影響產土味素鏈霉菌生長及代謝的白酒釀造相關環境因素

杜海，杜小威，趙景龍，張鑫，徐巖*

1(工業生物技術教育部重點實驗室，江南大學釀酒科學與酶技術中心，江蘇 無錫，214122)2(山西杏花村汾酒廠股份有限公司，技術中心，山西 汾陽，032205)

影響產土味素鏈霉菌生長及代謝的白酒釀造相關環境因素

杜海1，杜小威2，趙景龍2，張鑫2，徐巖1*

1(工業生物技術教育部重點實驗室，江南大學釀酒科學與酶技術中心，江蘇 無錫，214122)2(山西杏花村汾酒廠股份有限公司，技術中心，山西 汾陽，032205)

產土味素(geosmin)的鏈霉菌對白酒釀造菌群及風味造成嚴重影響。該研究目的是發現白酒釀造中限制土味素生物合成的特征環境因子。針對白酒群體微生物固態釀造體系的特征，系統地研究了釀造環境因素(溫度、水分、乙醇含量、pH等)對產土味素鏈霉菌生長及代謝的影響規律。研究發現土味素的產量與菌體的生物量和生長速率是呈正相關的關系。發現產土味素鏈霉菌最適生長溫度為30 ℃，最適生長的基質含水量為50%。乙醇體積分數高于10%的釀造環境中，產土味素鏈霉菌菌體生長會受到完全抑制。菌體在中性偏堿性(pH7～8)的環境中可以大量繁殖。在酸性(pH3～5)環境中，產土味素鏈霉菌菌體生長受到抑制，并進而減少土味素的產生。研究結果對有效控制白酒中土霉異味提供了可靠的理論依據。

土味素；鏈霉菌；環境因子；白酒

中國白酒以釀造過程復雜，香氣成分豐富而聞名于中外[1]。目前，從白酒中檢測到的香氣成分種類均達到百種以上[1]。然而，白酒中除了香氣成分以外，還存在著許多令人不悅的異味物質，而土霉味、澀味、酸味等是中國白酒中常見的異味[2-3]。尤其是土霉味，更是給白酒界帶來了很大的困擾。

目前，在國內外得到廣泛關注的土霉味物質有兩種：2-甲基異莰醇(2-MIB)和土味素(geosmin)。這類物質出現頻率最多的領域是在飲用水和水產養殖方面。產土霉味的微生物主要有放線菌(主要是鏈霉菌)和浮游藻類等。自GERBER[4]分離到土霉味物質土味素以來，關于土霉味物質的研究進展一直很快，從分離、檢測、鑒定、生物合成及降解方面都取得了顯著的成效[5-9]。目前土味素的合成途徑已基本清楚，在天藍鏈霉菌中的sco6073基因的功能得到確認，由其編碼兩種關鍵酶，進而催化法尼焦磷酸(FPP)環化合成geosmin[10]。在降解方面目前采用的方法主要有膜過濾、活性炭吸附、生物降解等[11]，這些方法都能有效地去除掉水中的土霉味物質。

雖然土霉味是中國白酒中常見的異味，但是中國白酒界對其研究卻很少。以前研究并不能明確中國白酒中土霉味的化學本質及其來源。白酒釀造行業內一般認為土霉味來源于糠殼，由于糠殼發霉或蒸煮不徹底以致進入白酒中。然而最近的研究表明，土霉味的化學本質是土味素[2]。該物質并非產自糠殼，而是來源于大曲。是通過大曲中微生物的新陳代謝而產生的，通過發酵進而進入酒醅，通過蒸餾過程進入原酒中。

本研究團隊前期從白酒大曲中分離出4株產土霉異味的鏈霉菌，并發現所產土味素為分離得到的鏈霉菌的共性代謝物[6]。雖然在長期的微生物學及發酵工程研究中，鏈霉菌的代謝特征及其相關生理生化特性已經有很多相關報道[12-15]，然而，產土味素鏈霉菌在我國傳統白酒釀造環境中的生長特性以及對環境的抗逆性并不清晰。因此，從微生物源頭控制角度出發，有必要了解這一類微生物的生長特性。從而，利用工藝參數調節達到有針對性地控制該類微生物的生長及代謝。

