传统豉香型白酒在经过肥肉浸润陈酿后含有较高的不饱和脂肪酸,在贮存过程中易氧化产生哈喇味,为了降低这种令人不愉悦的异味,该研究利用不饱和脂肪酸含量较低的椰肉代替肥肉对斋酒进行浸润陈酿。对椰肉和肥肉中的脂肪酸进行甲酯化后,采用GC-MS法分析脂肪酸组成,结果表明椰肉中的不饱和脂肪酸含量为9.53%,仅为肥肉不饱和脂肪酸含量(44.53%)的21.40%;不同浸润材料陈酿效果对比,用生椰肉或熟椰肉浸润陈酿后的酒液透过率要好于肥肉浸润陈酿的酒液,不饱和脂肪酸含量分别下降了26.09%和30.21%,酒体的稳定性有所增加;进一步对椰肉陈酿生产豉香型白酒的工艺进行了优化,其最适陈酿工艺为椰肉用量200 g/L斋酒、陈酿时间2.5个月,在此条件下,酒液澄清透明、入口醇厚、余味爽净,具有豉香型白酒的特点,同时椰肉赋予成品酒优雅的椰香,从而提高了豉香型白酒的品质。

该研究建立了核磁共振氢谱(¹H nuclear magnetic resonance,¹H NMR)测定白酒酒精度的检测方法。通过¹H NMR检测手段,建立了基于白酒中亚甲基与水羟基峰积分比与酒精度的拟合曲线,相关系数为R²=0.994 7;建立了甲基峰位置与乙醇浓度的拟合曲线,相关系数为R²=0.991 8,线性良好。对验证酒样进行测定,拟合得到酒精度比标注酒精度相对偏差<0.02,测试结果满足食品安全法要求。基于核磁共振技术可以检测白酒中的酒精度,操作简单,为企业及检测部门批量检测提供一种快捷方法。

浓香型白酒采用多菌种混合固态发酵,多种微生物共同作用使其具有独特的风味。己酸乙酯是其中主要的呈香物质,因此,己酸菌被普遍认为是浓香型白酒酿造中最重要的一类功能微生物。该文总结了目前已报道的己酸菌的种类及特性,系统阐述了产己酸的代谢途径及其竞争途径,并介绍了己酸菌的己酸代谢调控策略及己酸代谢途径的构建。同时,分析了浓香型白酒生态系统中己酸菌与其他微生物的关系,概述了己酸菌在白酒酿造及其他工业领域的应用现状。对白酒酿造领域中己酸菌的应用前景进行了展望,指出其在窖池微生物结构调整方面还有待继续深入研究,以期为进一步增加白酒酿造的科学性、提高白酒品质提供理论依据。

《酿酒工业分析(含实验)》是江南大学生物工程学院酿酒工程专业本科生的一门专业核心课,具有综合性强、应用性强的特点,学生的学习难度以及教师的教学难度均较大。基于课程培养目标,课程教师团队将基于学习产出的教育模式(outcomes-based education,OBE)理念融入课程的教学内容及教学组织,探索了将思政元素、前沿技术和优质教学资源融入教学内容,并建立了“课前预习-课上笔记-课后总结-科学评价”四位一体课程组织、案例情景教学法及“教学-反馈-改进” 闭环持续改进策略,从而使学生具备扎实的理论基础及解决实际工程问题的能力。

为揭示小曲清香型白酒发酵过程菌群合成高级醇的代谢特征,使用气相色谱火焰离子化检测技术(gas chromatography flame ionization detection,GC-FID)分析春秋两季白酒发酵过程中高级醇变化规律,通过高通量扩增子测序揭示发酵过程中微生物群落的演替规律,采用随机森林算法确定差异微生物,相关性分析方法结合固态模拟发酵分析了高级醇代谢及调控规律。结果表明,春季发酵,产生高级醇总量为(179.43±9.57) mg/kg,秋季产量更高,达(276.86±26.80) mg/kg。Saccharomyces、Pichia、Rhizopus、Lactobacillus、Weissella是两季发酵过程绝对优势微生物中的差异属。其中Saccharomyces、Pichia、Lactobacillus跟高级醇产量有显著的相关性(ρ>0.6,P<0.05)。模拟固态发酵Saccharomyces cerevisiae产生(43.52±2.43) mg/kg高级醇,Pichia kudriavzevii与Lactobacillus brevis高级醇产量均较低(<3 mg/kg),当三者共培养时,高级醇产量较S.cerevisiae单培养降低了8.49 mg/kg(P<0.05),说明P.kudriavzevii、L.brevis能够调控S.cerevisiae合成代谢高级醇。利用高级醇合成代谢调控微生物可以有效控制白酒发酵过程中高级醇合成代谢。该研究对生产高级醇含量低的优质小曲清香型白酒有指导意义,为发酵食品风味调控提供了理论基础。

