基于纯培养和超高深宏基因组测序技术分析茅台镇两企业高温大曲微生物多样性差异

以茅台镇不同酒厂高温大曲为研究对象,采用纯培养技术和宏基因组测序对高温大曲中微生物多样性进行解析。结果发现,分离的212株芽孢杆菌主要为77株索诺拉沙漠芽孢杆菌(Bacillus sonorensis)、39株地衣芽孢杆菌(B. licheniformis)和19株解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens)等。通过宏基因组Binning技术共获得55个高质量基因组,其中有18个疑似新菌株,分别为Bacillus sp.、Lactobacillus sp.和Weissella sp.等。菌群结构分析表明,高温大曲中的主要菌属分别为Desmospora sp. 8437、B. sonorensis和B. amyloliquefaciens等,其中A酒厂在B. sonorensis和B. amyloliquefaciens等的相对丰度显著较低(P<0.05)。A酒厂高温大曲中微生物的多样性和丰富度均显著低于B酒厂(P<0.05),且两者的菌群结构存在明显的差异。在功能方面,A酒厂高温大曲中丰度较高的差异代谢通路主要与氨基酸的生物合成相关,而B酒厂高温大曲中丰度较高的差异代谢通路主要与L-鼠李糖的降解相关。由此可见,本研究对后续发酵工艺的改良和优良菌株的筛选具有积极意义。

新工科背景下食品微生物学混合教学模式的探索与实践

微生物分布广、种类多,与人们的生产和生活息息相关。在食品领域,微生物是一把“双刃剑”,一方面,微生物菌体、代谢产物及酶类有利于食品的加工、贮藏及人与自然的可持续健康发展,如食醋、酒类、面包等的生产都需要微生物的参与;另一方面,微生物也易引起食品腐败变质、毒素污染,是引发粮食损失和食物中毒等的重要因素之一。

临沂和周口地区中高温大曲细菌群落结构与基因功能差异性研究

为明确山东临沂和河南周口地区中高温大曲细菌群落结构及菌群基因功能的差异,本研究采用MiSeq高通量测序技术对2个地区中高温大曲的细菌群落结构进行了解析,并基于直系同源蛋白数据库(clusters of orthologous groups of proteins,COG)分析了其细菌类群潜在的功能。α多样性发现,两者在丰富度和多样性上差异均不显著(P>0.05)。相较于周口地区大曲,在门水平上,临沂地区大曲中放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)平均相对丰度均显著偏低(P<0.05),在属水平上,不动杆菌属(Acinetobacter)平均相对丰度显著偏高(P<0.05),地杆菌属(Geobacter)和泛菌属(Pantoea)平均相对丰度均显著偏低(P<0.05)。LEfSe(linear discriminant analysis effect size)分析发现,Geobacter为周口地区大曲中的生物标志物,而临沂地区大曲中的生物标志物未在属水平体现;β多样性发现,两者在整体上存在明显差异;PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)分析发现,临沂地区中高温大曲在转录、氨基酸和核苷转运与代谢功能上显著高于周口地区大曲(P<0.05)。由此可见,2个地区中高温大曲的细菌群落结构及菌群基因功能表达均存在明显差异。

基于电子鼻和GC-IMS技术分析储藏时间对酱香型白酒挥发性风味物质的影响

该研究以第四轮次新酿、储藏1年和3年的酱香型白酒为研究对象,采用电子鼻和气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)技术对其挥发性风味物质进行解析,探讨储藏时间对酱香型白酒挥发性风味物质的影响。电子鼻结果表明,传感器W3C(对氨气、芳香类物质灵敏)、W5C(对烷烃、芳香类物质灵敏)、W1W(对有机硫化物、萜类物质灵敏)和W2S(对乙醇灵敏)对不同储藏时间的酱香型白酒响应值存在显著差异(P<0.05),且对储藏3年的酱香型白酒响应值最高。结合相对气味活度值(raletive odor activity value,ROAV)法和变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)分析,GC-IMS结果表明,己酸乙酯、戊酸乙酯、异戊酸乙酯、乙酸戊酯和异丁醛是对酱香型白酒风味贡献较为突出的关键化合物,异戊酸乙酯和异丁酸乙酯对不同储藏时间酱香型白酒之间风味贡献差异显著(P<0.05),且对储藏3年酱香型白酒香气贡献更大。3-甲基-1-丁醇、糠醛、异戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯和异丁酸乙酯是不同储藏时间酱酒中的关键差异化合物,且在储藏3年酱酒中相对含量更高。由此可知,储藏对酱酒风味品质形成具有积极意义,且储藏3年的酱香型白酒整体风味更为突出。

