《食品科学》：四川轻化工大学黄治国教授等：不同质量浓香型白酒窖泥细菌群落结构差异性分析

中国白酒历史悠久、源远流长，在长期发展过程中，因酿造工艺的不同，逐步形成了浓香型、米香型、酱香型、清香型四大基础香型，并进一步发展出多种其他香型的白酒分类体系。作为四大基本香型之一，浓香型白酒因其芳香浓郁、口感绵柔、诸味协调、尾净香长的风格而广受欢迎，其产量与销量约占白酒总体的70%以上。

传统浓香型白酒采用“泥窖固态发酵”工艺，其中全泥窖池是实现发酵的关键设施，相较于酱香、凤香、特香、芝麻香等香型所使用的发酵设备，泥窖更易于微生物附着并有利于其生长繁殖。窖泥的质量直接影响着酒的产量与独特风味，因此对其评价方法的探索始终是行业研究的重点。早在20世纪90年代李家明等就提出了根据感官、理化和微生物3类指标综合评价窖泥质量的方法，且该体系至今仍被广泛采用。然而，感官评价结果依赖于评价人员的经验，主观性强，评价标准难以统一量化，导致目前行业内尚未建立标准化的窖泥质量评估体系。

窖池凭借独特的厌氧环境和丰富微生物群落，能直接或间接地调控风味化合物的生成路径，是决定白酒风味特征的核心因素。窖泥作为白酒酿造的功能性介质，其品质优劣一方面受到窖泥理化特性的影响，如水分、pH值、腐殖质、有效磷、氨态氮等指标在窖泥的培育与品质维持中发挥着关键作用，窖泥作为白酒酿造过程中特有的环境样品，是一种高含水量、高腐殖质且低含氧量的特殊土壤。曾波等通过对比浓香型白酒窖底泥和窖壁泥理化指标的差异后发现，pH值和水分含量是影响窖泥质量的关键指标。Tao Yong等分别对窖龄1～50 a窖泥的理化性质进行了分析，结果发现pH值和NH 4 + 含量随窖龄增加而呈上升趋势，乳酸含量则随之降低。另一方面，窖泥中的微生物群落结构与多样性同样是影响窖泥品质的重要因素，目前相关研究已广泛围绕这一方向展开。例如，王春艳等以不同窖龄窖池窖壁泥与窖底泥为研究对象，发现新窖池窖泥的优势真菌属主要为青霉菌属、毡盘菌属和被孢霉属，老窖池窖泥的优势真菌属为嗜热真菌属、曲霉菌属和根毛霉属；Liu Maoke等探究了泸州老窖5 a与100 a窖泥的真核微生物差异，发现5 a窖泥中Rhizopus、Phoma和Trichosporon的相对丰度更高，100 a窖泥中以Aspergillus和Candida为主导。Mei Junlan等通过对5个省份不同窖龄窖泥中微生物群落及理化指标进行综合分析，结果发现Lactobacillus是新窖泥（＜10 a）中的优势菌属，而Caproiciproducens在老窖泥中占主导地位。

窖泥的质量在很大程度上决定了浓香型白酒的独特风味与最终品质。细菌作为窖泥中的主要功能微生物，在产酸和风味物质形成中发挥了核心作用。随着多轮发酵的进行，窖泥中的功能细菌不断富集，逐步形成结构复杂且稳定的微生物群落体系。长期的生产实践经验认为，窖池窖龄越长，其窖泥质量越好，因此目前关于窖泥的研究多在探讨在不同窖龄之间的差异，而缺乏以窖泥质量为变量的窖泥细菌微生物群落特征分析。鉴于窖龄并不能完全客观地反映窖泥的实际功能状态，而窖池的产酒质量则是其微生态系统健康状况最直观的综合体现，因此，四川轻化工大学酿酒科学与技术四川省重点实验室的黄治国、徐科宇、卫春会*等根据某浓香型酒厂部分窖池近年的产酒质量情况，将窖池分为优、中、差3个质量等级，对不同质量窖泥细菌群落结构特征进行比较，并与窖泥理化性质（包括pH值、氨态氮、腐殖质、有效磷等）进行相关性分析，以期为窖泥质量多维度评估及为新窖泥中理化和微生物的调控提供参考，有利于对窖泥的养护起到理论支撑作用，推动窖泥质量评价走向系统化和科学化。

1 窖泥样品细菌总DNA琼脂糖凝胶电泳结果

用E.Z.N. A.® soil DNA Mini Kit II脱氧核糖核酸抽提试剂盒提取窖泥样品细菌总DNA，采用琼脂糖凝胶电泳法检测DNA浓度，得到凝胶电泳成像图。如图1所示，电泳条带分明、 清晰明亮，所有样品均满足后续测序要求。

