食醋大曲功能微生物菌群與品質(zhì)解析研究進(jìn)展

黃 靜，嚴(yán)唯瑋，劉書亮,2,*，劉愛平，敖曉琳,2，王 瑞，楊 勇，杜大釗，陳福生

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品加工與安全研究所，四川 雅安 625014；3.四川保寧醋有限公司，四川 閬中 637400；4.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

食醋是一種傳統(tǒng)的酸性調(diào)味品和保存劑，歷史悠久，在人類生產(chǎn)生活中占據(jù)重要地位[1]。國內(nèi)食醋以谷物醋為主，是采用谷物類為原料，以加入大曲的方式引入多種微生物和酶，通過復(fù)雜的發(fā)酵過程所制得的產(chǎn)品[2-3]。大曲是一種天然發(fā)酵劑，包含多種代謝活躍的微生物和酶，其主要是以大麥、小麥、麩皮和豌豆等為原料，按照一定的配方，經(jīng)粉碎、加水調(diào)制后壓制而成的曲塊，在食醋和白酒的生產(chǎn)及產(chǎn)品風(fēng)味形成過程中發(fā)揮重要作用[2,4-5]。目前，在食醋中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)風(fēng)味物質(zhì)來源于大曲中的微生物，并在發(fā)酵過程中產(chǎn)生[6]。

大曲的制作是我國古老的固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，可追溯到3 000 年前，是我國勞動人民智慧的結(jié)晶，其在食醋釀造過程中作為糖化劑和發(fā)酵劑，是食醋發(fā)酵的靈魂所在[7]。食醋大曲借鑒了白酒大曲的生產(chǎn)技術(shù)，制作過程主要涉及3 個階段[2]：1）原料研磨、混勻和成型；2）自然固態(tài)發(fā)酵；3）干燥和熟化。食醋大曲中菌系、物系、酶系相對復(fù)雜，且不同地方生產(chǎn)的大曲具有差異性，因此，對不同大曲中的功能微生物菌群及其品質(zhì)進(jìn)行解析對傳統(tǒng)食醋大曲的商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)尤為重要[8]。本文聚焦于食醋大曲功能微生物菌群、品質(zhì)影響因素、品質(zhì)表征、大曲品質(zhì)與食醋品質(zhì)的關(guān)系及大曲品質(zhì)改良等方面，以期為食醋大曲的生產(chǎn)研究及品質(zhì)改善提供參考，促進(jìn)大曲的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，推動食醋行業(yè)的發(fā)展。

1 食醋大曲功能微生物菌群

食醋大曲生產(chǎn)環(huán)境相對開放，制曲環(huán)境、原料及器具中的微生物都可能進(jìn)入到大曲體系中，使其集聚了食醋釀造所需的大部分微生物。開放式環(huán)境可以富集較多的微生物在大曲中，這些微生物經(jīng)過馴化分泌多種酶，并利用原料生成不同風(fēng)味物質(zhì)或其前體物質(zhì)，有利于食醋良好風(fēng)味的形成[9]；但同時大曲的生產(chǎn)易受到環(huán)境的制約和雜菌的污染，由此可能導(dǎo)致醋醅發(fā)生霉?fàn)€、惡臭，進(jìn)而影響食醋品質(zhì)。對不同食醋大曲的功能微生物菌群進(jìn)行分析，既是對污染菌進(jìn)行溯源，也是對有益微生物及其代謝產(chǎn)物或發(fā)酵性能進(jìn)行解析。建立不同類型食醋大曲的功能菌種庫，對于食醋大曲及食醋品質(zhì)的提升具有積極作用。

1.1 食醋大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)

我國利用大曲釀造白酒和食醋的歷史悠久，但對其中微生物的研究卻始于1930年[10]。對食醋大曲中菌群演替和多樣性的探究是了解傳統(tǒng)食醋發(fā)酵技術(shù)機(jī)制的重要途徑之一，但目前難以通過單一的培養(yǎng)方法對其全面反映[11-12]。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，食醋大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)研究多采用分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行[13-15]。部分食醋大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)研究結(jié)果如表1所示。