本研究將通過考察影響產土味素鏈霉菌的白酒釀造過程環境因素，從中發現制約土味素生物合成的限制性環境因子。從而對白酒中土味素含量進行有針對性的，有效的控制。這對于豐富我國白酒釀造機理和傳統產業的升級改造都將具有重要的理論和實踐價值。

1 材料與方法

1.1 材料

鏈霉菌菌株(StreptomycesfradiaeHX，StreptomycesalbusFXJ，StreptomycesradiopugnansQC-1和StreptomycessampsoniiQC-2)均分離自白酒大曲，利用質譜分析菌種代謝產物，確定其為土味素生產菌株后保存其孢子于甘油管中。大曲樣品均取自某清香型白酒廠，其制曲最高溫度為40～48 ℃。

1.2 主要試劑及培養基

磷酸氫二鈉，磷酸二氫鉀，檸檬酸，均購于中國醫藥(集團)上?；瘜W試劑公司。

馬鈴薯-葡萄糖培養基(液態培養基)：10 g馬鈴薯煮熟，得500 mL液體。添加10 g葡萄糖。115 ℃滅菌20 min。

麩皮培養基(固態培養基)：稱取含水量為50%的麩皮，向其中添加20 g/kg的葡萄糖。115 ℃滅菌20 min。

將分離得到的產土味素菌株按照1011CFU/g的接種量分別接種于滅菌后的上述固態/液態培養基中，30 ℃下培養。其中，固態培養為培養箱中靜置培養，液態培養基設置搖床轉速為250 r/min。

1.3 生物量的測定

采用梯度稀釋涂布法測定固態發酵培養基中的生物量。取10 g固態發酵培養物，向其中添加50 mL無菌生理鹽水進行稀釋，振蕩充分后吸取液體并稀釋到合適梯度，涂布于含馬鈴薯葡萄糖瓊脂的培養基平板上。30 ℃倒置培養涂布后的平皿，待菌落形成后計數。單一稀釋梯度重復3次，取其平均值。

采用烘干法[1]測定液態發酵培養基的生物量。取10 mL發酵液，8 000 r/min離心收集菌體。分別用5 mL無菌生理鹽水洗滌2次。置于100～105 ℃烘箱內3 h，冷卻30 min。再烘1 h至恒重。稱量干燥后的菌體質量，計算單位體積發酵液中菌體干重。

1.4 水分含量的測定

采用烘干法[1]測定。在100～105 ℃烘箱里放入已稱重量的待測樣品，烘干3 h，于干燥皿冷卻30 min，再烘1 h至恒重。稱量烘干樣品質量。計算樣品烘干后失去水分的質量，除以樣品烘干前質量得出結果為樣品的含水量。

1.5 pH值的測定

固態麩皮培養物與酒醅pH值的測定：稱取5 g固態麩皮培養物或酒醅，加入50 mL滅過菌的生理鹽水，150 r/min振蕩30 min，pH計測定。

液態培養基：取50 mL發酵液10 000 r/min離心10 min后棄沉淀。用pH計直接測上清液的pH值。

1.6 不同pH值緩沖液的配制

pH 3～7的緩沖液參照《工業微生物實驗技術手冊》中磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液配制方法配制。pH8～9的緩沖液參照該書磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖液配制方法配制。

1.7 耐酒精能力測定

向滅菌后的馬鈴薯葡萄糖瓊脂中加入終體積分數為5%、10%、15%、20%的乙醇，在凝固后的平板中點接種產土味素鏈霉菌FXJ，HX，QC-1和QC-2。30 ℃培養箱倒置培養，每個測試樣設3次重復。定時查看菌體生長情況。

1.8 土味素含量的測定

采用頂空固相微萃取技術(HS-SPME)結合氣相色譜-質譜(GC-MS)方法對發酵產物中的揮發性物質進行分析[16]。固態麩皮培養物與酒醅土味素含量的測定：稱取5 g固態麩皮培養物或酒醅，加入50 mL滅過菌的超純水，冰浴超聲30 min后，吸取8 mL到預先稱有3 g NaCl的頂空瓶中，加入10 μL內標后進行HS-SPME-GC-MS的檢測分析。液態培養基中土味素含量的測定：取10 mL發酵液于10 000 r/min離心10 min后，棄沉淀。吸取8 mL上清液到預先稱有3 g NaCl的頂空瓶中，加入10 μL內標后進行HS-SPME-GC-MS的檢測分析。