2 窖泥DNA测序及稀释曲线

本研究利用Illumina MiSeq平台对15个窖泥样品的细菌群落进行测序分析。 经质控和优化 后 ，共获得755 018条有效细菌序列。基于各样本在不同测序深度下的S hannon指数绘制稀释曲线（图2），结果显示曲线随测序深度增加逐渐趋于平缓，表明当前测序量充足，数据合理性良好，能够可靠反映样品中细菌群落多样性。

3 不同质量窖泥细菌群落结构α多样性

使用降噪后的序列进行α多样性分析，得到不同质量窖泥的细菌微生物多样性指数（表1），所有样品的覆盖率均达到99.5%以上，表明测序深度充分，能够覆盖样品中绝大多数的细菌群落。该结果具有良好的代表性，能够真实反映窖泥样品中细菌群落的多样性及丰度情况。

由表1可知，优级窖泥和中级窖泥中的细菌α多样性总体上显著高于差级窖泥（P＜0.05），说明高质量窖泥的细菌菌群更丰富、分布更均匀，这可能与窖泥活性和理化环境差异有关，窖泥作为营养物质的载体和微生物的栖息地，其性质在较大程度上决定了微生物群落结构。而优级窖泥中的细菌α多样性低于中级窖泥，可见窖泥质量与细菌多样性并非呈绝对正相关，由于优级和中级窖泥中的营养物质均较为丰富，已经能够满足大部分窖泥细菌微生物的生存，优级窖泥中的关键功能细菌微生物经长期训化占据了绝对优势地位，而其他对酿酒微环境耐受性较低的微生物生存空间被抑制，导致窖泥α多样性降低。

4 不同质量窖泥细菌群落结构

根据得到的ASV在不同分类水平进行物种分类，所有样本中，窖泥细菌微生物共检测出19个门、31个纲、47个目、78个科、154个属。

4.1 基于门水平的窖泥细菌群落结构

在门分类水平的物种分类信息，分析样品ASV在门分类水平的细菌群落结构（图3）。所有样品中共检测到19个细菌门，其中共7个优势菌门（相对丰度≥1%），分别为芽孢杆菌门（Bacillota，所有样本中的平均相对丰度为39.55%，下同）、假单胞菌门（Pseudomonadota，54.01%）、绿弯菌门（Chloroflexota，19.86%）、拟杆菌门（Bacteroidota，12.42%）、酸杆菌门（Acidobacteriota，2.07%）、互养菌门（Synergistota，1.35%）、放线菌门（Actinomycetota，1.05%），这些细菌门也是浓香型白酒窖泥中最为常见的微生物。其中，Bacillota原名厚壁菌门（Firmicutes），是浓香型白酒窖泥中的绝对优势菌群，在该研究中，Bacillota是优级和中级窖泥中的绝对优势菌群，与Chen Li等的研究结果相符，在优、中级窖泥样品中的相对丰度为59.73%～90.65%。且有研究报道Bacillota作为窖泥中产香生酸的关键微生物菌群，其丰度是评定窖泥质量的重要指标之一。在差级窖泥中，Bacillota的相对丰度较低，而Pseudomonadota是绝对优势菌群，相对丰度为94.64%～98.12%，该结果与之前研究报道的变形菌门是新窖中优势菌门的结论相似。

4.2 基于属水平的窖泥细菌群落结构

在属分类水平的物种分类信息，分析样品ASV在属分类水平的细菌群落结构。所有样品中共检测到154个属，其中共41个优势菌属（相对丰度≥1%）。如图4所示，3个质量等级窖泥样品中相对丰度靠前的优势菌属各有不同。在优级窖泥样品中，相对丰度排名前5的菌属有Brevefilum、产己酸菌属（Caproiciproducens）、Petrimonas、产乙酸嗜蛋白菌（Proteiniphilum）、麦氏芽孢杆菌（Mageeibacillus）；中级窖泥样品中，相对丰度排名前5的菌属有乳酸菌属（Lactobacillus）、Caproiciproducens、Petrimonas、Proteiniphilum、芽孢杆菌属（Thermacetogenium）；差级窖泥样品中，相对丰度超过1%的菌属共检出4个，分别是假单胞菌属（Pseudomonas）、窄食单胞菌属（Stenotrophomonas）、肠杆菌属（Enterobacter）、Lactobacillus。

在浓香型白酒长期的生产过程中，窖泥细菌微生物不断被驯化，进而形成一个有利于白酒生产的稳定的微生物菌群体系，这些微生物的结构组成、丰度以及种属间的相互作用等因素，与浓香型白酒独特风味的形成密切相关。