动态超高压微射流技术对红枣酒品质的影响

该研究使用动态超高压微射流技术(DHPM)对红枣酒进行150MPa均质压力处理,以未处理红枣酒为对照,从理化指标、色度、挥发性风味物质和滋味4个方面解析动态超高压微射流处理对红枣酒品质的影响。结果表明,与未处理组相比,动态超高压微射流处理组红枣酒的可溶性固形物含量和酒精度显著降低(p<0.05);L*值(明亮度)显著降低(p<0.05),b*值(黄蓝值)显著增加(p<0.05);醇类和芳香类化合物含量均显著增加(p<0.05);苦味、涩味和后味A的相对强度显著降低(p<0.05),咸味和丰度的相对强度显著增加(p<0.05);经主成分分析(PCA)发现,两者在整体品质结构上存在明显差异。由此可见,动态超高压微射流技术可以有效降低缺陷滋味物质的含量和提升芳香类物质的含量,从而明显改善红枣酒的整体品质。

隆中对酒业中温大曲真菌类群与理化特性相关性研究

为剖析湖北襄阳地区中温大曲真菌类群与其理化特性之间的关联性,本研究采用高通量测序与纯培养技术对湖北隆中对酒业中温大曲的真菌组成进行了解析,并结合理化与风味指标对大曲品质进行了评价,继而揭示了真菌类群对其品质的影响。结果表明,大曲样本的各理化指标均符合QB/T 4259-2011《浓香大曲》要求,且样品间酯化力和糖化力差异较大(P<0.05)。嗜热真菌属(Thermomyces)、根霉属(Rhizopus)、双足囊菌属(Dipodascus)、曲霉属(Aspergillus)、毕赤酵母属(Pichia)、丝孢毕赤酵母属(Hyphopichia)和青霉属(Penicillium)为其主要真菌属。分离的25株酵母菌被鉴定为扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera)和异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)。相关性结果表明Hyphopichia对芳香型化合物的形成具有积极作用(P<0.05)。由此可见,湖北隆中对酒业中温大曲蕴含多种真菌有待发掘,且部分真菌代谢有利于有机硫化物和芳香类化合物的形成。

基于电子鼻和电子舌技术的红枣酒发酵过程中品质变化分析

该研究以红枣为原料,采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)HBUAS61676发酵制备红枣酒,采用常规分析方法及电子鼻、电子舌技术检测其理化、颜色、风味和滋味等品质指标,探究红枣酒发酵过程中品质变化,并对结果进行聚类分析(CA)。结果表明,红枣酒发酵过程中可溶性固形物和总糖含量呈现下降趋势,酒精度和总酸含量则呈现上升趋势。通过聚类分析,红枣酒的发酵过程被划分为3个阶段,分别为0~1 d(发酵初期)、2~7 d(发酵中期)和8~16 d(发酵后期)。红枣酒发酵中期样品的亮度较低,颜色偏红,发酵后期样品亮度极显著升高(P<0.01),颜色极显著偏绿(P<0.01)。经电子舌分析可知,发酵中期样品的涩味和苦味更明显,而发酵后期涩味和苦味显著降低(P<0.01),且鲜味、咸味和丰度显著升高(P<0.01)。经电子鼻分析可知,发酵中期样品的芳香类物质含量极显著升高(P<0.01),发酵后期样品的有机硫化物、萜烯类物质和烷烃类含量极显著升高(P<0.01)。

