高通量测序在酱香白酒微生态多样性研究中的应用

通过提取酱香型白酒生产发酵过程3轮次、7轮次酒醅微生物基因组DNA,采用高通量测序技术对酒醅中的微生态多样性进行测序分析。结果表明,酱香型白酒发酵过程3轮次酒醅（L3）中乳杆菌属（Lactobacillus）和芽孢杆菌属（Bacillus）是原核微生物中绝对优势菌,而7轮次酒醅（L7）中盐单胞菌属（Halomonas）是原核微生物中最优势菌属;同时在L3样品中嗜热真菌属（Thermomyces）和嗜热子囊菌属（Thermoascus）是发酵过程真核微生物中的绝对优势菌,而在L7样品中隐球菌属（Cryptococcus）则是真核微生物中的最优势菌属。对比两轮次酒醅中微生物分析结果,二者的微生态多样性存在较大的差异。分析认为可能正是因为两轮次酒醅中微生物在发酵过程中处于动态变化的差异性,导致两个轮次生产出的酒在产量和质量风味上自然存在较大的差异。     

赤水晒醋醋酸发酵过程原核微生物群落及理化因子相关性分析

为了研究赤水晒醋醋酸发酵过程原核微生物群落结构的变化情况,采用高通量测序技术分析了醋醅中原核微生物群落的组成,检测了醋酸发酵过程基础理化指标(总酸、乙醇、还原糖和乳酸)的变化,并分析了理化因子与原核微生物属之间的相关性。结果表明,赤水晒醋醋酸发酵过程中醋酸乳杆菌属(Acetilactobacillus)和葡糖醋杆菌属(Gluconacetobacter)的相对丰度随着醋酸发酵的进行由0.11%和低于0.01%上升至36.779%和4.760%,乳杆菌属(Lactobacillus)和醋杆菌属(Acetobacter)的相对丰度随着醋酸发酵的进行先上升后下降;蓝藻细菌属(Acaryochloris)、未分类的红螺菌属(Rhodospirillaceae＿nclassified)、农杆菌属(Agrobacterium)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等原核微生物属的相对丰度随着醋酸发酵的进行呈下降趋势。总酸由0.61%(以乙酸计)上升至5.35%(以乙酸计),乙醇由5.78%下降至0.33%;还原糖和乳酸含量均呈先上升后下降的趋势。主坐标分析将醋醅样品按照发酵天数聚在一起,并随...     

洞酿酱香酒第四轮次酒醅发酵过程中微生物群落与挥发性代谢物分析

该研究应用高通量测序技术解析洞酿酱香型白酒第四轮次酒醅发酵过程中微生物菌群多样性,采用顶空固相微萃取(HSSPME)结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术测定酒醅挥发性代谢物的变化,并揭示属水平上优势微生物菌群之间和优势微生物与挥发性代谢物之间的相关性。结果表明,洞酿酱香型白酒第四轮次酒醅发酵过程中共有11个优势真菌属,包括嗜热真菌属(Thermomyces)、毕赤酵母属(Pichia)、曲霉属(Aspergillus)等;7个优势细菌属,包括枝芽孢菌属(Virgibacillus)、海洋芽孢杆菌属(Oceanobacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)等。优势菌属间共有81对呈正相关,72对呈负相关。酒醅发酵过程中共检测出55种挥发性代谢产物,且以酯类和醇类为主。真菌属中嗜热子囊菌属(Thermoascus)、复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)与多种酯类呈正相关;细菌属中高温放线菌属(Thermoactinomyces)、乳杆菌属、克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia)均与近20种挥发性代谢物具有相关性。     

预处理对基于扩增子测序技术酒醅微生物菌群结构的影响

磷酸盐缓冲液(PBS)常被用作酒醅预处理,但目前对于预处理前后酒醅菌群结构的改变尚不清晰。采用扩增子测序技术对比分析预处理前后的2种酒醅(酱香型、浓香型)微生物菌群结构变化。结果表明,PBS预处理后两种酒醅真核微生物物种丰度显著增加而原核微生物显著减少(P<0.05),物种种类上无显著改变(P>0.05)。优势真菌及细菌在门水平上组成和相对丰度上均变化较小,但在属水平上组成和相对丰度有明显改变。预处理前后酱香型酒醅真菌属组成相似而细菌属组成有差异;浓香型白酒酒醅真菌属和细菌属均有差异。因此,预处理会在丰度水平上对酒醅微生物菌群结构造成影响,这进一步为酒醅、大曲、窖泥等发酵样品的预处理提供参考价值。     

