浓香型白酒窖池分层分位点池底窖泥pH值、主要有机酸与钙、镁离子之间的相关性分析

本实验通过测定浓香型白酒新老窖池分层池底窖泥的pH值,4种主要有机酸含量,钙、镁离子含量,离心上清液/过滤液的浊度,研究浓香型白酒窖池分层分位点池底窖泥pH值、主要有机酸与钙、镁离子之间的相关性。结果表明:老窖泥理化性质无水平方向上的变化,在垂直方向上,随窖泥深度增加,pH值(5.86～9.22)递增,乳酸含量(2 380.07～19.48 mg/kg)、己酸含量(3 134.59～1 904.76 mg/kg)、丁酸含量(559.10～103.95 mg/kg)、乙酸含量(2 737.79～536.48 mg/kg),钙离子含量(292.1～35.0 mg/kg)和镁离子含量(258.7～13.3 mg/kg)递减。新窖泥在中心点和四分之一点随深度增加,pH值(4.24～6.42)递增,乳酸含量(38 146.5～6 664.7 mg/kg)和镁离子含量(326.70～183.91 mg/kg)递减,钙离子含量(1 448.6 mg/kg)无明显变化;在角点随深度增加,pH值(4.13～7.89)递增,乳酸含量(14 461.0～81.1 mg/kg)、钙离子含量(878.3～362.8 mg/kg)和镁离子含量(197.1～106.3 mg/kg)递减;新窖泥己酸含量(6 663.69 mg/kg)、丁酸含量(1 403.47 mg/kg)和乙酸含量(1 347.00 mg/kg)无明显变化。相关性分析结果表明,新老窖泥pH值与乳酸呈强相关性(-0.686 2和-0.789 3),说明乳酸对窖泥pH值有重要影响。新老窖泥乳酸与钙离子含量(0.418 6和0.717 6)、镁离子含量(0.731 6和0.738 5)呈强相关性,说明乳酸对钙、镁离子解离有重要影响。与新窖泥相比,老窖泥中乳酸含量与己酸含量(-0.126 8和0.466 0)、丁酸含量(-0.092 5和0.537 1)和乙酸含量(-0.078 0和0.443 3)的相关性更强,表明老窖泥中乳酸降解代谢比较旺盛。由新老窖泥离心上清液(48.63 NTU和62.16 NTU)和过滤液(14.21 NTU和24.12 NTU)的浊度差异可知,老窖泥中微纳米颗粒的数量更多。结论:减少乳酸有利于提高窖泥品质,窖泥中较多的微纳米颗粒有利于乳酸降解菌的代谢作用。     

浓香型白酒新、老窖池分层池底窖泥菌群总氢代谢与乳酸含量之间的关系

分析新、老窖池分层池底窖泥总氢相对含量、优势菌属与乳酸含量之间的关系,发现新、老窖池分层池底窖泥中总氢相对含量均随窖泥深度和pH值的增加而降低,且老窖泥的递降幅度更大。新、老窖泥总氢相对含量随乳酸的减少而减少,老窖泥的减少幅度更大。老窖泥中优势菌属拷贝数普遍高于新窖泥。新、老窖泥中乳酸含量与优势菌属总拷贝数相关性差异明显（－0.665 2和0.025 6）,新窖泥中两者呈较强负相关。新窖泥中有15 个优势菌属与其乳酸含量呈较强负相关（＜－0.5）;老窖泥中大多数优势菌属与乳酸的相关系数值较小且正负参半,只有2 个优势菌属（Caproiciproducens和Hydrogenispora）与乳酸含量呈较强相关性。推测新、老窖泥优势菌属的代谢重点存在差异,新窖泥中优势菌属（15 个）主要参与降解乳酸。本研究证实窖泥中乳酸含量的减少与窖泥菌群总氢代谢有关,窖泥菌群的总氢代谢有利于提高窖泥的pH值,进而提高窖泥质量。     

浓香型白酒发酵新老窖泥理化因子和原核微生物群落结构差异分析

分析中国浓香型白酒发酵新老窖泥的理化性质差异和其中的原核微生物群落组成差异。老窖泥的pH值、铵态氮、乙酸和K+含量相对较高;新窖泥的乙醇、丙酸、乳酸、己酸乙酯、可溶性Ca~(2+)和总酯含量相对较高。新窖泥中Lactobacillus含量更丰富;老窖泥中Clostridium、Syntrophomonas、Methanoculleus、Aminobacterium和Sedimentibacter含量更丰富。Pearson相关性分析表明,与新窖泥菌群相比,老窖泥菌群内部关系更复杂。窖泥理化性质与菌群结构之间的典型相关分析表明:pH值、铵态氮、乙酸和K+含量与老窖泥菌群呈强正相关,乳酸、总酯、乙醇、丙酸和Ca~(2+)含量与新窖泥菌群呈强正相关。本研究为人工/退化窖泥的改良提供了理论基础。     

