基于宏基因组技术分析自然发酵羊肉香肠中微生物多样性及挥发性风味功能基因

利用宏基因组技术测定自然发酵过程中羊肉香肠的微生物群落演替,并运用直系同源蛋白分组比对、京都基因与基因组百科全书和碳水化合物活性酶数据库对挥发性风味物质代谢途径、参与代谢的微生物和酶进行注释与分析。结果发现,羊肉香肠样品中流感嗜血杆菌、金黄色葡萄球菌、酒类酒球菌等是发酵过程的优势菌种,样品发酵至14 d腐生葡萄球菌与马胃葡萄球菌相对丰度达到最大值（16.52%与10.53%）。在发酵0、5、14 d和26 d样品中,发酵5 d样品注释到的基因数最多,发酵过程中碳水化合物代谢和氨基酸代谢是注释最多的代谢途径,糖苷水解酶与糖基转移酶是数量最多的碳水化合物酶。有167个基因参与氨基酸代谢所需酶的编码,碳水化合物代谢途径所需酶由217个基因编码,脂肪酸代谢途径中共有92个基因参与了相关酶的编码,参与3条代谢途径的酶注释到的微生物主要是葡萄球菌属、明串珠菌属、假单胞菌属、嗜冷杆菌属、弧菌属等,发酵14 d样品中3条代谢途径的大部分酶丰度达到最大值。研究结果对于解析羊肉香肠中微生物的动态变化以及挥发性风味物质的形成机理具有重要的参考价值。     

不同窖龄及位置浓香型白酒窖泥中细菌群落结构的差异性分析

采用高通量测序技术对金徽酒不同窖龄及窖池位置的窖泥细菌群落进行研究,通过聚类分析探寻细菌菌群的时空分布特点,并对窖泥微生物的功能基因进行注释分析。结果表明,14个窖泥样品中,厚壁菌(Firmicutes)是细菌群落的绝对优势菌门,平均相对丰度达73.39%。乳杆菌(Lactobacillus)是5年和7年窖龄窖泥(84.48%)的第一优势菌属。随着窖龄的增加,优势菌属由单一Lactobacillus占优势演变为己酸菌(Caproiciproducens,4.61%)、拟杆菌(Bacteroides,3.16%)等11个细菌属共存的复杂微生态环境。窖泥细菌菌群多样性与窖龄呈显著正相关(P<0.01),且池底窖泥的细菌菌群多样性高于池壁泥。30年和50年窖龄的窖泥细菌群落相似性较高,且细菌菌群之间大多呈正相关关系。同现网络中共出现9个枢纽,各枢纽均与Lactobacillus呈负相关关系。KEGG功能注释图说明影响白酒产量和质量的主要功能基因在窖泥主体特征代谢分类上。该研究为解析甘肃金徽酒窖泥中的细菌群落结构及其时空分布规律奠定了基础。     

浓香型白酒窖池中细菌群落结构的研究

为探究浓香型白酒窖池中细菌群落结构和多样性变化，采用HiSeq高通量测序技术，对6个窖池样品中的细菌16S rRNA基因V3～V4区进行测序分析，比较了窖泥和酒醅中的细菌物种组成和丰度，解析了窖泥和酒醅中共有的细菌物种和关键差异物种，探究了浓香型白酒窖池中潜在的关键细菌菌种。研究结果表明，3个窖泥样品共注释到1 009个OTUs,主要分布于厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidete),其中厚壁菌门菌株的丰度超过了60%;3个酒醅样品共注释518个OTUs,主要分布于厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。窖泥样品中的细菌物种总数和多样性均高于酒醅样品，窖泥样品中关键的细菌菌种主要来自梭菌属(Clostridium IV)、岩石单胞菌属(Petrimonas)、沉积物棒菌属(Sedimentibacter)、嗜蛋白菌属(Proteiniphilum)和喜热菌属(Caloramator);酒醅样品中关键的细菌菌种主要来自乳杆菌属(Lactobacillus)、丙酸杆菌属(Propioni...     

基于高通量测序的浓香型窖泥原核微生物群落的窖池空间分布

利用Illumina Miseq高通量测序技术解析河南某酒企6年和12年窖泥微生物群落多样性和组成。结果表明,两类窖龄窖池中窖泥原核微生物群落组成具有相似的空间分布特征,且物种丰度（Chao1指数）和多样性（Shannon指数）均分别在窖壁中层和下层窖泥最高;乳杆菌属（Lactobacillus）、产己酸菌属（Caproiciproducens）、嗜蛋白菌属（Proteiniphilum）及甲烷囊菌属（Methanoculleus）等14个属为窖泥优势属,其中78.6%优势属在两类窖龄窖池下部（下层和窖底）窖泥中含量均高于窖池上部（上层和中层）窖泥,且主要隶属于梭状芽胞杆菌纲（Clostridia）和拟杆菌纲（Bacteroidia）;57.6%（19/33）Top10属的空间分布特征与窖龄无关;随窖龄增加,Top10属产生了132个变化,其中75.6%的变化均较小（＜1%）;冗余分析（RDA）结果推测,铵态氮和有效磷可能是影响供试窖泥原核微生物菌群空间分布的主要环境因子。     

