基于知识图谱的浓香型白酒酿造微生物可视化分析

为了深入了解浓香型白酒酿造微生物领域的研究成果与研究进展,该研究基于中国知网数据库及Web of Science核心数据库,对该领域在2009—2022年中英文文献进行查阅与筛选。分别从年度发文量、关键词、作者及科研机构等方面,采用文献计量学的方法,对该领域1017篇中文文献及130篇英文文献进行知识图谱可视化分析。结果表明,浓香型酿造白酒微生物领域处于蓬勃发展阶段,随着时间的推移,发文数量及质量都在不断提升。研究热点集中于窖泥、微生物多样性、大曲、己酸菌、酒醅、风味物质、己酸乙酯。同时,该领域科研人员沟通密切,高校及科研机构与浓香型白酒企业间合作紧密。通过该文综合分析,为科研人员了解该领域研究方向及热点,开展学术合作及交流提供了参考。

白酒中新菌种资源挖掘及未/难培养微生物培养策略研究

白酒酿造历史悠久,是蒸馏酒的典型代表,其酿造工艺已成为我国传统文化的重要组成部分。白酒固态发酵工艺中,多种微生物及其演替互作使白酒风味具备丰富性和独特性。微生物菌种作为白酒酿造的核心关键资源,发挥产生物酶、风味物质、健康因子等多种功能。目前白酒酿造特殊生境中绝大部分微生物仍处在未/难培养状态,新菌种资源的挖掘还处于起步阶段。该文总结了白酒酿造生境中分离的新菌种资源挖掘及其功能研发进展,梳理了白酒酿造过程中新菌种及未/难培养微生物的培养策略,为白酒酿造的微生态调控和微生物组重构研究提供技术支撑。

欧盟微生物饲料添加剂及发酵制品生产菌株安全性评价概况

微生物广泛用于饲料添加剂的生产,可直接添加至饲料中,或作为酶制剂、氨基酸等发酵制品的生产菌株。微生物菌株的耐药性、产抗菌药物、产毒能力和致病性等特征直接影响饲料添加剂的质量安全。本文系统综述了欧盟微生物饲料添加剂及发酵制品生产菌株的管理、安全性评价要求和技术方法,为我国饲料添加剂用微生物菌株安全性评价体系的建立提供科学参考。

不同剂量类干酪乳酪杆菌PC-01对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导小鼠结肠炎恢复的促进作用

类干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)PC-01是1株分离自西藏拉萨地区自然发酵酸牦牛乳中并具有潜在益生特性的菌株。通过葡聚糖硫酸钠诱导小鼠结肠炎模型,测定试验期间小鼠存活率、体重、疾病活动指数评分、结肠长度、组织切片、血清中髓过氧化物酶及细胞因子浓度、粪便中乳酸及短链脂肪酸含量,评价了不同剂量类干酪乳酪杆菌PC-01对结肠炎恢复的促进作用。结果表明,高剂量的菌株PC-01(1×10^(9) CFU/d)提高了小鼠的存活率,加快了小鼠体重的回升,明显改善了小鼠粪便形态及便血情况,促进小鼠结肠组织病变的恢复,减少了炎症范围,同时降低了血清中髓过氧化物酶及促炎因子IL-1β、IL-6的浓度,并显著提高了小鼠粪便中乳酸及短链脂肪酸的含量。当灌胃高剂量的菌株PC-01时,对小鼠结肠炎恢复的促进作用最为显著。

副干酪乳酪杆菌PC-01复配剂量对发酵乳产品特性的影响

副干酪乳酪杆菌PC-01是1株分离自我国拉萨地区自然发酵酸牦牛乳中,且具有益生特性的菌株。该试验以菌株PC-01为研究对象,探究了该菌株不同起始添加量对发酵乳发酵及贮藏期间产品特性的影响,探究该菌株是否适合复配于发酵乳中。结果表明,PC-01的添加不会加快产品到达发酵终点的时间。同时,PC-01的添加对发酵乳发酵及贮藏期间的pH值及滴定酸度无显著性影响(P>0.05),且保持活菌数持续上升。贮藏结束时,PC-01低、中、高剂量组活菌数分别由(6.27±0.022)、(6.74±0.027)、(7.008±0.004)lg CFU/mL上升到(7.84±0.010)、(8.13±0.013)、(8.22±0.004)lg CFU/mL。此外,PC-01的添加可以提高发酵乳的黏度,在贮藏14 d后添加PC-01组发酵乳黏度显著高于对照组(P<0.05)。菌株PC-01对发酵乳质构的影响与添加量有关,在添加中、低剂量时,产品与对照组的质构特征更为相近。综上,副干酪乳酪杆菌PC-01的添加在不改变发酵乳基本特性的同时,可以提高贮藏期间产品的稳定性,并保持有效的活菌数,适合应用于发酵乳中。该研究为该菌株发酵乳产品的开发提供依据,为实际应用奠定基础。

