《Food Microbiology》：The Mechanisms underlying Ester Enhancement and Higher Alcohol Reduction in Chi-Flavor Base Liquor Brewing via
Limosilactobacillus fermentum Fortification: A Multi-omics investigation
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针对珍珠 River Delta 地区 Chi-flavor Baijiu 基酒中乙基乳酸含量低的问题，本研究采用 Y8 菌株强化发酵。结果表明：乙基醋酸和乙基乳酸含量分别提升至 663.55 mg/L 和 604.25 mg/L，增幅达 334.97% 和 331.26%，乙醇浓度稳定，高级醇显著降低。代谢组学与转录组学分析揭示 Y8 调控了微生物群落演替（优势菌包括 Lactiplantibacillus、Limosilactobacillus 等），激活乙醛乳酸合成途径及 ybgC 基因表达，促进酯类生成并抑制高级醇合成，为 Chi-flavor Baijiu 品质优化提供理论依据。
刘公亮|钟京伟|杨东|曾宇|曹荣兵|何松贵|白卫东|曲春云
广东轻工与食品科学学院，岭南特色食品科学技术重点实验室，仲恺农业工程学院，广州510225，中国
摘要
豉香白酒是珠江三角洲地区的一种独特白酒。乳酸乙酯是其关键风味成分，但在基础酒中的含量较低，这影响了豉香白酒的品质。为了解决这一问题，从酸醪中分离出的Limosilactobacillus fermentum Y8（Y8）被用于强化发酵过程。实验结果显示，乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量分别达到了663.55 mg/L和604.25 mg/L，增加了334.97%和331.26%，而乙醇的含量保持不变，主要高级醇的含量显著降低。宏基因组分析显示，Lactiplantibacillus、Limosilactobacillus、Pediococcus、Levilactobacillus和Lactobacillus是优势菌种。宏转录组数据表明，Saccharomyces cerevisiae、Lactobacillus brevis和L. fermentum是主要活性菌种，且其丰度受到Y8添加的显著影响。相关性分析显示，L. fermentum与还原糖、总酸和酯类物质呈正相关，而与高级醇呈负相关。基于宏转录组分析，发现Y8添加后乳酸从丙醛合成的新途径，同时酰基辅酶A硫酯水解酶基因ybgC显著上调，为酯类合成提供了更多前体。此外，与酯类合成相关的酶上调，而与高级醇合成相关的酶下调。总体而言，Y8的添加改变了微生物群落的演替，促进了酯类前体和酯类合成途径的生成，并减少了高级醇的合成。本研究不仅提供了一种用于提升豉香白酒品质的菌株，还揭示了酿造过程中风味调节和微生物群落演替的机制。
引言
豉香白酒是中国珠江三角洲地区的一种特色白酒，因其类似大豆的风味而受到消费者的喜爱（Zhao等人，2022年）。其风味的形成与 Xiaoqu中的原材料和微生物群及其代谢产物密切相关（Liang等人，2024年）。为了满足消费者对高品质豉香白酒的需求，已在多个方面进行了大量研究，如微生物群落演替和挥发性风味分析（Fei等人，2023年；Zhao等人，2022年）、不同Xiaoqu中的核心微生物和差异基因鉴定（Liang等人，2024年；Wang等人，2018b年）、以及通过外源菌株或水解大豆进行发酵强化（Fan等人，2024年）以提升豉香白酒的品质。
豉香白酒的关键风味成分是β-苯乙醇和乙酯，其中乳酸乙酯具有较高的气味阈值，对半固态米酒的风味影响较大（Du等人，2024年；Wang等人，2018b年；Xu等人，2022年）。因此，研究人员在米酒发酵过程中添加了颗粒状细胞以强化乳酸乙酯的合成（Du等人，2024年），并同时添加了Pichia anomala和Lactobacillus plantarum等外源菌株，使乳酸乙酯的含量增加了4.91%（Fan等人，2024年）。乳酸乙酯的合成途径主要包括化学合成和生物合成（Xu等人，2022年）。化学合成是在高温下，在酸催化剂存在下通过乳酸和乙醇的酯化反应实现的（Jyoti等人，2018年）；生物合成则涉及酒精乙酰转移酶途径和酯酶途径（Du等人，2024年）。在白酒酿造过程中，乳酸乙酯的合成受到多种因素的影响。