茅台风味白酒（MFB）以其独特的“四高两长”工艺闻名，其中堆积发酵和窖池发酵是影响酒体风味和质量的关键阶段。堆积发酵通过富集环境中的微生物（如酵母、霉菌等）产生风味前体物质，为后续窖池发酵奠定基础。然而，堆积发酵对窖池发酵的具体影响及贡献程度尚未完全阐明，堆积和窖中微生物群落的组装模式也不明确。

通过分析堆积与窖池发酵过程的微生物群落结构及挥发性化合物，结合高通量测序和生态网络分析，揭示了堆积发酵对窖池发酵的影响机制及微生物群落组装模式。研究发现，窖池中60.82%的细菌和49.07%的真菌源自堆积发酵，且细菌贡献度高于真菌。堆积发酵产生的醇类、脂肪酸和芳香化合物对窖池风味积累贡献显著。环境因子驱动了堆与窖中微生物群落构建。微生物群落组装以随机过程为主导，堆和窖的细菌群落分别以非主导过程为主，真菌群落则分别以非主导过程和扩散限制为主。该研究为优化茅台风味白酒发酵工艺提供了理论依据。

一、微生物群落结构与演替规律

研究通过高通量测序分析了堆积和窖池发酵过程中细菌与真菌的群落结构。结果显示，堆积发酵阶段，乳杆菌的相对丰度从47.56%降至8.29%，而芽孢杆菌从4.99%增至14.75%；真菌群落中，毕赤酵母丰度下降，而嗜热子囊菌和假丝酵母显著增加。窖池发酵阶段，乳杆菌和假丝酵母成为绝对优势菌属，且其演替规律与前期研究一致。值得注意的是，窖池中60.82%的细菌和49.07%的真菌来源于堆积发酵，且细菌贡献度普遍高于真菌，表明堆积发酵对窖池微生物群落构建具有决定性影响。

图1.堆积与窖池发酵过程中细菌和真菌群落结构及演替。

二、堆窖微生物迁移与贡献度分析

PCA分析和LefSe分析揭示了堆积发酵对窖池微生物的直接贡献。窖池中60.82%的细菌和49.07%的真菌直接源自堆积发酵，且细菌贡献度在第三、四轮发酵时达到峰值。LefSe分析进一步表明，堆积阶段的毕赤酵母（Pichia）和假丝酵母（Candida）是窖池微生物群落的关键来源，而窖池特有的克罗彭斯特菌（Kroppensetedia）和曲霉（Aspergillus）也均源自堆积。这些结果证实堆积发酵通过微生物迁移主导了窖池群落的构建，尤其在第三、四轮发酵时贡献最为显著。

图2.堆积与窖池微生物群落的贡献度分析。

三、挥发性化合物的堆窖传递规律

通过HS-SPME-GC-MS技术分析了堆积和窖池发酵过程中挥发性化合物的动态变化。堆积发酵产生的醇类、脂肪酸和芳香化合物在窖池中显著富集，其中脂肪酸含量增加1.66倍。醇类在堆积阶段第四轮达到峰值，而窖池中第一轮含量最高；芳香化合物在窖池中的含量显著高于堆积阶段，推测其通过转移并进一步富集。此外，酯类在窖池第四轮达到峰值，可能与基酒的“花草香”特征相关。这些结果表明，堆积发酵通过前体物质的生成为窖池风味化合物的形成奠定了基础。

图3.茅台风味白酒酿造过程中挥发性化合物含量变化。

四、微生物与挥发性化合物的互作网络

相关性网络分析显示，堆积阶段微生物与风味物质的互作强度高于窖池。细菌在窖池中对风味的影响更强，而真菌在堆积阶段作用更突出。堆积中的醇类和酯类通过转移在窖池形成“花草香”特征，揭示了堆积作为风味前体库的关键作用。此外，脂肪酸和芳香化合物的积累与微生物群落变化显著相关，表明微生物代谢活动直接驱动了风味化合物的形成。

图4.堆窖挥发性化合物含量变化及其与微生物的关联网络。

五、环境因子驱动的群落构建

pH和淀粉含量分别是堆积与窖池微生物群落组装的核心驱动因子。堆积阶段嗜热单胞菌（Thermomonas）和丝衣霉（Byssochlamys）受pH调控富集，而窖池中威克汉姆酵母（Wickerhamomyces）的增殖由淀粉驱动。网络拓扑分析显示，窖池真菌群落的模块性指数最高，表明其生态位分化更显著，群落稳定性更强。这种差异反映了开放与封闭环境下微生物对环境响应的适应性分化。

图5.理化参数对堆窖微生物群落的驱动作用。

六、微生物群落的随机组装机制

β-NTI和RC-bray模型分析表明，堆积和窖池微生物群落均以随机组装为主。细菌群落中非主导过程占比最高，而窖池真菌群落以扩散限制为主要模式。确定性过程占比均低于20%，说明环境筛选作用较弱。这种随机性可能促进了稀有微生物的功能表达，为发酵系统的稳定性提供了生态基础。

图6.堆窖微生物群落的组装模式。

总结

本研究通过分析茅台风味白酒堆积与窖池发酵过程中微生物群落结构及挥发性化合物的动态变化，揭示了堆积发酵对窖池发酵的影响机制。研究发现，窖池中60.82%的细菌和49.07%的真菌来源于堆积发酵，其中细菌贡献度显著高于真菌。堆积发酵产生的醇类、脂肪酸和芳香化合物在窖池中显著富集，为风味物质形成奠定基础。环境因子分析表明，pH和淀粉含量分别是驱动堆积与窖池微生物群落组装的核心因子，分别促进嗜热单胞菌、丝衣霉和威克汉姆酵母、鞘氨醇单胞菌的富集。微生物群落组装以随机过程为主导，细菌群落中非主导过程占比最高，而窖池真菌群落以扩散限制为主。该研究阐明了堆积发酵通过微生物迁移和代谢前体物质驱动窖池发酵的机制，为优化茅台风味白酒发酵工艺提供了科学依据。