不同食醋大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)具有較大差異，且在不同發(fā)酵時期處于動態(tài)變化。目前關(guān)于食醋大曲微生物菌群結(jié)構(gòu)的研究為學(xué)者提供了一些新的研究思路。例如，針對大曲的整個發(fā)酵過程及不同醅層探明其變化；對食醋釀造過程中的菌群變化進(jìn)行探究，以表征大曲與后續(xù)食醋釀造過程菌群結(jié)構(gòu)的差異，剖析其關(guān)聯(lián)性；對不同類型大曲菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析等。目前對于食醋大曲的研究還鮮有涉及菌群的季節(jié)性差異，可借鑒白酒大曲的研究思路進(jìn)行相關(guān)探索，為提升食醋大曲及食醋品質(zhì)提供數(shù)據(jù)支持[20-21]。

1 部分食醋大曲中微生物菌群結(jié)構(gòu)的研究概況Table 1 Overview of microbial community structure in some vinegar Daqu

1.2 食醋大曲功能微生物的種類

對于食醋大曲功能微生物菌群的研究不僅限于菌群結(jié)構(gòu)，近年來，由于不同類型大曲中功能微生物存在差異，以及出于規(guī)避某些優(yōu)良菌種在環(huán)境脅迫下可能會被逐漸淘汰的風(fēng)險，建立不同食醋大曲功能微生物菌種庫及菌種的應(yīng)用也成為研究熱點(diǎn)。大曲中的某些功能微生物于大曲意義重大，但仍對與不同大曲復(fù)雜制造技術(shù)相關(guān)的特定微生物知之甚少[22]。目前僅有極少部分大曲分離和應(yīng)用了功能菌種，其他類型大曲還需進(jìn)一步采用傳統(tǒng)分離方法進(jìn)行探究。食醋大曲的微生物種類主要包括霉菌、酵母、細(xì)菌和少量的放線菌[23]。

1.2.1 食醋大曲中的霉菌及酶系

食醋大曲中的霉菌主要包括曲霉（Aspergillus）、根霉（Rhizopus）、毛霉（Mucor）、紅曲霉（Monascus）等。在大曲中培菌的目的之一是利用其中的霉菌產(chǎn)酶，從而進(jìn)行生化反應(yīng)[24]。大曲中的酶主要有液化酶、糖化酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶和脂肪酶等。大曲、霉菌、酶系三者聯(lián)系緊密。目前對于大曲中霉菌及酶系研究較多的是白酒大曲，對食醋大曲的研究較少。霉菌所分泌的酶類對大曲品質(zhì)有較大影響，篩選優(yōu)良菌株并進(jìn)行強(qiáng)化應(yīng)用，有助于解決現(xiàn)行食醋行業(yè)普遍存在的大曲糖化力及出醋率低的問題。

1.2.2 食醋大曲中的酵母菌與風(fēng)味物質(zhì)

大曲中的酵母菌被譽(yù)為發(fā)酵動力，也可分泌多種酶類，在整個發(fā)酵階段都具有重要作用。大曲中的酵母菌主要有假絲酵母（Candida）、酒精酵母和產(chǎn)酯酵母，不同類型大曲中酵母菌及其風(fēng)味物質(zhì)均存在差異[25]。部分食醋大曲中酵母菌及風(fēng)味物質(zhì)的研究結(jié)果如表2所示。

表2 部分食醋大曲中酵母菌及風(fēng)味物質(zhì)的研究概況Table 2 Overview of yeasts and flfl avor substances in some vinegar Daqu

酵母菌是食醋大曲中的主要功能微生物之一，對大曲中的酵母菌進(jìn)行篩選及強(qiáng)化應(yīng)用，有助于解決食醋實(shí)際生產(chǎn)中的一些問題，并促進(jìn)食醋風(fēng)味物質(zhì)以及風(fēng)味前體物質(zhì)的形成。

1.2.3 食醋大曲中的芽孢桿菌

在大曲整個發(fā)酵過程中，特別是發(fā)酵后期，芽孢桿菌（Bacillus）是占主導(dǎo)地位的菌群之一，其可分泌多種水解酶，在液化和糖化過程中發(fā)揮重要作用，并且可通過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生有機(jī)酸，有助于提升大曲乃至食醋的品質(zhì)[28-29]。王進(jìn)龍[29]研究山西老陳醋大曲中的芽孢桿菌，共分離得到包括解淀粉芽孢桿菌（B. amyloliquefaciens）、地衣芽孢桿菌（B. licheniformis）、枯草芽孢桿菌（B. subtilis）、短小芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌（B. atrophaeus）和巨大芽孢桿菌（B. megaterium）在內(nèi)的26 株菌，同時得到產(chǎn)蛋白酶和淀粉酶活性較高的菌株。目前針對芽孢桿菌對食醋風(fēng)味物質(zhì)貢獻(xiàn)的研究也是一大熱點(diǎn)。

