濃香型白酒釀造生境中微生物群落多樣性及群落間相互作用

趙亮亮，盛偉喜，時 曉，李 瑩*

（ 1.江蘇洋河酒廠股份有限公司 江蘇 宿遷 223800；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院 江蘇 南京 210014）

白酒是中國特有的蒸餾酒，國內(nèi)根據(jù)釀造工藝的差異將白酒細分為如今主流的12種香型[1]，濃香型作為四大基礎香型之一，其是以糧谷為原料，采用濃香大曲為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)泥窖固態(tài)發(fā)酵，固態(tài)蒸餾、陳釀、勾調(diào)而成的，不直接或間接添加食用酒精及非自身發(fā)酵產(chǎn)生的呈色呈香呈味物質(zhì)的白酒[2]，濃香型白酒的生產(chǎn)工藝流程如下：

濃香型白酒含有1 300多種風味物質(zhì)，具有窖香濃郁，綿甜甘冽，香味協(xié)調(diào)，尾凈余長的特點[3]，風味物質(zhì)的組成及含量由白酒釀造生境中微生物決定[4]，因此微生物在濃香型白酒釀造過程中處于核心地位。濃香型白酒釀造生境中的微生物群落并不是微生物個體的簡單聚集，而是微生物菌種與其他生物及其環(huán)境通過多種方式的相互作用形成的網(wǎng)絡生態(tài)系統(tǒng)，并且由于生產(chǎn)過程中開放的環(huán)境導致了釀酒生態(tài)環(huán)境中微生物組成十分復雜，這使得白酒生產(chǎn)工藝的相關參數(shù)存在不確定性，制約著濃香型白酒生產(chǎn)。

現(xiàn)階段國內(nèi)外對發(fā)酵微生物的探索日益深入，如研究發(fā)現(xiàn)在腐乳發(fā)酵中微生物的種群結構是個動態(tài)變化的過程，發(fā)酵后期微生物優(yōu)勢種群由芽孢桿菌屬（Bacillus）演替為不動桿菌屬（Acinetobacter）[5]，在白酒釀造中也存在這種微生物種群優(yōu)勢交替變化現(xiàn)象。酒醅在發(fā)酵前期優(yōu)勢細菌門為厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、藍細菌門（Cyanobacteria），隨著酒醅發(fā)酵時間延長，乳桿菌屬（Lactobacillus）成長為絕對的優(yōu)勢菌屬進而為發(fā)酵提供所需的酸性環(huán)境以及形成有機酸等風味物質(zhì)[6-8]。釀造工具及人為因素攜帶的環(huán)境微生物是酒醅在入池發(fā)酵初期細菌和真菌群落的主要貢獻者，窖泥則是入池發(fā)酵末期細菌群落的主要來源，因此不同地區(qū)環(huán)境微生物的差異也是白酒釀造過程微生物群落結構特征不同的重要原因[9]。此外，白酒中高級醇等風味物質(zhì)的含量與共有優(yōu)勢細菌屬乳桿菌屬（Lactobacillus）、共有優(yōu)勢真菌屬曲霉屬（Aspergillus）、伊酵母屬（Issatchenkia）息息相關[10]。發(fā)酵過程中微生物的代謝及一系列基于代謝產(chǎn)物的種間相互作用是形成白酒風味物質(zhì)的關鍵，通常包括細菌-細菌作用、酵母-酵母作用以及酵母-細菌作用，如籃狀菌屬（Talaromyces）在部分酵母菌的協(xié)助下在酒醅發(fā)酵初期完成淀粉質(zhì)的糖化，同時伊薩酵母屬（Issatchenkia）酵母菌大量增殖，在其他酵母菌的協(xié)助下完成酒精發(fā)酵；此外，芽孢梭菌屬（Clostridium）和某些未分類的梭菌目（Clostridiales）微生物為主的細菌類微生物在發(fā)酵前期大量增殖，積累乙酸、丁酸等有機酸，為發(fā)酵后期的酯化增香提供前體物質(zhì)[11]。目前國內(nèi)外對濃香型白酒釀造微生物的研究主要集中在酒醅，然而對于濃香型白酒整個釀造生境中的微生物具體群落組成及群落間相互作用尚不完全明確，這導致了生境中某些主要菌株的功能動力學無法明晰，對濃香型白酒的釀造生產(chǎn)造成了一定阻礙。目前亟需探明濃香型白酒釀造生態(tài)系統(tǒng)中微生物的群落組成及群落間相互作用機制，以進一步解析白酒風味形成機理，為濃香型白酒的產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定提供理論基礎。本文綜述了濃香型白酒釀造生態(tài)系統(tǒng)（大曲、酒醅、窖泥、黃水）微生物群落組成及功能的最新進展，同時闡述了釀酒微生物群落間的相互作用，為濃香型白酒釀造生態(tài)系統(tǒng)中特征菌種的定向篩選和培養(yǎng)研究奠定理論基礎，基于其代謝特性研究針對性的優(yōu)化白酒生產(chǎn)工藝，提高濃香型白酒產(chǎn)質(zhì)量。