湖南地区酱香型白酒酒醅细菌多样性及其与基酒风味物质相关性分析

采用高通量测序技术分析湖南地区酱香型白酒酒醅细菌群落结构及变化规律,利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS)分析轮次酒的风味物质构成,并阐释酒醅细菌菌群与风味物质的相关性。结果表明,酒醅样品中共检出25个门,308个属。优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),优势细菌属为乳杆菌属(Lactobacillus)、醋杆菌属(Acetobacter)、劳尔氏菌属(Ralstonia)和芽孢杆菌属(Bacillus)等,其中乳杆菌属(Lactobacillus)和醋杆菌属(Acetobacter)为各轮次共有的优势菌属。各轮次基酒中共检出83种风味物质,相关性分析结果表明,克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、小球菌属(Pediococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和醋杆菌属(Acetobacter)等与风味物质相关性较强。相较于其他产区,湖南地区酱香型白酒酒醅样品细菌群落结构、优势菌门种类数量、群属丰度及轮次基酒风味物...     

不同地区山西老陈醋酿造过程中细菌菌群多样性分析

该研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术对山西不同地区6个代表性醋厂(分别编号为A～F)的酒醪和醋醅样品的细菌菌群多样性及菌群结构进行分析比较。结果表明，不同醋厂山西老陈醋酒精和醋酸发酵阶段细菌菌群丰度及多样性存在一定的差异。酒精及醋酸发酵阶段均注释到9个细菌门和26个细菌属(相对丰度>0.5%)，主要细菌属均为乳杆菌属(Lactobacillus)，平均相对丰度分别为42.81%、34.37%。发酵初期和中期，不同醋厂酒醪及醋醅样品的细菌菌群结构差异较大；发酵末期，存在一定的相似性。酒精发酵末期，A厂和F厂的细菌菌群结构较为相似，B厂、C厂和D厂的菌群结构较为相似；醋酸发酵末期，B厂、C厂和D厂的菌群结构较为相似，A、E、F厂的菌群结构较为相似，但E厂和F厂的乳杆菌属相对丰度较大，A厂的醋酸杆菌属(Acetobacter)相对丰度较大。     

浓酱兼香型白酒发酵酒醅微生物群落及理化指标对正丙醇产出的影响

该研究从24份浓酱兼香型白酒二轮次出池酒醅筛选出正丙醇含量高、中、低酒醅样品,对其理化指标进行分析,采用高通量测序技术分析其微生物群落结构,基于冗余分析（RDA）探讨正丙醇产量与理化因子、微生物群落相关性。结果表明,3份酒醅样品水分、总酸、还原糖以及氨基酸态氮含量差异显著（P＜0.05）;共检出16个微生物属（3个细菌属,13个真菌属）,其中,共有优势细菌属为乳杆菌属（Lactobacillus）（相对丰度＞1%）,共有优势真菌属为曲霉属（Aspergillus）、伊萨酵母属（Issatchenkia）（相对丰度＞1%）。RDA结果表明,酒醅的水分、氨基酸态氮、总酸、乳杆菌属、曲霉属、伊萨酵母属、嗜热子囊菌属（Thermoascus）、毕赤酵母属（Pichia）与正丙醇产出呈负相关,还原糖、毛孢子菌属（Trichosporon）、枝芽孢杆菌属（Virgibacillus）、克罗彭斯特菌属（Kroppenstedtia）与正丙醇产出呈正相关。     

清香型白酒发酵过程中微生物种群空间分布

利用高通量测序技术分析不同位置酒醅中微生物种群结构及演替规律。结果表明,清香型白酒发酵过程中优势细菌种群包括乳杆菌属、魏斯氏菌属、Kroppenstedtia、假单胞菌属、明串珠菌属、芽孢杆菌属和片球菌属,优势真菌种群包括毕赤酵母属、假丝酵母属、曲霉属、复膜酵母属和Kazachstania。发酵4~8 d时,不同位置酒醅微生物种群结构在属水平存在明显差异。同时,上层酒醅微生物种群演替速率慢于中、下层酒醅,最终造成上层酒醅乙醇产生速率低于中、下层酒醅。因此,不同位置酒醅微生物种群的监测对白酒发酵控制有重要参考价值。     