1.2.4 食醋大曲中的醋酸菌

醋酸菌是大曲產(chǎn)酸的主要來源之一，能氧化葡萄糖和乙醇生成乙酸，并進(jìn)一步與醇反應(yīng)生成乙酸酯[30]。對醋酸菌的種類、數(shù)量及發(fā)酵特性的解析有助于制曲和合理控制發(fā)酵進(jìn)程。Du Xinjun等[31]從山西老陳醋大曲中分離到一株具有較高乙酸耐受性的葡糖醋桿菌（Gluconacetobactersp. SXCC-1），并對其進(jìn)行全基因組測序分析。目前對于食醋發(fā)酵過程中醋酸菌的研究多集中于醋酸發(fā)酵階段。對不同大曲中的醋酸菌進(jìn)行篩選及特性研究，有利于為后續(xù)食醋釀造過程提供優(yōu)良菌源，從而促進(jìn)食醋品質(zhì)的提升。

1.2.5 食醋大曲中的乳酸菌

食醋大曲中的產(chǎn)酸菌不僅是傳統(tǒng)意義上的醋酸菌，還包括許多乳酸菌。一些乳酸菌除產(chǎn)乙酸外，還能產(chǎn)生乳酸、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和氨基酸等[32]。氨基酸和乳酸能夠?qū)σ宜岙a(chǎn)生緩沖作用，中和乙酸的刺激性味感，改善食醋風(fēng)味。此外，乳酸菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物也能在賦予成品食醋更好口感的同時，給予食醋一定的益生功能，符合現(xiàn)代消費(fèi)者對保健功能的需求。部分食醋大曲中乳酸菌的研究結(jié)果如表3所示。

表3 部分食醋大曲中乳酸菌的研究概況Table 3 Summary of lactic acid bacteria in some vinegar Daqu

近年來乳酸菌產(chǎn)多糖[36]、產(chǎn)細(xì)菌素[37]及耐藥性[38]等特性備受科研人員關(guān)注。食醋作為一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品，其發(fā)酵劑大曲中的乳酸菌不僅可為乳酸菌研究提供新的菌種來源，也可針對其代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析并通過生物強(qiáng)化提高食醋的品質(zhì)。

1.2.6 食醋大曲中的其他微生物

大曲生態(tài)系統(tǒng)中的微生物群落結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有些微生物在大曲中的量很少，卻發(fā)揮著重要作用，如放線菌屬（Actinomyces）和泛菌屬（Pantoeasp.）等。不同類型大曲的功能微生物菌群存在較大差異，加之不同測序方法之間存在差異性，使得不同食醋大曲可能存在未被發(fā)現(xiàn)的特殊微生物。對不同食醋大曲功能微生物菌群進(jìn)行解析或?qū)Ρ确治?，對探究食醋發(fā)酵過程及建立大曲與后續(xù)發(fā)酵過程及產(chǎn)品間的聯(lián)系尤為重要，有利于大曲以及食醋品質(zhì)的提升。

2 食醋大曲品質(zhì)

大曲是食醋釀造的“靈魂”所在，一般認(rèn)為大曲中含有多種風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì)，大曲品質(zhì)直接影響食醋品質(zhì)。傳統(tǒng)上，大曲品質(zhì)的優(yōu)劣在感官特征上可以通過外觀、斷面、香味等進(jìn)行比較。近年來，隨著學(xué)者對大曲研究的不斷深入，開始涉及到采用一些指標(biāo)的測定用以表征大曲品質(zhì)的優(yōu)劣。優(yōu)質(zhì)大曲“穿衣”情況好且均勻、微生物（尤其是霉菌）種類及數(shù)量多、酶活力高；而劣質(zhì)大曲可能會引起食醋品質(zhì)劣變。Li Pan等[6]研究表明，導(dǎo)致食醋反渾的微生物可在大曲微生物種群中得到溯源。目前針對大曲品質(zhì)表征指標(biāo)的研究并不全面，并且鮮有對大曲品質(zhì)影響因素、大曲品質(zhì)與食醋品質(zhì)的聯(lián)系及大曲品質(zhì)改良等方面的系統(tǒng)性分析，本文就這4 個方面對食醋大曲品質(zhì)進(jìn)行概括總結(jié)。