1 濃香型白酒釀酒微生物研究進展

目前行業(yè)內(nèi)對于白酒釀造微生物的研究呈增長趨勢，以“濃香型白酒”作為關鍵詞，檢索2018-2022年在核心合集數(shù)據(jù)庫（web of science，WOS）和中國知網(wǎng)（China National Knowledge Internet，CNKI）數(shù)據(jù)庫發(fā)表的文獻，利用CitesPace 5.7軟件進行文獻計量分析，結果見圖1，關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡見圖2。

圖1 2018-2022年國內(nèi)外濃香型白酒相關論文統(tǒng)計Fig.1 Statistics of domestic and foreign strong-flavor Baijiu related-papers from 2018 to 2022

圖2 WOS（ a）及CNKI（ b）關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡Fig.2 Keywords co-appearance network of WOS (a) and CNKI (b)

由圖1可知，國內(nèi)外學者對于關于濃香型白酒的研究日益增加，2022年發(fā)表相關論文83篇。由圖2可知，2018-2022年濃香型白酒生境微生物多樣性越來越受到關注，酒醅、窖泥、黃水、微生物、細菌、釀酒酵母、乳酸菌、梭菌、古菌、風味成分等關鍵詞高頻出現(xiàn)。

起初研究人員主要采用分離培養(yǎng)的方法篩選鑒定白酒釀造過程中的微生物[11]，施安輝[12]對濃香型白酒發(fā)酵過程中窖池中微生物區(qū)系進行分析，發(fā)現(xiàn)酒醅中的細菌主要為己酸菌、丁酸菌和乳酸菌，酵母菌主要為酒精酵母和產(chǎn)酯酵母；霉菌主要為曲霉、根霉、毛霉。姜明軍等[13]對某濃香型白酒廠窖泥微生物富集培養(yǎng)同時進行窖泥功能菌（己酸菌、酵母菌）強化培養(yǎng)，培養(yǎng)出的優(yōu)質(zhì)窖泥提高了白酒的產(chǎn)質(zhì)量。喬宗偉等[14]對濃香型白酒酒醅中微生物進行分離純化得到113類細菌類菌株、92株酵母類菌株以及32類霉菌類菌株，其中芽孢桿菌屬（Bacillus）、乳桿菌屬（Lactobacillus）、梭菌屬（Clostridium）為主要細菌微生物類群，酵母菌屬（Saccharomyces）、復膜孢子酵母屬（Saccharomycopsis）和伊薩酵母屬（Issatchenkia）為優(yōu)勢酵母類菌群，犁頭霉屬（Absidia）和曲霉屬（Aspergillus）在霉菌類菌株中占絕對優(yōu)勢。

基于傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法的研究有助于初步了解濃香型白酒生態(tài)系統(tǒng)的微生物多樣性，但這些方法不足以研究數(shù)量龐大的微生物種群，隨著分子生物學技術的發(fā)展和普及，變性梯度凝膠電泳（denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）、克隆文庫（clone library）、高通量測序等方法大量應用于白酒釀造微生物，某些無法培養(yǎng)的微生物類群也逐漸被人們所認識，濃香型白酒釀造生境中優(yōu)勢微生物見表1。這些方法旨在全面了解濃香型白酒生態(tài)系統(tǒng)的微生物多樣性，進一步解析白酒風味形成機理，為濃香型白酒釀造生產(chǎn)提供指導。