徐坊中高温大曲发酵过程中理化品质、风味及真菌群落结构变化规律研究

中高温大曲是浓香型白酒生产的主要糖化发酵剂,本研究以不同发酵阶段的中高温大曲为研究对象,通过采用国标方法、人工智能传感技术和高通量测序技术,对中高温大曲发酵过程中的理化性质、风味、滋味及真菌群落结构变化进行了综合分析,探讨了中高温大曲品质指标与优势真菌属之间的相关关系。研究发现,随着发酵进行,中高温大曲中的水分、有机硫化物、萜烯类、氢氧化物含量以及涩味逐渐降低,而咸味逐渐升高。中高温大曲的真菌群落结构在发酵早期已形成,但是随着发酵进行,真菌群落多样性逐渐降低,同时部分菌属的相对含量亦会发生较大改变。具体而言,复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)的相对含量逐渐下降,嗜热子囊菌属(Thermoascus)和假丝酵母属(Candida)的相对含量逐渐升高,并成为了发酵后期的优势菌。普氏分析和相关性分析发现,真菌群落结构与中高温大曲整体的风味指标和滋味指标显著相关(P<0.05)。其中,酿酒酵母与酒曲中芳香类化合物、烷烃芳香成分、乙醇的合成密切相关;嗜热子囊菌属可能具有抑制有机硫化物和萜烯类化合物产生的功能;根霉属(Rhizopus)则具有抑制涩味物质形成的作用。本研究深化了人们对中高温大曲生产过程中真菌群落及品质特性变化规律的认识,同时为相关企业改进产品制作工艺和提高产品品质提供了有益的参考。

乡村振兴背景下谷城县高粱产业可持续发展路径研究

从高粱生长特性及其用途入手,介绍谷城县高粱产业的生态环境优势、产业优势及品种优势,分析该地区高粱产业存在的问题,并提出今后高粱产业的发展对策,对后续谷城县高粱产业的可持续发展具有较强的指导作用。

基于MiSeq高通量测序技术渣豆酱微生物类群研究

该研究采用MiSeq高通量测序技术对鹤峰地区渣豆酱中细菌和真菌多样性进行了解析。结果发现,硬壁菌门(Firmicutes)为优势细菌门,芽孢杆菌属(Bacillus)和葡萄球菌属(Staphylococcus)为优势细菌属,平均相对含量分别为92.0%、56.87%和24.28%;子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌门,青霉属(Penicillium)、耐碱酵母属(Galactomyces)和接合酵母属(Zygosaccharomyces)为优势真菌属,平均相对含量分别为82.57%、19.42%、17.09%和16.12%;经Mood-median检验发现,细菌的丰度显著低于真菌(P<0.05),而多样性差异不显著(P>0.05);经相关性分析发现,芽孢杆菌属与德巴利酵母属呈显著负相关(R=-0.997,P<0.05),乳酸杆菌属与念珠菌等真菌属均呈显著正相关(P<0.05),且相关系数均大于0.999。由此可见,鹤峰地区渣豆酱中细菌主要为芽孢杆菌属和葡萄球菌属,真菌主要为青霉属、耐碱酵母属和接合酵母属。

基于IlluminaMiSeq技术对特香型白酒中高温和高温大曲真菌群落结构解析

该研究以江西省鹰潭地区特香型白酒中高温和高温大曲为研究对象,采用高通量测序技术对真菌多样性进行分析。结果表明,大曲中的真菌属以曲霉属(Aspergillus,18.40%)、干霉菌属(Xeromyces,18.16%)、根霉菌属(Rhizopus,11.33%)和横梗霉属(Lichtheimia,10.01%)等为主。多样性分析显示中高温大曲中真菌的多样性和丰富度均显著高于高温大曲(P<0.05),且两者中真菌群落的整体结构存在显著性差异(P=0.001)。对潜在关键菌属甄别发现中高温大曲中的潜在关键菌属为Rhizopus、根毛霉属(Rhizomucor)和Lichtheimia,高温大曲中的潜在关键菌属为假丝酵母属(Candida)、嗜磷脂菌属(Hyphopichia)和干霉菌属,差异分析进一步表明Rhizopus、Lichtheimia、Candida和Xeromyces在两者中存在显著差异(P<0.05)。相关性分析发现,中高温和高温大曲中真菌属的网络结构存在较大差异,且高温大曲中真菌群落的稳定性较高。综上所述,大曲随着制曲温度的升高,真菌群落的多样性和丰富度逐渐丧失,群落结构发生明显改变,但其会明显提升大曲中真菌群落结构的稳定性,并增加大曲中生态网络的复杂性。