GC條件：色譜柱為 DB-Wax (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm，Agilent)。進樣口溫度250 ℃，載氣 He，流速 2 mL/min，檢測器溫度 250 ℃。程序升溫：初始溫度 50 ℃ 保持 2 min，以10 ℃/min 的速度升溫至160 ℃，然后以5 ℃/min 的速度升溫至230 ℃ 保持35 min，溶劑延遲5 min。

MS條件：EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，掃描范圍 33.00 ～ 500.00 amu。

2 結果與分析

2.1 產土味素鏈霉菌生長及土味素代謝規律

在白酒復合微生態系統中，不同微生物的生長有其獨特的特征。微生物生長速率的快慢，直接影響該物種在微生態體系中分布權重與構造。如圖1所示，在液體培養條件下，所考察的鏈霉菌從1.0～3.5 d開始有明顯的增殖趨勢，培養至4.0～4.5 d后達到生長穩定期。QC-2增殖速度最快，且在培養過程中最大菌體量可達19.8 g/L，是所篩鏈霉菌在相同培養條件下菌體生長量最高的。

圖1 土味素產量與鏈霉菌菌體生長關系Fig.1 Relationship between geosmin yield and cell growth of Streptomyces

同時，由圖1可知，在液態發酵2.5～3.0 d時，各培養基中均開始出現土味素含量快速升高的現象，其中，FXJ與QC-2的變化最為明顯。在發酵4.5 d后，該物質含量呈逐漸下降趨勢。根據總體的觀察現象可知，土味素的產生與菌體生長主要呈現正相關的關系。土味素檢出的時間段要滯后于菌體的指數生長期。生長速率快的菌體，具有相對更高的最高土味素濃度數值。

圖2 四株產土味素菌株在不同溫度下培養120 h菌體量比較Fig.2 Biomass comparisons of the four geosmin-producing strains incubated at different temperatures for 120 h

在20、30、40 ℃的溫度條件下，利用這4株產土味素鏈霉菌于馬鈴薯-葡萄糖培養基中進行發酵試驗。發酵120 h后，取10 mL發酵液，預處理后進行HS-SPME-GC-MS檢測分析。將離心得到的細胞，用5mL生理鹽水洗滌2遍，所得菌體120 ℃下烘至恒重，稱量細胞干重。如圖2所示，這4株鏈霉菌均在30 ℃培養條件下的菌體培養量最高。

圖3 四株菌不同溫度培養120 h產土味素量比較Fig.3 Geosmin productions of four geosmin-producing strains incubated at different temperatures for 120 h

進一步考察這4株菌分別在20、30、40 ℃培養時土味素的產量。由圖3可知，在30 ℃條件生長的菌體產生的土味素含量最高，約為在20 ℃時培養生長的1 000倍。由此可知，30 ℃為菌體生長并代謝土味素的最適溫度，且溫度對于菌體生長及代謝產物中土味素的含量有明顯的影響。在20和40 ℃條件下培養，由于菌體生長受到抑制，土味素的代謝量也明顯減少。值得注意的是，在30 ℃條件下生長的QC-2菌株產土味素能力與繁殖能力遠強于其他菌株。

2.2 水分對產土味素鏈霉菌生長的影響

通過考察產土味素鏈霉菌生長繁殖對水分的要求，從而分析在制曲過程中容易污染產土味素鏈霉菌的原因。本研究配制初始含水量為30%、40%、50%、60%的固態培養基，進行實驗考察。將4株產土味素鏈霉菌分別接種于上述不同初始含水量的培養基中，同時通過空氣加濕裝置保持培養箱中相對濕度為90%，于30 ℃恒溫培養120 h，測定菌體生長情況。

結果如圖4所示，相比含水量為30%組別的菌體生長情況，菌體在含水量為50%的固態麩皮培養基中增殖更為明顯。由此說明，較低含水量的物料不利于鏈霉菌的生長，菌體生長受到抑制。

