《Food Bioscience》：Multidimensional analysis of the microbiota and fermentation quality of
High-temperature Daqu from six distilleries in Guizhou Province
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本研究通过多组学技术分析贵州六家典型高温大曲（HTD）质量差异，发现气候条件（年均降水、最高发酵温度）和大曲制作技术是主要驱动因素，鉴定出19个关键微生物标志物（如Weissella、Bacillus属），36种风味化合物（以吡嗪类为主），其中2,3-二甲基-5-乙基吡嗪差异显著。揭示了微生物群落分布与理化特性、风味特征间的关联机制，为HTD质量优化提供理论依据。
杨云霞|潘凤双|朱建蒙|蒋明|魏春辉|黄学莲|曾向勇|廖霞|方文英|邱淑仪|李东南
贵州大学酒与食品工程学院，贵州贵阳，550025，中国
摘要：
高温大曲（HTD）的发酵质量存在显著差异，但导致这些差异的潜在机制仍需进一步探索。本研究采用了多维技术，包括扩增测序和风味组学，来研究贵州省六种典型高温大曲的质量差异及其背后的驱动机制。理化分析结果表明，这六种高温大曲在功能上存在明显差异，例如高发酵/酯化型大曲和高糖化型大曲。研究鉴定了19个特定的微生物标志物，包括属水平的Weissella和Bacillus（线性判别分析，LDA > 4）。这些标志物的形成主要受年平均降水量和发酵温度的影响。风味组学分析发现了36个风味标志物，其中吡嗪类化合物最具代表性。进一步的相关性分析表明，区域特异的微生物标志物（如Weissella、Oceanobacillus、Bacillus和Monascus）与关键理化指标（如酸度和酯化能力）以及风味化合物（如吡嗪类、醇类和醛类）的差异密切相关。初步研究结果表明，气候条件和大曲制作技术的不同导致了微生物群落的差异，这是高温大曲质量异质性的主要驱动因素。阐明这一驱动机制为通过调控技术参数和功能性微生物群来优化高温大曲质量提供了重要的科学依据。
引言
茅台风味白酒是白酒四大主要香气类型之一，因其复杂的“果香和烘焙”风味而受到市场欢迎（Hao等人，2021年）。“大曲”是白酒的基础。在茅台风味白酒的生产过程中，高温大曲（HTD）的使用量很大（大曲：原料约1:1，w/w）。因此，除了提供发酵所需的微生物群和酶外，HTD还对最终产品的“曲香”和“烘焙”香气起着关键作用（Tang等人，2025a）。作为茅台风味白酒的主要生产地，贵州省各地的产品风格差异显著。追求区域化和个性化的产品风格已成为茅台风味白酒行业的显著趋势。鉴于HTD在决定产品风格和质量方面的重要作用（Gong等人，2025年），研究HTD质量差异的形成机制已成为理解不同地区产品质量差异的关键起点。传统的高温大曲是在完全开放的环境中培养的，室温、湿度、当地微生态结构和大曲制作技术对其微生物群落的形成有显著影响。因此，贵州省不同地区的高温大曲质量存在地理分布差异（Zhang等人，2025年；Zhu等人，2023年）。
从环境角度来看，贵州省的高温大曲主要来源于不同的地理区域。茅台镇的高温多雨气候为HTD的生产创造了独特湿润温暖的环境，导致该地区生产的HTD具有更高的发酵温度（最高温度达到或超过65°C）（Yang等人，2024年）。同时，长期的生产经验也促进了大曲加工技术的完善（Chen等人，2025年）。西水县和遵义市的酿酒厂相比茅台镇的生产历史较短，一些酿酒厂通过模拟茅台镇的环境条件来稳定HTD的质量，而另一些则注重保持HTD制作技术的一致性。近年来，一些新型酿酒厂开始在海拔高、温度低、湿度高的环境中进行生产，这些条件下生产的HTD发酵温度通常较低（最高发酵温度低于63°C），且大曲制作技术也有明显差异。从上述地理区域的酿酒厂收集典型HTD样本，并解析其质量异质性的形成机制，有助于更全面地了解茅台风味白酒的区域风格来源。