2.1 食醋大曲品質(zhì)的影響因素

食醋大曲于開放環(huán)境中生產(chǎn)，當(dāng)?shù)貧夂?、水源、土壤等均會對其品質(zhì)造成影響，進(jìn)而不利于后續(xù)發(fā)酵過程。鮮有對食醋大曲生產(chǎn)過程中品質(zhì)影響因素的概述。食醋大曲品質(zhì)的影響因素主要為原料及處理、制曲工藝及環(huán)境和微生物的影響3 個方面。非生物因素一般通過對微生物造成影響而間接對食醋品質(zhì)產(chǎn)生影響。

2.1.1 大曲的原料及處理

不同大曲生產(chǎn)過程中所用原料存在較大差異，因此其中的微生物以及提供給微生物生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)不同。微生物決定代謝產(chǎn)物，代謝產(chǎn)物決定大曲的風(fēng)味成分，進(jìn)而影響大曲品質(zhì)。原料的預(yù)處理，即采用生料或熟料進(jìn)行發(fā)酵以及原料的粉碎程度均會對大曲的品質(zhì)造成影響。生料所帶入的微生物種類較為復(fù)雜，每批次原料生產(chǎn)的大曲其微生物群落結(jié)構(gòu)可能存在差異，并且可能會有新的微生物種類出現(xiàn)，而熟料在經(jīng)過高溫蒸煮后殺滅了大多數(shù)微生物。生料發(fā)酵相對于熟料發(fā)酵來說，對大曲品質(zhì)有一定的促進(jìn)作用，但其存在的雜菌污染也是需要考慮的問題。此外，某些大曲在生產(chǎn)過程中將母曲作為新曲原料的一部分投入使用，其中的菌系、物系、酶系均會對大曲的品質(zhì)產(chǎn)生影響。

2.1.2 大曲的制曲工藝及環(huán)境

不同的制曲工藝形成了不同醅溫的大曲，而不同醅溫的大曲因其菌群結(jié)構(gòu)存在差異，品質(zhì)不盡相同。在制曲過程中不同溫度對微生物進(jìn)行選擇，使體系中的微生物向耐受該環(huán)境的方向進(jìn)化，微生物區(qū)系發(fā)生改變，進(jìn)而引起大曲品質(zhì)改變[39-40]。同時此過程中所富集微生物的代謝也會反過來影響曲醅的溫度及一系列指標(biāo)的波動變化。

在制曲過程中，大曲的溫度與水分多是通過翻曲及強(qiáng)制通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)相對控制，所以翻曲的時間和次數(shù)以及曲房通風(fēng)對于大曲品質(zhì)尤為重要。另外，環(huán)境溫度、曲房潔凈程度及曲蟲的存在也會對大曲品質(zhì)產(chǎn)生一定影響。

2.1.3 大曲微生物

大曲為微生物的生長繁殖提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，微生物可在其中生長、代謝及分泌多種酶類，使大曲具有多種功能；同時原料物質(zhì)被微生物分解代謝，形成相應(yīng)的代謝產(chǎn)物，構(gòu)成食醋的風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì)，影響食醋品質(zhì)。另外，一些污染性微生物的存在或某些微生物含量過高也會造成大曲的品質(zhì)劣變。微生物并非作為單一因素影響大曲品質(zhì)，大曲中的微生物與制作時的原料及處理、制曲工藝及環(huán)境是密不可分的，所以，將三者結(jié)合探究其對大曲品質(zhì)的影響，更具有系統(tǒng)性。

2.2 食醋大曲品質(zhì)的表征

隨著制曲工藝的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)食醋大曲品質(zhì)優(yōu)劣的感官判斷方法正逐漸被指標(biāo)測定所取代，或是采用兩種方法并重的方式進(jìn)行。目前鮮有系統(tǒng)性的食醋大曲品質(zhì)表征指標(biāo)，本文將食醋大曲品質(zhì)的表征歸納為微生物、理化指標(biāo)和酶活性與風(fēng)味成分3 個方面。

