hen tdropped.Bacillus methy- lotrophicus had he twidest distribution in Daqu.And he quatntiy ofmicrobes itn Daqu was positively correlated wih the tcontent ofethanol,nor- mal propyl alcohol and ethyl acetate in fermented grains. Key words:high--temperature Daqu for Nongxing-a-Jiangxing aBaijiu;storage time;microbial communiy tstructure;fermentation characteristics 白云边酒高温大曲是一种经过自然接种、高温发酵 储存期具有重要经济价值。 而制成的菌酶合一的糖化发酵剂n 。酒曲中微生物的种 浓酱兼香型白云边酒大曲生产采用酱香型白酒高温 类、数量、产酶特性在一定程度上决定着酒曲质量及其活 制曲工艺 】。本研究对不同储存期白云边酒高温大曲的 性指标 】。李丹宇等p 发现在制曲过程中,糖化力、液化 微生物群落结构、理化性质与发酵特征进行了分析,旨在 力、蛋白分解力与真菌数量和种类呈正相关,说明真核微 解析高温大曲在储存过程中的变化规律及微生物与发酵 生物对大曲生化酶类的生成有重要作用;总酸含量、蛋白 特性之间的关系,为合理设定大曲储存时间及进一步研 分解力与细菌多样性呈显著相关。高温大曲发酵好后需 究如何缩短大曲储存期提供理论依据。 经3个月左右的储存后才能使用。刘建文等 发现储存 1材料与方法 3~4个月的大曲,其纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、酯 1.1材料 化酶的活力均达到最好状态。大曲储存期越长,越容易 导致曲虫危害,增加损耗和库存成本。因此,缩短大曲的 基金项目:湖北省重大科技创新计划项目资助(2013ABA008)。 收稿日期:2016-03—10 样品:不同储存期的高温单块大曲,混合大曲曲粉以 作者简介:梁丽文(1991-),女,湖北仙桃市人,硕士研究生,E-mail:l101iangliwen@sina.oom。 通讯作者:缪礼鸿,教授。 优先数字出版时间:2O16一O5一l2;地址:htIp:/^vⅥ cnl(i.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160512.1533.005.html[DOI]10.13746 ̄.njkj.2016。 38 .酿酒科技2016年第7期(总第265期)。LIQUOR—MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY 2016 .! T01 瓶中,装满后用8层保鲜袋封口,并做好标记。 (5)置于28℃恒温恒湿培养箱中发酵,每隔7 d后取 1瓶,即为酒醅。取部分酒醅蒸馏并进行气相色谱分析。 蒸馏方法:取50.0 g酒醅,加入150 mL的蒸馏水,蒸 及高粱,均由湖北白云边酒业股份有限公司提供。 牛肉膏蛋白胨培养基:牛肉膏5.0 g,蛋白胨10.0 g, 氯化钠5.0 g,琼脂20.0 g,蒸馏水1000 mL,pH7.2~7.4, 121℃灭菌30 min。 马丁一孟加拉红培养基 。 LB液体培养基:胰蛋白胨10.0 g,酵母抽提物5.0 g, 氯化钠10.0 g,蒸馏水1000 mL,pH7.2~7.4,121℃灭菌 30min。 出100 mL的蒸馏液,过滤后采用气相色谱测定乙醇、正 丙醇及乙酸乙酯的含量。 1.2.5 乙醇、正丙醇及乙酸乙酯的测定方法 采用气相色谱测定法:气相色谱安捷伦5890A。 载气流速25 mL/min,氢气流速30 mL/min,空气流速 主要试剂:细菌菌株DNA提取所需酶、Marker、 试剂均为国产分析纯。 1.2实验方法 min,分流比20:1。起始柱温为60℃,保持5 min, dNTPs、Buffer等购于生工生物上海股份有限公司,其余 400 mL/. min程序升温至160℃,保持5 min。 ‘ 然后以10℃/1.2.6细菌DNA的提取 将分离到的细菌菌株在牛肉膏蛋白胨平板上多次活  取不同储存期的高温单块大曲粉碎,混合均匀并过 化,并划线纯化后接种到LB液体培养基中,于37℃、170 r/min下摇床培养14 h,用细菌基因组试剂盒提取基 2O目筛后备用。 1.2.2菌株分离及计数方法 因组DNA,检测后于一20℃保存备用。 称取大曲曲粉样品10.0 g,加入装有90 mL无菌水的 1.2.7提取的细菌DNA的PCR扩增、分子测序和系统 1.2.1样品的处理方法 三角瓶中,170 r/min摇床15 min,采用稀释涂布平板法 依次涂布于马丁孟加拉红平板,牛肉膏蛋白胨平板。马 察,计数。牛肉膏蛋白胨平板置于生化培养箱中以37℃ 发育树构建 细菌DNA采取试剂盒抽提后,PCR扩增16S rDNA, 用50 L的反应体系。PCR循环程序为:94℃预变 丁孟加拉红平板置于生化培养箱中以30℃培养2 d,观 细菌的16S rDNA引物为27F和1492R。反应体系采 n,94℃50 S,54℃50 S,72℃90 S,循环30次; 培养2 d,观察,计数,然后从平板上挑取数量上占优势且 性5 mi形态有差异的细菌菌落,经划线分离纯化、镜检,编号后 72℃延伸10 min。扩增的细菌PCR产物送金唯智生物 保存备用。 1.2-3理化指标及测定方法 科技有限公司测序,测序长度在1400 bp左右,测序结果 采用BioaEdit软件序列图谱人工校对拼接,拼接后的序 水分的测定:称取待测大曲曲粉样品3.0 g,用快速 列在NCBI核酸序列数据库中进行同源序列搜索比对。 水分测定仪测定;发酵力的测定 :采用CO:失重法;糖化 根据同源序列搜索结果,选取测试菌株关系较近的模式 力的测定【 :斐林试剂法。 1.2.4实验室模拟大曲白酒固态发酵方法 (1)焖高粱1.5 h。水温大于90℃,每浇淋1次后焖 高粱30min,共3次,焖高粱时盖紧锅盖。 (2)蒸高粱90~120 min。含水量控制在55%,然后 冷却至25℃左右。 菌株的16S rDNA序列区序列,用MEGA软件采取邻接 法构建系统发育树。 2结果和分析 2.1 不同储存期的高温单块大曲理化指标及微生物数 量分析结果 (3)将大曲以10%(质量比)的比例添加到摊凉的高 粱中,混合均匀。 不同储存期的浓酱兼香型白云边酒高温单块大曲理 化指标及微生物数量分析结果见表1。 由表1可知,储存时间对大曲的含水率影响不大,其 (4)将混合均匀的原料堆积后置于大塑料袋中,每个 塑料袋约600 g,再置于37℃培养箱培养24 h,提高温度 至42℃培养12 h,再升温至50℃培养12 h。分装于菌种 都在10%上下波动。大曲糖化力先升后降,在储存120 d 时达到最大值,与此同时霉菌数量也在120 d内逐步上升 表1 不同储存期的高温单块大曲理化指标及微生物数量分析结果 梁丽丈,缪礼鸿,杨团元,张明春,刘蒲临,王霜·浓酱兼香型白酒不同储存期的高温大曲 39 微生物群落结构与发酵特征分析 达到最高后下降,表明在120 d储存期内大曲的糖化力与 在一定程度上反映其大体变化趋势。总体来说,储存 霉菌的数量之间具有明显的正相关性。大曲的发酵力在 趋势,这与细菌和霉菌数量的变化不一致,表明高温大曲 的发酵力与细菌和霉菌数量之间没有明显的相关性。 由于同一储存期的每块大曲间存在一定波动性,因 120 d的大曲发酵力和糖化力最强,适合生产白酒。 经稀释涂布平板法和划线分离纯化法,从不同储存期 的大曲曲块分离得到l0株优势细菌。其系统发育树 如图1。这10株细菌分别与GenBank中1个属的7种模式 整个储存期内有所波动,但幅度不大,总体上呈缓慢上升 2.2 不同储存时间高温单块大曲的细茵种类分离鉴定 此选取了2个时间段的大曲粉碎车间的混合大曲曲粉进 菌株的序列相似度均I>99%,分别为Bacillus lichenifo 行进一步分析。不同储存期的浓酱兼香型白云边酒高温 mis、Bacillus sp.、Bacillus cereus Bacillus subtilis,Bacillus 混合大曲曲粉理化指标及微生物数量分析结果见表2。 粉,发酵力和糖化力也高于30 d的曲粉,这与单个曲块的 tequilensis、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus methylo- 表3的数据显示,不同储存期曲块的细菌种类差异 表2的数据显示,细菌数和霉菌数量较高的120 d曲 trophicus。