不同品质浓香型窖泥理化因子与细菌总量的相关性

为揭示各项理化指标对窖泥细菌的影响,研究了浓香型退化窖泥、正常新窖泥及优质老窖泥的理化因子差异及与细菌总量的相关性,结果表明:(1)退化、正常新窖及优质窖泥样品中水分、铵态氮、钙和铁含量均表现出显著性差异(P 0. 05)。其中退化窖泥中的钙和铁含量分别是正常及优质窖泥中的1. 90～6. 65和6. 56～24. 95倍,而其他理化指标均低于正常及优质窖泥中相应理化指标。退化与正常窖泥相比,pH值、腐殖质、有效磷、有效钾、镁和细菌总量均无明显差异(P 0. 05)。正常与优质窖泥相比,除镁含量指标外,其他指标均存在明显差异(P 0. 05)。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果表明,窖泥理化因子与窖泥品质呈现明显的相关性。(2)相关性分析结果显示:窖泥细菌总量与水分、pH值、铵态氮、有效磷、腐殖质和有效钾呈正相关,与镁、钙和铁含量呈明显负相关;镁、钙和铁除了相互之间呈强烈或微弱正相关,与其他理化指标都呈强烈或微弱负相关。     

老窖池窖泥特性研究

研究了泸州老窖老窖池的窖泥特性。结果表明:1、窖泥中的各种成分与原建窖土壤和封窖泥均有较大差异,其中的N、P、K及有机质含量均远高于原建窖土壤。2、同一类型窖池不同层次的窖泥成分含量差异较大。窖底泥的有机质、全P、全N、水解性N含量及Fe、Zn、Mg、Ca和pH均明显高于窖壁泥;窖壁上层的pH值和有机质含量和Fe、Mn、Mg、Ca均高于窖壁下层。3、锰、锌、钙、铜含量有随窖龄增加而增加的趋势。5、已连续使用430年的国宝窖池同其它窖龄池的特性有明显差异。其中全窖平均锰含量分别比100a、40a和20a窖泥高7.5%、63.2%、48.5%;锌含量分别高112%、37%和170%;钙含量分别高47.8%、39.4%和33.9%。     

文王浓香型白酒不同深度新老窖泥理化性质与微生物演替分析

目的:本研究分析了新窖（3年）和老窖（30年）不同深度窖泥（Pit Mud, PM）的有机酸和微生物群落结构关联度,以期了解窖泥在垂直维度的老化成熟规律。方法:基于Illumina MiSeq高通量测序分析窖泥微生物群落结构演替规律,结合相关性分析有机酸与微生物的作用规律。结果:垂直维度窖泥深层（4~10 cm）和浅层（0~4 cm）存在明显差异,老窖池浅层窖泥中的主要微生物属是Caproiciproducens,深层窖泥中Fastidiosipila和Hydrogenispora占据主导;而在新窖泥中,浅层和深层窖泥中占据主导的均是Lactobacillus、Bacillus和Clostridium sensu stricto 12,且相对丰度随窖泥深度的增加而增加。理化因子方面,新老窖池浅层窖泥与水分、己酸、丁酸、乳酸、乙酸和腐殖质的含量呈正相关,深层窖泥与氨态氮、有效磷和pH的含量呈正相关。有机酸和微生物的相关性分析发现,老窖池中Caloramatoraceae与有机酸含量呈正相关,新窖池中Lactobacillus和Hydrogenispora与有机酸含量呈正相关,Caproiciproducens与新老窖池有机酸含量均呈正相关。结论:本文探究了新老窖泥垂直维度的原核生物群落结构演替及其与理化因子的关联,为窖泥养护和窖池微生物群落的成熟和稳定提供了参考。     

改造窖池,提高窖泥质量配方的探讨

通过对窖池退化的情况调查,调整人工培养老窖泥的配方,铲除退化严重的窖池的表层3cm的窖泥,铺上8～10cm的新人工窖泥即投产。试验结果表明,改造后的窖池所产酒质大大优于未改造的窖池。     

泸州老窖窖泥化学成分差异研究

系统地研究了泸州老窖不同窖龄、不同层次的窖泥在N，P，K，有机质、水分含量及pH值等方面的差异及规律性。结果表明：1．窖泥中的各种成分与原建窖土壤和封窖泥均有较大差异，其中的全N，全P，全K，速效N，速效P，速效K以及有机质含量均远高于原建窖土壤，而pH值则略低于建窖土壤；2．窖底泥与窖壁泥在许多项目上的差异性与传统的观点有较大差异；3．同一类型窖池不同层次的窖泥成分含量差异较大，窖底泥的有机质、全P，全N，水解性N含量及pH值均明显高于窖壁泥；窖壁上层的pH值和有机质含量均高于窖壁下层；4．同一层次不同窖龄窖泥成分含量也有一定差异，但多数成分变化规律性不明显；5．已连续使用400多年的国宝窖池同其他窖龄池的窖泥成分有明显差异。     