浓香型白酒窖泥微生物群落及其风味成分研究进展

窖泥在浓香型白酒的生产过程中扮演着重要角色,其微生物群落种类、结构和代谢产物对酒体风味具有重要影响。为了揭示窖泥对浓香型白酒风味物质形成的影响,该文简述了窖泥微生物中的乳酸菌、己酸菌、芽孢杆菌及产甲烷菌,并综述了浓香型白酒中的挥发性风味物质,探讨了窖泥中的微生物菌群对浓香型白酒挥发性风味物质的影响。该研究有助于更深入地理解窖泥微生物群落对浓香型白酒风味特征塑造的作用,为酿酒行业工作者提供借鉴与参考。     

浓香型白酒不同窖龄窖池窖泥中古菌群落结构分析

用高通量测序技术对浓香型白酒不同窖龄窖池窖泥中古菌群落结构进行研究,找出其差异性,并利用古菌群落结构信息对不同窖龄窖泥进行聚类分析,同时分析环境因子对各个窖龄段窖泥古菌的影响。结果表明,窖泥中的古菌群落主要分布于Euryarchaeota(占99%OTU数目),分布于7个属;窖泥中古菌的多样性与窖龄呈负相关,Methanobacterium和Methanocorpusculum的优势度与窖龄呈正相关,Thermoplasmatales的优势度与窖龄呈负相关;5 a窖龄的不同窖池窖泥和100 a窖龄不同窖池窖泥微生物群落相似性较高,30 a窖龄的不同窖池窖泥微生物群落差异性较大,对各窖龄段窖泥中古菌群落影响最大的环境因子各不相同。浓香型白酒不同窖龄窖池窖泥古菌群落结构差异性明显,这可能是不同窖龄窖池发酵产酒存在差异性的重要原因之一。     

基于新老窖泥的微生物菌群结构判定浓香型白酒生产中的主体己酸菌

对新、老窖泥的微生物菌群结构和进化关系,及其与酒醅发酵过程中己酸、丁酸产生的相关性进行了分析,发现窖泥中主体己酸菌为梭菌纲下的己酸菌属微生物,该属下的3种己酸菌在窖泥中均有发现,且以乳酸利用型己酸菌为主体;而通常被认为是窖泥中主体己酸菌的梭菌纲梭菌属微生物克氏梭菌在新老窖泥中的丰度均较低。该研究对浓香型白酒酿造窖泥中的己酸菌类型进行了初步的解析,相关分析方法与结果将为研究窖泥中己酸菌的酿造功能及应用价值奠定基础。     

窖泥中挥发性物质和微生物群落的空间分布规律及其关系

为了研究窖泥中的微生物和挥发性物质的空间分布规律,本文采用固相微萃取法偶联气相色谱-质谱联用法对窖泥中的主要挥发性物质成分进行定性定量分析,并利用Illumina MiSeq测序分析窖泥中的微生物群落组成。结果表明,窖泥中的挥发性物质成分主要以酯类和酸类物质为主,占比达到73.01%~98.36%,随着窖池深度的增加而不断增加。窖泥样品中的原核微生物共检出10门,15纲,21目,42科,64属,门水平上优势菌群占细菌总数的98.86%~99.93%,厚壁菌门为绝对优势菌群。Shannon指数从2.130增加到4.970,Simpson指数从0.557增加到0.932,ACE指数和Chao1指数在池底部最高,分别为114.523和114.50。α-多样性表明,池壁下部和池底部窖泥中的微生物菌群丰度和多样性高于池壁上部和中部,这与挥发性物质的种类和含量分布规律相吻合。梭菌属和甲烷菌属等优势菌属是进行微生物代谢和种间物质交换、产生重要香气物质及其前体的主要微生物,并随着空间深度的增加,不断反应和富集,形成与窖泥的空间位置密切相关的规律。空间差异性是导致窖泥不同空间位置原核微生物菌群和挥发性物质成分存在差异性的重要原因。     