不同储存期大曲中细菌的种类见表3。 测定的结果一致,表明单块取样虽然存在差异性,但仍可 比较大。细菌的种类由储存期0 d大曲的1种增加到 表2不同储存期的高温混合大曲曲粉理化指标及微生物数量分析结果 图1 10株细菌基于16S rDNA基因序列的系统发育树 表3不同储存期的高温单块大曲中细菌的种类 40 酿酒科技2016年第7期(总第265期)·LIQUOR—MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGY 2016No.7(To1.265) 120 d的5种又降至180 d的1种。从整体趋势上看,随着 2_3.2储存30 d和120 d的混合大曲曲粉实验室模拟固 时间的延长,细菌种类先逐渐增加,之后趋于单一。分离 态白酒发酵结果 得到的细菌均为芽孢杆菌属,其中,B.methylotrophicus 样品中,是绝对的优势菌株。 2-3 不同储存期大曲的实验室模拟固态白酒堆积发酵 储存30 d的混合大曲曲粉和120 d的混合大曲曲粉 表4。 表4不同储存期的混合大曲曲粉实验室模拟 为甲基营养型芽孢杆菌,存在于每种不同储存期的大曲 实验室模拟固态白酒发酵酒醅中微生物数量比较见 结果 2.3.1储存60 d和195 d的单块大曲实验室模拟固态白 酒发酵结果 储存60 d和195 d的大曲实验室模拟固态白酒发酵 酒醅中酒精度和正丙醇含量结果比较见图2一图4。 0 2 0 l-5 餐 0.5 0 7 15 23 装瓶发酵时间(d) 图2添加60 d大曲和195 d大曲酒醅中酒精度的变化比较 0 60 50 40 {盐3O 腔 20 10 删 钿 龆 箭 ’/ l5 23 装瓶发酵时间(d) 图4添加60 d大曲和195 d大曲酒醅中 乙酸乙酯含量的变化比较 由图2数据看出,在装瓶发酵23 d后,添加195 d大 曲的酒醅中酒精含量高于添加60 d大曲的酒醅。这一结 果与2.1中对大曲的发酵力测定结果相一致。由图3和 图4数据可知,在装瓶发酵的不同时间段,添加195 d大 曲的酒醅中正丙醇和乙酸乙酯的含量高于添加60 d大曲 的酒醅。 固态白酒酒醅中微生物数量比较 由表4数据可知,在堆积结束后,酒醅中已检测到较 多酵母菌,所添加的曲粉中却未检测到酵母菌,证实了白 酒酿造过程中酵母菌来源于空气、原料和工厂车间这一 结论。堆积结束后添加120 d曲粉酒醅中,酵母菌数量略 低于30 d的曲粉,细菌数较高。到发酵30 d后,120 d曲 粉酒醅中酵母菌数和细菌数均高于30 d的曲粉。 储存30 d和120 d的混合大曲曲粉实验室模拟固态 白酒发酵酒醅中酒精度、正丙醇含量和乙酸乙酯含量结 果比较见图5一图7。 (1\吕Ⅲ一蚓姐 加 m 图5添加30d曲粉和120d曲粉酒醅中酒精度的变化比较 7 15 23 装瓶发酵时间(d) 图6添加30d曲粉和120d曲粉酒醅中 正丙醇含量的变化比较 上述结果表明,储存120 d曲粉的发酵酒醅中乙醇、 正丙醇和乙酸乙酯浓度均高于储存30 d曲粉发酵的酒 醅,而发酵结束后120 d曲粉的发酵酒醅中微生物数量也 高于30 d曲粉发酵的酒醅,表明酒醅中酵母菌数量是出 酒率和酒质的直接体现,这与刘俊超等哺 的结果相一致。 梁丽文,缪礼鸿,杨团元,张明春,刘蒲临,王霜·浓酱兼香型白酒不同储存期的高温大曲 41 微生物群落结构与发酵特征分析 、、 冒 一 高温发酵期过后,随着大曲品温的下降,中温型的霉菌和 细菌开始缓慢生长,导致糖化率明显增加。这种微生物 种类及数量的增加可能是由于大曲自身的微生物进行恢 复性生长,也可能是外来的曲房环境中的微生物在大曲 表面生长引起的,其机理有待深入研究。 咖 ∞ 加 ∞ ∞ ∞ 0 避 钿 甾 参考文献: l5 23 装瓶发酵时间(d) [1】刘杰.形成白云边酒风格质量的关键工艺[J】.酿酒,2014(41): 72-73. 图7添加30d曲粉和120d曲粉酒醅中 乙酸乙酯含量的变化比较 [2】李学思,杨明先,李亚凤.酒曲在培养及存储过程中主要理化指 标变化规律的探索和研究[J].酿酒科技,2015(42):83—85. [3】李丹宇.浓香型大曲制备过程中理化指标及微生物群落演替 3讨论 本研究表明,在一定的有效储存期内,高温大曲细菌 种类和数量及霉菌的数量不降反增,这一结果与张秀红 等 报道的结果相似,而与大曲储存是减少产酸菌的数 势,与传统观念“大曲存储时间越长,发酵力越弱”不一 酵力有关。