赵巧珍，张梦梦，缪坤辰，李小杰，任广花，吕晓凤，胥鑫钰，孟 武

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院）生物工程学院，山东济南 250353；2.济南趵突泉酿酒有限责任公司技术质量部，山东济南 250115）

白酒酿造微生物是指存在于生产环境及整个白酒酿造过程中微生物的总称，既包括纯天然接种的微生物，也包括人工选育的微生物[1]。白酒酿造过程实质上是大量微生物代谢的过程，其微生物主要来源于酒曲、窖泥和酒醅等，参与酒精及风味物质的形成。酿造微生物的种类、生态分布、数量及其代谢过程等对酒精的发酵和风味物质的生成都有着重要作用，也是影响白酒香型的重要因素[2−3]。因此，白酒酿造微生物的研究水平与白酒工业的技术创新息息相关，不仅影响着白酒的产量、质量，对其风格特征也有较大的影响，尤其是风味功能微生物，对白酒的风格、品质等均起到关键作用[4]。

白酒酿造微生物主要包括可利用小分子营养物质进行发酵产生酒精的发酵微生物，可将淀粉质原料分解为可发酵糖的起糖化作用的微生物，以及能利用多种营养素产生酯类、醇类和醛类等风味物质的产香微生物[5−7]。目前解析白酒风味物质生成机理以及白酒发酵机制的主要途径，是对白酒酿造微生物进行分离并研究其代谢特性，基于代谢特性研究，可以针对性的优化白酒生产工艺，从根本上改善白酒的风味、提高白酒的质量[8−9]。

文献计量学分析是以文献体系及其计量特征为研究对象，采用数学和统计学的方法研究文献的分布结构、数量关系及变化规律，进而分析、评价和预测科学技术的发展特征和规律，已被广泛应用于生态系统恢复、微生物学、医药学、合成生物学等领域[10−12]。白酒领域关于文献计量学的文章较少，而白酒酿造微生物领域未见报道。因此，本文基于中国知网学术期刊数据库及Web of Science（WOS）核心合集数据库，利用文献计量学原理和可视化分析技术，探究白酒酿造微生物领域的研究现状及发展趋势，并借助对关键词网络和关键文献对该领域的研究热点进行可视化分析，以期方便研究者准确把握白酒酿造微生物的发展态势。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

选取中国知网（CNKI）学术期刊中的北大核心数据库作为中文文献来源。在CNKI 数据库（https://www.cnki.net/）中采用高级检索式：主题="白酒"*"微生物"+"白酒"*"菌"，来源类别选择北大核心期刊数据库进行检索，通过检索并对不相关文献进行剔除，共获得879 篇中文文献。选取Web of Sciences 核心合集数据库（https://www.webofscience.com/）作为英文文献来源，采取高级检索式：（TS=enzyme or TS=microorganism or TS=bacteria）and（TS=Chinese liquor or TS=baijiu）进行检索，通过检索并剔除不相关文献，共获得349 篇英文文献。

1.2 研究方法

本研究主要采用文献计量学和知识图谱可视化分析等方法，对所获取的文献数据进行多维度的分析和解读。利用Excel 2019 软件，统计发文量、作者、机构等数据，然后用Origin 2019 软件对年度发文量和作者发文量进行发展趋势分析。同时借助Cite Space 6.1.R3 和VOS viewer 1.6.18 等文献计量可视化软件，绘制知识图谱网络，展示国内白酒微生物领域研究成果的知识结构，揭示当前该领域的研究热点和学术前沿。

2 结果与分析

2.1 CNKI 与WOS 发文时间分析

分析相关发文量可以反映出该领域的研究活跃情况。从图1 可以看出，CNKI 数据库的文献数量在1992 年至2003 年这段时期内较少，主要研究己酸菌的特性及其对浓香型白酒质量的影响。在2004 年至2011 年，随着现代微生物学技术的发展，学者们开始利用PCR-DGGE 等技术研究白酒大曲和窖泥中的微生物多样性和群落结构[13−14]，以及对白酒香气与微生物之间的关系也进行了初步研究[15]。2012 以来，随着高通量测序以及质谱检测等技术在白酒领域的推广应用，CNKI 数据库和WOS 数据库中白酒酿造微生物方向的发文量出现爆发式增长，学者对于白酒酿造微生物的研究进入了全新的阶段。这一阶段主要方向是将白酒中微量的香气成分与微生物进行关联，分离鉴定功能菌株，研究其生理特性、代谢途径及代谢产物，以此丰富白酒的风味成分[16−18]、解析白酒风味形成机理。近年来，通过高通量测序研究微生物的群落结构成为新的热点方向[19−21]。

