《食品科學》：黃山學院佘新松教授等：徽州黑米酒發酵過程中微生物多樣性、品質特性及其揮發性風味物質分析

米酒又稱甜酒或酒釀，是我國傳統發酵食品，其以糯米為主要原料，通過霉菌、酵母菌和細菌等微生物的發酵作用釀造而成。徽州米酒是被納入非物質文化遺產保護項目，是國家地理標志產品。黑米酒是徽州米酒的重要品類，是一種以黑米為原料，經蒸煮、拌曲、糖化、發酵、壓榨、過濾、滅菌等工藝釀造而成，其酒體紫紅晶瑩，具有甘甜醇和、酒香濃郁的口感和風味。相比于普通米酒，黑米酒的釀制工藝增加了4 d的糖化過程，糖化結束后加入一定量的山泉水，繼續發酵10 d后形成。

徽州黑米酒的加工方法以傳統的釀造為主，其品質特性、特征揮發性風味形成與發酵微生物有關。在米酒的發酵過程中霉菌可降解淀粉和發酵糖類物質，酵母菌可將糖類物質轉化成乙醇，然而米酒中仍存在著較多的細菌類群，賦予了米酒獨特的風味品質。

黃山學院生命與環境科學學院的吳永祥、郝靜雯和佘新松*等運用高通量測序技術解析徽州黑米酒不同發酵階段的微生物群落組成變化，明確優勢菌群，并從理化性質、主要活性物質含量、抗氧化作用以及揮發性風味成分等角度分析其發酵品質，旨在為準確認識徽州黑米酒發酵過程中微生物群落結構組成與發酵品質變化及相關性提供科學依據。

1 徽州黑米酒發酵過程中細菌菌群

多樣性的變化

如表1所示，不同發酵階段的徽州黑米酒樣品覆蓋率均達到99.99%，說明黑米酒樣品的文庫測序結果能反映其真實情況。在整個發酵過程中徽州黑米酒的Chaol指數和ACE指數整體均呈現下降趨勢，表明徽州黑米酒在發酵后期的細菌群落豐富度降低。但在2～6 d，Chaol指數和ACE指數均呈先減小后增大的趨勢，這與黑米酒發酵過程中的pH值下降和乙醇含量增加有關，導致發酵前期腐敗菌相對豐度的降低；然而在發酵中期，為適應發酵環境的變化，部分菌群生存能力會逐步提升，物種數量有所增加。與未發酵樣品（0 d）相比，發酵10 d的徽州黑米酒樣品的Shannon指數和Simpson指數分別呈現增加和降低的趨勢，分別為2.43和0.15，表明徽州黑米酒在發酵過程中細菌群落多樣性在不斷增加，該結果與王悅等研究佤族水酒發酵過程中微生物菌群的

多樣性變化情況一致。

2 徽州黑米酒發酵過程中細菌群落結構組成變化

在門水平上，徽州黑米酒樣品中共鑒定出14 個細菌物種，圖1A顯示相對豐度排名前10的物種，其他物種合并為others。徽州黑米酒發酵過程中的主要優勢菌群為厚壁菌門（Firmicutes）和變形菌門（Proteobacteria）。與未發酵樣品（0 d）相比，發酵10 d的徽州黑米酒樣品的厚壁菌門和變形菌門分別呈現降低和增加的趨勢，其相對豐度分別為78.36%和20.99%。由此可見，在徽州黑米酒發酵過程中，厚壁菌門為絕對優勢菌群，這可能是由于厚壁菌門中的乳桿菌和乳球菌大多為厭氧型，能夠產酸且在高酸環境下生長，因而在徽州黑米酒發酵中相對豐度最高。

