《食品科学》：黄山学院佘新松教授等：徽州黑米酒发酵过程中微生物多样性、品质特性及其挥发性风味物质分析

米酒又称甜酒或酒酿，是我国传统发酵食品，其以糯米为主要原料，通过霉菌、酵母菌和细菌等微生物的发酵作用酿造而成。徽州米酒是被纳入非物质文化遗产保护项目，是国家地理标志产品。黑米酒是徽州米酒的重要品类，是一种以黑米为原料，经蒸煮、拌曲、糖化、发酵、压榨、过滤、灭菌等工艺酿造而成，其酒体紫红晶莹，具有甘甜醇和、酒香浓郁的口感和风味。相比于普通米酒，黑米酒的酿制工艺增加了4 d的糖化过程，糖化结束后加入一定量的山泉水，继续发酵10 d后形成。

徽州黑米酒的加工方法以传统的酿造为主，其品质特性、特征挥发性风味形成与发酵微生物有关。在米酒的发酵过程中霉菌可降解淀粉和发酵糖类物质，酵母菌可将糖类物质转化成乙醇，然而米酒中仍存在着较多的细菌类群，赋予了米酒独特的风味品质。

黄山学院生命与环境科学学院的吴永祥、郝静雯和佘新松*等运用高通量测序技术解析徽州黑米酒不同发酵阶段的微生物群落组成变化，明确优势菌群，并从理化性质、主要活性物质含量、抗氧化作用以及挥发性风味成分等角度分析其发酵品质，旨在为准确认识徽州黑米酒发酵过程中微生物群落结构组成与发酵品质变化及相关性提供科学依据。

1 徽州黑米酒发酵过程中细菌菌群

多样性的变化

如表1所示，不同发酵阶段的徽州黑米酒样品覆盖率均达到99.99%，说明黑米酒样品的文库测序结果能反映其真实情况。在整个发酵过程中徽州黑米酒的Chaol指数和ACE指数整体均呈现下降趋势，表明徽州黑米酒在发酵后期的细菌群落丰富度降低。但在2～6 d，Chaol指数和ACE指数均呈先减小后增大的趋势，这与黑米酒发酵过程中的pH值下降和乙醇含量增加有关，导致发酵前期腐败菌相对丰度的降低；然而在发酵中期，为适应发酵环境的变化，部分菌群生存能力会逐步提升，物种数量有所增加。与未发酵样品（0 d）相比，发酵10 d的徽州黑米酒样品的Shannon指数和Simpson指数分别呈现增加和降低的趋势，分别为2.43和0.15，表明徽州黑米酒在发酵过程中细菌群落多样性在不断增加，该结果与王悦等研究佤族水酒发酵过程中微生物菌群的

多样性变化情况一致。

2 徽州黑米酒发酵过程中细菌群落结构组成变化

在门水平上，徽州黑米酒样品中共鉴定出14 个细菌物种，图1A显示相对丰度排名前10的物种，其他物种合并为others。徽州黑米酒发酵过程中的主要优势菌群为厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）。与未发酵样品（0 d）相比，发酵10 d的徽州黑米酒样品的厚壁菌门和变形菌门分别呈现降低和增加的趋势，其相对丰度分别为78.36%和20.99%。由此可见，在徽州黑米酒发酵过程中，厚壁菌门为绝对优势菌群，这可能是由于厚壁菌门中的乳杆菌和乳球菌大多为厌氧型，能够产酸且在高酸环境下生长，因而在徽州黑米酒发酵中相对丰度最高。