浓香型白酒新、老窖池池壁泥与池底泥原核菌群结构分析

通过Illumina-MiSeq高通量测序16SrDNA V4可变区,分析新老窖池的池底泥和池壁泥的原核菌群结构。新窖池池壁泥中的菌群结构最单一,主要为乳酸杆菌属(Lactobacillus,85.59%)和产己酸菌属(Caproiciproducens,5.63%);其次为新窖池的池底泥、老窖池的池壁泥和老窖池的池底泥。老窖池池底泥的原核菌群组成最丰富,最显著的特征为氨基酸菌(Aminobacterium,11.85%)、沉积菌属(Sedimentibacter,2.08%)和未知菌属(37.6%)的含量最多。4组窖泥样本中,老窖池池底泥的pH值(5.69)和铵态氮含量(2.54 g/kg)最高,乙醇和各种有机酸酯的含量最小,这是成熟老窖池池底泥菌群所形成的完善代谢链的作用结果。窖泥样本的理化性质为分析窖泥菌群的老熟过程提供了依据。老窖泥的16S rDNA拷贝数比新窖泥高1～2个数量级,表明老窖泥的原核菌群丰度较高。通过冗余相关分析发现:乙酸(32.9%)和水分(20.6%)与窖泥原核菌群的相关性最高且极显著(P0.01),说明乙酸和水分在窖泥原核菌群的老熟进程中具有重要作用。     

添加不同生物炭对人工窖泥培养微生物群落影响

基于高通量测序技术，分析添加不同生物炭对人工窖泥微生物群落结构、菌群网络及内部菌属与理化因子相关性的影响。结果表明，添加马弗炉慢速热解丢糟生物炭人工窖泥，微生物群落多样性、丰度及优势菌属(Clostridium＿sensu＿stricto＿12等)相对丰度更高；其不影响微生物网络稳定；窖泥微生物种群以Caproiciproducens等功能微生物为中心，并与Clostridium等功能菌菌属有较强相关性，从而有利于人工窖泥中Clostridium＿sensu＿stricto＿12等的富集，同时抑制Lactobacillus菌属生长，进而促进人工窖泥向优质窖泥转化。该文对不同生物炭添加至人工窖泥培养后微生物群落进行了分析，为揭示添加生物炭以加快人工窖泥向优质老窖泥转化提供了一定的微生物学理论基础。     

宜宾产区浓香型白酒酿造生境中细菌的群落结构

该文利用高通量测序技术全面解析宜宾产区浓香型白酒酿造生境中的微生物菌群结构,并对窖泥、大曲、酒醅和黄水中的细菌种类和丰度进行对比分析。结果表明,从宜宾产区白酒酿造生境的26个样品中共注释到来自于201个属的1493个OTUs,主要分布于拟杆菌门(Bacteroidete)、变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中5个属来自于古菌域的广古菌门(Euryarchaeota)。窖泥样品中微生物菌种的多样性最高,主要以古菌、瘤胃球菌和乳酸菌为主;大曲的多样性次之,主要包括未鉴定到属水平的细菌,芽胞杆菌、乳酸菌和高温放线菌等;酒醅和黄水中的微生物多样性最低,其主要微生物类群以乳酸菌和瘤胃球菌为主。宜宾产区浓香型白酒酿造过程微生物群落结构呈现出从多种微生物共同作用到功能微生物主要发挥作用的趋势。该研究为探究浓香型白酒酿造过程中功能微生物,解析白酒酿造机理,提升白酒品质奠定了基础。     

老化窖泥己酸代谢的研究

浓香型白酒的独特风味与窖泥有着密不可分的关系,而以己酸为前体物质的己酸乙酯是浓香型白酒中最重要的香气成分。该实验采用宏转录组技术对产己酸关键酶基因crt1、bcd、etfA1、etfB1、hbd1、nfnA和nfnB在老化窖泥中的表达以及老化窖泥中的己酸代谢途径进行了研究,为白酒品质提升提供理论依据。结果表明,根据关键酶基因的物种注释结果,推测脱卤厌氧杆菌（Anaeromyxobacter dehalogenans）可能是窖泥中一类重要微生物;同时,窖泥中己酸的合成可能并非己酸菌作用的结果,而是由多种非己酸菌共同作用产生。在老化窖泥中,D-乳酸和L-乳酸之间不能通过乳酸消旋酶相互转换,丙酮酸通过丙酮酸氧化还原酶或2-氧代酸氧化还原酶而不是丙酮酸甲酸裂解酶催化生成乙酰辅酶A。     

浓香型白酒窖泥微生物群落研究进展

窖泥微生物是决定浓香型白酒风格的关键因素。多种分子生物学新技术（如以聚合酶链式反应（PCR）为基础的技术、基因组学技术、高通量测序技术等）已用于窖泥微生物群落结构及功能研究,检测到越来越多的窖泥微生物,发现微生物多样性越来越高。老窖泥中的标志性优势微生物,在门水平为厚壁菌门（Firmicutes）、广古菌门（Euryarchaeota）、拟杆菌门（Bacteroidetes）,在纲水平为梭菌纲（Clostridia）,在属水平为梭菌属（Clostridium）、沉积微生物属（Sedimentibacter）、甲烷杆菌属（Methanobacterium）等。氢营养型甲烷菌既可以促进窖泥的老熟,又对浓香型白酒的香味物质的生成也有重要作用。有些环境因子对窖泥微生物有明显影响,且与有益微生物呈正相关。     

