中国白酒是以高粱、大米等谷物为原料，以曲作为酿酒的糖化发酵剂，再经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、贮存和勾调等工艺而得，包含丰富的酯类、酸类、醇类等风味物质[1]。大曲是一种以小麦（或配料大麦、豌豆、高粱等）为原料，通过自然网罗环境中的微生物和控制生产工艺条件生产的微生态制品[2-3]。大曲是浓香型白酒酿造过程中生物催化剂和微生物的来源之一，大曲制造过程中微生物的代谢产物和原料的分解产物直接或间接地构成了白酒的风味物质，使白酒具有各种不同的风格特征[4-5]。鉴于大曲对浓香型白酒的重要性，本文主要阐述浓香型大曲不同发酵阶段、地域、曲块部位和质量的差异对大曲微生物的影响，并对浓香型大曲重要微生物进行概述，以期为浓香型白酒大曲微生物的解析和浓香型白酒的质量提高提供思考。
1 不同浓香型大曲微生物群落结构的差异
过去对大曲微生物的研究方法有微生物分离与筛选、生理生化检测、发酵与控制等[6]。细菌是白酒产香的主要动力[7]，大曲中的细菌主要包括有乳酸菌属（Lactobacillus）、醋酸菌属（Acetobacter sp.）和芽孢杆菌属（Bacillus sp.）等[8]。大曲中的酵母菌主要包括有酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、毕赤酵母（Pichia sp.）和假丝酵母（Candida sp.）等微生物[9]。大曲中的霉菌主要有曲霉属（Aspergillus sp.）、根霉属（Rhizopus sp.）、毛霉属（Mucor sp.）等丝状真菌[10]。随着现代分子生物技术的发展，高通量测序（high-throughput sequencing）技术可以检测到低相对丰度的微生物以及不可培养的微生物，有利于结构复杂的微生物群落多样性的分析，提供了更加全面准确的微生物信息[11]。现已获得大量大曲微生物的群落信息，发现不同大曲微生物的群落结构具有明显差异，这些微生物的差异可能会影响浓香型白酒的风格。对大曲微生物的群落结构进行分析总结，有利于找到大曲微生物的代谢特性，为浓香型白酒香气特点的研究提供一定的参考。
1.1 不同发酵阶段浓香型大曲微生物群落结构差异
大曲的制作环境是开放的，且制曲过程较长，因此富集在其中的微生物种类和数量与环境、水分、温度等条件密切相关。大曲发酵是一个复杂的微生物动态变化过程，微生物种类和数量在大曲发酵、贮存过程中此消彼长，微生物的群落结构也在不断发生演替[12]。俗话说“曲是酒之骨”、“好酒必有好曲”，研究大曲不同发酵阶段微生物的群落结构有利于分析大曲微生物在发酵过程中的变化情况，其研究现状见表1。
表1 不同发酵阶段大曲微生物群落结构的变化趋势
Table 1 Variation trend of microbial community structure in Daqu at different fermentation stages
由表1可知，从时间角度上看，不同发酵阶段中大曲微生物的群落结构存在明显差异，大曲微生物的多样性随发酵时间先增加后下降，发酵达到一定的时间后，大曲中微生物群落结构保持相对稳定。大曲在发酵初期，营养水分充足，环境适宜，微生物适应大曲的发酵环境而进行生长繁殖。随着曲心温度升高，不耐高温微生物逐渐消亡，耐热的微生物生长繁殖，经高温环境驯化，曲心水分逐渐降低，干燥缺水的环境逐渐抑制了微生物的生长繁殖。大曲品温在储存期有所下降，在储存后期逐渐接近室温，因此，温度、水分等环境因素对大曲微生物群落结构具有较大影响[21]。随着发酵时间的推移，乳酸菌在整个发酵过程中处于优势地位，大曲发酵前期的优势微生物有假丝酵母属（Candida）、根霉属（Rhizopus）和曲霉属（Aspergillus），当曲温达到顶温时，横梗霉属（Lichtheimia）成为优势菌群，发酵后期以毛霉属（Mucor）、曲霉属（Aspergillus）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）以及嗜热真菌属（Thermomyces）等为主，而假丝酵母属（Candida）与威克汉姆酵母属（Wickerhamomyces）相对丰度在发酵后期显著降低[1，13-22]。
1.2 不同地域和不同曲块部位大曲微生物群落结构差异
