科创中国

行业领域

制造业,酒、饮料和精制茶制造业

需求背景

白酒是一种传统的中国酒类，其主要原料是粮食，经过糖化、发酵、蒸馏等工艺制成。白酒的发酵是整个生产过程中关键的环节，影响着酒精的产生、风味的形成等。发酵过程涉及多种微生物参与，如酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等，它们在不同的温度、湿度、pH值等条件下，对粮食中的淀粉和糖进行分解和转化，产生不同的代谢物质，如乙醇、乙酸、乳酸、香气物质等。如何控制微生物的活性和比例，以获得理想的发酵效果，是一个难点。

需解决的主要技术难题

如何有效地筛选和培养适合白酒发酵的微生物菌种，提高微生物的稳定性和活性？白酒发酵所用的微生物菌种主要来源于传统的曲种或者现代的纯培养菌种。如何从众多的微生物菌种中筛选出具有高效糖化、高产乙醇、高香气等特点的优良菌种，是一个难点。同时，如何通过合理的培养条件和方法，提高微生物菌种的稳定性和活性，使其能够适应不同的发酵环境和要求，是一个难点。

如何有效地控制发酵过程中的温度、湿度、pH值等关键参数，调节微生物的生长和代谢？白酒发酵过程中的温度、湿度、pH值等关键参数，直接影响着微生物的生长和代谢速率，进而影响着发酵效率和风味形成。如何根据不同类型和品质的白酒，选择合适的发酵参数，并通过自动化和智能化的设备和系统，实现对发酵参数的精确控制和调节，是一个难点。

如何有效地监测和分析发酵过程中的微生物数量和比例，优化微生物群落结构？白酒发酵过程中涉及多种微生物共存和协同作用，不同类型和比例的微生物会产生不同类型和比例的代谢物质，从而影响着白酒的风味特征。如何通过现代分子生物学技术，如PCR、DGGE、NGS等，对发酵过程中的微生物数量和比例进行实时监测和分析，以了解微生物群落结构的变化规律和影响因素，并通过合理的干预措施，优化微生物群落结构，是一个难点。

期望实现的主要技术目标

有效地筛选和培养适合白酒发酵的微生物菌种，在保证微生物质量和安全性的前提下，尽量提高微生物的稳定性和活性。具体要求如下：

通过利用现代分子生物学技术，如PCR、DGGE、NGS等，对传统的曲种或者现代的纯培养菌种进行基因组、转录组、蛋白质组等层面的分析，以确定其菌种组成、功能基因、代谢途径等特征；

通过利用人工智能技术，如机器学习、深度学习、神经网络等，对分析得到的数据进行挖掘、建模、优化等处理，以筛选出具有高效糖化、高产乙醇、高香气等特点的优良菌种；

通过利用生物工程技术，如基因编辑、基因表达、基因沉默等，对筛选出的优良菌种进行改造或调控，以提高其稳定性和活性，使其能够适应不同的发酵环境和要求。

有效地控制发酵过程中的温度、湿度、pH值等关键参数，在保证发酵效率和风味形成的前提下，尽量减少对能源和资源的消耗。具体要求如下：

通过利用物联网技术，如传感器、无线通信、云计算等，对发酵过程中的温度、湿度、pH值等关键参数进行实时监测和控制，以保持发酵过程中的最佳条件；

通过利用大数据技术，如数据挖掘、数据分析、数据可视化等，对监测得到的数据进行处理和展示，以了解发酵过程中的规律和影响因素，并通过合理的干预措施，调节发酵过程中的关键参数；

通过利用节能环保技术，如太阳能、风能、生物质能等，对发酵过程中所需的能源和资源进行合理利用和循环利用，以降低能源和资源的消耗和排放。

有效地监测和分析发酵过程中的微生物数量和比例，在保证发酵质量和安全性的前提下，尽量优化微生物群落结构。具体要求如下：

通过利用现代分子生物学技术，如PCR、DGGE、NGS等，对发酵过程中的微生物数量和比例进行实时监测和分析，以了解微生物群落结构的变化规律和影响因素；

通过利用人工智能技术，如机器学习、深度学习、神经网络等，对分析得到的数据进行挖掘、建模、优化等处理，以优化微生物群落结构，使其更有利于白酒的风味形成；

通过利用生物工程技术，如基因编辑、基因表达、基因沉默等，对发酵过程中的微生物进行改造或调控，以增强或抑制其特定的代谢物质的产生，从而调节白酒的风味特征。

需求解析

解析单位：“科创中国”山西科技服务团（山西省科学技术协会） 解析时间：2023-11-30

胡红娟

山西食品学会

秘书长

综合评价

该项技术需求描述比较清晰：市场上酿酒用的酵母不能满足不同水果果酒的生产需求。针对不同的水果种类，筛选专用酿酒酵母菌株，并通过工艺的优化建立最佳酿酒工艺，获得具有独特风味和口感的果酒，对于果酒产业高质量发展具有重要意义。解决的技术路径主要是通过科研的方式从自然界、现有的微生物菌种资源库中或商品化的酵母中筛选优良菌株，并优化生产工艺参数。

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