窖泥老化与老窖形成的物理化学成因

老化窖泥与优质老窖的土壤成分最大差异在于窖泥中铁元素的存在形态，而窖泥氧化还原电位（Eh值）是决定窖泥中铁元素存在形态的关键因素，自然黄土处于氧化状态（Eh＞400mv)，铁以高价难溶化合物形式存在；老窖形成之前的窖池窖泥处于中度还原状态（Eh：0－200mv)，三价铁大量还，在有乳酸等有机酸的参与下，可能出现窖泥老化，若Eh＜0mv，窖泥处于强度还原状态，窖泥中高价硫还原成H2S，并与Fe^2 反应生成难溶化合物FeS,Fe^2 毒害消除，老窖形成，同时剖析了影响窖泥Eh值的因素。     

活性铁含量对窖泥老化影响

窖泥氧化还原电位(Eh值)决定着窖泥中铁存在形态.当窖泥处于中度还原状态时(Eh:0～200 my),活性铁含量最高,也最易出现老化现象;当窖泥处于强度还原状态时(Eh＜0my),Fe2 转变为沉淀铁(FeS)老窖形成.通过人为控制条件,可促进窖泥微生物活动,加速新窖还原化进程,从而促成"百年老窖"形成.     

浓香型白酒窖泥理化电化特性分析

为系统判别不同性状浓香型白酒窖泥,测定了新泥、趋老熟泥、老熟泥、趋老化泥、老化泥的物理化学性质和电化学性质。结果表明,不同性状窖泥的理化电化特性存在一定的差异性。通过主成分分析发现对判别不同性状的窖泥方差贡献率大的指标有氧化还原电位、动电电位、总酸、甲酸、乳酸、丁酸和总糖含量,将5种窖泥分为新泥、趋老熟和老熟泥、趋老化和老化泥三类,初步建立了一种判别窖泥性状的方法,为养窖护窖提供一定的参考。     

基于高通量测序的窖泥原核微生物群落结构及其理化因子相关性分析

为揭示各项理化特性对窖泥细菌群落结构的影响,分析不同年份窖泥的理化因子差异及与其原核微生物群落的相关性。结果表明：20 a窖池池壁和池底窖泥中的水分、pH值、铵态氮及有效磷和速效钾的含量均显著高于2 a窖泥,但其钙含量却显著低于2 a窖泥。30 a池壁和池底窖泥与2 a相比,除水分含量和腐殖质外,其他指标均存在显著差异。理化因子与菌群的相关性分析发现,水分含量、pH值和铵态氮对菌群的影响最为显著,与Lactobacillus呈极显著负相关（P＜0.01）,与Aminobacterium、Syntrophomonas和Sedimentibacter等6 个菌属呈显著正相关（P＜0.05）。新窖泥中不同的微生物菌群在长期往复的发酵过程中相互作用,优势菌属逐步占据主导低位并达到动态平衡,形成优质窖泥。本实验系统研究窖泥原核微生物群落多样性在窖泥老熟及退化过程中的变化趋势,借助微生物和理化因子之间的相关性分析,为窖池的养护机制及优质窖泥的制作提供一定理论依据。     

宋河浓香型白酒不同窖龄窖壁泥与窖底泥真菌菌群结构分析

采用Illumina Miseq高通量测序技术分析宋河浓香型白酒不同窖龄（6年、16年）窖池窖壁泥和窖底泥真菌菌群结构变化。结果表明,老窖池窖泥中真菌菌群物种丰富度高于新窖池,窖底泥多样性高于新窖池,但窖壁泥低于新窖池;窖壁泥中真菌菌群物种多样性和丰富度均高于窖底泥。在门水平上,新老窖池窖泥的绝对优势菌门均为子囊菌门（Ascomycota）,相对丰度为68.7%～86.2%。在属水平上,相同窖龄窖池窖壁泥和窖底泥真菌菌群结构分布接近,不同窖龄窖池窖泥真菌菌群在优势物种组成上发生了改变,新窖池窖泥的优势真菌群（相对丰度≥1%）主要有青霉属（Penicillium）、毡盘菌属（Byssonectria）和被孢霉属（Mortierella）等,老窖池窖泥的优势真菌主要有嗜热真菌属（Thermomyces）、曲霉菌属（Aspergillus）和根毛霉属（Rhizomucor）等,表明窖龄及窖泥位置均可不同程度的影响真菌菌群结构分布,窖龄可能是影响的主导因素。     