由圖1B所示，在屬水平上，發酵過程中徽州黑米酒的主要優勢菌群為

Weissella

、促生乳桿菌屬（

Levilactobacillus

Lactococcus

、乳植桿菌屬（

Lactiplantibacillus

）、乳酪桿菌屬（

Lacticaseibacillus

），這5 類菌群在發酵0 d黑米酒的相對豐度分別為37.68%、21.80%、2.26%、7.18%、2.60%，發酵末期（10 d）黑米酒中相對豐度分別為32.03%、10.19%、16.48%、3.58%、7.24%。結果表明，在整個發酵過程中，徽州黑米酒的細菌菌群組成結構基本相似，只是相對豐度有所差異，其中魏斯氏菌屬為發酵過程中的絕對優勢菌群，乳球菌屬在發酵過程中呈現大幅增加，成為第二優勢菌。隸屬于乳酸菌的魏斯氏菌屬、促生乳桿菌屬、乳球菌屬、乳酪桿菌屬、乳植桿菌屬這5 種菌群，在發酵末期（10 d）相對豐度總和為69.52%，使乳酸菌成為徽州黑米酒發酵過程中的優勢菌，這可能與乳酸菌在黑米酒發酵過程中利用發酵糖產生乳酸，降低pH值，并且能產生細菌素，抑制了黑米酒發酵中其他致病菌、致腐菌的生長有關。同時，乳酸菌在黑米酒發酵過程中能產生酯類、醇類、有機酸等風味物質，賦予了黑米酒獨特的口感與風味，對于黑米酒的品質和風味起著重要作用。徽州黑米酒中還檢測出不動桿菌屬（

Acinetobacter

），但隨著發酵時間的延長，不動桿菌屬的相對豐度呈下降趨勢。Qian Min等研究發現甜米酒在釀造后期的優勢細菌為芽孢桿菌屬、不動桿菌屬。不動桿菌屬一般為條件致病菌，部分為人體腸道內正常微生物，大量研究表明，該屬細菌存在于酒曲和米酒樣品中。

3 徽州黑米酒發酵過程中理化指標變化

如表2所示，在0～10 d的發酵過程中，徽州黑米酒的乙醇含量顯著增加（

P

＜0.05），從發酵初期到發酵結束，黑米酒的乙醇體積分數從（0.33±0.06）%逐漸增加到（15.80±0.17）%。隨著發酵時間的延長，徽州黑米酒的pH值在0～8 d顯著降低（

P

＜0.05），在8～10 d變化趨于平緩。總酸含量是酒類產品的重要指標，對酒體品質和風味貢獻較大。徽州黑米酒的總酸質量濃度在整個發酵過程中呈顯著升高趨勢（

P

＜0.05），在發酵末期（10 d）達到（5.11±0.08）g/L，總酸質量濃度的變化趨勢與pH值的變化趨勢相吻合。此外，在整個發酵階段，總糖和還原糖質量濃度均呈顯著下降趨勢（

P

＜0.05），從發酵初期到發酵結束，總糖和還原糖質量濃度分別由（158.75±2.99）g/L和（104.85±0.88）g/L降至（6.33±1.09）g/L和（4.31±0.06）g/L。結果表明，在黑米酒的發酵過程中根霉菌和乳酸菌等大量繁殖，消耗了可發酵糖，同時將糖類轉化為有機酸、氨基酸和乙醇等物質，導致pH值的降低、總糖和還原糖含量的減少以及總酸含量的增加與乙醇體積分數的升高。

4 徽州黑米酒發酵過程中主要活性物質變化

多酚和黃酮類化合物是米酒中主要的生物活性物質。如表3所示，在0～10 d的發酵過程中，徽州黑米酒的總酚和總黃酮含量顯著增加（

P

＜0.05），從發酵初期到發酵結束，總酚和總黃酮質量濃度分別由（186.72±3.83）mg/L和（127.29±3.09）mg/L升高至（537.72±12.71）mg/L和（270.16±6.85）mg/L。花色苷是黑米酒的主要呈色物質，使其顏色艷麗，且具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥及保護心血管等生理作用。如表3所示，隨著發酵時間的延長，徽州黑米酒中花色苷質量濃度在0～6 d顯著增加（