圖4 產土味素鏈霉菌在不同含水量固態麩皮培養基中的生長情況Fig.4 Growth of geosmin-producing Streptomyces on solid-state bran cultures with different water contents

2.3 乙醇含量對產土味素鏈霉菌生長的影響

通過考察在固態基質中，乙醇含量對產土味素鏈霉菌的影響情況。以不含乙醇的培養基為對照，分別考察含有5%、10%、15%、20%乙醇的固態瓊脂培養基中產土味素的4株鏈霉菌的生長情況。

由圖5可知，與對照相組比較，在含5%乙醇的培養基中，4株鏈霉菌的生長受到了一定的抑制。在含10%以上的乙醇的培養基中，這些微生物的生長被完全抑制(含15%，20%乙醇的情況未列出)。這表明產酒率較高的釀造環境有利于抑制鏈霉菌的生長。

圖5 乙醇體積分數對產土味素鏈霉菌生長抑制情況Fig.5 Growth inhibitions of geosmin-producing Streptomyces by different ethanol contents

2.4 pH對產土味素鏈霉菌生長及土味素代謝的影響

環境pH與微生物的生長代謝有著密切的關系。通過考察產土味素鏈霉菌在固、液態培養狀態下對pH變化對其生長和代謝土味素的影響狀況，以明確產土味素鏈霉菌在釀造環境中的適應能力。

為研究不同產土味素菌株生長繁殖最適的pH條件，分別考察了用緩沖溶液確定不同初始pH(pH 3、4、5、6、7、8、9)下菌體的生長情況。由圖6可知，在酸性條件下，這些菌株生長較慢或不生長繁殖。在pH為7和8條件下，各菌株生長普遍較好。

圖6 四株菌在不同初始pH培養基中生長情況Fig.6 Growth of four strains in media with different initial pH

隨后又考察了發酵起始和結束時，各發酵液pH變化。由圖7可知，在pH為3、4、5時，發酵前后pH變化不大。分析其原因為酸性條件(pH3～5)不適合4株菌的生長，所以代謝較為緩慢，產生的代謝產物較少，因而對發酵液pH的影響也較小。在中堿性條件下，尤其是pH為8、9時，發酵前后pH變化較大，且都為降低趨勢，其中HX降幅最為明顯。

圖7 不同初始pH培養基中4株產土味素菌株發酵120 h后pH變化Fig.7 pH changes of media incubated with four geosmin-producing strains in 120 hours

利用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液與利用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖液分別配制pH為3、4、5、6、7、8、9的固態麩皮培養基。接入4株鏈霉菌后培養120 h，檢測其中土味素含量。由圖8可知，4株產土味素的菌株在液態培養基(圖8A)和固態培養基(圖8B)中，不同pH下產生土味素的濃度情況較為一致。除QC-1在pH為6的條件下產明顯的土味素外，其他3株菌均在中堿性環境中產生較為明顯的土味素。在pH為3、4、5的情況下，實驗各批次幾乎都沒有土味素產生，pH較低的釀造環境有利于降低土味素的產生。

圖8 固/液態培養4種菌株土味素含量比較(A，液態；B，固態)Fig.8 Comparison of geosmin contents produced by four strains incubated with different pH in liquid-state culture (A) and solid-state culture (B)

3 討論

土味素的產出主要集中于各菌指數生長期的中后期到穩定期前期。相比菌體生長情況，土味素的大量檢出要比菌體大量增殖平均滯后0.5～1.0 d。由此可知，土味素與所述鏈霉菌的生長存在一定相關性。土味素可作為這類微生物檢測的標記物，并且土味素的含量可以一定程度地反映生物量的多少。

KOMATSU[14]的研究中也發現，大部分菌株發酵產出土味素的含量在5 d后達到最高，隨后土味素的濃度會有所下降。但該文獻并沒有解釋濃度降低的原因。GERBER[4]在其發表的文中也提到土味素的最大產量時期。POLLAK[12]等人研究了2.5L實驗室生物反應器中StreptomycescitreusCBS 109.60的生長情況及土味素產生過程。與抗生素生產相比，在瓊脂平板培養的放線菌土味素的產量往往與菌體的生長呈正相關。在液態培養情況下，Streptomycescitreus與線性生長階段緊密相關。在最初的20 h內，胞內的土味素含量逐級升高。隨后土味素開始通過細胞膜，進而在培養基中可以檢測到土味素。胞外的土味素含量總是要高于胞內的含量。目前，還不清楚土味素的跨膜轉運機制。但是，與濃度梯度相反的積累現象可以推論該轉運機制屬于主動運輸。