图4中，优级和中级窖泥中的细菌群落多样性明显多于差级窖泥，其中Brevefilum是位于拟杆菌门下的一种厌氧或兼性厌氧微生物，在优级窖泥中相对丰度占比排列第一，能够参与丙酸盐的降解，同时为产香菌（如Clostridium）提供前体物质，该菌属在生产过程中经训化成为优势菌属，对窖泥质量的提升有着至关重要的作用。Lactobacillus在优级窖泥和差级窖泥中的相对丰度均低于中级窖泥，说明Lactobacillus也是浓香型白酒发酵过程中的重要角色，但并不是越多越好。有研究发现，Lactobacillus的快速增加会危害到窖泥中菌落结构的稳定性；此外也有研究表明，随着窖泥质量的提高，窖泥中的Lactobacillus含量会降低。

差级窖泥的细菌群落结构呈现出显著的生态失衡特征，主要表现为假单胞菌属（Pseudomonas）、窄食单胞菌属（Stenotrophomonas）和肠杆菌属（Enterobacter）的异常增殖，三者相对丰度总和超过95%，形成近乎单一的细菌群落结构。其中Pseudomonas是一种兼性厌氧微生物，在有氧环境中生长最佳，也可利用氮进行厌氧呼吸，而Stenotrophomonas作为需氧型微生物，也是差级窖泥中的优势菌属，说明窖泥可能存在微氧环境，这也会对其他严格厌氧型功能微生物产生抑制作用。差级窖泥的这种特殊菌群组成模式可能反映出两种典型的生态状态：一是窖泥微生态系统尚处于初始驯化阶段，功能菌群尚未完全定植；二是在长期生产过程中出现了明显的微生物群落退化现象导致窖泥老化。这种菌群失衡状态会产生多重负面影响：通过资源竞争和抢占生态位从而显著抑制产香功能菌（如Clostridium、Caproiciproducens等）的生长；破坏己酸、乙酸等关键风味物质的合成代谢网络；改变窖泥的理化性质（如降低pH值、过度消耗碳源和氮源等营养物质），进而形成恶性循环，加速窖泥的退化进程。

5 不同质量窖泥理化指标

窖泥的理化指标协同作用于窖泥微生态系统，在一定程度上能较好反映出窖泥的质量，也是目前评价窖泥质量优劣的重要指标。由图5可知，各窖泥的pH值存在显著差异（P＜0.05），随着窖泥质量的提升，其pH值越接近于7。这一趋势表明，在优质窖泥中，不同微生物之间通过相互作用逐渐建立起完整的代谢链，从而维持了体系内酸碱环境的相对稳定，使pH值趋于中性。不同质量窖泥中氨态氮、腐殖质、有效磷的含量在各组间均存在显著差异（P＜0.05），且随着窖泥质量的提升，其氨态氮含量显著增加，在优级窖泥中达到最高，为763.58 mg/100 g，该结果与刘梅等研究结论一致。腐殖质和有效磷也随窖泥质量提升而显著增加（P＜0.05），最高达到27.53%、136.26 mg/100 g。腐殖质是窖泥中的关键有机组分，在微生物长期代谢过程中形成，其含量可作为评价窖泥肥力的重要指标，同时，腐殖质能够为部分窖泥微生物提供有利的生存环境，作为一种特殊培养基促进微生物群落的多样性，并发挥缓冲作用、离子交换功能及良好的保水能力。有效磷含量则是衡量窖泥供磷能力与生理活性的关键参数，充足的磷源不仅保障窖泥微生物的正常生长与代谢，也对提升窖泥整体质量具有至关重要的作用。

总之，本研究中窖泥的基本理化指标方面，其结果与李家明等提出的人工窖泥质量标准趋势基本一致，从而验证了这些传统指标的有效性。同时，窖泥理化指标的具体数据与此前相关研究结果相比较也存在一定差异，这一差异可能源于该酒厂独特的原料配方和养护工艺，暗示现有行业标准在不同地域和工艺条件下存在优化空间。

6 不同质量窖泥四大有机酸

不同质量窖泥的四大有机酸含量存在显著差异，结果如图6所示。分析结果显示，差级窖泥呈现出“高乳酸、低己酸”的特征：其乳酸含量显著高于优级和中级窖泥（P＜0.05），而己酸含量则显著低于后两者（P＜0.05）。虽然丁酸和乙酸的含量在差级窖泥中也呈现降低趋势，但差异未达显著水平。值得注意的是，优级和中级窖泥的四大有机酸总含量显著高于差级窖泥（P＜0.05），这一差异可能与两类窖泥中功能微生物的组成及生长代谢有关。例如，优级和中级窖泥中富 集的Caproic iproducens和Petrimonas主导己酸和乙酸的生物合成，从而形成更有利于白酒风味形成的有机酸谱系。这些发现表明，有机酸的组成特征也可作为评价窖泥质量的重要指标。