2.2.1 食醋大曲微生物的表征

食醋大曲微生物區(qū)系是大曲品質(zhì)最重要的表征因素。大曲于開放環(huán)境中生產(chǎn)，菌系較為復(fù)雜。某種微生物作為大曲品質(zhì)優(yōu)劣的表征主要從其是否為污染菌、是否產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì)以及能否促進(jìn)后續(xù)食醋發(fā)酵等方面進(jìn)行判斷。大曲中的微生物主要包括霉菌、酵母菌、細(xì)菌和放線菌等。

大曲中的曲霉、根霉和犁頭霉分泌糖化酶、淀粉酶、酯化酶等，有利于促進(jìn)大曲的發(fā)酵進(jìn)程及形成良好的品質(zhì)。而大曲中存在的其他絲狀真菌，如青霉、毛霉、紅曲霉等，其一部分對大曲的生產(chǎn)具有積極作用，一部分則是大曲發(fā)酵過程中的污染菌，這些污染性霉菌的存在將會嚴(yán)重影響大曲質(zhì)量。

酵母菌除對大曲的風(fēng)味產(chǎn)生貢獻(xiàn)，也可產(chǎn)生多種酶類促進(jìn)大曲的發(fā)酵進(jìn)程?？勰覐?fù)膜孢酵母可分泌大量淀粉酶、酸性蛋白酶和糖化酶，具有降解淀粉的作用[41-42]。產(chǎn)酯酵母可分泌酯酶，且可與乳酸菌協(xié)同作用共同促進(jìn)大曲香氣物質(zhì)的形成[6,43]。大曲中的其他酵母也與其他微生物協(xié)同或單獨(dú)對大曲的香氣物質(zhì)產(chǎn)生積極作用。

大曲中具有生香功能的細(xì)菌主要包括芽孢桿菌、乳酸菌和醋酸菌。其中，芽孢桿菌能分泌淀粉酶和蛋白酶，是大曲風(fēng)味物質(zhì)形成的重要菌源，對大曲生產(chǎn)是有利的[44]。在大曲生產(chǎn)過程中，乳酸菌可為酵母菌的酯化作用提供底物，但若大量生長繁殖，則會導(dǎo)致大曲過于酸化，不利于大曲的發(fā)酵生產(chǎn)[45]。

2.2.2 食醋大曲理化指標(biāo)及酶活性的表征

食醋大曲理化性質(zhì)是驗(yàn)證大曲發(fā)酵是否成熟的靜態(tài)指標(biāo)，是評價大曲品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。若發(fā)酵成熟的大曲水分含量太高，容易引起大曲發(fā)生二次霉變，從而降低其質(zhì)量。適當(dāng)?shù)乃岫瓤梢砸种朴泻﹄s菌在大曲中生長，同時也可作為前體物質(zhì)參與酯化反應(yīng)生成一些風(fēng)味物質(zhì)。優(yōu)質(zhì)大曲中淀粉殘量低于普通大曲，并且淀粉殘量與糖化酶和液化酶的活性高低有關(guān)。

大曲酶系是大曲作為糖化發(fā)酵劑的根本所在，液化酶和糖化酶有利于提高原料利用率，但糖化力過高會導(dǎo)致產(chǎn)酸菌繁殖，從而影響大曲品質(zhì)；蛋白酶主要貢獻(xiàn)于大曲曲香物質(zhì)的形成；酯化酶能促進(jìn)酯類化合物的生成；纖維素酶能破壞原料的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，釋放淀粉，有利于淀粉酶作用，進(jìn)而提高原料利用率和出醋率[16]。

理化指標(biāo)及酶活性是大曲品質(zhì)的重要表征因素，在一定程度上，理化指標(biāo)及酶活性對于大曲品質(zhì)的表征與微生物的多樣性及演替密不可分。

2.2.3 食醋大曲風(fēng)味物質(zhì)的表征

大曲體系復(fù)雜，在發(fā)酵過程中微生物利用原料產(chǎn)生一系列代謝產(chǎn)物，形成風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì)。優(yōu)質(zhì)大曲中游離氨基酸和微量揮發(fā)性成分的總量均高于普通大曲，所以風(fēng)味物質(zhì)可作為大曲品質(zhì)的一個表征因素。各指標(biāo)均會對大曲品質(zhì)造成影響，對大曲品質(zhì)的表征應(yīng)該綜合考慮這3 個方面因素。