浓香型白酒窖泥中产己酸菌的研究进展

酯类物质对浓香型白酒的口感和风味起到决定性作用,由产己酸菌产生的己酸和酒精作用生成的己酸乙酯是浓香型白酒的主要香体成分。产己酸菌是浓香型白酒窖泥中能够影响白酒风味的重要微生物。该文总结了浓香型白酒窖泥中产己酸菌的形态特征和代谢途径;不同培养条件如乳酸亚铁、不同碳源、不同氮源对产己酸菌的影响;对产己酸菌与酵母菌、放线菌以及产甲烷菌等不同菌种共培养以及产己酸菌在窖池养护等实际中的应用进展进行综述,为白酒窖泥中筛选优质的微生物菌种资源与白酒提质増香提供理论基础。     

浓香型大曲白酒窖泥微生物研究进展

基于传统微生物技术和现代生物学技术对白酒窖泥微生物的研究,阐述了研究白酒酿造微生物所运用生物学技术的各种方法、原理及对窖泥微生物的研究现状。主要对宏基因组、聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术、高通量测序技术等现代分子生物技术在窖泥微生物代谢活动和群落代谢机制研究中的应用进行了综述,为解决白酒生产中遇到的实际问题提供了理论指导。     

宜宾地区不同性状窖泥的细菌群落结构解析及代谢功能预测

该研究基于16S rRNA V3-V4区基因序列,采用高通量测序技术对宜宾地区不同性状窖泥（新窖泥、老熟窖泥、老化窖泥）的细菌群落结构差异进行分析,并采用PICRUSt预测不同性状窖泥微生物的代谢功能,解析宜宾地区不同性状窖泥的代谢功能差异。结果表明,该地区三种性状窖泥的细菌群落结构存在显著差异,老熟窖泥和老化窖泥细菌群落的丰富度高于新窖泥,而多样性相反。己酸菌属（Caproiciproducens）在老熟窖泥中的相对丰度较高,可能是该地区窖泥老熟的标志,该菌对浓香型白酒的风味物质形成具有重要的作用;乳酸杆菌（Lactobacillus）则在新窖泥中的相对丰度较高,可能是该地区新窖泥的标志。窖泥的碳水化合物代谢和氨基酸代谢功能最强,且其相对丰度同样呈现出老熟窖泥＞老化窖泥＞新窖泥的变化规律,说明老熟窖泥的细菌群落结构对浓香型白酒风味物质的形成最有利。     

泸香型白酒窖泥微生物生态功能研究进展

窖泥中含有大量的功能微生物,其作为白酒生香功能微生物的繁殖载体,在泸香型白酒的生产过程中发挥了重要作用。窖泥微生物是决定浓香型白酒风格的关键因素,目前基于传统微生物技术和现代生物学技术(如以聚合酶链式反应(PCR)技术、基因组学技术、高通量测序技术)等对白酒窖泥微生物的研究,已经取得了丰富的研究成果,检测到越来越多的窖泥微生物,发现微生物多样性越来越高。本文综述了窖泥微生物群落结构的多样性、窖泥功能微生物对白酒风味的贡献、新老窖泥中无机成分的质量评价,并针对研究存在的问题提出未来研究方向:进一步发掘窖泥微生物资源,提升功能微生物的应用潜力,以期为白酒生产中遇到的实际问题提供理论指导。     

浓香型白酒窖泥理化电化特性分析

为系统判别不同性状浓香型白酒窖泥,测定了新泥、趋老熟泥、老熟泥、趋老化泥、老化泥的物理化学性质和电化学性质。结果表明,不同性状窖泥的理化电化特性存在一定的差异性。通过主成分分析发现对判别不同性状的窖泥方差贡献率大的指标有氧化还原电位、动电电位、总酸、甲酸、乳酸、丁酸和总糖含量,将5种窖泥分为新泥、趋老熟和老熟泥、趋老化和老化泥三类,初步建立了一种判别窖泥性状的方法,为养窖护窖提供一定的参考。     

浓香型白酒窖泥养护探讨

窖泥是浓香型大曲酒发酵设备的重要组成部分,对浓香型大曲酒的质量和产量有着重要影响。该文阐述了窖泥的功能基础,分析了窖泥老化的现象及原因,总结了窖泥养护的方法,提出了防止功能微生物退化的窖泥养护的措施。只有正确认识窖泥退化的原因和窖泥养护的机理才能实现对窖泥的有效养护,最终提高浓香型白酒的质量和产量。