不同地区所生产大曲的各项理化指标和微生物指标均存在明显差异，这可能与不同产区的大曲原料组成、生产工艺及环境气候等多种因素有关[23]。从空间维度来看，大曲的不同曲块部位的群落结构和优势微生物也存在差异[24]。微生物发酵是白酒风味的主要来源，而大曲微生物作为白酒酿造微生物中的重要组成部分，影响着浓香型白酒的风格特征[25]。主要产地和不同曲块部位大曲的优势微生物组成见表2。由表2可知，作为浓香型白酒主要产区的四川、湖北、江苏、河南和安徽，大曲微生物具有一定的相似性，多数产地包含芽孢杆菌属（Bacillus）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）、曲霉属（Aspergillus）等优势微生物。然而不同产地的优势大曲微生物种类具有明显的差异性，四川产地的高温放线菌属（Thermoactinomyces）、糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、片球菌属（Pediococcus），湖北产地的毛孢子菌属（Trichosporon），江苏产地的明串珠菌属（Leuconostoc）、横梗霉属（Lichtheimia），河南产地的肠杆菌属（Enterobacter）、覆膜孢酵母属（Saccharomycopsis）、耐碱酵母属（Galactomyces）以及安徽产地的白粉病菌属（Blumeria）、踝节菌属（Rasamsonia）都是其产地较为特殊的优势微生物[26-31]。
表2 不同地域和不同部位大曲优势微生物群落结构的组成
Table 2 Composition of dominant microbial community structure of Daqu in different regions and parts
续表
四川作为浓香型白酒的主要产区，大曲微生物具有一定的相似性，但也具有一些差异。从微生物种类来看，芽孢杆菌属（Bacillus）、曲霉属（Aspergillus）、嗜热真菌属（Thermomyces）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）等微生物为大曲环境的共有微生物，并且这些微生物都为大曲中主要的优势微生物，这些菌株具有代谢产酸、产酯生香等功能，对浓香型白酒风味具有直接影响[33]。然而不同地域的优势大曲微生物具有差异，宜宾产地的优势菌属为魏斯氏菌属（Weissella）、芽孢杆菌属（Bacillus）、高温放线菌属（Thermoactinomyces）、糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、嗜热真菌属（Thermomyces）和嗜热子囊菌属（Thermoascus）；泸州产地为乳杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）、高温放线菌属（Thermoactinomyces）、片球菌属（Pediococcus）、嗜热真菌属（Thermomyces）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）；遂宁产地的优势菌属为葡萄球菌属（Staphylococcus）、克罗彭斯特菌属（Kroppenstedtia）、糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、芽孢杆菌属（Bacillus）和曲霉属（Aspergillus）[26-27]。
此外，由表2亦可知，不同曲块部位大曲的优势微生物也不同，这与制曲工艺参数的控制、水分及温度等因素有关[34]。由此可见，不同的制曲工艺、地域环境、环境控制等因素是造成不同地域和曲块部位大曲间微生物多样性差异的原因。
1.3 不同质量大曲微生物群落结构差异
“曲乃酒之骨”、好酒离不开好曲。在实际生产过程中，大曲质量的好坏会直接影响浓香型白酒的酒质。随着大曲质量与微生物的相关性的研究不断深入，大曲的微生物群落结构不断得到解析，有利于大曲质量的评价、制曲工艺的改进、曲房的养护等。许多研究结果表明，大曲质量与大曲微生物的丰富度息息相关。有研究将普级大曲和优级大曲进行比较研究发现，优级大曲中细菌、芽孢杆菌、霉菌、酵母菌的总数高于普级大曲，这与微生物代谢产生酶系能力不同有关[35]。不同等级大曲的微生物群落结构具有相似性，但大曲微生物丰富度存在一定的差异。有研究发现，优级曲和一级曲的细菌和真菌群落结构较为相似，其中高温放线菌属（Thermoactinomyces）、魏氏斯菌属（Weissella）、乳酸杆菌属（Lactobacillus）等为优势物种；嗜热真菌属（Thermomyces）、未分类曲霉科（unclassified_f__Aspergillaceae）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）为优势真菌微生物，但优级曲的嗜热子囊菌属（Thermoascus）相对丰度显著高于一级曲，而一级曲的未分类曲霉科（unclassified_f__Aspergillaceae）显著高于优级曲[36]。因此，不同等级大曲的微生物群落具有一定的差异，科学分析其差异性，能提高大曲质量，进而有利于提升白酒品质。
2 浓香型大曲重要微生物