P

＜0.05），在8～10 d變化趨于平緩，發酵結束時達到（507.76±3.12）mg/L，與楊忠采用高效液相色譜技術測定發酵過程中黑米酒花色苷物質的變化規律一致，這可能是由于微生物發酵，特別是根霉菌發酵，可以柔化黑米的種皮細胞壁，使得花色苷被更多釋放出來，以及在黑米酒發酵過程中，醪液中的糖類在微生物作用下轉化成乙醇，更有利于黑米中花色苷的溶出。黃士淇等采用米根霉3005、米根霉3079和少孢根霉3152發酵墨江紫米，結果表明，根霉菌發酵能顯著提升總花色苷含量，但發酵后花色苷的種類沒有變化。徽州黑米酒在發酵過程中花色苷含量的變化，與發酵的菌種和時間都有關。本研究中總酚、總黃酮和花色苷質量濃度均大于程天雨在玫瑰茄雜糧復合米酒釀造工藝及其品質研究中的（415.07±6.75）、（171.39±45.24）、（36.88±0.57）mg/L，這與原材料種類以及加工方式之間的差異性有關。此外，米酒中含有豐富的游離氨基酸，這些氨基酸不僅是米酒的重要活性組分，而且還為米酒提供鮮美、柔和、濃郁和協調等特征，能有效改善發酵米酒的感官特性和風味品質。由表3可知，在整個發酵過程中徽州黑米酒的總游離氨基酸質量濃度顯著增加（

P

＜0.05），從發酵初期的（926.59±14.26）mg/L增加到發酵末期的（7 312.82±97.31）mg/L，表明發酵后的徽州黑米酒的營養特性、風味品質得到了顯著改善。

5 徽州黑米酒發酵過程中ABTS陽離子自由基和DPPH自由基清除能力及還原力變化

如圖2A所示，隨著發酵時間的延長，徽州黑米酒的ABTS陽離子自由基和DPPH自由基清除能力均得到顯著增強（

P

＜0.05），從發酵初期到發酵結束，ABTS陽離子自由基清除率由（73.33±1.18）%提高至（99.03±0.26）%，DPPH自由基清除率則由（51.80±0.42）%提高至（80.58±0.94）%。由圖2B可知，在0～10 d的發酵過程中，徽州黑米酒的還原力呈顯著上升趨勢（

P

＜0.05）。由此可見，黑米酒在發酵過程中還原力的變化趨勢與其ABTS陽離子自由基和DPPH自由基清除能力的變化趨勢一致，表明發酵后徽州黑米酒的抗氧化活性得到顯著增強，這可能與徽州黑米酒在0～10 d發酵過程中主要生物活性物質含量的顯著增加有關。

6 徽州黑米酒發酵過程中主要活性物質含量與其抗氧化作用的相關性分析

采用Spearman系數法，對徽州黑米酒發酵過程中的主要活性物質含量與其抗氧化能力進行相關性分析。如表4所示，徽州黑米酒中的總酚含量、總黃酮含量和花色苷含量與ABTS陽離子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力均呈極顯著正相關（

P

＜0.01），總酚含量、總黃酮含量與還原力呈顯著正相關（

P

＜0.05）。總游離氨基酸含量與徽州黑米酒的ABTS陽離子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、還原力也呈顯著正相關（

P

＜0.05、

P

＜0.01），這可能與米酒發酵過程中產生的半胱氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和組氨酸等諸多氨基酸具有較強的抗氧化活性有關。此外，徽州黑米酒發酵過程中總酚含量、總黃酮含量與花色苷含量之間均呈極顯著正相關（

P

＜0.01），這可能與3 種物質具有相同或相似的前體物質（如苯丙氨酸），經過微生物發酵及酶促反應逐步轉化成各種酚類、黃酮類和花色苷類化合物有關。相關性分析顯示，ABTS陽離子自由基清除能力與DPPH自由基清除能力、還原力之間呈顯著正相關（