白酒釀造過程中的微生物生物區系以中溫菌為主，這類菌的生長溫度在20～45 ℃。在此溫度范圍內，能夠保證細胞內一系列生物化學反應，從而維持微生物的生命活動。在所考察溫度條件下，所有菌株的最優生長溫度均為30 ℃。在該溫度條件下，菌體生長最快，產土味素的量也最高。而在20 ℃和40 ℃下培養，菌體的生長均受到抑制。由此可知產土味素鏈霉菌耐受的溫度范圍較窄。

水分不僅是組成微生物細胞的重要物質，而且是生命體中維持各種生化反應并完成正常代謝必需的物質。培養物中可以被微生物利用水分的多少直接關系到微生物的生長狀態。在糧食貯存過程中通常將糧食的水含量控制在“安全水分”以下，抑制微生物的生長引起的霉變。谷物類糧食的“安全水分”約為14%[17]。在這種低水分含量的環境中，大部分的微生物是很難生長繁殖的。另一方面，在傳統釀造過程中，通常通過控制物料中的水分含量來活化菌種，完成自然接種。我國白酒大曲采用自然接種的方式，其中主要的微生物來源之一就是小麥、豌豆和大麥等糧食原料中原有的微生物。這些微生物在糧食貯存時，由于水分含量較低，菌體處于休眠狀態。制曲原料經過粉碎和加水，壓制形成曲坯。冬季曲坯含水量控制在38%～40%，夏季曲坯含水量控制在39%～41%[1]。在此過程中制曲原料的碳源、氮源等營養物質被釋放。從而，營造出適合微生物生長的環境。此時，附著在制曲原料中的微生物被活化，形成大曲微生態的“雛形”。我們前期的研究中發現，白酒中的土味素的形成主要是由于制曲過程中污染產土味素的鏈霉菌。如前所述曲坯的含水量通?？刂圃?0%左右，此時的含水量比較適宜產土味素鏈霉菌的生長。而且，這類菌廣泛地存在于大曲“自然接種”的環境中，這就可以解釋在制曲過程中為何容易污染產土味素的鏈霉菌。同時，40%的含水量也適合白酒釀造過程中主要功能微生物的生長繁殖。因此，水分的控制不能作為避免白酒釀造過程中污染產土味素鏈霉菌的控制點。在含水量達到60%時，固態靜置培養條件下氧氣的傳遞受到限制，因此菌體生長同樣也會受到抑制。

白酒釀造過程中，隨著發酵時間的延長酒醅中的氧氣逐漸被消耗，形成微氧環境和局部的厭氧環境。此時，主要的功能釀造微生物會不斷產生并積累酒精，酵母菌逐漸成為酒醅中的主要微生物。正常的白酒發酵會在釀造后期產生明顯帶有乙醇香氣的“醩香”。酒醅發酵到中后期，其中的乙醇體積分數可以達到10%。由此可知，在酒醅發酵過程中，產乙醇這一釀造環境因素可抑制產土味素的鏈霉菌生長。所以，在正常的白酒酒醅發酵過程中，產土味素的鏈霉菌是不能大量繁殖生長的。該結論也與之前的酒醅發酵研究結果相吻合，即酒醅發酵中后期土味素的含量幾乎沒有變化[6]。然而，由于白酒釀造為生料制曲，且在較為開放的體系中進行，因此在制曲過程中污染該類微生物的可能性較大。

pH不僅會影響微生物細胞膜上電荷的狀態，引起細胞內外物質交換改變，而且還會影響到外界有機質的離子化程度，間接影響微生物對這些物質的吸收。雖然經長期進化，大多微生物能在較寬的pH范圍內生長，但是不同微生物具有不同的最適生長pH。在最適的pH范圍內，微生物的生長代謝最為活躍。本研究發現產土味素菌株合適在偏堿性的環境中生長。