扣囊复膜孢酵母CICC 33077对芝麻香白酒高温大曲微生物群落结构和功能特性的影响

扣囊复膜孢酵母是白酒酿造中重要的功能性微生物。为探究扣囊复膜孢酵母在高温大曲制备过程中的具体作用机制,该研究采用扫描电镜观察了大曲内部结构,采用宏基因组测序和生物信息学分析技术比较分析扣囊复膜孢酵母强化大曲和对照大曲在微生物群落结构、物质代谢方面的异同。实验结果表明,经扣囊复膜孢酵母CICC 33077强化的高温大曲内部结构疏松,微生物数量较多。在微生物群落结构方面,扣囊复膜孢酵母CICC 33077的强化增加了高温大曲中复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)、酵母菌属(Saccharomyces)和乳杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、片球菌属(Pediococcus)和魏斯氏菌属(Weissella)等功能乳酸菌的丰度。在功能特性方面,扣囊复膜孢酵母的强化整体提升了高温大曲的代谢活力,增加了淀粉代谢酶的数量。可见扣囊复膜酵母菌的强化会改变高温大曲的微生物群落结构进而影响体系中的微生物代谢。

高效液相色谱法同时测定乳酸菌发酵液中L/D-乳酸方法的建立与验证

该研究采用高效液相色谱结合手性色谱柱的方法,建立了一种对乳酸菌发酵液中L/D-乳酸定性定量检测的分析方法。该方法中在1.0~400.0μg/mL范围中,L/D-乳酸质量浓度与检测结果均呈良好线性关系,L/D-乳酸检出限为0.25μg/mL,定量限为0.80μg/mL。基于2株乳酸菌的发酵液对该方法进行验证,结果表明发酵液中L/D-乳酸得到良好分离,该方法精密度、重复性良好,回收率为90.0%~103.7%;在不同稀释度的发酵液中线性相关系数R 2均在0.999以上;稳定性的相对标准偏差5%以下;对涵盖4属8种的18株可用于食品的乳酸菌菌株产生L/D-乳酸的情况进行分析,结果表明乳酸菌产L/D-乳酸含量具有菌株差异性,同种乳酸菌产D-乳酸比例具有相同趋势。利用该方法对乳酸菌发酵液中L/D-乳酸的定性定量检测,结果准确稳定。该研究为食品用菌种的安全性评价中菌株代谢产物D-乳酸的检测提供了有效数据支撑和实践参考。

一株分离自母乳的长双歧杆菌婴儿亚种YLGB-1496的菌株鉴定

以母乳来源的长双歧杆菌婴儿亚种YLGB-1496为研究对象,收集5株不同批次的YLGB-1496作为目标菌株,收集8株长双歧杆菌参比菌株实物,同时收集28株长双歧杆菌婴儿亚种全基因组序列。采用形态学、生理生化、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱鉴定技术和全基因组测序技术,建立了适用于YLGB-1496的菌株鉴定方法。结果表明,5株YLGB-1496与模式菌株B.longum subsp.infantis ATCC 15697 T的平均核苷酸一致性值均大于98%,数字DNA-DNA杂交值均大于85%,5株不同批次来源YLGB-1496鉴定为长双歧杆菌婴儿亚种。对YLGB-1496和参比菌株的1059个共有核心基因开展多位点序列分型分析,结果表明该菌株可与其他参比菌株有效区分。以菌株YLGB-1496-1的基因组序列为参考开展单核苷酸位点多态性分析,结果表明YLGB-1496不同来源菌株间SNP差异小于30,并且与其他参比菌株差异大于18000,系统发育分析可以有效区分YLGB-1496与其他参比菌株。益生菌的安全性和功能性评价均在菌株水平具有特异性,研究建立的表型、基因型相结合的菌株鉴定方法可为菌株鉴定标准提供有效技术支撑,对促进益生菌在食品行业更加安全和广泛的应用具有重要意义。