白酒发酵副产物黄水原核微生物组成及理化特性研究

黄水是固态发酵白酒的副产物,其具有丰富的微生物资源。该研究采用常规理化检测方法和高通量测序技术全面分析了不同来源黄水在理化特性和原核微生物结构组成的异同。结果表明,不同车间黄水的pH、总酸、不挥发酸、酒精度、还原糖和淀粉含量等理化指标均差异极显著（P<0.01）,并且不同车间黄水原核微生物群落的多样性、丰富度和结构组成差异显著（P<0.05）。乳酸杆菌属（Lactobacillus）是所有原核微生物的优势属,其相对丰度为72.34%～98.52%,与总酸、酒精度、不挥发酸和淀粉含量呈正相关。黄水中含有魏斯氏菌属（Weissella）、肠球菌属（Enterococcus）和副拟杆菌属（Parabacteroides）,这些微生物与pH和还原糖含量呈正相关。此外,不同车间黄水原核微生物群落差异会影响原酒酸酯的含量,乳酸杆菌属与原酒总酸和总酯含量呈极显著正相关（P<0.01）。不同车间黄水原核微生物群落结构差异与理化因子显著相关,了解理化因子对原核微生物的影响,可为以黄水为原料筛选功能菌株提供数据基础。理化因子显著影响黄水原核微生物群落组成,不同车间黄水原核微生物群落结构差...     

山西陈醋酿造微生物群落结构及其互作网络分析

为揭示山西陈醋酿造过程微生物群落的演替规律和相互作用,采用高通量测序技术对6个不同发酵阶段醋醅样品的微生物群落组成结构和多样性进行分析,通过斯皮尔曼相关系数（SCC）计算得到物种相关系数矩阵后,并利用互作网络数据可视化的软件Cytoscape 3.7.2研究发酵菌群的共存关系网络。结果表明,醋醅中细菌群落多样性远高于真菌群落。醋醅中优势细菌属为乳酸杆菌属（Lactobacillus）和醋酸杆菌属（Acetobacter）,优势真菌属为复膜孢酵母属（Saccharomycopsis）。细菌互作网络分析表明,醋酸杆菌属（Acetobacter）与乳酸杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）具有显著的拮抗性;乳酸杆菌属（Lactobacillus）和魏斯氏菌属（Weissella）存在协同作用。真菌互作网络分析表明,复膜孢酵母属（Saccharomycopsis）与链格孢属（Alternaria）存在显著负相关关系。     

酱香型白酒第四轮次酒酿造过程中细菌多样性分析

该研究应用Illumina MiSeq高通量测序技术解析酱香型白酒第四轮次酒酿造过程中细菌多样性,并阐明其优势真菌微生物群落结构及其随酿造工艺动态变化。结果表明,在酒曲中主要优势菌有芽孢杆菌科（Bacillaceae）、海洋芽胞杆菌属（Oceanobacillus）;堆积发酵中主要优势菌有芽孢杆菌科（Bacillaceae）、变形菌纲（Proteobacteria）;在窖内发酵中乳杆菌属（Lactobacillus）占绝对优势;窖泥中主要优势菌有放线菌（Actinomyces）和乳杆菌属（Lactobacillus）和醋杆菌属（Acetobacter）。同一酒厂和不同酒厂新老车间酒曲、堆积、窖内发酵、窖泥之间细菌组成相似度较高,但其优势菌群丰度差异显著。发酵车间使用年限及窖龄影响着酿酒微生物多样性;使用时间长的车间和窖池其环境微生物种群结构更稳定,优势菌群更突出。     

Effects of cow's and goat's milk as fermentation media on the microbial ecology of sugary kefir grains

In the present study, we have investigated the importance of fermentation media on grain formation and the microbial characteristics of sugary kefir. The sugary kefir grains were fermented in brown sugar, cow's milk or goat's milk. Using culture-dependent and culture-independent methods, we identified the microorganisms present in both the grains and filtrate and then evaluated their distribution. The structure of the grains was also observed by scanning electronic microscopy (SEM). The identification results indicated that there were remarkable changes in microbial ecological profiles of the sugary kefir grains and their filtrates when brown sugar and milk were compared as fermentation media. Three lactic acid bacteria (LAB) species (Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus mali and Lactobacillus hordei) were found in the grains fermented using brown sugar. However, four species, named Leu. mesenteroides, Lactococcus lactis, Bifidobacterium psychraerophilum and Enterococcus faecalis, were identified in the grains fermented using either cow's or goat's milk. The size and structure of the kefir grains were also significantly influenced by the culture medium. We hypothesize that the grains originally may contain many different microorganisms and the identified changes are an adaption to each specific medium during grain formation and growth. The distribution of strains thus may vary depending on the carbon and energy sources available for grain fermentation and these microbial changes will further affect the granulation and growth of the grains. This study is important to our understanding of the mechanism of kefir grain formation and growth because it explores the relationship between fermentation media and kefir microorganisms.     