2.3 食醋大曲品質(zhì)與食醋品質(zhì)的相關(guān)性

食醋大曲中含有復(fù)雜多樣的微生物系和酶系，是主要的糖化發(fā)酵劑，可控制發(fā)酵進(jìn)程，其品質(zhì)直接影響食醋的風(fēng)味、品質(zhì)和出醋率[16,46]。高酸和高酯是高品質(zhì)食醋的兩個重要指標(biāo)，大曲是其中產(chǎn)酸、產(chǎn)酯過程中較為重要的環(huán)節(jié)[47]。良好的食醋品質(zhì)由很多因素決定，特別是發(fā)酵過程中的微生物區(qū)系，在食醋中發(fā)現(xiàn)的絕大部分風(fēng)味物質(zhì)是由大曲中的微生物發(fā)酵產(chǎn)生，且大曲中存在的污染性微生物也會對食醋品質(zhì)造成影響[6]。此外，大曲發(fā)酵過程中理化指標(biāo)的動態(tài)變化最終也會影響食醋品質(zhì)。大曲中微生物代謝產(chǎn)生一系列的風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味前體物質(zhì)，這些物質(zhì)或是直接進(jìn)入食醋體系中，或是在后續(xù)發(fā)酵過程中進(jìn)一步反應(yīng)形成風(fēng)味物質(zhì)，形成食醋獨(dú)特的風(fēng)味。大曲作為固態(tài)發(fā)酵中不可或缺的一部分，影響其品質(zhì)的微生物、理化性質(zhì)和酶活性及風(fēng)味物質(zhì)大都是通過影響大曲品質(zhì)進(jìn)而對食醋品質(zhì)產(chǎn)生影響，因此，大曲品質(zhì)直接決定食醋的品質(zhì)。

2.4 食醋大曲品質(zhì)的改良

傳統(tǒng)食醋大曲的生產(chǎn)是我國谷物醋的一大特色，其于開放環(huán)境中進(jìn)行，發(fā)酵過程并未特意接種微生物[2]；生產(chǎn)所用原料、接觸的工具以及環(huán)境均未進(jìn)行消毒或滅菌處理[47]；生產(chǎn)受季節(jié)影響較大，且曲塊質(zhì)量還取決于操作者的技能，而操作者對于生產(chǎn)過程中涉及的微生物及生化反應(yīng)知之甚少[8]；基于以上因素，在實(shí)際生產(chǎn)中，雖然近年來大曲制造技術(shù)已相對成熟，但大曲品質(zhì)的不一致性和不穩(wěn)定性仍然是一個亟需解決的問題，且自然發(fā)酵過程中引入的雜菌也是食醋安全隱患問題的所在[48]。目前，在保證大曲質(zhì)量的前提下，如何機(jī)械化、現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化制曲是目前制曲行業(yè)的共性問題。

在未大規(guī)模改變原有生產(chǎn)模式的前提下使大曲品質(zhì)得到改善，需要對曲房環(huán)境、原料、制作工藝以及大曲中的微生物等進(jìn)行控制，前三者可以通過制定相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)，而大曲中的微生物可通過生物強(qiáng)化的方式來改變，進(jìn)而控制發(fā)酵過程。

2.4.1 生物強(qiáng)化技術(shù)

生物強(qiáng)化技術(shù)是指將具有特定功能的微生物加入一定環(huán)境系統(tǒng)中，從而改變該系統(tǒng)中的菌系組成，增強(qiáng)某種功能性微生物豐度，穩(wěn)定微生物菌群結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)該種微生物功能的強(qiáng)化[49]。生物強(qiáng)化技術(shù)最初應(yīng)用于工業(yè)廢水處理[50]，之后在其他領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用和發(fā)展，特別在食品發(fā)酵領(lǐng)域?qū)儆谝淮笱芯繜狳c(diǎn)[51-54]，在中國傳統(tǒng)食醋行業(yè)中的應(yīng)用處于初級階段。

2.4.2 食醋大曲的生物強(qiáng)化

隨著生物強(qiáng)化技術(shù)在發(fā)酵食品中應(yīng)用的推廣，對于食醋大曲的生物強(qiáng)化也進(jìn)入了不斷探索的階段。部分食醋大曲生物強(qiáng)化的研究結(jié)果如表4所示。