图1 CNKI 和WOS 年度发文量趋势Fig.1 The trend of annual publications in CNKI and WOS

2.2 关键词共现图谱

分析文献的关键词关联性可以发现该领域的热门研究方向。由图2 可知，出现频率较高的关键词依次为：微生物、白酒、窖泥、大曲、酒醅。从图3 来看，出现次数较多的关键词有“fermentatioan（发酵）”、“daqu（大曲）”、“bacterium（细菌）”、“pit mud（窖泥）”、“microbial community（微生物群落）”等。综合两者关键词可以发现目前白酒微生物的研究载体主要集中在窖泥、大曲和酒醅上。窖泥是浓香型白酒中重要的微生物载体，窖泥中以细菌、放线菌和真菌为主，窖泥的质量决定了浓香型白酒的感官风味[22−23]。大曲在制曲过程中富集了大量来自原料和环境中的微生物，由于不同的制曲工艺，其富集的微生物种类也不尽相同，主要为细菌、霉菌和酵母菌[24−26]。酒醅作为微生物的最终共同作用场所，来自不同地方的微生物在此生长繁殖，代谢出醇、醛、酸、酯等白酒组成物质[27−28]。从载体上进行菌种分离筛选和研究其微生物多样性及群落结构也是必不可少的方向[29−30]。己酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸乙酯是出现频率较多的微生物代谢产物，酯类物质对白酒的口感和风味起到非常重要的作用，己酸菌和乳酸菌分别是白酒中产己酸及乳酸的主要细菌，在酶类作用下，己酸、乳酸与酒精进一步生成己酸乙酯、乳酸乙酯，所以己酸菌与乳酸菌也就成为了白酒中较为关注的微生物[31−32]。

图2 CNKI 关键词共现图谱Fig.2 Keyword co-occurrence map in CNKI

图3 WOS 关键词共现图谱Fig.3 Keyword co-occurrence map in WOS

2.3 机构发文量分析

我国有众多科研机构致力于白酒酿造微生物研究，表1 和表2 分别是CNKI 数据库与WOS 数据库里白酒微生物领域发文量排名前10 的机构。在CNKI数据库中，四川轻化工大学以发文量106 篇排名第一，该机构研究人员重点关注浓香型白酒酿造过程中的微生物，其下《基于免培养法研究泸州地区浓香型白酒窖泥原核微生物群落结构》一文，通过构建细菌和古菌16S rRNA 基因克隆文库、测序和系统发育树分析，发现窖泥内细菌种群丰富，其中梭菌纲为窖泥内细菌群落的绝对优势种群[33]。江南大学以发文量88 篇排名第二，该机构下研究人员2012 年发表于《酿酒科技》的《风味技术导向白酒酿造基础研究的进展》，以风味物质为研究对象，论述了主要微生物及其风味物质的代谢途径，为后续的研究发展方向奠定了基础[34]。贵州大学以81 篇发文量位居第三，该机构侧重于酱香型白酒，其下学者所发表的《酱香大曲微生物菌群结构及微生物功能研究概述》，综述了酱香型白酒高温大曲中的微生物群落结构及其产酶情况和代谢产物[35]。

表1 CNKI 白酒微生物领域发文量前10 的机构Table 1 The top 10 institutions in the field of Baijiu brewing microorganism in CNKI

表2 WOS 白酒微生物领域发文量前10 的机构Table 2 The top 10 institutions in the field of Baijiu brewing microorganism in WOS

