4.2.1　清酒厂中微生物的生态分布

人们自古以来就利用食物发酵来提高其产品的安全性、稳定性、风味和营养价值。传统发酵过程是由真菌和细菌自发进行的，它们源于原材料、初始发酵剂及生产加工环境。其中，生产加工环境是食物发酵过程微生物菌群的不确定来源，与它相关的微生物生态系统对食品质量安全具有重要意义。日本清酒的天然发酵是微生物群落的动态演替过程，驱动其发酵过程的微生物就普遍存在于生产环境中。

清酒发酵生产显然包括了起着发酵作用的细菌和真菌。最初阶段是酒曲的制备，它是一种半需氧固态发酵，其中的微生物主要由黄曲霉米色亚种（Aspergillus flavus var.oryzae，是唯一接种到酒曲中的微生物）、芽孢杆菌和葡萄球菌及其他复杂可变的不定菌群组成。在酒曲和曲房环境中可以检测到黄曲霉是主要的优势真菌，反映出黄曲霉是唯一接种入酒曲的菌种。种子罐是清酒生产的下一个阶段，将酒曲和蒸熟的米饭、水一起落料，驱动微生物群落发生剧烈变化并开始进行乙醇发酵。黄曲霉、芽孢杆菌及其他微生物迅速减少，很可能是因为水合作用导致需氧菌减少，这样酿酒酵母、乳酸杆菌、乳球菌和克雷伯菌迅速繁殖。当开始进行主发酵时，在这个阶段出现大量的芽孢杆菌和明串珠菌、葡萄球菌，与酒曲细菌组成成分类似。在蒸煮大米时芽孢杆菌可以存活并在乙醇产生、氧气减少之前在大米表面生长，从而在所有发酵罐槽中出现大量的芽孢杆菌。芽孢杆菌在其他米酒和固态发酵中也有过报道，其产生的淀粉酶是糖化的重要物质。发酵过程中的常见模式是发酵早期以葡萄球菌和芽孢杆菌为优势菌种，之后乳酸杆菌接替二者的位置成为优势菌种，因此推测出可能在发酵后期细菌产生了有利于乳酸杆菌繁殖的生长因子。

清酒酿造过程中检测到的不定微生物菌群都能在酿酒厂环境中检测到（图4-7），说明酿造微生物来源于生产加工环境。在主发酵窖内，尤其是在发酵罐和陈化罐内及周边检测到大量细菌和真菌。其中最丰富的是酿酒酵母（99.9%最大相对丰度）和乳杆菌科（70.7%），其次是芽孢杆菌（40.8%）、克雷伯氏菌（10.7%）、乳球菌（10.3%）、淡色串珠菌（1.8%）、葡萄球菌（3.1%）和异常威克汉姆酵母（38.5%）。细菌和真菌在曲房和蒸饭室中比在主要的发酵车间中含量低。在发酵过程微生物较少出现在曲房和蒸饭室中，但是曲房和蒸饭室设备表面检测到的芽孢杆菌和葡萄球菌有更高的相对丰度，这与在酒曲发酵制剂中的发现相对应。虽然黄曲霉是酒曲中的优势菌种，但它在环境中检测到的频率较低（曲房内的相对丰度最高73.5%，其他最高为6.5%）。

图4-7　加工环境中的微生物驱动清酒酿造

楼层平面图（顶部）描述了所分析的所有环境表面。微生物热图显示发酵中高丰度的微生物绝对丰度值，以qPCR（quantitative real-time PCR，实时荧光定量PCR）数据表示细菌和真菌菌落总数。其他分类群的估计丰度是标记基因序列相对丰度（序列计数/总序列计数）乘以qPCR对象的绝对丰度。颜色渐变对数比例表示在右上角。白色表面表示低于检测限

在任何清酒发酵过程及加工环境中，未检测到除酿酒酵母以外的其他酵母。非酿酒酵母曾在其他的清酒研究以及食品加工环境报道过。与黄酒相似，清酒在进行了原料灭菌、蒸煮米饭，限制了与原料相关的微生物群转入发酵和加工环境中。在清酒和酒窖中检测到的一种非酿酒酵母是异常威克汉姆酵母，其通常在发酵饮料和其他食品中存在。