基于MiSeq高通量测序技术奶疙瘩细菌群落结构研究

本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术解析伊犁哈萨克自治州奶疙瘩中细菌的群落结构,进而为新疆地区传统发酵乳制品的微生物解析提供数据支持。结果发现优势细菌门为Firmicutes(厚壁菌门),平均相对含量为99.26%、优势细菌属为Lactobacillus(乳杆菌属)和Streptococcus(链球菌属),平均相对含量分别为87.59%和9.48%;有18个操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)存在于所有样品中,包含序列占总序列数的85.15%,其中OTU3705(属于Lactobacillus)、OTU4026(属于Lactobacillus)和OTU1780(属于Streptococcus)的平均相对含量分别为56.60%、18.76%和7.56%;通过PICRUSt分析发现,奶疙瘩中细菌代谢碳水化合物和氨基酸的功能较强。由此可见,奶疙瘩中具有大量代谢碳水化合物和氨基酸的细菌菌群,且以Lactobacillus和Streptococcus为优势细菌属。

基于智能感官和GC-MS技术分析市售酱香型白酒的品质

该研究采用智能感官和气相色谱-质谱(GC-MS)技术对10个市售酱香型白酒样品的色泽和滋味品质以及挥发性化合物构成进行了分析,并对挥发性风味化合物进行聚类分析(CA)及正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)。结果表明,不同酒样的L*值差异最小,b*值差异最大,除涩味的回味外,不同酒样的滋味指标相对强度值有明显差异。GC-MS分析表明,酒样中相对含量>1%的挥发性化合物共有50种,其中酯类30种、醇类7种、醛类6种、酮类4种、烷烃类2种和含硫化合物1种,其中,酯类物质含量最高,其平均相对含量为78.80%。不同酒样中共有的挥发性风味化合物有25种,其平均相对含量为66.35%。聚类分析可有效区分不同酱香型白酒,通过PLS-DA从50种挥发风味性化合物中筛选出了以棕榈酸乙酯、3-甲基戊酸乙酯和正己酸乙酯等为代表的19种变量重要性投影(VIP)值>1的关键差异化合物用以区分不同酒样。

兰陵浓香大曲理化性质和细菌群落多样性研究

该研究对山东兰陵浓香大曲的理化性质和细菌菌群多样性进行解析,并结合传统纯培养技术、形态观察及分子生物学技术对其蕴含的细菌菌株进行分离鉴定。结果表明,兰陵大曲样品的淀粉含量、蛋白质含量、糖化力、酯化力、酒化力和液化力均符合QB/T 4259—2011《浓香大曲》要求。兰陵大曲优势细菌门(平均相对含量>1.0%)为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),优势细菌属(平均相对含量>1.0%)为芽孢杆菌属(Bacillus)(79.86%)、不动杆菌属(Acinetobacter)(9.71%)和高温放线菌属(Thermoactinomyces)(3.97%);基于纯培养技术从中共分离鉴定出16株芽孢杆菌和3株乳酸菌,包括7株地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、4株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、2株澳洲芽孢杆菌(Bacillus australimaris)、2株副地衣芽孢杆菌(Bacillus paralicheniformis)、1株西姆芽孢杆菌(Bacillus siamensis)、2株戊糖乳杆菌(Lactiplantibacillus pentosus)和1株乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)。