将浓香型大曲中分离得到的1株枯草芽孢杆菌进行固态混菌发酵,研究不同条件下枯草芽孢杆菌对微生物菌群结构及功能的影响。结合浓香型大曲不同阶段下的发酵条件,选择温度/湿度分别为25 ℃/95%、35 ℃/85%、43 ℃/70%、50 ℃/60%、58 ℃/40%,以小麦为培养基进行生料固态发酵,研究枯草芽孢杆菌对微生物菌群结构及功能的扰动。结果表明,在温度较高时,枯草芽孢杆菌会造成细菌的丰富度和多样性增加,而真菌略有减少;对固态混菌发酵体系中优势菌属的影响主要体现为,在35 ℃/85%、43 ℃/70%发酵条件下,芽孢杆菌属(Bacillus)和毕赤酵母属(Pichia)的相对丰度增加,在25 ℃/95%和50 ℃/60%发酵条件下未知曲霉属(unspecified-Aspergillus)、肠杆菌属(Enterobacter)和横梗霉属(Lichtheimia)的相对丰度增加;且与氨基酸代谢等相关的代谢通路显著改变。可见接种枯草芽孢杆菌会对固态混菌发酵体系中其他的微生物造成扰动进而影响体系中的微生物代谢。该研究结果为深入研究枯草芽孢杆菌在浓香型大曲中的应用提供了重要的数据。

活泼羰基化合物(reactive carbonyl species,RCS)是一类具有高反应活性的有害物质,白酒发酵过程及成品均发现存在这类物质,给白酒产品带来安全隐患。该文建立一种同时测定白酒中丙烯醛、丙酮醛、巴豆醛、5-羟甲基糠醛、甲醛和乙醛含量的高效液相色谱检测方法,并对不同香型白酒样品及加工过程中的酒体样品进行了综合分析。样品经稀释后以2,4-二硝基苯肼为衍生化试剂,在50 ℃条件下反应1.5 h,采用Beconsil C₁₈色谱柱(250 mm × 4.6 mm,5 μm),以纯水为流动相A,乙腈为流动相B,梯度洗脱,流速为1.0 mL/min,柱温40 ℃,二极管阵列检测器,检测波长360、400 nm,在此色谱条件下,各组分都得到很好分离,线性范围较宽,相关系数均在0.999以上,检出限1~8 ng/mL,定量限3~25 ng/mL,加标回收率85.39%~105.78%,相对标准偏差均<4%。采用该方法测得6种主要香型白酒中酱香型和芝麻香型白酒中活泼羰基化合物含量较高;酱香型白酒8轮发酵,7次取酒过程中,RCS总体含量最高的为第3、4和5次;浓香型白酒原料出窖堆积过程中产生的RCS升至最高,液体发酵酒原液中双轮底和中层发酵酒样品含量分列前2。该液相分析方法操作简便,稳定性好,灵敏度高,适用于成品白酒及白酒加工过程中活泼羰基化合物的检测及监控。