由图1B所示，在属水平上，发酵过程中徽州黑米酒的主要优势菌群为

Weissella

、促生乳杆菌属（

Levilactobacillus

Lactococcus

、乳植杆菌属（

Lactiplantibacillus

）、乳酪杆菌属（

Lacticaseibacillus

），这5 类菌群在发酵0 d黑米酒的相对丰度分别为37.68%、21.80%、2.26%、7.18%、2.60%，发酵末期（10 d）黑米酒中相对丰度分别为32.03%、10.19%、16.48%、3.58%、7.24%。结果表明，在整个发酵过程中，徽州黑米酒的细菌菌群组成结构基本相似，只是相对丰度有所差异，其中魏斯氏菌属为发酵过程中的绝对优势菌群，乳球菌属在发酵过程中呈现大幅增加，成为第二优势菌。隶属于乳酸菌的魏斯氏菌属、促生乳杆菌属、乳球菌属、乳酪杆菌属、乳植杆菌属这5 种菌群，在发酵末期（10 d）相对丰度总和为69.52%，使乳酸菌成为徽州黑米酒发酵过程中的优势菌，这可能与乳酸菌在黑米酒发酵过程中利用发酵糖产生乳酸，降低pH值，并且能产生细菌素，抑制了黑米酒发酵中其他致病菌、致腐菌的生长有关。同时，乳酸菌在黑米酒发酵过程中能产生酯类、醇类、有机酸等风味物质，赋予了黑米酒独特的口感与风味，对于黑米酒的品质和风味起着重要作用。徽州黑米酒中还检测出不动杆菌属（

Acinetobacter

），但随着发酵时间的延长，不动杆菌属的相对丰度呈下降趋势。Qian Min等研究发现甜米酒在酿造后期的优势细菌为芽孢杆菌属、不动杆菌属。不动杆菌属一般为条件致病菌，部分为人体肠道内正常微生物，大量研究表明，该属细菌存在于酒曲和米酒样品中。

3 徽州黑米酒发酵过程中理化指标变化

如表2所示，在0～10 d的发酵过程中，徽州黑米酒的乙醇含量显著增加（

P

＜0.05），从发酵初期到发酵结束，黑米酒的乙醇体积分数从（0.33±0.06）%逐渐增加到（15.80±0.17）%。随着发酵时间的延长，徽州黑米酒的pH值在0～8 d显著降低（

P

＜0.05），在8～10 d变化趋于平缓。总酸含量是酒类产品的重要指标，对酒体品质和风味贡献较大。徽州黑米酒的总酸质量浓度在整个发酵过程中呈显著升高趋势（

P

＜0.05），在发酵末期（10 d）达到（5.11±0.08）g/L，总酸质量浓度的变化趋势与pH值的变化趋势相吻合。此外，在整个发酵阶段，总糖和还原糖质量浓度均呈显著下降趋势（

P

＜0.05），从发酵初期到发酵结束，总糖和还原糖质量浓度分别由（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。结果表明，在黑米酒的发酵过程中根霉菌和乳酸菌等大量繁殖，消耗了可发酵糖，同时将糖类转化为有机酸、氨基酸和乙醇等物质，导致pH值的降低、总糖和还原糖含量的减少以及总酸含量的增加与乙醇体积分数的升高。

4 徽州黑米酒发酵过程中主要活性物质变化

多酚和黄酮类化合物是米酒中主要的生物活性物质。如表3所示，在0～10 d的发酵过程中，徽州黑米酒的总酚和总黄酮含量显著增加（

P

＜0.05），从发酵初期到发酵结束，总酚和总黄酮质量浓度分别由（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质，使其颜色艳丽，且具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎症及保护心血管等生理作用。如表3所示，随着发酵时间的延长，徽州黑米酒中花色苷质量浓度在0～6 d显著增加（