表1 濃香型白酒釀造生境中優(yōu)勢微生物Table 1 Dominant microorganisms in brewing habitat of strong-flavor Baijiu

2 濃香型白酒釀造生境中微生物多樣性

2.1 大曲微生物多樣性

中高溫大曲作為濃香型白酒生產(chǎn)中的糖化發(fā)酵劑，由大麥、小麥、豌豆等原料在開放環(huán)境中制作而成。大曲的生產(chǎn)制作對環(huán)境要求極高，經(jīng)過長期的自然馴化可為后續(xù)酒醅發(fā)酵提供復雜多樣的微生物群，進而產(chǎn)生多種功能酶和風味物質(zhì)。大曲中一般有絲狀真菌（主要是霉菌）、酵母、細菌和放線菌四類微生物[36]。大曲內(nèi)各種微生物通過代謝積累液化酶、糖化酶、蛋白酶和酯化酶等功能酶，將大曲中的淀粉和蛋白質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，為微生物生長和代謝提供能源以及作為風味物質(zhì)形成的前體[37]。DENG Y K等[17]研究發(fā)現(xiàn)，白酒酒醅中來自大曲中細菌和真菌的比例分別為81.5%和79.2%，它們不僅影響發(fā)酵過程中多種功能酶的積累，還決定了大曲最終的微生物群落組成。

細菌是白酒生產(chǎn)中關鍵酶類和某些風味物質(zhì)的重要來源，大曲中細菌的優(yōu)勢菌屬為芽孢桿菌屬（Bacillus）[38]、乳桿菌屬（Lactobacillus）、熱放線菌屬（Thermoactinomyces）[39]等。劉青陽等[38]從中高溫大曲中分離出芽孢桿菌（Bacillus），對其進行16S rRNA基因序列分析發(fā)現(xiàn)，占比最高的是貝萊斯芽孢桿菌（Bacillus velezensis）（21.74%），其次是蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）（19.57%）、蠟狀芽孢桿菌（15.22%）。此外，大曲中存在的大量地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）可在高溫、酸性環(huán)境下通過美拉德反應產(chǎn)生大量吡嗪類化合物，如四甲基吡嗪、三甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪等[40]，四甲基吡嗪是中國白酒特有的功能性成分，可對酒體貢獻堅果香及烘焙香，進一步豐滿白酒的香氣。大曲中的乳酸菌也是一類優(yōu)勢菌種，主要包括融合魏斯氏菌（Weissella confuse）、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）、檸檬明串珠菌（Leuconostoc citreum）、耐酸乳桿菌（Lactobacillus acetotolerans）等[41]。乳酸菌通過糖酵解途徑將糖類轉化為乳酸，除增加酒體綿厚感外，乳酸還可通過醇酰基轉移酶途徑合成乳酸乙酯，改善酒體風味，然而過量的乳酸乙酯會導致酒質(zhì)酸澀感較重。大曲中的放線菌也是一類關鍵微生物，研究人員從濃香型白酒發(fā)酵大曲中分離出36種放線菌，其中優(yōu)勢菌屬為熱放線菌屬（Thermoactinomyces）以及鏈霉菌屬（Streptomyces）。熱放線菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的脂肪酶和磷酸酶可以減少乳酸乙酯的產(chǎn)生，減輕白酒的酸澀感，同時熱放線菌可以自身合成重要的風味成分，如己酸乙酯、糠醇、苯乙醇、吡嗪、丁酸和乙酸。更有意義的是，主要的放線菌株能夠產(chǎn)生抗生素，抑制功能性細菌及有害微生物的生長[42]。