酱香型白酒第二轮次酒发酵过程微生物多样性研究

为探究酱香型白酒二轮次发酵过程中微生物群落结构的变化、微生物多样性以及物种与样品之间的关系,应用高通量测序技术对酱香型白酒第二轮次酒生产堆积及窖池发酵过程酒醅中微生物的多样性及其主要功能菌群进行研究。结果表明,在堆积过程中共检测到细菌138个属,真菌54个属;窖池发酵过程中共检测到细菌262个属,真菌267个属。酒醅中主要细菌类群为Firmicutes和Proteobacteria,主要真菌类群为Ascomycota和Basidiomycota。堆积过程中绝对优势细菌属有Bacillus、Enterococcus、Lactococcus、Lactobacillus;绝对优势真菌属有Thermoascus、Thermomyces、Candida、Aspergillus。在窖池发酵酒醅中其绝对优势细菌属为Lactobacillus;绝对优势真菌属为Saccharomyces、Candida、Penicillium、Fusarium。由于堆积、窖池发酵酒醅所处发酵环境、发酵物料物态及其工艺参数差异较大原因,使得两者之间生物物种存在较大差异。     

清香型小曲白酒机械化生产中微生物动态变化研究

白酒酿制是多种微生物共同发酵的过程。 为了提高清香型小曲白酒机械化酿造的酒质,采用传统分离方法和现代分子技术 对机械化酿造车间发酵过程中的酒醅优势微生物进行分离及鉴定,并对清香型小曲酒机械化酿造过程中微生物数量变化规律进行了 总结。 结果表明,酒醅微生物主要有4种酵母、6种细菌和2种霉菌,其中,酵母菌主要为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和毕赤酵 母（Pichia pastoris）,细菌主要为乳酸菌（Lactobacillus）和芽孢杆菌（Bacillus）,霉菌主要为米根霉（Rhizopus oryzae）。 酵母总数在发酵 第2天可以达到最大值,为108 CFU/g;细菌在第9天后繁殖较快,总数量可以增殖到107 CFU/g;霉菌在发酵第2天后逐渐降低。 微生物 的动态变化规律研究为优化发酵工艺提供了重要参考。     

酱香型白酒二轮次堆积酒醅微生物群落与理化指标相关性研究

采用高通量测序技术分析酱香型白酒二轮次堆积发酵过程中堆积酒醅微生物群落结构及演替规律。结果表明,酱香型白酒二轮次堆积发酵酒醅中共检测出171个属微生物,其中细菌125个属,真菌46个属。堆积酒醅中优势真菌包括曲霉属（Aspergillus）、假丝酵母属（Candida）、裸胞壳属（Emericella）、毕赤酵母属（Pichia）、红曲霉属（Monascus）、毛孢子菌属（Trichosporon）、节担菌属（Wallemia）、威克汉姆酵母属（Wickerhamomyces）;优势细菌包括芽孢杆菌属（Bacillus）、乳杆菌属（Lactobacillus）、海洋芽孢杆菌属（Oceanobacillus）、高温放线菌属（Thermoactinomyces）、枝芽孢菌属（Virgibacillus）、片球菌属（Pediococcus）、光冈菌属（Mitsuokella）等。相关性分析结果表明,淀粉、总酸含量与曲霉属、裸胞壳属等微生物的丰度呈极显著正相关（P＜0.01）,有利于微生物的生长繁殖;温度、粗蛋白和还原糖的含量与裸胞壳属的丰度呈极显著负相关（P＜0.01）,对裸胞壳属的生长有抑制作用;水分含量与微生物多样性之间的相关性不显著（P≥0.05）。     