P

＜0.05），在8～10 d变化趋于平缓，发酵结束时达到（507.76±3.12）mg/L，与杨忠采用高效液相色谱技术测定发酵过程中黑米酒花色苷物质的变化规律一致，这可能是由于微生物发酵，特别是根霉菌发酵，可以柔化黑米的种皮细胞壁，使得花色苷被更多释放出来，以及在黑米酒发酵过程中，醪液中的糖类在微生物作用下转化成乙醇，更有利于黑米中花色苷的溶出。黄士淇等采用米根霉3005、米根霉3079和少孢根霉3152发酵墨江紫米，结果表明，根霉菌发酵能显著提升总花色苷含量，但发酵后花色苷的种类没有变化。徽州黑米酒在发酵过程中花色苷含量的变化，与发酵的菌种和时间都有关。本研究中总酚、总黄酮和花色苷质量浓度均大于程天雨在玫瑰茄杂粮复合米酒酿造工艺及其品质研究中的（415.07±6.75）、（171.39±45.24）、（36.88±0.57）mg/L，这与原材料种类以及加工方式之间的差异性有关。此外，米酒中含有丰富的游离氨基酸，这些氨基酸不仅是米酒的重要活性组分，而且还为米酒提供鲜美、柔和、浓郁和协调等特征，能有效改善发酵米酒的感官特性和风味品质。由表3可知，在整个发酵过程中徽州黑米酒的总游离氨基酸质量浓度显著增加（

P

＜0.05），从发酵初期的（926.59±14.26）mg/L增加到发酵末期的（7 312.82±97.31）mg/L，表明发酵后的徽州黑米酒的营养特性、风味品质得到了显著改善。

5 徽州黑米酒发酵过程中ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除能力及还原力变化

如图2A所示，随着发酵时间的延长，徽州黑米酒的ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除能力均得到显著增强（

P

＜0.05），从发酵初期到发酵结束，ABTS阳离子自由基清除率由（73.33±1.18）%提高至（99.03±0.26）%，DPPH自由基清除率则由（51.80±0.42）%提高至（80.58±0.94）%。由图2B可知，在0～10 d的发酵过程中，徽州黑米酒的还原力呈显著上升趋势（

P

＜0.05）。由此可见，黑米酒在发酵过程中还原力的变化趋势与其ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除能力的变化趋势一致，表明发酵后徽州黑米酒的抗氧化活性得到显著增强，这可能与徽州黑米酒在0～10 d发酵过程中主要生物活性物质含量的显著增加有关。

6 徽州黑米酒发酵过程中主要活性物质含量与其抗氧化作用的相关性分析

采用Spearman系数法，对徽州黑米酒发酵过程中的主要活性物质含量与其抗氧化能力进行相关性分析。如表4所示，徽州黑米酒中的总酚含量、总黄酮含量和花色苷含量与ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力均呈极显著正相关（

P

＜0.01），总酚含量、总黄酮含量与还原力呈显著正相关（

P

＜0.05）。总游离氨基酸含量与徽州黑米酒的ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、还原力也呈显著正相关（

P

＜0.05、

P

＜0.01），这可能与米酒发酵过程中产生的半胱氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和组氨酸等诸多氨基酸具有较强的抗氧化活性有关。此外，徽州黑米酒发酵过程中总酚含量、总黄酮含量与花色苷含量之间均呈极显著正相关（

P

＜0.01），这可能与3 种物质具有相同或相似的前体物质（如苯丙氨酸），经过微生物发酵及酶促反应逐步转化成各种酚类、黄酮类和花色苷类化合物有关。相关性分析显示，ABTS阳离子自由基清除能力与DPPH自由基清除能力、还原力之间呈显著正相关（