基于电子鼻和GC-IMS技术对涨袋生抽的风味分析

为解析涨袋和正常生抽风味品质的差异,该研究基于电子鼻和气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)联用技术对涨袋和正常生抽中挥发性化合物的种类与含量进行比较分析。电子鼻检测结果表明,涨袋生抽中芳香类物质的含量显著偏低(P<0.05),而有机硫化物、萜类物质和烷烃的含量显著偏高(P<0.05);通过GC-IMS在生抽样品中共检出30种挥发性化合物,对生抽总体风味具有重要贡献的关键风味化合物(ROAV≥1)10种;异戊醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸-2-甲基丁酯、3-羟基-2-丁酮和二甲基硫共6种化合物在涨袋生抽样品中含量显著高于正常样品(P<0.05),而乙酸甲酯、2-甲基丁醛和丙酮共3种化合物在正常生抽样品中含量显著高于涨袋样品(P<0.05);相关性分析表明,生抽涨袋后风味品质变差可能与丙酮、苯甲醛和2-丁酮含量的降低有关。由此可见,生抽涨袋后风味品质会变差,且涨袋和正常生抽中风味物质的差异可能是引起产品品质差异的重要原因。

基于仿生学和GC-IMS技术分析市售不同酒曲清香型白酒的风味特征

该研究基于仿生学和气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)技术对市售不同酒曲(大曲、小曲和麸曲)清香型白酒的色泽、滋味和风味品质以及挥发性风味化合物组成及相对含量进行解析。仿生学分析结果表明,大曲清香型白酒色泽更透明,酸味偏高而鲜味偏低,芳香类物质含量较高而有机硫化物含量较低。GC-IMS分析结果表明,大曲、小曲和麸曲清香型白酒中共鉴定到17种挥发性化合物,包括酯类9种、醇类5种和醛类3种,醇类和酯类物质是酒体的主要贡献成分,且酯类物质相对含量在大曲清香型白酒中显著偏高(P<0.05)。借助偏最小二乘判别分析(PLS-DA)确定了8种变量投影重要性(VIP)值>1且P<0.05的显著差异化合物,其中,异戊酸乙酯和乳酸乙酯对大曲清香型白酒的贡献较大,丙酸乙酯、异戊醇、糠醛、戊酸乙酯和异丁醇对小曲清香型白酒的贡献较大,乙醇对麸曲清香型白酒的贡献较大。由此可知,较之小曲和麸曲清香型白酒,大曲清香型白酒风味品质更佳。

基于高通量测序技术的广西咸梅细菌多样性分析

采用Illumina MiSeq高通量测序技术对广西地区9份咸梅样品的细菌多样性和群落结构进行解析。结果表明:咸梅样品中特有细菌种类较多但含量少,不同样品中细菌丰富度和多样性存在差异。优势细菌门分别为变形菌门(Proteobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),平均相对含量分别为66.97%、21.50%、5.30%和4.20%,优势细菌属及其相对含量分别是雷尔氏菌属(Ralstonia)53.28%、乳杆菌属(Lactobacillus)10.36%、伯克氏菌属(Burkholderia)6.16%、诺卡氏菌属(Nocardia)2.74%、芽孢杆菌属(Bacillus)1.75%、假单胞菌属(Pelomonas)1.35%和另枝菌属(Alistipes)1.00%。在对优势细菌属进行相关性分析后发现,雷尔氏菌属(Ralstonia)与伯克氏菌属(Burkholderia)和假单胞菌属(Pelomonas)均呈显著正相关(P<0.05),芽孢杆菌属(Bacillus)与另枝菌属(Alistipes)之间存在显著正相关(P<0.05),还有部分优势菌属间存在拮抗或竞争关系,乳杆菌属(Lactobacillus)与雷尔氏菌属(Ralstonia)和伯克氏菌属(Burkholderia)均呈显著负相关(P<0.05)。