基于微生物群落结构相关的窖泥品质理化指标的筛选

为了解窖泥理化指标与微生物群落的相关性,筛选能反映窖泥品质的理化指标,通过高通量测序分析了不同品质窖泥微生物群落结构,并与理化指标进行了相关性分析。结果发现：水分质量分数、总氮和氨态氮含量随窖泥品质的提高而升高,pH值随窖泥品质的提高而接近于7;主成分分析表明氨态氮、总氮、有效磷含量、pH值、腐殖酸质量分数和铁元素含量对窖泥品质影响较大。总氮含量分别和厚壁菌门（Firmicutes）、互养菌门（Synergistetes）、放线菌（Actinobacteria）比例呈正相关,与绿弯菌门（Chlorflexi）、变形菌门（Proteobacteria）比例呈负相关。氨态氮含量分别和Firmicutes、Synergistetes、Actinobacteria比例呈正相关,和Proteobacteria、螺旋体门（Spirochaetes）比例呈负相关。有效磷含量分别和Synergistetes和Actinobacteria比例呈正相关。腐殖酸质量分数和Proteobacteria比例呈正相关。pH值分别和Firmicutes、Actinobacteria比例呈正相关,和Chlorflexi、Spirochaetes比例呈负相关。其相关性均达到了显著或极显著水平（P＜0.05,P＜0.01）。从冗余分析图中可以看出氨态氮、总氮、有效磷含量和pH值对微生物群落的影响最大,其次为水分质量分数、腐殖酸质量分数、钙和铁元素含量。综上所述,从水分质量分数、总氮、氨态氮、有效磷、腐殖酸质量分数、pH值、钙和铁元素含量中初步筛选到总氮、氨态氮含量和pH值3 个指标,即在一定范围内,窖泥品质越好,总氮和氨态氮含量越高,pH值越接近于7,其可作为窖泥质量的初步评定标准。     

离子色谱测定窖泥中4种有机酸的不确定度评定

为建立离子色谱法（IC）测定窖泥中乳酸、乙酸、丁酸和己酸4种有机酸含量不确定度的评定方法,通过参考JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》和CNAS-GL06—2006《化学分析中不确定度的评估指南》中基本流程,建立模型、量化分量、合成标准不 确定度,得到乳酸、乙酸、丁酸和己酸4种有机酸的扩展不确定度,分别为42 mg/100 g、32 mg/100 g、16 mg/100 g、42 mg/100 g。 影响乳酸 和己酸不确定度的主要因素是重复性和水分含量,而影响乙酸和丁酸不确定度的主要因素是重复性、水分含量和标准曲线。 该研究 结果为窖泥中有机酸的进一步研究提供基础技术支撑。     

人工窖泥在北方浓香型曲酒生产中的应用

通过对北方酒厂应用人工窖泥的现状分析，揭示出窖泥应用的效果。导致人工窖泥活性降低的因素有水分、泥质、营养成分、发酵产物、pH值和环境；老化的原因有窖泥选材不当、配料不合理，窖泥pH值偏高，原料中钙、铁离子过高，功能菌液细胞数过少等及气候变化引起窖泥水分流失，生产工艺调节不合理等。防治措施主要有合理和制窖泥，调节酿酒工艺和加强窖池管理等。     

浓香型白酒窖池空间位置及窖龄对窖泥原核微生物群落的影响

采用高通量测序技术解析4年和40年窖龄窖池不同部位窖泥原核微生物群落组成,并分析窖泥理化性质差异以及其对原核微生物的影响。结果表明,除总酸外,4年窖龄窖池窖泥样品的平均含水量、pH值、铵态氮含量、有效磷含量和α-多样性指数均低于40年窖龄窖池窖泥,40年窖龄上、中、下、底层窖泥理化性质及α-多样性均相对稳定,且4年和40年窖龄窖池窖泥理化指标的差异主要体现在上层和中层。从门和属水平组成上分析,40年窖龄窖池窖泥样品微生物群落结构相对稳定,且与4年窖龄窖池下层和底层窖泥样品更为相似。冗余分析（RDA）结果表明,总酸、有效磷和pH是影响不同窖龄和不同窖池位置窖泥中优势微生物菌群分布的主要理化因子。     

窖泥微生物群落的研究及其应用

窖泥微生态系统是由厌氧异养菌、甲烷菌、己酸菌、乳酸菌、硫酸盐还原菌和硝酸盐还原菌等多种微生物组成的微生物共生群落系统。在该微生物群落中随窖池层次分布顺序的不同和窖泥的化学生态的不同，菌类菌种呈现明显的区别。浓香型白酒的固态发酵过程就是一个典型的微生态群落的演替过程和各菌种问的共生、共酵、代谢调控过程。该过程不但对微生态群落中的菌种演替具有反馈抑制作用，而且直接影响白酒的产量和质量。研究和应用微生物生态学理论，对人工窖泥培养和提高白酒固态发酵质量具有指导意义。(孙悟)