P

＜0.05、

P

＜0.01），相关系数分别为0.968、0.843；DPPH自由基清除能力与还原力呈极显著正相关（

P

＜0.01），相关系数为0.942；以上相关性分析结果与徽州黑米酒发酵过程中的抗氧化作用结果相印证。

7 徽州黑米酒发酵过程中挥发性成分鉴定

如表5所示，在0～10 d的发酵过程中，采用固相微萃取结合GC-MS技术从徽州黑米酒样品中检测到挥发性化合物的相对含量分别为85.98%、95.92%、94.84%、95.35%、95.75%、96.71%。发酵过程中共检测到26 种挥发性化合物，包括酯类、醇类、酸类、酮类等，其中醇类和酯类物质为主要的挥发性物质。醇类物质是酒中重要的呈香物质，适量的挥发醇可以增加酒体的醇香，对酒的香气贡献作用大。随着发酵时间的延长，徽州黑米酒中的醇类物质相对含量呈增加趋势，在发酵第10天时相对含量达到最高，为93.52%，这与谷晓东等研究结果一致。除乙醇外，徽州黑米酒在发酵过程中还检测出4 种醇类物质，包括异丁醇、异戊醇、2,3-丁二醇和苯乙醇，在发酵末期，其相对含量分别为0.81%、1.99%、0.26%和0.77%。有研究报道，异戊醇是发酵酒和醋的香气物质，主要呈醇香、麦芽香、水果香和花香；苯乙醇是葡萄与葡萄酒的重要香气化合物，呈玫瑰花香和蜂蜜香；2,3-丁二醇是酒类中极少数呈香多元醇之一，主要呈黄油和奶油香气。张洋洋等在米酒液态发酵过程中也检测到苯乙醇、异丁醇、异戊醇、2,3-丁二醇等醇类化合物，但其相对含量有所差异，这与发酵原材料及加工工艺不同有关。以上结果表明，发酵过程中形成的醇类化合物赋予了徽州黑米酒独特的香气与口感。

酯类物质是由发酵过程中的微生物代谢及老化产生脂肪酸和醇类发生酯化反应生成的物质，是酒类中最重要的风味化合物。在徽州黑米酒发酵过程中共检出13 种酯类物质，主要包括乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、十四酸乙酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、辛酸乙酯等挥发性成分。在0～10 d的发酵过程中，徽州黑米酒中酯类挥发性物质含量整体上呈上升趋势，从发酵初期到发酵结束，黑米酒的酯类相对含量从1.16%逐渐增加到2.62%。酯类物质的相对含量虽然较低，但由于它们的阈值较低，是酒类花香和果香气味的主要贡献者。有研究报道，乙酸乙酯具有菠萝香气、味甜爽口；辛酸乙酯主要呈梨和菠萝的香气，赋予了苗族米酒独特的风味；棕榈酸乙酯具有奶油风味；乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯分别呈香蕉香和花香。由以上结果可知，酯类化合物在徽州黑米酒呈现出的果香、花香、奶油味等独特风味中发挥了重要作用。在徽州黑米酒发酵过程中，还检测出少量的酸类和酮类物质，它们能使徽州黑米酒香气更加协调与平衡。

结论

本研究通过分析发酵过程中徽州黑米酒的细菌群落结构组成，发现徽州黑米酒在发酵后期细菌群落多样性明显增加，Firmicutes和Proteobacteria为主要优势菌门，

Weissella

Levilactobacillus

Lactococcus

Lacticaseibacillus

Lactiplantibacillus

5 种乳酸菌为优势菌属。发酵后徽州黑米酒的乙醇体积分数与总酸质量浓度均显著增加，pH值、总糖质量浓度及还原糖质量浓度均显著降低。在发酵过程中，徽州黑米酒中的总酚、总黄酮、花色苷与总游离氨基酸质量浓度均随着发酵时间延长显著增加。发酵后的徽州黑米酒具有良好的ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力及还原力。相关性分析结果表明，徽州黑米酒的抗氧化能力与其主要活性物质含量呈显著正相关，其中总酚、总黄酮、花色苷和总游离氨基酸是徽州黑米酒发酵后期抗氧化能力显著增强的关键生物活性物质。发酵后的徽州黑米酒共检测到26 种挥发性化合物，醇类和酯类为其主要挥发性物质，呈现出独特的果香、花香、奶油味等风味。本研究结果可为准确认识徽州黑米酒发酵过程中微生物群落结构组成与发酵品质的变化及相关性提供数据参考，并为加快推进黄山地区“土特产”产业的高质量发展提供理论支撑。

引文格式：

吴永祥, 郝静雯, 张朋涛, 等. 徽州黑米酒发酵过程中微生物多样性、品质特性及其挥发性风味物质分析[J]. 食品科学, 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.

实习编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、重庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅游学院、西昌学院、北京联合大学协办的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）