酱香型白酒第六轮次堆积发酵醅堆微生物类群与感官品质的相关性分析

该研究采用高通量测序技术对酱香型白酒第六轮次堆积发酵醅堆不同位置酒醅的微生物类群进行了解析,继而使用常规和仿生检测对其品质进行了评价,最后将微生物与感官品质间进行了关联性分析。理化结果表明,醅堆不同位置酒醅中酸度、酒精度和淀粉含量差异显著(P<0.05)。感官结果表明,整个醅堆挥发性风味物质以有机硫化物和萜类物质为主,滋味变化主要体现在酸味上。MiSeq结果表明,醅堆中微生物类群结构存在明显差异,其主要细菌属为高温放线菌属(Thermoactinomyces,26.46%)、克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia,23.42%)和乳酸杆菌属(Lactobacillus,19.05%)等,主要真菌属为酵母属(Saccharomyces,6.15%)、嗜热子囊菌属(Thermoascus,4.85%)和嗜热真菌属(Thermomyces,2.05%)等,相互菌属之间存在着密切的演替作用。相关性结果表明,醅堆不同位置酒醅中微生物与风味指标相关性不显著(P>0.05),与滋味指标相关性显著(P<0.05),且微生物代谢与酒醅中酸味的形成密切相关。由此可见,第六轮次堆积发酵醅堆不同位置酒醅的理化指标和微生物存在明显差异,且醅堆中微生物对酒醅品质的影响更多体现在滋味品质上。

高温大曲真菌群落结构及其感官特性解析

该研究采用MiSeq高通量测序、电子鼻和电子舌技术对白色和黑色高温大曲的真菌群落结构、风味和滋味品质进行了差异性解析,同时对其微生物群落与风味和滋味指标的相关性进行了分析。测序结果表明,在白色高温大曲中Pichia的平均相对含量显著偏高(P<0.05),Monascus的平均相对含量显著偏低(P<0.05),平均相对含量分别为49.62%和0.32%,而在黑色高温大曲中平均相对含量分别为23.17%和7.50%。此外,坐标分析、聚类分析和正交偏最小二乘判别分析等多元分析表明2种类型高温大曲的微生物类群存在明显差异。线性判别分析效应量(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)分析发现,Pichia和Monascus可分别作为白色和黑色高温大曲的生物标志物。电子鼻结果显示,白色高温大曲中的烷烃类物质响应值显著高于黑色高温大曲(P<0.05)。电子舌结果显示,相较于黑色高温大曲,白色高温大曲的鲜味、丰度和咸味显著偏高(P<0.05),而酸味显著偏低(P<0.05)。相关性分析发现,高温大曲优势真菌属与滋味指标之间存在显著相关性(P<0.05),而与风味指标之间的相关性不显著(P>0.05)。由此可见,白色和黑色高温大曲的真菌类群和品质指标均存在明显差异,且高温大曲真菌类群与感官指标之间具有一定相关性。

邯郸地区不同类型高温大曲细菌群落与理化特性差异性分析

该研究采用高通量测序技术对不同类型高温大曲细菌群落进行了解析,继而对其理化指标进行测定,同时对2者的相关性进行分析,最后使用纯培养技术对细菌资源进行挖掘。测序结果表明,黄色高温大曲中Thermoactinomyces、Limosilactobacillus和Weissella的平均相对含量显著偏高(P<0.05),分别为21.04%、14.30%和3.15%,Lentibacillus和Kroppenstedtia的平均相对含量显著偏低(P<0.05),分别为3.30%和2.81%,而其在黑色高温大曲中分别为1.93%、0.036%、0.027%、34.45%和20.75%。此外,LEfSe分析发现Thermoactinomyces和Lentibacillus可分别作为黄色和黑色高温大曲的生物标志物。理化指标测定显示,黄色高温大曲的水分含量、液化力、糖化力、酯化力和酒化力显著偏高(P<0.05),而酸度显著偏低(P<0.05)。相关性分析发现,优势细菌属与理化指标之间存在显著相关性(P<0.05)。采用纯培养技术从高温大曲样品中共分离得到33株细菌菌株,鉴定为5个属的10个种,主要以Bacillus为主,且B.licheniformis为优势分离株,占分离株总数的30.30%。由此可见,2种类型高温大曲细菌群落与理化指标间均存在明显差异,且微生物与理化指标之间具有一定相关性。