[00354579]白酒和酱油发酵功能菌群代谢调控关键技术研究及应用

白酒和酱油产业是省政府拟定打造的五个万亿级支柱产业及16个重点扶持的产业领域之一，其生产过程都是在开放的极端环境中进行的。这些产业自古以来都是籍以师徒传承和凭经验管理的作坊式生产模式，传承与规模化，高效与特色化间的不协调已成为制约产业核心竞争力提升和持续发展的主要障碍。项目以传统发酵食品白酒和酱油为对象，系统研究了其生产过程中微生物群落组成和代谢组分的变化规律，解析了菌群与目标代谢物的相关性，发掘功能微生物资源，创建了基于功能菌群扰动调控群落及其代谢的共性平台技术，并在白酒和酱油等产业中示范应用，解决了影响产业持续发展过程中产品品质下降、同质化现象严重等难题。项目历经8年持续攻关，在国家自然科学基金和四川省重大项目等支持下，取得了多项理论和技术突破，主要创新性贡献如下： 1.发明了耐盐菌株的高密度培养技术，解决了小生态环境变化等妨碍酱油规模化生产应用的瓶颈问题 解析了功能菌株间以及与强化对象中群落的互作关系，开发了基于高密度培养及分步扰动调控的酱油发酵新工艺。揭示了盐分、静压、温度等小生态环境对群落和代谢物组分的影响规律。 2.发现了耐盐菌株生物降解黄曲霉素B1(AFB1)的机制和调控方式，建立了消减AFB1和品质提升偶联的酱油生产新技术 探究了耐盐菌株降解AFB1的途径及调控机制，发现了研究对象是通过跨膜运输在胞内多步协同作用降解AFB1为多个无毒产物，两菌株间协同作用增加AFB1降解效率同时提高酱油品质。 3.集成创新了功能菌群扰动的强化大曲生产技术和基于节能制曲设施的过程调控技术，解决了大曲自动化生产的瓶颈问题 研究了大曲中功能菌群的互作关系，以及功能菌群与代谢组分的相关性，开发了扰动菌群与大曲功能菌群正相关的强化大曲生产新技术。解析了CO₂、湿度和温度场层的梯度变化对大曲群落及质量的影响，建立了基于气流扰动的三场层梯度变化调控技术。 4.创建了生物扰动生产过程的群落及代谢调控技术，解决了浓香型白酒生产中优势功能菌群进化缓慢的问题 探寻传统白酒酿酒主要过程小生态环境（窖泥、糟醅和黄水）群落互作特点及与代谢组分的相互关系，模拟小生境的群落变化规律，开发了基于生物扰动的人工窖泥生产、窖池养护及“增己降乳”新技术。 成果在酱油生产中示范应用，蛋白利用率提高3%，关键成分4-乙基愈创木酚的含量提高了1.6倍，黄曲霉毒素和黄曲霉毒素B1降至欧盟限量以下的8μg/kg和2μg/kg。人工窖泥培养、窖池养护技术及气流扰动三场层梯度变化调控技术等在泸州老窖10万吨酿酒基地建设工程中应用，基酒的产率和品质与30～50年窖池的相同。强化大曲和“增己降乳”新技术在11家企业中应用，产率和优质品率分别提高5%和10%以上，己酸乙酯含量增加15%以上，乳酸乙酯含量降低30%。 项目授权专利18件（发明专利14件，实用新型4件），发表论文82篇（SCI收录53篇）。自2014年开始在企业中应用，推动了核心竞争力提升和技术进步。三年累计获直接经济效益30.34亿元，新增利税8.63亿元，增收节资1.24亿元，经济和社会效益显著。