釀酒酵母和非釀酒酵母是濃香型白酒大曲中主要存在的兩類酵母，包括釀酒酵母屬（Saccharomyces）、假絲酵母屬（Candida）、畢赤酵母屬（Pichia）、伊薩酵母屬（Issatchenkia）、漢遜酵母屬（Hansenula）、結合酵母屬（Zygosac charomyces）等[43]。WANG H Y等[18]研究顯示，大曲中優(yōu)勢酵母菌為扣囊復膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）和異常畢赤酵母（Pichia anomala）。扣囊復膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）能夠分泌高活性的淀粉酶、酸性蛋白酶及β-葡萄糖苷酶等酶類促進酒醅發(fā)酵[44]。畢赤酵母屬（Pichia）、漢遜酵母屬（Hansenula）、假絲酵母屬（Candida）等能夠產(chǎn)生有機酸、酯類、醛類及高級醇等風味物質(zhì)[45]。除酵母外，濃香型白酒大曲中還含有豐富的霉菌，最常見的霉菌種類有嗜熱子囊菌屬（Thermoascus）、根毛霉屬（Rhizomucor）、曲霉菌屬（Aspergillus）等[46]。HUANG Y H等[47]利用宏轉錄組學技術對大曲生產(chǎn)過程中活性微生物群落功能進行探索，發(fā)現(xiàn)毛霉菌、酵母菌和米根霉菌等真菌在50 ℃和62 ℃條件下參與糖酵解、乙醇代謝、丙酮酸代謝和檸檬酸鹽循環(huán)等途徑，同時能夠上調(diào)8種己糖激酶、10種6-磷酸果糖激酶和16種丙酮酸激酶基因，意味著大曲能夠進行穩(wěn)定的糖化發(fā)酵及產(chǎn)生風味物質(zhì)。雷學俊等[48]分別對濃香型白酒釀造生境中的產(chǎn)α-淀粉酶、中性蛋白酶、果膠酶及纖維素酶的霉菌產(chǎn)酶特性進行解析，發(fā)現(xiàn)煙曲霉（Aspergillus tabacinus）產(chǎn)α-淀粉酶活力最高，Penicillium limosum產(chǎn)中性蛋白酶活力最高，Scopulariopsis sclerotiorum產(chǎn)果膠酶及纖維素酶活力最高。

2.2 酒醅微生物多樣性

酒醅是指蒸煮過后發(fā)酵好的谷物，濃香型白酒酒醅分為上中下三層，是微生物進行發(fā)酵的主要載體，酒醅中的微生物主要來自大曲粉及釀造生產(chǎn)環(huán)境（包括水、空氣、窖泥和生產(chǎn)工具等）。由于發(fā)酵前期酒醅中營養(yǎng)物質(zhì)豐富以及適宜的環(huán)境，微生物生長繁殖快，因此該階段酒醅中微生物多樣性及相對豐度均較高，發(fā)酵前期濃香型白酒酒醅中的優(yōu)勢細菌門為厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、藍細菌門（Cyanobacteria）[6]，發(fā)酵中后期不同層次的酒醅菌群多樣性及相對豐度降低，這是由于酒醅的厭氧發(fā)酵抑制了好氧微生物生長繁殖，同時產(chǎn)生的酸類物質(zhì)影響了不耐酸菌群的生長。郭小蛟等[21]對濃香型白酒酒醅微生物蛋白質(zhì)提取檢測發(fā)現(xiàn)細菌蛋白質(zhì)占總蛋白的50%，這說明細菌在酒醅中占據(jù)主導地位，其中隨著酒醅發(fā)酵時間延長，乳桿菌屬（Lactobacillus）成長為絕對的優(yōu)勢菌屬，主要包括乳酸菌科和醋酸桿菌科[7]。此外其他平均相對豐度＞1.00%的乳酸菌為片球菌屬（Pediococcus）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus）及酒球菌屬（Oenococcus）[22]，這些微生物提供了發(fā)酵所需的酸性環(huán)境以及形成有機酸等風味物質(zhì)。