表4 部分食醋大曲生物強(qiáng)化的研究概況Table 4 Outcomes achieved in bioaugmentation of some vinegar DDaaqquu

大曲的生物強(qiáng)化對于食醋品質(zhì)的提升具有積極作用，并可在一定程度上穩(wěn)定大曲的微生物群落結(jié)構(gòu)，或在某個階段提高某些功能微生物含量，從而增加某些代謝產(chǎn)物的含量。微生物多樣性會影響食醋品質(zhì)，發(fā)生顯著改變后可能會使食醋的獨(dú)特風(fēng)味和口感發(fā)生惡化，因此對于生物強(qiáng)化后菌群顯著改變對食醋品質(zhì)的影響還有待進(jìn)一步研究。在未來食醋大曲的生產(chǎn)研究中，可以適當(dāng)?shù)夭捎蒙飶?qiáng)化方法，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改良，對食醋大曲品質(zhì)的改善以及促進(jìn)食醋品質(zhì)和出醋率提高等方面具有積極作用。

3 結(jié) 語

食醋大曲作為中國谷物醋固態(tài)發(fā)酵過程中的一大特色，對于食醋的生產(chǎn)、風(fēng)味、品質(zhì)等具有重要作用。國內(nèi)生產(chǎn)的食醋大曲大多采用自然接種，在開放式環(huán)境中培養(yǎng)，整個過程中大多依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，生產(chǎn)未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化和現(xiàn)代化，食醋大曲品質(zhì)穩(wěn)定性較差，受季節(jié)等因素影響較大。在生產(chǎn)過程中環(huán)境、原料以及生產(chǎn)器具中的微生物均會進(jìn)入到大曲體系中，菌群結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且引入的污染性微生物會導(dǎo)致食醋品質(zhì)劣變。食醋企業(yè)未針對不同季節(jié)、不同批次大曲在整個發(fā)酵過程中的菌群演替進(jìn)行探究；尚未建立完整的功能菌種庫，用以保存本土優(yōu)良菌種以備后續(xù)使用。此外，大曲發(fā)酵過程中的優(yōu)勢功能微生物及其作用機(jī)制尚未明晰；大曲受不同環(huán)境因子影響的菌群變化相關(guān)研究較少；食醋大曲品質(zhì)優(yōu)劣指標(biāo)的表征缺乏系統(tǒng)研究，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立；大曲品質(zhì)對食醋品質(zhì)的貢獻(xiàn)模糊。這些方面研究的不完善制約了食醋大曲品質(zhì)的改良，也在一定程度上影響食醋品質(zhì)。

近年來，對食醋大曲菌群結(jié)構(gòu)及其功能性微生物篩選應(yīng)用的研究處于初級階段，對大曲品質(zhì)及改良等方面的研究較少。不同食醋大曲發(fā)酵過程中菌群結(jié)構(gòu)的季節(jié)性、批次間、不同醅層間的差異需要更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐；需建立不同食醋大曲的功能菌種庫，規(guī)避因環(huán)境長期馴化而使自身獨(dú)特的微生物被淘汰的風(fēng)險；探究食醋大曲品質(zhì)表征的具體指標(biāo)，避免以經(jīng)驗(yàn)為主的傳統(tǒng)框架限制；剖析大曲品質(zhì)與食醋品質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系，具體為在大曲到成品食醋的整個生產(chǎn)流程中探究大曲中形成的風(fēng)味物質(zhì)是否由醋醅傳遞到成品食醋，或是大曲中形成的風(fēng)味物質(zhì)中是否存在醋醅、食醋中風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì)，進(jìn)一步研究大曲品質(zhì)劣變對食醋品質(zhì)、出醋率等方面的影響；應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組、蛋白組學(xué)等對不同食醋大曲中微生物受環(huán)境脅迫的應(yīng)答機(jī)制進(jìn)行具體探究；應(yīng)對不同大曲中存在的多種功能微生物進(jìn)行發(fā)酵性能研究，進(jìn)一步發(fā)掘生物強(qiáng)化菌種，避免引入外源強(qiáng)化菌株可能造成的污染；結(jié)合多種影響因素優(yōu)化食醋大曲的生物強(qiáng)化，改善食醋大曲的品質(zhì)，提升食醋的產(chǎn)量與品質(zhì)。