白酒的釀造是自然接種的多菌種發酵，微生物是這個過程的主力軍。因此，加強對釀酒微生物種類及作用的認識，有助於理解白酒的發酵。 微生物是指那些個體微小，構造簡單的一群小生物，主要有細菌、放線菌、酵母菌、黴菌和病毒五大類，與釀酒有關的主要是酵母菌、細菌和黴菌，它們在白酒生產中對酒的質量、產量起重要作用。
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釀酒微生物生長條件
營養物質是微生物生命活動的物質基礎，釀酒的根本就是為微生物提供好的環境條件和營養物質，促進其生長代謝，因此需要了解影響微生物生長的因素。主要包括：水分、碳源、氮源、無機鹽類、生長素、溫度、pH、氧氣、介面等。
水分是微生物生命活動基本需求；碳素化合物是構成為生物細胞的主要元素；氮是微生物不可缺少的營養，參與構成微生物細胞蛋白質和核酸；無機鹽類是構成微生物菌體的成分，也是酶的組成部分；生長素是微生物不能合成但是其生長所必需；溫度則對微生物的整個生命過程有極其重要的影響；環境pH對微生物生長影響極大，白酒生產常用pH值控制微生物的生長；氧氣則由於微生物對氧的需求不同，釀酒常通過糧醅緊實度控制含氧量，進而對發酵加以控制；介面是氣相、液相和固相的接觸面，固態法白酒生產中介面與微生物關係密切。
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主要釀酒微生物
除液態法白酒生產中比較嚴格使用純菌種外，傳統固態法白酒多利用天然菌種，一些發酵中用到的酒麴雖然使用人工菌種制曲，但整體是開放式的發酵方式。故廣義上來說，白酒微生物的分布範圍很廣，白酒微生物的來源也很廣泛。從原料、水、空氣、酒麴、酒醅、酒糟，到場地、工器具、設備、窖池，乃至人手及鞋等，都有釀酒微生物的存在。不過，釀酒中重要的微生物來源主要是酒麴、窖泥和酒糟這三個生產場地的空間，起作用的主要有黴菌、酵母菌和細菌。
白酒生產常見的黴菌有麴黴、根霉、念珠霉、青黴、鏈孢霉。麴黴是釀酒業所用的糖化菌種，是與制酒關係最密切的一類菌，其好壞與出酒率和產品質量關係密切，白酒生產常見麴黴有黑黴菌、黃麴黴、米麴黴、紅麴黴。根霉在自然界分布很廣，它們常生長在澱粉基質上，空氣中也有大量的根霉孢子，根霉是小麯酒的糖化菌。青黴是白酒生產中的大敵，青黴菌的孢子耐熱性強，它的繁殖溫度較低，是制麩曲和大曲時常見的雜菌。曲塊在貯存中受潮，表面上就會長青黴，車間和工具清潔衛生不到位也會長青黴。念珠菌是大曲「穿衣」的主要菌種，也是小曲掛粉的主要菌種。鏈孢霉的孢子呈鮮艷的桔紅色，常生長在鮮玉米蕊和酒糟上，一旦侵入曲房不但會造成危害而且很難清除。
酵母菌是一類由真核細胞所組成的單細胞微生物，發酵後可形成多種代謝產物及自身內含有豐富的蛋白質、維生素和酶。白酒生產中參與發酵的酵母菌有酒精酵母、產酯酵母、假絲酵母和白地霉等。酒精酵母是產酒精能力強的酒精酵母，其形態以橢圓形、卵形、球形為最多，一般以出芽的方式進行繁殖。產酯酵母具有產酯能力，它能使酒醅中含酯量增加，並呈獨特的香氣，也稱為生香酵母。