酵母是酒醅發(fā)酵過程中的核心真菌微生物，在發(fā)酵過程中除產(chǎn)生乙醇及風味物質(zhì)外，還可與其他微生物相互作用，如釀酒酵母在發(fā)酵過程中可以抑制地衣芽孢桿菌的生長，以不同的比例接種釀酒酵母和地衣芽孢桿菌，代謝產(chǎn)物隨兩種微生物的比例而變化[49]。釀酒酵母屬（Saccharomyces）、伊撒酵母屬（Issatchenkia）、假絲酵母屬（Candida）、漢遜酵母屬（Hansenula）等是濃香型白酒酒醅中的主要優(yōu)勢菌屬，同時不同層酒醅中的微生物豐富度存在差異[23]，如上層酒醅細菌數(shù)量最多，下層酵母菌數(shù)量最多，這導致了不同層次的酒醅風味差異，這可能與酒醅自身的物料配比、與窖泥及黃水接觸程度有關。此外，酒醅中曲霉菌屬（Aspergillus）、擬孔菌屬（Fomitopsis）、嗜熱真菌屬（Thermomyces）、嗜熱子囊菌屬（Thermoascus）也被檢出[24-25]，米曲霉可作為發(fā)酵過程中的糖化劑為酵母提供可發(fā)酵糖，同時其代謝也可產(chǎn)生大量的醇和酯[50]。

2.3 窖泥的微生物多樣性

窖池是酒醅進行發(fā)酵的場所，窖池的內(nèi)壁及底部被窖泥所覆蓋，窖泥中有大量的釀酒微生物存在，可分為窖底泥與窖壁泥。窖底泥由于長期被黃水所浸泡表現(xiàn)為厭氧環(huán)境，而窖壁泥通常封窖后才處于厭氧狀態(tài)，這導致了不同層次的窖泥微生物多樣性具有差異，此外窖齡的不同也導致了窖泥內(nèi)的菌群差異。通常年份短的窖泥中的微生物多樣性總體上高于年份長的窖泥，尤其是原核微生物，同一窖齡的上層和中層窖泥的真菌的多樣性與豐富度高于底層窖泥[51]。窖泥內(nèi)的微生物主要由細菌及古菌組成，其中細菌以革蘭氏陽性菌和厭氧菌占主導地位，古菌以甲烷菌為主要菌群[26]，優(yōu)勢菌門為厚壁菌門（Fimicutes）、廣古菌門（Euryarchaeota）和擬桿菌門（Bacteroidetes）[27]，其中Firmicutes菌群是窖泥產(chǎn)香生酸的關鍵微生物菌群，窖泥質(zhì)量的與其豐度息息相關。就細菌菌屬而言，研究發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌屬（Lactobacillus）及產(chǎn)己酸菌屬（Caproiciproducens）在窖泥細菌微生物群落中占絕對優(yōu)勢[28]，這使得酒醅中有機酸的含量甚至高于乙醇的含量，產(chǎn)己酸菌主要為厭氧己酸菌，包括梭菌屬（Clostridium）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單胞菌屬（Pseudomonas）等。辜楊[29]研究發(fā)現(xiàn)，甲烷桿菌屬（Methanobacterium）和甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）為窖泥內(nèi)的優(yōu)勢古菌屬。梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)己酸菌和甲烷桿菌科（Methanobacteriaceae）之間存在協(xié)同作用，氫元素能夠進行種間轉移有利于代謝二者互利共生，氨基酸桿菌屬（Acidaminobacter）和巴氏甲烷八疊球菌（Methanosarcina barkeri）能夠促進揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生，進一步豐富酒體風味[49]。此外，甲烷菌能夠促進某些厭氧真菌進行降解一些小分子物質(zhì)[52]。酵母菌在窖泥內(nèi)的真菌占據(jù)主導地位，尤其是畢赤酵母屬（Pichia）、威克漢姆酵母屬（Wickerhamomyces）、釀酒酵母屬（Saccharomyces）和Galactomyces[30]。王春艷等[31]對濃香型白酒窖泥的真菌菌群結構分析，發(fā)現(xiàn)門水平上絕對優(yōu)勢菌門為子囊菌門（Ascomycota），其相對豐度為68.7%～86.2%，屬水平上，優(yōu)勢真菌群（相對豐度＞1%）主要有青霉屬（Penicillium）、氈盤菌屬（Byssonectria）、被孢霉屬（Mortierella）、嗜熱真菌屬（Thermomyces）、曲霉菌屬（Aspergillus）、根毛霉屬（Rhizomucor），尤其是紅曲霉對突出濃香型白酒己酸乙酯的主體香具有重要作用。