在WOS 数据库中，JIANGNAN UNIVERSITY（江南大学）以81 篇发文量位居第一，该机构于2017年发表在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》的《Environmental Microbiota Drives Microbial Succession and Metabolic Profiles during Chinese Liquor Fermentation》一文，利用高通量测序和靶向代谢组学分析白酒发酵过程中微生物群落结构和代谢过程，发现在不同环境中微生物群落的变化会导致发酵过程中乙酸、乳酸和乙酸乙酯的增加，以及乳酸乙酯的减少[36]。SICHUAN UNIVERSITY（四川大学）以45 篇发文量排名第二，该机构于2005 年发表在《JOURNAL OF THE INSTITUTE OF BREWING》的《Analysis of the bacterial community in zaopei during production of Chinese luzhou-flavor liquor》一文，运用PCR-DGGE 和16s RNA 基因测序对浓香型白酒发酵过程细菌的群落变化进行研究，发现随着发酵时间的增加，乳酸杆菌属的细菌开始成为优势菌群[37]。SICHUAN UNIVERSITY OF SCIENCE ENGINEERING（四川轻化工大学）以35 篇发文量排名第三，该机构于2017 年发表在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》上的《Metatranscriptomics Reveals the Functions and Enzyme Profiles of the Microbial Community in Chinese Nong-Flavor Liquor Starter》一文运用宏转录组学对浓香型白酒大曲培养全过程的微生物代谢和功能酶进行研究，发现在不同培养温度下微生物丰富的代谢物质对大曲风味的形成至关重要[38]。

泸州老窖股份有限公司及其所属的NATL ENGN RES CTR SOLID STATE BREWING（国家固态酿造工程技术研究中心）在中英文领域均有着较高的影响，该公司发表的《泸州老窖窖泥中重要功能菌群分布及代谢产物研究》，发现随着窖池窖龄增加，窖泥中甲烷菌、己酸菌、丁酸菌的数量和己酸、己酸乙酯等微量化学成分含量和种类也同步增加[39]。

总体来看，目前白酒微生物主要是以高校院所为研究中坚力量，校企结合协同创新会是发展的趋势，校企合作有利于培养高层次人才，提高企业的科研水平，促进科研成果转化和白酒行业的高质量发展。

2.4 作者发文量及合作关系

图4 是CNKI 数据库作者发文量，图5 为CNKI数据库作者间合作关系。在CNKI 数据库中，白酒微生物领域形成了以徐岩、黄治国、邱树毅、黄永光、张文学为核心的5 支研究团队。徐岩团队是白酒微生物领域最为活跃且产出颇丰的团队，所发文章质量较高，位居总被引频次首位。其团队于2018 年发表在《微生物学通报》的《中国白酒发酵过程中的核心微生物群及其与环境因子的关系》，发现对酿造过程核心微生物群演替有影响较大的环境因素是水分、酸度、温度、还原糖和乙醇，为白酒生产的定向调控提供了一定的理论基础[40]。黄治国、罗惠波、卫春会和邓杰之间的合作关系较为密切，也是较为活跃的研究团队，四人共同于2015 年发表在《现代食品科技》的《基于高通量测序的浓香型白酒窖池细菌群落结构分析》，相较于其他研究，该文章首次运用高通量测序进行窖泥细菌群落的分析，高通量测序不仅能了解窖池中重要功能菌，得到其优势度，同时还能发现窖池中部分未知微生物，基于测序结果分析发现浓香型白酒窖泥中的细菌主要分布于Firmicutes（厚壁菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）和Synergistetes（互养菌门）等8 个门，13 个科，16 个属，Firmicutes（厚壁菌门）为优势菌门，其中Clostridiales（梭菌科）占一定优势[41]。邱树毅团队主要研究方向为酱香型白酒微生物，于2011 年发表在《中国酿造》的《酱香白酒生产中产香微生物研究》，综述了酱香型白酒生产过程中细菌、酵母菌、霉菌和放线菌与主要香气成分之间的关系[15]，该研究为酱香型白酒风味的研究提供了丰富的理论知识，有助于进一步地剖析酱香型白酒风味物质。黄永光团队也是酱香型白酒微生物方向的重要研究队伍，该团队于2017 年发表在《中国酿造》的《酱香型白酒第二轮次酒发酵过程微生物多样性研究》，分析了细菌和真菌在酱香型白酒堆积和发酵过程中的多样性，发现在堆积过程中主要细菌有Bacillus、Enterococcus、Lactococcus、Lactobacillus，真菌有Thermoascus、Thermomyces、Eurotiales，在窖池发酵过程中细菌主要为Lactobacillus，真菌主要为Saccharomyces、Candida、Penicillium[42]，该研究为深入认识酱香型白酒酿造过程的微生物的多样性及其所形成的发酵机理提供了一定的参考。张文学团队对于浓香型白酒微生物多样性方向研究较多，相关文章共计被引用近800 次，位居总被引次数第二。其团队于2019 年发表在《中国酿造》的《老化窖泥己酸代谢的研究》，对己酸在窖泥中的代谢途径进行了阐述，并运用宏转录组技术将产己酸关键酶基因在老化窖泥中进行表达，发现窖泥中的己酸合成是多种微生物共同作用的结果，为浓香型白酒生产企业及时养窖护窖、提高白酒品质提供了理论依据[43]。