大曲是自然接种环境中的微生物，在一定的温度和湿度下发酵和成熟，最终形成富含多酶多菌的微生物糖化发酵剂。大曲中微生物主要包含细菌、霉菌和酵母菌。细菌能代谢产生蛋白酶、淀粉酶、糖化酶以及脂肪酶等多种物质，为白酒风味的形成提供了多种生香物质[37]。大曲中常见的细菌有醋酸菌、乳酸菌和芽孢杆菌等。霉菌分泌的糖化酶、液化酶和蛋白酶能分解酿酒原料中的大分子物质，如淀粉、蛋白质，进而丰富白酒中的芳香类物质[38]。大曲中的霉菌主要包括曲霉、根霉和毛霉等。酵母菌具有酒化和产香的作用，大曲中的酵母菌主要包括有酿酒酵母、毕赤酵母和假丝酵母等。大曲是白酒酿造的产酒、生香剂，曲药质量的好坏直接影响着白酒质量、产量和风格[39]。因此，对参与白酒酿造过程中的大曲重要微生物进行举例探讨。
2.1 乳酸菌
乳酸菌的代谢产物乳酸是形成白酒中乳酸乙酯及其他风味成分的重要前体物质。适宜的乳酸菌不仅能够调控白酒品质[40]，还能对其他酿造微生物的生长起到一定的调节作用[41]。大曲中的乳酸菌以乳杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）为主[36]。乳酸菌在白酒酿造过程能产生醛类、酯类、醇类等多种风味物质，进而丰富白酒风味[42]，但乳酸菌含量不能过高，会影响白酒酒质，出现酸涩，口感不爽的情况[30]。白酒中高级醇的含量对白酒的风味和香气有重要作用。田源等[43]探究浓香型白酒窖内发酵过程与正丙醇合成相关的代谢途径结果表明，乳杆菌能通过苏氨酸代谢和丙酸途径合成正丙醇。
2.2 芽孢杆菌
大曲中芽孢杆菌具有分泌水解淀粉、蛋白质、果胶等底物酶类的作用，是生成白酒中芳香类物质的重要微生物。因此，在白酒发酵过程中，芽孢杆菌有利于促进发酵进程的顺利进行。曾婷婷等[44]通过将芽孢杆菌菌液应用于特香型酒发酵，结果表明，在芽孢杆菌的作用下，可以提高酒基中总酸、总酯和主要风味物质的含量，而对于酒中多元醇的生成无明显影响。HE G Q等[45]通过使用传统大曲和接种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的强化大曲发酵浓香型白酒，结果发现，强化大曲提高了重要酯类和芳香化合物等风味物质含量。研究发现，芽孢杆菌还具有降解纤维素的能力，如李永博等[46]从浓香型大曲中筛选出一株枯草芽孢杆菌，该菌具有较高的产β-葡萄糖苷酶活力，丰富了产纤维素酶菌菌种资源。
2.3 曲霉
曲霉能够分泌淀粉酶、蛋白酶、糖化酶等多种酶类，是大曲中产酶能力较强的一类微生物。曲霉在白酒的酿造过程中主要作用于发酵前期糖化，分解酿造原料中淀粉等大分子物质[47]。刘小敏等[48]在大曲中筛选出一株黑曲霉（Aspergillus niger），该菌株具有较高的酯化酶活力，为合成酯类物质丰富了菌株资源。张志勇等[49]将黑曲霉种子液与黄浆水、酒尾等物料一起发酵培养成生物酯化液，结果表明，液态发酵制备的酯化液可以利用黑曲霉产生的复合酶类并有效促进酯化作用。
2.4 毕赤酵母
毕赤酵母能将发酵环境中的糖类、氨基酸、蛋白质等物质转化生成许多酯类物质，是白酒酿造过程中一类重要的功能微生物[50]。王光路等[51]从高温堆积的酒醅中筛选出一株库德里阿兹威（氏）毕赤酵母（Pichia kudriavzevii），将该菌株进行产香发酵实验，结果表明，该菌株能合成苯乙醇、乙酸苯乙酯、2-苯乙基-环己烷-1,3-二酮等对白酒品质有重要作用的风味物质。黄治国等[52]从浓香型白酒酿造环境中筛选出一株季也蒙毕赤酵母（Pichia guilliermondii），将该菌的高粱汁发酵液进行代谢产物分析，发现该菌的优势产物为乙醇、己酸乙酯，以及少量高级醇、酯类、酚类等芳香成分。
3 结论和展望
许多研究者对酒曲中的微生物进行分析研究，揭示出这些重要微生物对白酒酿造过程的重要意义。大曲是在多种微生物及其多种酶类共同作用下自然发酵而成，对大曲中一系列微生物的深入了解，将为大曲质量的提高及白酒品质的提升创造了理论基础。
随着现代科学技术的发展，基因组学、酶工程和代谢工程等逐渐被应用在微生物研究中，结合传统培养鉴定方法，更有利于解析大曲中功能微生物的相互联系、功能微生物的代谢途径。在开放式的制曲环境下，研究大曲中微生物的演替规律，还应结合温度、湿度、氧气等环境因素进行关联分析，更有利于全面地揭示大曲微生态演变的影响因子。今后的研究还应对参与白酒发酵过程中的大曲重要微生物进行溯源，以找寻大曲发酵关键的控制点，从而更好地将大曲应用于白酒酿造过程中。酒曲中功能微生物的挖掘，对丰富菌种资源，推动白酒行业发展具有重要意义。功能微生物之间相互作用的深入探究及对大曲及白酒香味物质产生关系的分析，有利于为提高白酒品质、促进白酒中呈香呈味物质的产生奠定理论基础。
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