P

＜0.05、

P

＜0.01），相關系數分別為0.968、0.843；DPPH自由基清除能力與還原力呈極顯著正相關（

P

＜0.01），相關系數為0.942；以上相關性分析結果與徽州黑米酒發酵過程中的抗氧化作用結果相印證。

7 徽州黑米酒發酵過程中揮發性成分鑒定

如表5所示，在0～10 d的發酵過程中，采用固相微萃取結合GC-MS技術從徽州黑米酒樣品中檢測到揮發性化合物的相對含量分別為85.98%、95.92%、94.84%、95.35%、95.75%、96.71%。發酵過程中共檢測到26 種揮發性化合物，包括酯類、醇類、酸類、酮類等，其中醇類和酯類物質為主要的揮發性物質。醇類物質是酒中重要的呈香物質，適量的揮發醇可以增加酒體的醇香，對酒的香氣貢獻作用大。隨著發酵時間的延長，徽州黑米酒中的醇類物質相對含量呈增加趨勢，在發酵第10天時相對含量達到最高，為93.52%，這與谷曉東等研究結果一致。除乙醇外，徽州黑米酒在發酵過程中還檢測出4 種醇類物質，包括異丁醇、異戊醇、2,3-丁二醇和苯乙醇，在發酵末期，其相對含量分別為0.81%、1.99%、0.26%和0.77%。有研究報道，異戊醇是發酵酒和醋的香氣物質，主要呈醇香、麥芽香、水果香和花香；苯乙醇是葡萄與葡萄酒的重要香氣化合物，呈玫瑰花香和蜂蜜香；2,3-丁二醇是酒類中極少數呈香多元醇之一，主要呈黃油和奶油香氣。張洋洋等在米酒液態發酵過程中也檢測到苯乙醇、異丁醇、異戊醇、2,3-丁二醇等醇類化合物，但其相對含量有所差異，這與發酵原材料及加工工藝不同有關。以上結果表明，發酵過程中形成的醇類化合物賦予了徽州黑米酒獨特的香氣與口感。

酯類物質是由發酵過程中的微生物代謝及老化產生脂肪酸和醇類發生酯化反應生成的物質，是酒類中最重要的風味化合物。在徽州黑米酒發酵過程中共檢出13 種酯類物質，主要包括乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、十四酸乙酯、棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、辛酸乙酯等揮發性成分。在0～10 d的發酵過程中，徽州黑米酒中酯類揮發性物質含量整體上呈上升趨勢，從發酵初期到發酵結束，黑米酒的酯類相對含量從1.16%逐漸增加到2.62%。酯類物質的相對含量雖然較低，但由于它們的閾值較低，是酒類花香和果香氣味的主要貢獻者。有研究報道，乙酸乙酯具有菠蘿香氣、味甜爽口；辛酸乙酯主要呈梨和菠蘿的香氣，賦予了苗族米酒獨特的風味；棕櫚酸乙酯具有奶油風味；乙酸異戊酯和乙酸苯乙酯分別呈香蕉香和花香。由以上結果可知，酯類化合物在徽州黑米酒呈現出的果香、花香、奶油味等獨特風味中發揮了重要作用。在徽州黑米酒發酵過程中，還檢測出少量的酸類和酮類物質，它們能使徽州黑米酒香氣更加協調與平衡。

結論

本研究通過分析發酵過程中徽州黑米酒的細菌群落結構組成，發現徽州黑米酒在發酵后期細菌群落多樣性明顯增加，Firmicutes和Proteobacteria為主要優勢菌門，

Weissella

Levilactobacillus

Lactococcus

Lacticaseibacillus

Lactiplantibacillus

5 種乳酸菌為優勢菌屬。發酵后徽州黑米酒的乙醇體積分數與總酸質量濃度均顯著增加，pH值、總糖質量濃度及還原糖質量濃度均顯著降低。在發酵過程中，徽州黑米酒中的總酚、總黃酮、花色苷與總游離氨基酸質量濃度均隨著發酵時間延長顯著增加。發酵后的徽州黑米酒具有良好的ABTS陽離子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力及還原力。相關性分析結果表明，徽州黑米酒的抗氧化能力與其主要活性物質含量呈顯著正相關，其中總酚、總黃酮、花色苷和總游離氨基酸是徽州黑米酒發酵后期抗氧化能力顯著增強的關鍵生物活性物質。發酵后的徽州黑米酒共檢測到26 種揮發性化合物，醇類和酯類為其主要揮發性物質，呈現出獨特的果香、花香、奶油味等風味。本研究結果可為準確認識徽州黑米酒發酵過程中微生物群落結構組成與發酵品質的變化及相關性提供數據參考，并為加快推進黃山地區“土特產”產業的高質量發展提供理論支撐。

引文格式：

吳永祥, 郝靜雯, 張朋濤, 等. 徽州黑米酒發酵過程中微生物多樣性、品質特性及其揮發性風味物質分析[J]. 食品科學, 2025, 46(18): 83-91. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250225-130.

WU Yongxiang, HAO Jingwen, ZHANG Pengtao, et al. Microbial diversity, quality characteristics and volatile flavor substances during the fermentation of Huizhou back rice wine[J]. Food Science, 2025, 46(18): 83-91. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250225-130.

實習編輯：林安琪；責任編輯：張睿梅。點擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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