图4 CNKI 作者发文量Fig.4 Number of CNKI authors' publications

图5 CNKI 作者间合作关系Fig.5 Cooperation between CNKI authors

图6 为WOS 数据库作者发文量，在WOS 数据库中，发文量较高的作者有XU Yan（徐岩）、SUN Baoguo（孙宝国）、WU Qun（吴群）、SHEN Caihong（沈才洪）、HAN Beizhong（韩北忠）等。其中XU Yan（徐岩）团队的发文量和总被引频次遥遥领先，其团队于2017 年发表在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》上的《Unraveling Core Functional Microbiota in Traditional Solid-State Fermentation by High-Throughput Amplicons and Meta transcriptomics Sequencing》，运用高通量测序和宏转录组测序技揭示了酱香型白酒在发酵过程的核心微生物，包括10 个真菌属和11 个细菌属的微生物，并发现发酵过程微生物群落的变化与最终白酒的风味息息相关[44]。SUN Baoguo（孙宝国）团队的发文量位居第二，其团队于2017 年发表在《JOURNAL OF THE INSTITUTE OF BREWING》上的《The brewing process and microbial diversity of strong flavour Chinese spirits: A review》一文从大曲、酒醅、窖泥的角度综述了浓香型白酒酿造微生物的研究现状。作者认为酿造微生物多样性及其对白酒的贡献将是一个重要且持续的研究领域，可以从寻找微生物与白酒品质和产量的关系，改进大曲制作和酒醅发酵工艺，调控发酵过程等角度来提高白酒的品质与产量[45]。

图6 WOS 作者发文量Fig.6 Number of WOS authors' publications

2.5 高被引文献分析

文献被引次数的高低能反映出文献所具有的参考价值及影响力。由表3 可知，江南大学徐岩教授及其团队于2012 年发表在《微生物学通报》上的《酿酒酵母和异常毕赤酵母混菌发酵对白酒液态发酵效率和风味物质的影响》一文被引用了135 次，该文章将酿酒酵母和异常毕赤酵母进行混菌液态发酵，研究发现酿酒酵母发酵产乙醇，异常毕赤酵母以酯酶合成途径将醇和酸转化为酯，提高了风味物质的含量，为丰富发酵产物的风味复杂性和增强风格的独特性提供了一条有效的途径[46]。同样出自徐岩团队的《利用PCR-DGGE 未培养技术对中国白酒高温和中温大曲细菌群落结构的分析》一文也被引用135 次。该文章报道了运用PCR-DGGE 技术研究白酒大曲中的微生物，并成功鉴定出传统培养方法未发现的细菌菌株[47]，将其与传统的菌种分离鉴定、白酒风味组成分析等手段相结合，对判断和鉴定白酒生产中与特征风味物质相关的关键微生物、指导生产工艺改进，具有重要的理论和实践意义。被引次数位居第三的是杨代永于2007 年发表的《高温大曲中的微生物研究进展》一文，共被引用了134 次，该文章从茅台高温大曲中筛选出了6 种酵母，41 种细菌和51 种霉菌，并研究了在制曲培养过程中微生物的消长变化，研究发现培养中前期以细菌为主，霉菌在中后期大幅度增多[48]，对大曲培养工艺的优化具有重要意义。在这10 篇文献中有5 篇是探究白酒微生物的群落结构及其多样性，说明当前的关注热点在于微生物的群落结构。研究群落结构的变化可以实现通过调整工艺参数来调控微生物的生长代谢，控制其代谢产物在合理的范围内，以期对发酵产酒及最终酒体风格的形成作出积极的贡献。