酱香型白酒机械化酿造不同轮次堆积发酵酒醅真菌群落结构多样性研究

该研究利用高通量测序及其数理分析对酱香型白酒机械化酿造七个轮次堆积发酵酒醅的真菌菌群结构进行分析。结果表明,七个轮次酒醅中共检出真菌4个门,102个属,185个操作分类单元（OTU）。嗜热真菌属（Thermomyces）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）、曲霉属（Aspergillus）、有孢圆酵母属（Torulaspora）、丝衣霉属（Byssochlamys）、假丝酵母属（Candida）和威克汉姆酵母属（Wickerhamomyces）是酱香型白酒机械化堆积过程中的重要真菌属。酱香型白酒机械化酿造过程中的真菌微生物受淀粉含量、水分和酸度的影响较大,1～3轮次酒醅发酵白酒的微生物结构与水分和酸度呈负相关,而4～7轮次酒醅的微生物结构与水分和酸度呈正相关,且不同轮次酒醅存在着与水分、淀粉含量和酸度紧密相关的菌属,保证动态的调控酿造发酵过程,但重要的菌属受环境因子的调控不大,为酿造过程提供稳定的内在动力。     

酱醅与豆酱微生物关系研究

为探究酱醅与豆酱微生物之间的关系,以两份自然发酵酱醅和一份工业发酵酱醅为对象,应用Miseq测序对酱醅及其发酵豆酱进行微生物测序分析。结果表明:在门水平上,酱醅和豆酱的优势菌门都为子囊菌门(Ascomycota)和厚壁菌门(Firmicutes);在属水平上,酱醅与豆酱中的优势真菌都为青霉菌(Penicillium)和毛霉菌(Mucor),但优势细菌的组成不同,其中两份酱醅样品(LK和SK)的优势菌属为芽孢杆菌(Bacillus)和乳杆菌(Lactobacillus),另一份酱醅样品(FK)的优势菌属为乳杆菌(Lactobacillus)、枝芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和短乳杆菌(Lactobacillus brevis);在后期发酵过程中,虽然不同样品发酵前期细菌的群落组成不同,但随着发酵的进行,优势菌都为四联球菌(Tetragenococcus)。本研究阐明了酱醅与豆酱之间的微生物关系,为豆酱发酵过程控制提供了理论基础。     

清酱香型白酒冬季发酵细菌群落演替及堆积过程细菌来源解析

利用高通量测序对清酱香型白酒窖池发酵过程中细菌群落结构进行分析,从清酱香型白酒发酵酒醅中共检出14 个菌门,113 个菌属,发酵开始（0 d）时,Firmicutes、Proteobacteria及Cyanobacteria在酒醅占主导地位,平均相对丰度均大于10%。随着发酵的进行,逐渐演替为单一的Firmicutes为主导。发酵过程相对丰度前10的细菌属为Lactobacillus、Bacillus、Weissella、Acetobacter、Gluconobacter、Pediococcus、Kroppenstedtia、Staphylococcus、Enterobacter、Scopulibacillus,随着发酵的进行,逐渐演替为单一的Lactobacillus为主导。为了说明薄层堆积发酵过程酒醅中细菌来源,对发酵用曲中细菌群落结构进行解析,并设置不添加酒曲的堆积样品为空白,通过分析酒醅样品（发酵0 d）、酒曲、环境样品（不添加大曲堆积酒醅）的细菌群落结构,结果表明酒醅中的细菌属31.67%来自于环境,50%来自于酒曲,23.33%由酒曲及环境共同提供,5%的细菌属只由环境提供。此外,优势细菌属中Gluconobacter仅来自于环境。本研究系统解析了清酱香型白酒窖池发酵过程细菌群落结构,初步分析了堆积发酵过程酒醅中细菌来源,有助于完善白酒发酵微生态的研究,并对提升白酒产品质量、安全及生产可控性具有重要的意义。     

酱香型白酒第四轮次酒酿造过程中真菌多样性分析

该研究应用Illumina MiSeq高通量测序技术解析酱香型白酒第四轮次酒酿造过程中真菌多样性,并阐明其优势真菌群落结构及其随酿造工艺动态变化。结果表明,在酒曲中主要优势菌有曲霉属（Aspergillus）、嗜热子囊菌属（Thermoascus）;堆积发酵酒醅中主要优势菌有拟青霉属（Paecilomyces）、念珠菌属（Candida）;窖内发酵酒醅中主要优势菌有嗜热子囊菌属（Thermoascus）、嗜热真菌属（Thermomyces）;窖泥中主要优势菌有假霉样真菌属（Pseudallescheria）、镰刀菌属（Fusarium）。同一酒厂和不同酒厂新老车间酒曲、堆积发酵、窖内发酵、窖泥之间真菌组成相似度较高,但其优势菌群丰度差异显著。发酵车间使用年限及窖龄影响着酿酒微生物多样性;使用时间长的车间和窖池其环境微生物种群结构更稳定,优势菌群更突出。