7 窖泥细菌群落与理化指标的相关性

不同质量窖泥之间理化指标的差异可能是影响窖泥细菌微生物生长代谢或其功能的重要因素。将相对丰度排名前20的优势细菌菌属与窖泥理化指标作相关性热图由图7可知，窖泥pH值、氨态氮、腐殖质、有效磷含量分别与Brevefilum呈极显著正相关（P＜0.001），与norank_f_Clostridiaceae、Caloramator、Mesoterricola、Petrimonas等呈极显著正相关（P＜0.01），该发现与张明珠等研究结果相似，它们作为窖泥理化的核心指标，为各种功能细菌微生物提供了适宜的生长环境和丰富的营养物质。这些指标与Pseudo monas、Sten otrophomonas、Enterobacter均呈极显著负相关（P＜0.001），该类菌群在低pH值、低营养环境中富集生长，是差级窖泥中的优势菌群，可作为窖泥退化的重要指示菌。

四大有机酸中，乙酸和己酸的含量与unclassified_f_Anaerolineaceae、Sedimentibacter、Aristaeella等菌属呈显著正相关（P＜0.05），其中己酸与norank_f_Clostridiaceae、Brevefilum等产香菌的相关系数达到极显著水平（P＜0.01）。有研究发现，unclassified_f_Anaerolineaceae作为厌氧纤维素降解菌，能够通过分解多糖产生乙酸前体，而乙酸是己酸合成的关键前体物质，其积累反映碳代谢活跃度，优质窖泥中乙酸与产香菌（如Clostridiaceae）的协作可能是风味形成的关键。另外，Pseudomonas等菌属与己酸含量呈极显著负相关（P＜0.01），这些需氧或兼性厌氧菌不仅竞争碳源，其代谢产物（如琥珀酸）还可能直接抑制己酸合成途径。乳酸含量与Pseudomonas等条件致病菌呈极显著正相关（P＜0.01），与norank_f_Clostridiaceae呈极显著负相关（P＜0.05），这表明一方面，norank_f_Clostridiaceae可能直接利用乳酸生成乙酸和己酸；另一方面，乳酸积累会抑制大多数功能菌群的生长，形成对产香微生物不利的生态环境。

结 论

本研究通过解析不同质量窖泥的细菌群落结构并与理化指标进行相关性分析，揭示了“环境-菌群-功能”关联模式。研究表明，优质窖泥的弱酸偏中性环境和高营养条件（氨态氮、腐殖质、有效磷含量高），为Brevefilum、Clostridiaceae、产己酸菌属等功能菌群提供了理想的生存环境，使其多样性和丰度显著增加，这些菌群通过协同作用，促进了己酸等关键风味物质的合成。相反，差级窖泥的低pH值和低营养环境则筛选出以Pseudomonas、Stenotrophomonas为主的条件致病菌（相对丰度＞95%），这些致病菌的代谢活动导致乳酸积累，并进一步抑制了产香功能菌的生长。因此，本研究不仅阐明了窖泥质量差异的微生物学基础，更重要的是，它将对窖泥质量的理解从“时间决定论”提升到了“健康状态决定论”的层面，为建立更科学的窖泥质量评价体系和退化窖泥的定向修复技术提供了精准的理论依据。

第一作者：

黄治国 教授

黄治国，博士，教授，博士生导师。现任四川轻化工大学酿酒科学与技术四川省重点实验室副主任、学术委员会委员，北京工商大学食品科学与工程博士研究生导师，四川省学术和技术带头人后备人选，四川省教科文卫体系统“黄治国技能人才创新工作室”领办人，自贡市创新领军人才、学术和技术带头人，宜宾市创新领军人才、学术和技术带头人，巴中市巴山优才特聘专家，全国白酒标准化技术委员会委员，中国轻工业联合会食品工业管理中心专家委员会委员，四川省食品科学技术学会理事、专家委员会委员，成渝地区双城经济圈固态酿造技术创新联盟副理事长。主要从事酿酒功能微生物及发酵控制等研究。发表论文120余篇；专著10 本；承担和完成科研项目30多项，研究成果产业化4 项，专利授权40 项；获省部级科技进步奖7 项，省优秀社科奖1 项，市科技进步奖5 项，省教学成果奖2 项。

引文格式：

黄治国, 徐科宇, 邓杰, 等. 不同质量浓香型白酒窖泥细菌群落结构差异性分析[J]. 食品科学, 2026, 47(3): 131-138. DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20250902-006.

HUANG Zhiguo, XU Keyu, DENG Jie, et al. Analysis of the differences in bacterial community structure of different grades of pit mud for Nongxiangxing Baijiu[J]. Food Science, 2026, 47(3): 131-138. (in Chinese with English abstract) DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20250902-006.

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

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、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，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。

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