表3 CNKI 白酒酿造微生物领域引用次数前10 的文献Table 3 Top 10 cited CNKI literatures in the field of Baijiu brewing microorganism

由表4 可知，被引频次最高的WOS 数据库文献是XU Yan（徐岩）团队于2017 年发表在《TRENDS IN FOOD SCIENCE &TECHNOLOGY》上的《Mystery Behind Chinese Liquor Fermentation》，该文被引用267次，文章从风味化学、微生物、工艺多角度解析了中国白酒传统发酵的研究进展[49]，总结出白酒的两大研究方向：白酒风味成分和白酒酿造微生物，提出了目前存在的问题和未来的研究需求，以期实现现代化的、标准化的白酒生产技术。其次是ZHENG Xiaowei等2011 年发表在《JOURNAL OF THE INSTITUTE OF BREWING》 的《Daqu-A Traditional Chinese Liquor Fermentation Starter》，研究了大曲中重要的功能微生物及其对白酒风味的贡献，丝状真菌（Rhizopus、Rhizomucor、Aspergillus等属）、酵母（Saccharomyces、Candida、Hansenula等属）和细菌（醋酸杆菌，乳酸杆菌和Bacillus spp.）被认为是功能性微生物群，负责一系列裂解酶的形成、酒精发酵底物的形成和风味化合物的形成[50]，对大曲微生物及其功能作了详细讨论。同样是来自ZHENG Xiaowei等的《Complex Microbiota of a Chinese ‘Fen’ Liquor Fermentation Starter (Fen-Daqu),Revealed by Culture-Dependent and Culture-Independent Methods》一文，运用传统分离培养方法和PCR-DGGE 技术研究清香型白酒大曲中的微生物多样性，共分离和鉴定出了190 种微生物菌株[51]，结果表明运用联合方法比单一方法更有助于分析微生物的种群分布情况。

表4 WOS 白酒酿造微生物领域引用次数前10 的文献Table 4 Top 10 cited WOS literatures in the field of Baijiu brewing microorganism

3 结论

在白酒酿造过程中，微生物的体系决定了白酒的风格。本文运用文献计量学手段，对来自中国知网北大核心数据库以及Web of Science 核心合集数据库的白酒微生物领域的相关文献进行了可视化分析。自2010 以来，该领域研究一直较为活跃，中英文文献发文量整体呈上升趋势，研究队伍不断壮大，科研成果愈发丰硕。因为白酒是中国特有的酿造产业，所以中国学者为白酒酿造微生物领域的研究主体。徐岩、孙宝国、吴群、黄治国、邱树毅、江南大学、四川大学、四川轻化工大学、贵州大学等作者或机构是该研究领域的主要贡献者，所取得的科研成果极大地促进了该领域研究水平的提高，为学者们提供了大量高水平的文献参考。《利用PCR-DGGE 未培养技术对中国白酒高温和中温大曲细菌群落结构的分析》及《酿酒酵母和异常毕赤酵母混菌发酵对白酒液态发酵效率和风味物质的影响》两篇文章是目前被引次数最多的中文文献，《Mystery Behind Chinese Liquor Fermentation》一文是目前被引次数最多的英文文献。对白酒酿造微生物的研究早期主要集中在对微生物的分离筛选及鉴定，随着分子生物学技术的发展，对白酒微生物的群落结构和演替规律的研究成为热点方向。目前，白酒酿造微生物菌群的解析与高通量测序、宏基因组学和代谢组学以及各种微量成分检测手段等紧密联系，有效促进了白酒酿造微生物群落和白酒中微量成分关联作用机制研究工作的开展，相信这些深层次的理论研究对白酒酿造微生物的探索会进入新的发展阶段，这也是未来白酒酿造微生物领域的发展方向。我国社会发展已进入新时代，人们的饮酒价值观念也从仅关注口感，转向为崇尚风味和健康的双导向，因此，开展针对白酒酿造微生物的科学研究对提升白酒酿造行业的生产水平和产品质量具有重要的作用，也为我国白酒酿造行业的高质量发展奠定基础。