目前，随着多组学技术的快速发展，可以从微生物群、理化性质和代谢等多个维度全面研究大曲质量差异的机制（Yang等人，2023年）。在不同发酵温度下生产的大曲中，不同的热条件有效驱动了核心微生物群落、水解酶编码基因的组成以及风味化合物的分布。这导致19种挥发性化合物（以2,6-二甲基吡嗪为主）和46个微生物标志物（包括Thermoascus aurantiacus和Issatchenkia orientalis）的差异，从而影响大曲的发酵质量（Deng等人，2023年）。Zhu等人利用宏基因组学比较了七个主要白酒生产区域的高温、中温和低温大曲的酒精和香气生成特性，进一步验证了区域微生物群落差异对大曲发酵质量的影响（Zhu等人，2023年）。对于同类型的大曲，环境因素和微生物群的影响也得到了充分证明。在一项针对相邻生产区域的中温至高温大曲样本的研究中，研究人员发现水分和酸度导致了不同地区微生物群落组成的差异。具体来说，Acetobacter oryzoeni和Weissella cibaria是特定地区的特征微生物，影响吡嗪和邻甲氧基苯酚的代谢，最终影响大曲的风味和质量（Zhang等人，2025年）。在中国南部和北部生产区域，微生物分布的差异也被证实是低温大曲发酵质量差异的主要因素（Yu等人，2023年）。这些研究表明，长期在多样化自然环境和大曲制作技术条件下的驯化塑造了微生物群落结构，这是影响大曲发酵质量的关键因素。在这些具有典型特征的微生物群的影响下，大曲具有不同的酶系统和代谢物组成，最终体现在最终产品的风格上。
目前对HTD质量差异形成机制的理解仍然有限，这阻碍了对贵州省茅台风味白酒区域特征形成的科学认识。基于此，本研究选取了贵州省六家典型酿酒厂生产的HTD进行分析。通过应用多维技术，初步揭示了贵州省HTD质量的异质性。初步讨论了气候/环境条件和大曲制作技术对不同酿酒厂HTD微生物群分布的潜在影响。此外，本研究还探讨了HTD微生物群异质性与其理化/风味质量之间的内在关联，从而揭示了HTD质量差异的驱动机制。在生产方面，这项研究也为通过调整工艺参数和调控关键微生物群来提高HTD质量提供了参考。
样本收集
为确保HTD样本的代表性，从贵州省选择了六家酿酒厂进行样本采集（六家酿酒厂的代码分别为CP、TA、CG、ZY、QZ和TR）（图1）。选择依据包括酿造历史、生产规模、当地气候条件和大曲制作特点（表S1）。CP和TA大曲来自茅台镇（赤水河谷）。
六种HTD样本的理化性质差异
理化指标是评估HTD发酵质量差异的基础（Wei等人，2025年）。分析结果表明，六种HTD样本具有不同的理化特性（表1）。根据具体特征，HTD可以分为四种类型：（1）高发酵/酯化型（包括CP和ZY大曲），其具有强烈的香气生成潜力（Chen等人，2025年）；（2）高糖化型
结论
本文通过多维方法初步揭示了贵州省六家典型酿酒厂HTD质量异质性的驱动机制。研究表明，六种HTD样本之间的微生物群差异，尤其是细菌群组的差异，主要由年平均降水量和发酵温度等气候和技术因素驱动。
CRediT作者贡献声明
潘凤双：撰写——审稿与编辑，概念构思。杨云霞：撰写——初稿，可视化，调查，概念构思。方文英：验证。廖霞：可视化，监督。李东南：撰写——审稿与编辑，可视化，监督，项目管理，资金获取，概念构思。邱淑仪：撰写——审稿与编辑，监督。魏春辉：资金获取。蒋明：调查，概念构思。曾向勇：
未引用参考文献
Wu等人，2021年；Yang等人，2024年；Yang等人，2021年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年。利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文工作的财务利益或个人关系。利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文工作的财务利益或个人关系。致谢
本工作得到了国家自然科学基金（32260581）、贵州省科技项目（[2023]088）、贵州贵酒集团有限公司与贵州大学之间的合作项目（GJ-GD 202301）、四川省关键实验室的开放研究项目（NJ2022-06）以及国家自然科学基金（32260580）的支持。