中国传统发酵食品用微生物菌种名单的研究

食品用微生物菌种是传统发酵食品产业的重要资源,文章通过对应用于中国传统发酵食品如乳制品、白酒、茶、酱油、醋、腐乳、泡菜等的微生物相关研究文献进行收集分析,归纳了评价发酵食品用功能菌种的科学标准,提出了第一批我国传统发酵食品用功能菌种名单,共30个属75种菌种,包括细菌42种,酵母12种,丝状真菌21种;对菌种在关键发酵工艺中发挥的主要功能进行总结分析,表明其功能主要集中于产风味物质、产功能酶系、产健康因子、抑制杂菌及改善食品质地,为完善我国食品用微生物菌种的使用及管理提供参考和依据。

中国传统发酵食品用微生物菌种名单研究(第二版)

食品用微生物菌种是我国传统发酵食品产业的重要种质资源。该文在第一版的基础上,对分离自我国酒类、乳制品类、调味品类和发酵茶等传统发酵食品的微生物菌种进行了收集、补充和整理,形成了第二版中国传统发酵食品用微生物菌种名单。该名单共涵盖56个属124种,包括细菌74种,酵母22种和丝状真菌28种;较第一版新增菌种49种,主要涵盖醋杆菌属(Acetobacter spp.)、芽胞杆菌属(Bacillus spp.)、伴生乳杆菌属(Companilactobacillus spp.)、乳球菌属(Lactococcus spp.)、魏斯氏菌属(Weissella spp.)、梭菌属(Clostridium spp.)、假丝酵母属(Candida spp.)、德巴利酵母属(Debaryomycesspp.)、毕赤酵母属(Pichiaspp.)、曲霉属(Aspergillusspp.)、散囊菌属(Eurotiumspp.)和根霉属(Rhizopusspp.)等。更新了第一版名单中41个菌种的分类学信息。该研究为补充和完善我国传统发酵食品用微生物菌种的应用及管理,促进我国发酵食品产业健康发展提供了参考和依据。

高温放线菌属研究进展

回顾了高温放线菌属(Thermoactinomyces)的分类学地位变迁,阐述了不同分类特征对高温放线菌属分类变迁的影响,并简要概述了高温放线菌属的分类现状和功能性研究情况。

大曲高温放线菌CICC 10681在不同温度下的脂肪酸代谢变化

通过RNA-seq结合实时荧光定量PCR研究了不同温度下大曲高温放线菌脂肪酸代谢相关基因差异表达,并利用气相色谱结合Sherolock全自动细菌鉴定系统研究了不同温度大曲高温放线菌脂肪酸的组成变化。结果表明:与45℃相比,大曲高温放线菌CICC 10681在55℃和60℃时与脂肪酸合成相关基因平均上调表达7. 3和8. 4倍,与脂肪酸分解相关基因平均下调表达7. 3和7. 6倍,与支链氨基酸分解相关基因平均下调表达5. 3和6. 0倍,与乙酰辅酶A合成相关基因平均上调表达2. 7和3. 1倍。大曲高温放线菌主要以饱和的直链和支链脂肪酸为主,随着温度升高,支链饱和脂肪酸呈下降趋势,直链饱和脂肪酸呈上升趋势。与45℃相比,大曲高温放线菌在60℃条件下的C_(16∶0)和C_(18∶0)的含量分别升高了1. 6和10倍。

芝麻香型白酒高温大曲中高温放线菌及其功能基因的动态变化规律

为揭示高温放线菌及其功能基因与大曲理化性质的关系,进而为揭示微生物及高温大曲在白酒酿造中的功能作用,以及为定向调控提供技术支撑,通过宏基因组技术解析了芝麻香型白酒高温大曲中高温放线菌及其功能基因的分布及动态变化规律。结果表明,高温放线菌丰度与大曲品温显著正相关。随大曲品温升高,高温放线菌碱性磷酸酶蛋白(Clp,K03695)、groEL分子伴侣(K04077)、磷酸转运系统ATP结合蛋白(pstB,K02036)等耐热基因富集成为优势基因,并与大曲品温呈显著正相关关系,有效提升该菌属在高温下的生存能力。入房时间与CZAy注释基因、糖化力及酯化力均显著正相关,糖基水解酶、糖基转移酶基因与大曲糖化力与酯化力显著正相关,说明大曲发酵过程中高温放线菌丰度上升,碳水化合物降解相关基因逐渐富集,促进大曲糖化力与酯化力提升。