在堿性條件下，產土味素菌株的生長、代謝較為活躍，其代謝產物影響了發酵液pH的變化。從而使自身的生長環境處于較適于自身生存的狀態。POLLAK[12]等人研究了2.5 L實驗室生物反應器中StreptomycescitreusCBS 109.60的生長情況及土味素產生過程。在培養過程中，廢氣中土味素的濃度是連續上升的。在最初的48 h內，pH緩緩降低(從7.5降到6)，隨后培養基的pH增長到最初的7.5。在培養基和尾氣中檢測到了甲基吡嗪(methylpyrazine)，2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine)，2,5-二甲基吡嗪(2,6-dimethylpyrazine)的含量分別為3、6、8 μg/L。吡嗪等堿性物質的產生會導致培養基pH值升高[18-19]。已有研究認為，吡嗪是鏈霉菌典型的揮發性代謝產物。GAINES和COLLINS[15]研究了S.odorifer的代謝產物，其中就有氨類物質。在我們的研究中也發現，在大曲中所篩選的4株鏈霉菌的揮發性代謝產物中均有不同種類和含量的吡嗪類物質產生，其中有四甲基吡嗪、2,5-二甲吡嗪、2,6-二甲吡嗪等。這些弱堿性物質的存在能夠起到pH緩沖液的作用，使微生物所處的營養體系維持在適度偏堿的環境中。

張文學[20]等人研究了白酒酒醅的pH，發現發酵過程中酒醅的pH在3.2～4.2之間。酒醅中偏酸性的pH環境，能夠抑制產土味素菌株的大量繁殖，從而避免土味素在白酒釀造過程的大量生成。因此，可以解釋在酒醅中即使含有產土味素的鏈霉菌，也不會有大量土味素產生的現象。有研究表明，微生物細胞在受到外界環境的脅迫或刺激時，可以通過調節自身狀態或啟動合成并向細胞外釋放某種“自衛”物質來抵御和應對外界環境的變化。例如，聶薇等人[21]發現高產谷胱甘肽的產阮假絲酵母(Candidautilis)在低pH環境中受到脅迫時，通過增加谷胱甘肽的合成并釋放到外界中來抵御pH的變化。整個白酒的釀造是在偏酸性的環境下進行的，但是適于偏堿性的環境中生長的產土味素鏈霉菌在不同地域的酒廠中廣泛存在。

綜上所述，本文通過考察不同環境因子下產土味素鏈霉菌的生長及代謝情況，明確了該類鏈霉菌的生長繁殖特征。同時，通過本文研究結果可知，高酒精度與低pH等環境條件可抑制該類鏈霉菌的生長，從而降低土味素在白酒釀造環境中的出現概率。后續需以風味為導向，對白酒主體香氣及其他常見異味的化學本質及其產生機制進行深入研究。綜合各種重要風味產生機制，通過釀造環節優化，整體提升白酒品質和生產效率。

[1] 沈怡方, 白酒生產技術全書[M].北京: 中國輕工業出版社,1998: 4-615.

[2] DU H, FAN W, XU Y. Characterization of geosmin as source of earthy odor in different aroma type Chinese liquors[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(15):8 331-8 337.

[3] 封明振, 王賢張國杰. 濃香型酒酸味、辣味、澀味淺析[J]. 釀酒科技, 2000(1):30-31.

[4] GERBER N N, LECHEVALIER H A. Geosmin, an earthy-smelling substance isolated from actinomycetes[J]. Applied Microbiology, 1965, 13(6):935-938.

[5] LU G P, FELLMAN J K, EDWARDS C G, et al. Quantitative determination of geosmin in red beets (BetavulgarisL.) using headspace solid-phase microextraction [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, 51(4):1 021-1 025.

[6] DU H, XU Y. Determination of the microbial origin of geosmin in chinese liquor[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(9):2 288-2 292.

[7] DICKSCHAT J S, BODE H B, MAHMUD T, et al. A novel type of geosmin biosynthesis in Myxobacteria[J]. Journal of Organic Chemistry, 2005, 70(13):5 174-5 182.

[8] 武敬松, 劉恒兆. 白酒不良口味的成因及解決措施 [J]. 釀酒科技, 2006((2):109.