为研究酱香型白酒醇类活性成分(active alcohols, AAs)抑制幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)损伤胃黏膜上皮(GES-1)细胞活性及潜在的机制,检测了AAs抑制H.pylori的最小半数抑菌浓度(50％ minimun inhibitory concentration, MIC₅₀)及苯乙醇(AA-29)抑制H.pylori损伤GES-1细胞活性;分析了AA-29对H.pylori脲酶活性的影响;通过RT-PCR分析了AA-29对H.pylori脲酶基因簇(ureA、ureB、ureE、ureH、ureI和nixA)、外膜蛋白基因(babA)和毒力基因(cagA和vacA)转录的影响;采用Western blotting检测了AA-29对cagA和vacA表达的影响;ELISA及流式检测AA-29对H.pylori诱导的GES-1细胞TNF-α、IL-1β、IL-6及细胞凋亡的影响。结果表明:AA-29活性最佳,可显著抑制H.pylori生长,其MIC₅₀(72 h)为105.2 μg/mL;100 μg/mL的AA-29可显著抑制H.pylori的脲酶活性;RT-PCR结果显示,AA-29可抑制H.pylori脲酶基因簇中的ureA、ureB、nixA及babA和cagA的转录及cagA的表达;AA-29可抑制H.pylori诱导的GES-1细胞TNF-α、IL-1β、IL-6分泌及细胞凋亡。酱香型白酒中的醇类化合物具有一定的抗H.pylori活性,其中AA-29可通过抑制H.pylori脲酶相关基因的表达并抑制H.pylori脲酶活性;AA-29可降低H.pylori babA、cagA转录及cagA的表达以减轻H.pylori对胃黏膜上皮细胞的损伤。

通过研究高温高湿环境下,2次入窖时间间隔内入窖酒醅的理化指标变化情况,为热季酒醅安全入窖提供基础数据。将酒醅(温度22.4 ℃,含水量55.8%,酸度1.7 g/mol)入窖于自建窖池内,并将窖池置于温湿度可控环境里。分别控制酒醅与近酒醅环境间的不同温差(0、4、8、12、16 ℃)、近酒醅环境的不同环境湿度(60%、70%、80%、90%、95%)用于模拟热季酒醅入窖环境,在2次入窖时间间隔内检测不同窖池深度的酒醅含水量、温度、酸度变化情况。结果表明在高温高湿环境中,窖池的酒醅在2次入窖时间间隔内,随着酒醅采样时刻增加,窖池内酒醅的含水量、温度、酸度逐渐增加。同一时间内,随着窖池深度增加,酒醅的含水量、温度、酸度呈下降趋势。经研究发现酒醅入窖后受高温高湿环境影响出现凝露现象,改变了入窖酒醅的理化指标,破坏酒醅入窖条件,研究结果为热季酒醅入窖提供指导性思想。

酿酒过程中曲药使用比例较高,曲药中的农药残留可能会部分迁移至酒中,大曲中农药残留量的高低会影响成品酒中的农药残留量。实验采用超滤净化结合气相色谱-三重四级杆质谱法 (ultrafiltration purification combined with-chromatography triple quadrupole mass spectrometry,GC-QQQ) 对酿酒大曲中可能存在的23种有机磷农药进行同时检测。样品经乙腈提取,QuEChERS-超滤净化后进行GC-QQQ测定。结果表明:在10~100 μg/L范围内,23种农药的质量浓度与其峰面积间呈良好的线性关系,相关系数均大于0.999;三水平试验回收率在85%～106%,相对标准偏差均小于10%;23种农药的检出限和定量限分别在0.002～0.035和0.007～0.118 mg/kg。该方法简单、快速、重现性好、稳定性高,可满足酿酒大曲中23种农药残留的检测要求。

中国白酒酿造属于典型的多菌种固态发酵模式,因特殊的开放式酿造工艺使得参与发酵的微生物种类极其复杂,然而传统分离培养技术限制了对复杂微生物体系的深入研究。基因组学以其通量高、规模大等特点为解析复杂多样的生物体基因组提供了技术手段,能够实现对传统白酒固态发酵微生物及其表达调控的研究,最终揭示微生物与功能代谢物之间的内在关联性。本文主要综述了基因组学关键技术及其在白酒酿造基础研究中的多方面应用,总结多组学联合技术在白酒酿造基础研究中的应用现状,为实现高产优质、现代化酿造白酒的研究提供参考。

