文章AI智能精读|天津科技大学生物工程学院肖冬光教授团队：高产四甲基吡嗪芽孢杆菌的筛选及其对酱香型白酒堆积过程的影响

食品工业科技编辑部

2025-03-05

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天津科技大学生物工程学院，贵州国台酒业股份有限公司的张颖，李霄霄，李景辉，刘小敏, 谢翔云，卢君，李长文，张翠英，肖冬光等人介绍了高产四甲基吡嗪（TTMP）的芽孢杆菌筛选及其对酱香型白酒堆积过程的影响。通过分离和筛选高产TTMP的微生物，可以稳定和提高白酒中TTMP的含量，从而改善白酒的品质。研究中，从酱香型白酒大曲中筛选出一株高产TTMP的地衣芽孢杆菌，并探讨了其在酱香白酒生产中的应用潜力。

摘要：为提高和稳定白酒中四甲基吡嗪含量，本研究从酱香大曲样品中分离出13株芽孢杆菌，通过蛋白酶透明圈试验初筛，选出5株产蛋白酶优良菌株。经过液态发酵试验筛选出一株高产四甲基吡嗪的功能菌，其发酵液中的四甲基吡嗪含量为12.22 mg/L，鉴定为地衣芽孢杆菌GTBL-168。将该菌株的种子培养液按0%、3%、5%和7%（v/w）接种到酱香型白酒堆积培养中与传统大曲协同发酵，堆积糟醅中乙偶姻和四甲基吡嗪的含量均有提高，其中接种量为7%时增量最大，四甲基吡嗪产量比对照组提高24.88%；理化指标总体变化较明显，氨基氮和总酸有所增加；地衣芽孢杆菌GTBL-168的添加对堆积糟醅的菌群结构影响不大，随着接种量的增加糟醅中芽孢杆菌属等各优势菌属丰度也随之增加。为功能菌在堆积过程中的应用研究奠定了基础。

PART.01

结果

本章节主要研究了高产四甲基吡嗪芽孢杆菌的筛选及其对酱香型白酒堆积过程的影响。通过蛋白酶透明圈实验筛选出产蛋白酶活力较高的菌株，并进行液态代谢发酵，测定发酵液中乙偶姻和TTMP的含量。结果显示，某些菌株能高效产生TTMP，而高产TTMP的功能菌筛选需同时具有较高的产蛋白酶和乙偶姻能力。此外，添加功能芽孢杆菌与传统大曲协同堆积发酵，影响了菌群结构和酒醅的理化指标，从而影响酒的质量。通过测序技术分析了堆积糟醅中微生物的多样性，发现功能菌的添加对堆积过程细菌和真菌菌群结构有所影响。

表 1 透明圈HC值

Table 1. HC value of the transparent circle

图 1 液态发酵液中乙偶姻、TTMP含量

Figure 1. Content of acetoin and TTMP in liquid fermentation broth

图 2 菌株GTBL-168 16S rDNA基因序列系统发育树

Figure 2. Phylogenetic tree of strain GTBL-168 based on the 16S rDNA gene homology

注：标尺0.05为遗传距离比例尺，是系统发育树中各分支长度的参照；GTBL-168表示地衣芽孢杆菌168号菌株；KM051837.1:19-1472等均为各菌株GeneBank登录号。

图 3 堆积糟醅中理化指标情况

Figure 3. Physical and chemical indicators in piled fermented glutinous rice

注：不同小写字母表示差异显著（P<0.05），相同小写字母表示差异不显著（P>0.05）。

图 4 堆积糟醅中乙偶姻和TTMP含量

Figure 4. Content of acetoin and TTMP in the piled grains

表 2 酒醅细菌菌落测序数据统计分析

Table 2. Statistical analysis of bacteria community sequencing data of fermented grains

图 5 属水平下细菌群落结构组成分析

Figure 5. Distribution of bacterial community structure at genus level

注：其他为相对丰度<1%的菌门以及未得到分类学注释的OTU之和；图6同。

表 3 酒醅真菌菌落测序数据统计分析

Table 3. Statistical analysis of fungal community sequencing data of fermented grains

图 6 属水平下真菌群落结构组成分析

Figure 6. Distribution of fungal community structure at genus level

PART.02

结论

本章节总结了从大曲中筛选出高产四甲基吡嗪（TTMP）的地衣芽孢杆菌GTBL-168，该菌株能显著提高酱香型白酒堆积过程中TTMP的含量，并通过液态发酵液的添加改善了糟醅的理化性质。研究指出，提高该菌株的蛋白酶活力可能进一步增加TTMP产量，并建议通过生产试验验证其对白酒风味的影响。

引用本文：张颖，李霄霄，李景辉，等. 高产四甲基吡嗪芽孢杆菌的筛选及其对酱香型白酒堆积过程的影响[J]. 食品工业科技，2022，43（2）：142−149. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021050066.

Citation: ZHANG Ying, LI Xiaoxiao, LI Jinghui, et al. Screening of High-yielding Tetramethylpyrazine Bacillus and Its Effect on the Accumulation Process of Maotai-flavor Liquor[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(2): 142−149. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021050066.

基金项目: 国家重点研发计划（2016YFD04005）。

通信作者简介

肖冬光，男，天津科技大学生物工程学院教授，博士生导师，天津市教学团队-发酵工程教学团队负责人，享受国务院政府特殊津贴专家。天津市劳模。中国能源学会副理事长，中国发酵工业协会常务理事，中国发酵协会酵母分会副理事长，全国发酵工程技术工作委员会委员，全国酿酒标准化技术委员会委员，《酿酒科技》杂志编委会主任，《中国酿造》杂志编委，《中国啤酒》杂志编委。长期从事发酵工程方面的教学与科研,主要研究方向为食品发酵与酿造。主编的教材和专著有《酿酒活性干酵母的生产与应用技术》、《微生物工程原理》、《白洒生产技术》等，发表论文300余篇，其中SCI和EI收录40余篇，申请专利40余项，获得授权国家发明专利20余项。在活性干酵母（ADY）和用现代生物技术改造传统酿造工艺的研究方面有精深研究，具国际先进水平。作为第一及主要完成人先后获得“国家科技进步二等奖一项，国家科技进步奖三等奖一项”，“中国轻工业联合会科技进步二等奖”一项，“中国食品学会科学技术创新一等奖”一项，“天津市科技进步三等奖”一项。

（以上信息来自天津科技大学官网）

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