2.4 黃水微生物多樣性

黃水是酒醅發(fā)酵過程中由微生物的代謝產(chǎn)物以及淋漿水沉降到窖池底部形成的棕褐色液體，其作為濃香型白酒發(fā)酵過程中的主要副產(chǎn)物，含有多種微生物菌群，對于濃香型白酒風味物質(zhì)的形成起關鍵作用[32]。濃香型白酒釀造生境中主要微生物群落的功能特性見圖3。

圖3 濃香型白酒釀造生境中主要微生物群落的功能特性Fig.3 Functional characteristics of main microbial communities in strong-flavor Baijiu brewing habitat

由圖3可知，濃香型白酒釀造過程中所需的酶主要由真菌所提供，包括曲霉屬（Aspergillus）、青霉屬（Penicillium）、鏈孢霉屬（Streptomyces）等，細菌中的乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、醋酸桿菌屬（Acetobacter）、高溫放線菌屬（Thermoactinomyces）等微生物主要進行產(chǎn)酸，酯化增香的過程則依賴芽孢桿菌屬（Bacillus）、甲烷桿菌屬（Methanobacterium）、葡萄球菌屬（Staphylococcus）等細菌進行。張會敏等[33]在黃水中檢測到32個細菌門、3個古菌門，其中厚壁菌門（Firmicutes）為黃水中的絕對優(yōu)勢菌門，其含量占樣本的95%以上，其產(chǎn)生的酯類物質(zhì)占黃水揮發(fā)性成分的90%，變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、綠彎菌門（Chloroflexi）為其余四個優(yōu)勢菌門。黃水中存在的主要細菌屬包括乳桿菌屬（Lactobacillus）、梭菌屬（Clostridium）和沉積菌屬（Sedimentibacter），這也是發(fā)酵后期酒醅中有機酸、乙醛、乙縮醛等物質(zhì)含量明顯增高的原因之一。此外甲烷短桿菌屬（Methanobrevibacter）、甲烷細菌屬（Methanobacterium）、甲烷粒菌屬（Methanocorpusculum）、甲烷袋狀菌屬（Methanoculleus）、甲烷桿菌屬（Methanobacterium）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）被確定為黃水內(nèi)存在的古菌[34]。李可[35]對濃香型白酒發(fā)酵黃水中的真菌種屬進行鑒定，結果顯示，釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是黃水中真菌主要類群，約占總數(shù)的41.0%，其他優(yōu)勢菌屬還有曲霉屬（Aspergillus）、毛霉屬（Mucor）等。

3 濃香型白酒釀造生境中微生物群落主要菌群種間相互作用

傳統(tǒng)白酒發(fā)酵具有復雜的微生物體系和生物轉化機制，不同的菌株之間的物理締合和分子相互作用可以導致多種不同結果，如共生、競爭、抑制等。發(fā)酵過程中微生物的代謝及一系列基于代謝產(chǎn)物的種間相互作用是形成白酒風味物質(zhì)的關鍵，通常包括細菌-細菌作用、酵母-酵母作用以及酵母-細菌作用，利用微生物的相互作用對白酒品質(zhì)進行定向調(diào)控是濃香型白酒生產(chǎn)工藝升級的一個重要方向。