本研究从白云边不同储存期的各高温大曲样 规律的研究[D].自贡:四川理工学院,2013. 【4]刘建文,吴生文,朱力红,等.特香型大曲中纤维素酶、半纤维 素酶、蛋白酶、酯化酶活力变化规律的研究[J].酿酒,2013 (4O):40—42. 量的认知相反【7】。大曲的发酵力整体呈缓慢上升的趋 [5】熊小毛.浓酱兼香型白云边酒生产工艺技术总结[J]麒酒科 技,2007(9):35-42. [7]沈怡方.白酒生产技术全书[M].北京:中国轻工业出版社, 2015. 6】 赵斌,何绍江.微生物学实验[M】.北京:科学出版社,2002. 致,推测可能与大曲中还存在其他未培养的微生物与发 [品中均能分离到B.methylotrophicus。游玲等 发现, . methylotrophicus在酿造车间分布很广,其耐受乙醇及乙 【8] 刘俊超,赵永威,缪礼鸿,等.兼香型白酒不同轮次酒醅中酵母 酸能力较好,并有报道[1 1表明其可分解甲醇,可能有助于 [9】张秀红,陈栋,孔健.汾酒大曲中乳酸菌的调查研究[J].酿酒科 降低糟醅中的甲醇含量。该菌种在传统大曲酒酿造过程 技。2012(5):51-54. 中的功能有待进一步研究。 本实验结果说明白云边高温大曲储存120 d的大曲 统大曲酒厂普遍采用储存120 d左右的成曲进行大曲酒 发酵的实践相一致。在120 d储存期内,随储存期的延 [1O】游玲,王松,冯瑞章.宜宾产区浓香型白酒窖房空气、窖泥和糟 醅可培养细菌的相关性[J].食品科学,2012(33):188—192. methylotrophicus sp.nov.,a novel species of methanol utilizing,plant—growth promoting bacterium isolated from rice 菌的种类与数量分析[J].酿酒科技,2015(12):24—29. 在出酒率及产酯率方面均优于储存30 d的大曲,这与传 [1l】Madhaiyan M,Poonguzhalli S,Kwon S et a1.B. 长,霉菌的数量、糖化力均明显增加,从而提高了出酒 率。这一结果与之前研究得出的白云边混合大曲的霉 菌和酵母菌数量与其酒化力成正相关的结论相一致 。 从白云边高温大曲储存期的微生物数量及种类的结 果分析来看,高温大曲发酵存在一个明显的后发酵期,即 [J】.Int J Syst Evol Microbiol,2010,l 1:2623—2628. [12]熊小毛,严楠峰,黄莹娜,等.兼香型白云边酒不同工艺高温 大曲差异性分析[J】.酿酒科技,2014(1):21—23. [13】王俏,郭聃洋,王旭亮,等.中国白酒不同香型酒曲理化性能对 比分析[J】.酿酒科技,2015(6):6-10. 中国白酒金三角酒业园区与梅河口 经济开发区签订战略合作协议 本刊讯:据《糖酒快讯一白酒》报道,2016年6月22日,中国白酒金三角酒业园区与吉林省梅河口市经济开发区签约仪式在四川省泸州市举行,这标志 着双方将在新的起点上建立长期战略合作关系,对进一步深化合作和共赢发展具有重要意义。 通化常委、梅河122:,王爱明,梅河口常委、副张卫红,泸州常委、市国资委陈文,中国白酒金三角酒业园区 管委会主任刘淑兰以及泸州老窖股份有限有限公司董事长刘森等领导出席签约仪式。签约仪式上,中国白酒金三角酒业园区管委会主任刘淑兰、梅河口 市张卫红常委分别介绍了泸州市、梅河12市以及其经济开发区的情况。双方希望以此次战略合作框架协议的签署为契机,本着“平等互利、优势互补、共 同发展”的原则,建立对口支援友好合作单位,旨在引导两区产业协调、联动发展,实现互利共赢,在为双方经济开发区发展注入新的活力的同时,全面带 动开发区经济社会又好又快发展。促成企业对口协作。努力倡导并促进两地企业之间建立对口协作关系,鼓励两地企业进行多种形式的协作与合作,逐 步建立优势互补、产业对接、技术合作、信息互通等联动机制。仪式结束后,通化常委、梅河口王爱明一行在泸州老窖股份有限公司党 委、董事长刘淼、泸州老窖股份公司副、常务副总经理王洪波等相关领导陪同下,一起调研参观了中国白酒金三角酒业发展区和泸州老窖国 宝窖池群。(江源荐。骆佳龙编辑) 来源:糖酒快讯一白酒2016—06—24 

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