細菌是一類由原核細胞所組成的單細胞生物，其在自然界裡分布最廣、數量最大，例如白酒生產中存在的醋酸菌、丁酸菌和己酸菌等就是細菌。在白酒釀造環節，常見的細菌菌種包括乳酸菌、醋酸菌、丁酸菌、己酸菌等。大曲和酒醅中都存在乳酸菌，它能發酵酒醅中的糖類產生乳酸，乳酸再通過酯化產生乳酸乙酯，而乳酸乙酯使白酒具有獨特的香味，因此白酒生產需要適量的乳酸菌，但乳酸過量會使酒醅酸度過大，影響出酒率和酒質，酒中含乳酸乙酯過多，則會使酒帶悶。醋酸菌是白酒生產中不可避免的菌類，開放式操作中勢必感染醋酸菌，這是白酒中醋酸的主要來源。當然醋酸也是白酒主要香味成份之一，但過多會使白酒呈刺激性酸味。丁酸菌和己酸菌是梭狀芽孢桿菌，生長在濃香型窖池的窖泥中，它們利用酒醅浸潤到窖泥中的營養物質代謝產生丁酸和己酸，正是窖泥中丁酸菌和己酸菌等功能菌的作用，才釀出窖香濃郁、回味悠長的濃香型白酒。
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釀酒微生物的多樣性
近年研究和白酒釀造實踐表明，多菌種混合發酵優於單一菌種發酵，微生物多樣性是導致白酒風味物質複雜性的重要基礎。新的技術手段用於釀酒微生物研究中，發現傳統固態法白酒具有令人難以置信的巨大微生物多樣性。這多樣性包括兩個方面即釀酒微生物來源的多樣及種類的多樣，可以用「兩個度」總結。
釀酒微生物多樣性的廣度。白酒微生物分布具有很大的廣度，涵蓋原核微生物中的細菌和放線菌，真核微生物中的黴菌和酵母，以及古細菌。近年來，隨著宏基因組學技術尤其是高通量測序技術的應用，進一步發現白酒中微生物種類具有極其廣泛的分布。喬曉梅等利用高通量測序法分析了冷季和熱季清香型白酒生產用曲真菌群落結構，結果共比對出90種真核生物。袁帥以茅台、國台第4次蒸餾前的酒糟為研究對象，對醬香型酒糟中細菌多樣性進行研究，構建16SrDNA V4區文庫進行高通量測序分析，分別讀出6755和6738個操作分類單元，主要分屬11個門。陶勇等通過454焦磷酸測序法系統研究了濃香型不同窖齡窖泥的細菌和古菌的群落組成及多樣性，獲得的有效序列可歸為796個可操作分類單元，分別屬於21個門。從這幾個研究可以看出，白酒微生物具有豐富的種類和極其廣泛的跨度，且酒麴、酒醅、窖泥等中微生物均呈現巨大的多樣性。
微生物多樣性的複雜度。白酒微生物多樣性不僅呈現出種類多、分布寬等廣度方面，而且還具有相當的複雜度，具體表現在以下兩個方面：同一功能具有多種微生物；同種微生物具有不同的生理生化特性。有學者對清香型大曲中可培養真菌多樣性進行研究，發現在白酒中主要提供糖化力的黴菌分布在傘枝犁頭霉、匍枝毛霉、黃麴黴、普通青黴、多變根毛霉、微小根毛霉、卷枝毛霉等7個屬，這是同一功能具有多種微生物的證明。對白酒生產過程中同種微生物不同菌株間生理生化特性的差異，針對性的研究相對較少，但從白酒優質微生物的篩選過程不難看出，白酒生產過程中同種類微生物存在性能及理化特性差異程度不一的菌株。儘管大量的研究顯示白酒微生物呈現出巨大的多樣性，但白酒微生物的多樣性仍有可能被低估了，這主要是現有研究的技術深度所限，主要表現為3個方面：分類標準帶來微生物多樣性的低估，基因檢測區域局限性導致微生物多樣性的低估，研究方向局限性帶來的微生物多樣性低估。雖然對白酒釀造微生物多樣性的認識可能不到位，但是我們應該充分相信正是微生物多樣造就了中國白酒的豐富滋味和多樣，離開這一基礎立場，白酒的核心將不復存在。