浓香型白酒中臭味物质p-甲基酚的产生及相应菌群影响机制

p-Cresol (PC) is the most frequent and serious causing for the pit mud off-odor in Chinese liquor, especially in the strong aroma-type liquor. The compound not only determined the aroma & taste quality of Chinese liquor, but also causes the food safety problem. However, it is still unknown about the source and the metabolic mechanism of PC in the liquor-making process. It seriously hinders the development of liquor-making industry..Based on the knowledge of the chemical nature of pit mud off-odor (PC), this project is going to character the specific process step and microbial source leading to the off-odor. The microbial metabolic pathways and key enzamy activity of PC will aslo be analyzed and revealed. With the knowledge of the taxonomy and functional gene, the flora and role of PC-producing microbes will be studied with the multi-scale approach, such as the uncultured analysis and quantitative molecular biology techniques. And through metabolic flux analysis, the regulation mechanism of PC metabolism in the microorganisms will be revealed to reduce or eliminate the mud pit off-odor in the liquor-making process. This study will not only be able to solve the key theoretical issues in the liquor-making process to improve the quality and safety of Chinese liquor, but also have theoretical and practical values for the development of the traditional liquor making process.

影响中国白酒，特别是浓香型白酒风味最主要的原因是酚类化合物p-Cresol （PC）引起的窖泥臭异味。该异味物质的出现直接导致白酒品质的下降，并且对白酒的食品安全构成一定威胁。然而，针对白酒中PC的产生原因和机理并不清楚，严重影响白酒产业水平的提升。本项目在前期已确定白酒中窖泥臭异味的化学本质的基础上，明确产PC的酿造环节和微生物来源。分析微生物代谢PC的代谢通路及关键酶活。应用基于系统分类学和功能基因的免培养技术和分子生物学定量技术，对酿造过程中产PC微生物菌群结构及其在白酒酿造微生态中的地位进行多尺度研究。并通过代谢通量分析，明确酿造环境中微生物产生PC的代谢调控机制。实现在白酒酿造过程中降低或消除白酒中窖泥臭味的目的。本研究不但能够解决浓香型白酒生产过程中的关键基础理论问题，提升白酒品质与安全，而且对于丰富我国白酒酿造机理和传统白酒酿造产业的技术升级改造都具有重要的理论和实践价值。

窖泥臭是浓香型白酒中一种常见的异味。已有研究表明，4-甲基苯酚（p-cresol, PC）是其主要化合物来源。为明确酒中窖泥臭的来源，本研究主要从白酒酿造过程中PC的变化规律，窖泥菌群结构解析，PC的微生物来源及影响微生物产PC的因素等四个方面对浓香型白酒中的PC进行了研究，为控制成品酒中PC含量提供了理论基础。.（1）通过定量分析糖化料、大曲和窖泥中的PC含量，明确了PC主要来源于窖泥，且窖泥中PC含量与在窖池中的位置有关，窖底窖泥中PC含量普遍高于窖壁窖泥。酒醅自身产PC的能力较弱。窖泥微生物可产生PC；黄水浸泡窖泥，PC溶入黄水；随黄水水位升高，黄水与酒醅接触，PC进入酒醅；酒醅发酵结束后蒸馏，PC随馏分进入原酒。.（2）利用Miseq高通量测序检测构建出的三种产PC的窖泥微生物群落。三种窖泥发酵液中共检测到相对丰度大于1%的7个纲，17个科，24个属。其中Clostridia为葡萄糖营养型中的绝对优势纲，占到总量的92.0%以上。葡萄糖营养型中优势属为Coprococcus（10.4%）、Oscillospira（6.06%）、Clostridium（5.83%）；乙醇营养型中优势属为Clostridium（24.6%）、Pseudomonas（15.2%）、Bacillus（6.1%）；乳酸营养型中优势属为Clostridium（39.5%）、Pseudomonas（16.1%）、Sedimentibacter（4.6%）。.（3）通过SPSS分析不同培养基窖泥发酵液中PC含量与菌群结构之间Spearman相关性，结果表明Coprococcus、Dorea、Ruminococcus、Sporanaerobacter与PC的产生相关性较高（相关性系数大于0.80）。不同培养时间窖泥发酵液中PC含量与菌群结构解析得出相关性较高的属有Ruminococcus、Sporanaerobacter、Syntrophomonas、Tepidimicrobium、Clostridium（相关性系数大于0.80）。综合三种培养基中各样品PC浓度及微生物菌群结构分析推测Ruminococcus、Sporanaerobacter这两个属与PC的产生相关性较大。.（4）应用顶空固相微萃取气质联用技术解析发酵液中可挥发性风味组分的关系，表明窖泥微生物产PC时也可以代谢具有正向贡献的