3.1 細菌-細菌相互作用

大部分細菌的代謝產(chǎn)物都具有一定的生物調(diào)控功能，尤其是放線菌，其可通過產(chǎn)生纖維素酶、淀粉酶、果膠酶和蛋白酶等生物分子對其他功能細菌進行生物調(diào)節(jié)，如鏈霉菌促進己酸生成主要原因就是產(chǎn)生黑色素清除丁酸梭菌細胞表面的自由基[42]。放線菌還是天然抗生素的重要來源，如鏈霉菌屬（Streptomyces）、小單孢菌屬（Micromonospora）及諾卡氏菌屬（Nocardia）均能產(chǎn)生氯霉素類、大環(huán)內(nèi)酯類和四環(huán)素類等抗生素，從而有效抑制發(fā)酵過程中有害菌及功能性菌生長[53]。此外，產(chǎn)生土臭素的鏈霉菌被認為是導致白酒中泥土異味的最頻繁和最嚴重的異味污染源，枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）及解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）在生長過程中可以產(chǎn)生脂肽來抑制鏈霉菌的生長，從而降低白酒中土臭素的濃度[54]。

3.2 酵母-酵母相互作用

盡管各種各樣的微生物可能參與酒精發(fā)酵并有助于最終產(chǎn)品的感官特性，但釀酒酵母由于其發(fā)酵性能強以及高乙醇耐受性等原因總是在發(fā)酵的最后階段占主導地位。研究發(fā)現(xiàn)釀酒酵母與非釀酒酵母混合培養(yǎng)時其存活以及發(fā)酵糖的時間比單一培養(yǎng)時長得多，這有助于發(fā)酵前期優(yōu)勢菌群的建立以及糖的充分消耗，此外具有高β-葡萄糖苷酶活性的非釀酒酵母可以提高白酒的香氣復雜性[55]。然而，由于非釀酒酵母自身無法控制發(fā)酵過程，發(fā)酵前期的快速生長可能限制釀酒酵母的營養(yǎng)攝取，這就導致了發(fā)酵緩慢或停滯，同時也可能對酒體香氣組成造成影響[56]。

3.3 酵母-細菌相互作用

許多微生物生活在群落中，依靠群落成員分泌的代謝物生存。如酵母菌利用原料中的還原糖進行生長繁殖和發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的同時，其代謝產(chǎn)物還為乳酸菌提供生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素等。在富含氮的環(huán)境中，釀酒酵母通過分泌大量代謝物（尤其是氨基酸）來調(diào)節(jié)其新陳代謝，從而使乳桿菌和乳酸菌存活，有效氮源的數(shù)量和氮分解代謝抑制途徑共同對這種生態(tài)位進行調(diào)節(jié)[57]。乳酸菌的存在也可使得釀酒酵母受益，盡管釀酒酵母不能利用乳糖，但乳酸菌能夠?qū)⑷樘欠纸獬善咸烟呛桶肴樘?，這些葡萄糖和半乳糖可以很容易地被酵母代謝。

酵母分泌的代謝物和肽能夠?qū)ζ渌⑸锏纳L產(chǎn)生重大影響，其他微生物的可培養(yǎng)性可能在與酵母共同發(fā)酵下被降低。除產(chǎn)生高濃度乙醇外，釀酒酵母還產(chǎn)生某些揮發(fā)性化合物及抗菌肽抑制其他微生物生長[58]。

4 展望

濃香型白酒釀造生境中存在的各種微生物賦予了濃香型白酒的獨特風味，然而由于其內(nèi)微生物種類繁多、種屬間互作形式多樣、代謝反應復雜、時空差異顯著等原因，導致了濃香型白酒發(fā)酵過程難以調(diào)控，盡管酒體平均質(zhì)量穩(wěn)定，但單一窖池產(chǎn)出酒體品質(zhì)穩(wěn)定性有波動，同時目前濃香型白酒釀造生境中微生物的研究大多集中于某些功能微生物的分離培養(yǎng)以及菌群鑒定上，對菌群種間相互作用的了解僅限于少數(shù)具有少量交換代謝物的群落。因此亟需對濃香型白酒生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落的動態(tài)變化及種屬間相互作用進行全面研究，這些研究有助于闡述濃香型白酒釀造生境中的關鍵生物成分，將這些關鍵成分與微生物群落的功能與相互作用相關聯(lián)，進而構建出具備預測能力的微生物代謝模型，提升濃香型白酒發(fā)酵質(zhì)量及酒體的穩(wěn)定性。