[9] 李家明, 饒家權. 白酒中異雜味的形成及解除途徑 [J]. 釀酒科技, 1992(6):12-14.

[10] BLAHA L, SABATER S, BABICA P, et al. Geosmin occurrence in riverine cyanobacterial mats: Is it causing a significant health hazard? [J]. Water Science and Technology, 2004, 49(9):307-312.

[11] TUCKER C S. Off-flavor problems in aquaculture [J]. Reviews in Fisheries Science, 2000, 8(1):45-88.

[12] POLLAK F, BERGER R. Geosmin and related volatiles in bioreactor-culturedStreptomycescitreuscbs 109.60 [J]. Applied and Environmental Microbiology, 1996, 62(4):1 295-1 299.

[13] REZANKA T, PRELL ASIGLER K. Identification of odorous compounds from nine fermentor-cultivatedStreptomycesstrains [J]. Folia Microbiologica, 2008, 53(4): 315-318.

[14] KOMATSU M, TSUDA M, OMURA S, et al. Identification and functional analysis of genes controlling biosynthesis of 2-methylisoborneol [J]. Proceeding of the National Academy of Science,2008, 105:7 422-7 427.

[15] GAINES. Volatile substances produced byStreptomycesodorifer[J]. Lloydia, 1963, 26:247-253.

[16] DU H, XU Y. Determination of the microbial origin of geosmin in chinese liquor [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(9):2 288-2 292.

[17] 李興軍, 張元娣, 王雙林,等. 谷物安全水分估算[J]. 糧食加工, 2011, 36(3):41-45.

[18] ZHU B F, XU Y. A feeding strategy for tetramethylpyrazine production byBacillussubtilisbased on the stimulating effect of ammonium phosphate [J]. Bioprocess and Biosystems Engineering, 2010, 33(8):953-959.

[19] ZHU B F, XU Y. Production of tetramethylpyrazine by batch culture ofBacillussubtiliswith optimal pH control strategy [J]. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 2010, 37(8): 815-821.

[20] 張文學, 岳元媛, 向文良. 濃香型白酒酒醅中化學物質的變化及其規律性 [J]. 四川大學學報, 2005, 37(4): 44-48.

[21] 聶薇, 衛功元, 李寅,等. 利用低pH脅迫作用促進產朊假絲酵母生產谷胱甘肽 [J]. 化工學報, 2005(9): 1 750-1 756.

Theinfluencesoftheenvironmentalfactorsonthegrowthandmetabolismofgeosmin-producingStreptomycesintheliquor-makingprocess

DU Hai1，DU Xiao-wei2，ZHAO Jing-long2，ZHANG Xin2，XU Yan1*

1 (Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, School of Biotechnology, Jiangnan University,Center for Brewing Science and Enzyme Technology, Wuxi 214122, China)2 (Shanxi Xinghuacun Fen Liquor Technology Center, Fenyang 032205, China)

Geosmin-producingStreptomycesmay cause the imbalance ofmicrobial flora seriously deterioratthe liquor aroma.The aim of this study is to identify the key factors restricting geosmin production in the liquor-making process.The influence of the main liquor-makingvariables(temperature, water content, ethanol content, pH)on the growth and metabolism of geosmin-producingStreptomyceswere investigated.The results showedthat the yield of geosmin was positivelyrelated with the biomass and growth rate of theStreptomycescells.The most suitable temperature for thegrowth ofStreptomyceswas 30℃, andthe optimum water content was 50%. The growth of geosmin-producingStreptomycesiscompletely inhibited at the alcohol content of over 10% vol. Moreover,Streptomycescangrow rapidly in the neutral and alkalescent (pH7-8) environment, whileit is severelyinhibited in the acidic environment(pH3-5) reduce geosmin production. The above discoveries provide reliable theory to control the earthy off-flavor in Chinese liquor.

geosmin;Streptomyces; environmental factor; Chinese liquor

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014929

博士，講師(徐巖教授為通訊作者，E-mail: yxu@jiangnan.edu.cn)。

國家自然科學基金項目(31501469, 31530055)；江蘇省自然科學基金項目(BK20150143)；中央高?；究蒲谢?JUSRP11537)；中國白酒“3C”計劃

2017-06-10，改回日期：2017-07-07