为研究小米在浓香型白酒酿造中的应用,采用传统浓香型白酒酿造工艺以及气相色谱定量分析,通过比较小米和五粮原料白酒中风味成分和香气活性值(odor activity value,OAV),结合感官品评,研究小米白酒的风格特征。结果表明,在相同工艺条件下,使用小米酿造浓香型白酒,发酵顶温高于五粮原料酿造。小米白酒中风味成分总含量和OAV分别为19 527 mg/L和132 553,而五粮白酒只有15 219 mg/L和108 365,小米白酒风味成分更丰富、香气更浓郁。小米白酒主要香气特征成分依次为己酸乙酯、丁酸乙酯和戊酸乙酯,而五粮白酒依次为己酸乙酯、异戊醛和辛酸乙酯,两者存在区别。此外,通过感官品评,发现小米白酒酯香更突出,酒体醇甜、丰满、醇厚感更强,品质优于五粮白酒。该研究为传统浓香型白酒酿酒原料多元化及品质提升,提供了思路和参考。

从浓香型白酒大曲中筛选出生物胺降解菌,并研究其生长特性和在固态发酵条件下降解生物胺的能力。利用高效液相色谱法测定发酵液中生物胺含量,得到1株降解生物胺效果最好的酵母菌,经形态学和分子生物学鉴定其为奥默柯达酵母,将其命名为Kodamaea ohmeri HJM。研究K.ohmer HJM的生长特性,得到其最高耐受温度为43 ℃,乙醇最高耐受体积分数为14%,耐受酸最低为pH 2,并具有较高的葡萄糖耐受性。在固态发酵条件下,利用小麦为发酵基质得到接种菌液样品组和空白对照组中生物胺含量具有显著差异(P＜0.05),其对几种生物胺的降解率分别为:腐胺(39.19±0.08)%、尸胺(33.77±0.06)%、甲胺(32.44±0.06)%、乙胺(23.39±0.06)%、吡咯烷(63.42±0.02)%、异戊胺(49.83±0.07)%、环己胺(49.73±0.03)%、环戊胺(66.07±0.08)%。该研究从浓香型大曲中分离出对生物胺降解率较高的菌株,可为白酒中生物胺的调控提供参考价值。

为实现不同品牌浓香型白酒的快速分类和鉴别,该研究以6个不同品牌的浓香型白酒为研究对象,采用气相色谱-质谱法对样品的风味成分进行定性与定量研究,并结合聚类分析,主成分分析及偏最小二乘判别分析等化学计量学手段对白酒的品牌进行识别和分类。结果显示,不同品牌的浓香型白酒间风味物质的含量和数量均存在显著差异(P<0.05);聚类分析,主成分分析和偏最小二乘判别能将6个品牌的酒样进行有效区分和聚类;利用偏最小二乘判别分析模型,预测结果准确率达100%。综上所述,利用风味成分之间的差异及结合适当的化学计量学手段可以快速、准确的对白酒样品的品牌进行区分和鉴别,可以为白酒的溯源及真实性鉴定提供理论支撑。

以川南某浓香型白酒生产企业50年窖龄且发酵正常的窖泥为研究对象。通过高通量测序技术分析细菌群落结构以及放线菌群落结构,利用原位分离法从中分离得到2株放线菌,结合形态鉴定、生理生化和16S rRNA基因序列比对分析确定菌种属,并对其进行耐酸、耐乙醇特性研究,基于风味导向思路,分别对2株菌进行液态培养和固态培养,采用顶空固相微萃取法和气相色谱质谱联用对发酵挥发性产物进行分析,为放线菌的相关研究和应用提供理论参考。结果显示,放线菌在该窖泥样品含有较高操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU),相对丰度达(10.7±3.4)%,且主要分布于链霉菌亚目(Streptomycineae) 和科里氏杆菌亚目(Coriobacterineae)。采用原位分离法分离放线菌,将分离得到的2株菌编号为A1、A2,菌株A1鉴定为桑氏链霉菌(Streptomyces sampsonii),菌株A2鉴定为鲁地链霉菌(Streptomyces rutgersensis)。菌株A1、A2均可在pH>4.3或乙醇体积分数<6%的环境中生长。菌株A1在液态和固态发酵条件下都会产生大量土臭素以及萜烯类物质,菌株A2在液态条件下能产生多种酯类,其中己酸乙酯相对含量(5.384%)较高,而固态条件下能够检测出大量的3-羟基-2丁酮、2,3-丁二醇和吡嗪类物质。