就微生物而言，乳酸菌（LAB）和产酯酵母的代谢及其相互作用对于从乳酸、乳酸辅酶A和乙醇合成乳酸乙酯至关重要（Du等人，2024年；Li等人，2019年）。关于发酵因素，发酵体系中的水分含量为53%～58%时有利于酯类的水解而非合成（Ferrer等人，2015年；Xu等人，2017年），并且有研究表明乳酸乙酯更倾向于在中性条件下合成（Du等人，2024年）。实际上，很难改变白酒酿造体系的条件以显著提高乳酸乙酯的含量。因此，大量研究探讨了微生物群与乳酸乙酯之间的关系（Huang等人，2021年；Kruis等人，2019年；Liu & Miao，2020年），结果表明LAB与乳酸乙酯的含量呈正相关（Du等人，2024年；Xu等人，2022年；Yan等人，2025年），因为LAB提供了乳酸的前体（Pradal等人，2025年）、酯酶的催化剂（Esteban-Torres等人，2014年；Pérez-Martín等人，2013年）或在自发发酵过程中影响微生物组成的驱动力（Zeng等人，2023年）。白酒酿造体系的特征是酒精含量高且pH值低（Zeng等人，2023年），因此参与白酒风味合成的LAB已经发展出了适应这种不利条件的机制。
白酒酿造体系是一个开放系统，其中微生物代谢底物产生醇类、醛类、酸类、酯类等风味物质（Qu等人，2023年）。酿造系统内的环境因素（如氧气、乙醇和pH值）会动态变化，从而驱动微生物群落的演替，进而改变风味物质（Wu等人，2021年）。分析白酒酿造过程中的核心微生物，并深入探讨发酵环境与这些微生物之间的相互作用，对于改进和调控传统白酒酿造具有重要意义（Mu等人，2023年）。宏基因组分析是揭示微生物组成的有效方法（Zhou等人，2022年）。宏转录组分析可以识别潜在的功能性微生物并阐明代谢途径（Huang等人，2017年；Mitra等人，2011年）。宏基因组学和宏转录组学的结合能够揭示白酒酿造过程中微生物群落的演替和功能性微生物的组成。
在此背景下，筛选出了具有较高耐酸性和耐酒精性的LAB，以强化豉香白酒的发酵过程，从而提高酯类（如乳酸乙酯）的含量。同时，通过宏基因组学、宏转录组学和代谢产物分析，揭示了与酯类和高级醇合成相关的动态微生物演替和途径。本研究不仅提供了提升豉香白酒品质的方法，还揭示了LAB强化过程中酯类生物合成增强和高级醇生物合成减少的机制。
部分摘要
耐酸性LAB的筛选与鉴定
耐酸性LAB的来源包括苏邦湾（简称W）、酒饼（B或Q）、酸醪（Y）和发酵罐残渣（T），由广东省酒江酿酒有限公司提供。根据以往的研究（Fei等人，2025年），首先使用含有2% CaCO3的MRS固体培养基进行LAB的初步筛选。随后，通过比较不同菌株的生长情况，在含有8%体积百分比乙醇和2% CaCO3的MRS固体培养基中进行了耐酸性LAB的二次筛选。
耐酸性LAB的筛选、鉴定与应用
白酒酿造体系是一个酸性环境，乙醇是主要产物，这意味着该体系中的微生物必须能够耐受高酸性和高酒精的胁迫（Wu等人，2021年）。研究表明，LAB与乳酸乙酯的含量呈正相关（Du等人，2024年；Yan等人，2025年）。经过初步和二次筛选后，选出了7种能够耐受8%（v/v）乙醇并产生较大钙溶解区的LAB，并鉴定为Pediococcus
结论
本研究显示，在豉香白酒的基础酒酿造过程中添加L. fermentum Y8（Y8）可以降低高级醇的含量并提高特征性酯类的含量，同时酒精浓度基本保持不变，从而提升了基础酒的品质。宏基因组和宏转录组分析表明，Y8的添加主要影响了Saccharomyces_cerevisiae的演替和代谢活性，而Saccharomyces_cerevisiae与大多数风味成分呈正相关
CRediT作者贡献声明
曲春云：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源获取、概念构思。白卫东：撰写 – 审稿与编辑、监督。刘公亮：撰写 – 初稿撰写、验证、方法学研究、实验设计。曹荣兵：方法学研究、数据分析。曾宇：验证、数据分析。杨东：验证、方法学研究、数据分析。钟京伟：撰写 – 初稿撰写、验证、方法学研究、实验设计。何松贵：验证
未引用参考文献
Liu和Miao，2020；国家白酒标准化技术委员会；国家酒类标准化技术委员会，2018年。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了广东省重点学科研究能力提升项目（2024ZDJS007）、广东省教育厅、青年创新人才项目（2024KQNCX014）以及广东省科技支撑百千万计划（2025A03011062和KTP20240825）的支持。