为了辨别浓香型白酒(strong-flavor Baijiu, SFB)的品牌,利用稳定同位素质谱仪(stable isotope ratio mass spectrometry, IRMS)测定了来自13个品牌共计301个浓香型白酒样品的乙醇、风味物质(异戊醇、己酸乙酯、乳酸乙酯、己酸)稳定碳同位素比值(stable carbon isotope ratios, δ¹³C)。结果发现,不同品牌浓香型白酒拥有不同稳定碳同位素特征,单独利用乙醇δ13C对浓香型白酒品牌进行判别时,总正确判别率较低,只有44.5%,结合4种风味物质δ13C后,总正确判别率提升到82.7%,说明浓香型白酒中多种物质δ13C相联合的方法能有效的辨别浓香型白酒的品牌。

为保证实验室电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)法测定白酒中铅含量方法的有效性,建立不确定度的数学模型,分析测定流程,确定不确定度来源,计算各分量并合成,评定该过程中的不确定度,旨在更加合理、科学地表示检测结果。结果显示,ICP-MS测定白酒中铅的含量为14.949 μg/kg,不确定度表示为X =(14.949±0.28) μg/kg,包含因子k =2。标准曲线拟合、标准溶液配制和测量重复性对结果不确定度的贡献度分别为51.84%、24.97%和21.44%,该方法的不确定度主要来源于标准曲线拟合。

运用固相支撑-液液萃取(solid-supported liquid-liquid extraction, SLE)技术和手性环糊精气相色谱柱建立了白酒中乳酸乙酯的2种对映体和2, 3-丁二醇的3种对映体的分析方法, 采用内标标准曲线定量。结果表明, 乳酸乙酯、2, 3-丁二醇在各自质量浓度范围内线性关系良好, 在基质样品中的平均加标回收率在80%以上, 相对标准偏差为1.34%~8.50%。该方法测得D-、L-乳酸乙酯和S-、R-、meso-2, 3-丁二醇的检出限分别是64.32、47.74、62.70、59.08和26.58 μg/L。利用所建立方法对酱香、浓香、清香3种香型的6种市售白酒样品进行分析, 目标手性对映体在所选6个酒样中含量及比例不同, 并首次在白酒中分离出S-2, 3-丁二醇。该方法具有高效灵敏、精密度和准确度高、易操作等特点, 适用于白酒中手性物质的检测, 可为利用手性识别进行白酒质量监控、原产地溯源、品质鉴定提供新思路。

针对不同品种酿酒高粱分类难、分类精度有待提高等问题, 提出了一种结合光谱和图像信息的高光谱成像技术从而对酿酒高粱进行分类的方法。通过采集11类共550个高粱样本的高光谱数据, 运用连续投影算法从多元散射校正预处理后光谱中筛选出48个特征波长, 再提取图像的灰度共生矩阵作为图像特征, 利用纹理特征、全光谱、特征光谱及其结合图像特征分别建立支持向量机、偏最小二乘判别和极限学习机分类模型, 最后再采集220个未参与建模样本对所建模型进行外部验证。结果表明, 基于特征光谱结合纹理特征建立的支持向量机模型效果最佳, 训练集和测试集的识别率分别为96%和95.3%, 验证集的识别率达到91.8%, 高于单一光谱数据建模效果, 说明光谱和图像信息结合可以提高酿酒高粱的分类识别率。该方法为高粱品种的高精度分类和不同酿酒原料的快速无损检测提供了可行的方法。

以白酒酿造工艺实验课程教学局限性为着眼点, 重点阐述基于虚拟仿真技术在重构教学内容和创新教学手段等方面的实践和探索, 对白酒酿造工艺虚拟仿真实验教学平台(virtual simulation experiment teaching platform-liquor brewing process, VSETP-LBP)的发展进行了介绍和探讨。主要内容包括系统构架与功能设计、实验教学模式、实验步骤和实践成果等。结果表明, VSETP-LBP扩展了白酒酿造教学的常规内容和训练方法, 实现了教学与实践的良好协同。平台建设面向白酒酿造工艺课程中的理论知识与实践相关技术要务的联结, 将实践操作作为理论知识的深化与延伸, 进一步完善专业实践课程体系建设。相对于传统实验教学, 该教学方案极大地丰富了教学内容, 能够更好地培养学生综合实验能力, 切实提高实验教学质量, 为生物工程实验教学改革提供参考。