一株分离自婴儿肠道的乳双歧杆菌BL-99的菌株鉴定

以婴儿肠道来源的乳双歧杆菌BL-99为研究对象,收集9株其他来源的动物双歧杆菌作为参考菌株,涵盖8株动物双歧杆菌乳亚种,1株动物双歧杆菌动物亚种。采用形态学、生理生化、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)鉴定技术和全基因组测序技术,建立了适用于菌株BL-99的菌株鉴定方法。结果表明,菌株BL-99的MALDI-TOF MS鉴定比对值为2.38,与模式菌株的平均核苷酸一致性值为99.97%,鉴定为动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis),通过全基因组中groEL基因序列分析,进一步确定菌株BL-99为动物双歧杆菌乳亚种(Bifidobacterium animalis subsp.lactis)。对B.animalis subsp.lactis BL-99和参考菌株的1562个共有核心基因开展多位点序列分型分析,该菌株可与其他参考菌株有效区分。以该菌株的基因组序列为参考,开展单核苷酸多态性分析,不同培养代数的B.animalis subsp.lactis BL-99间的单核苷酸位点差异为0,各参考菌株与B.animalis subsp.lactis BL-99的单核苷酸位点差异均大于32,系统发育分析表明该方法可以有效区分B.animalis subsp.lactis BL-99与其他参考菌株。益生菌的安全性和功能性评价均在菌株水平具有特异性,研究建立的表型、基因型相结合的菌株鉴定方法可为菌株鉴定标准提供有效技术支撑,对促进益生菌在食品行业更加安全和广泛的应用具有重要意义。

菌株CICC 33077的鉴定及培养基组分的响应面优化

以扳倒井芝麻香型白酒高温大曲中分离的菌株CICC 33077为研究对象,采用多相分类学技术确定该菌株的分类学地位;以生物量(OD_(600nm))为响应值,并通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验以及Box-Behnken试验对其培养基组分进行优化。研究结果表明,菌株CICC 33077鉴定为扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera),最优培养基组分为:麦芽浸粉3.586%,大豆蛋白胨1.216%,蛋白胨1.470%,磷酸氢二钾1.148%;最适生长温度为30℃,最适生长pH值为6.0。菌株CICC 33077优化后的培养基中生长的生物量(OD_(600nm)值)能够达到(8.136±0.102),比优化前提高了170%。

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。

谢瓦散囊菌CICC 41584产香特性及在浓香型白酒大曲生产中的应用

将分离自白酒大曲中的产香谢瓦散囊菌(Eurotium chevalieri)CICC 41584应用到浓香型白酒大曲生产中,以期改善大曲风味特征。该研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS),并结合感觉阈值和相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)探讨菌株在液体摇瓶发酵培养基及固态发酵大曲中的挥发性风味物质。结果表明,Eurotium chevalieri CICC 41584液体发酵液关键性风味化合物(ROAV≥1)为1-辛烯-3-醇、芳樟醇(里哪醇)、癸醛和香茅醇,其中1-辛烯-3-醇和芳樟醇的ROAV值分别为100和26.87,对发酵液整体风味贡献巨大,呈现青草香或绿茶青香风味;通过Eurotium chevalieri CICC 41584固态发酵大曲的关键风味物质为1-辛烯-3-醇、芳樟醇、异戊醛、4-乙基愈创木酚、乙酸和异戊酸,ROAV值分别为100、19.83、19.38、11.39、6.88和3.93,呈现了以1-辛烯-3-醇和芳樟醇为主导的茶香型风味。可见,Eurotium chevalieri CICC 41584可以改善白酒大曲风味,具有应用前景。

干酪乳杆菌Lactobacillus casei及相近菌种的分类变迁

干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)作为常用的益生菌,是乳杆菌属中最具应用价值的菌种之一。自干酪乳杆菌1889年被VON FREUDENREICH分离出来,已有100多年的历史。但是其系统命名和分类一直存在着争议,特别是随着分类学技术的进步其模式株、系统分类和命名几经变迁,该文综述了干酪乳杆菌(L.casei)及其相近菌种在近一个世纪以来随着分类学研究手段的进步,其系统命名和分类学地位的变迁,以期为今后干酪乳杆菌及其相近菌种的基础研究提供分类命名方面的知识,以便更好地了解这一菌种,促进其在各个方面的应用。

分离自人体肠道的副干酪乳杆菌K56和ET-22的菌株鉴定

以婴儿和成人肠道来源的菌株K56和ET-22为研究对象,选取8株其他来源菌株作为参考,采用形态学、生理生化、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱、全基因组测序、多位点序列分型分析和单核苷酸多态性(single nucleotide polymophism,SNP)分析,建立了适用于菌株K56和ET-22的鉴定方法。结果表明,菌株K56和ET-22及参考菌株的基质辅助激光解吸/电离飞行时间鉴定比对值大于2,平均核苷酸一致性值(average nucleotide identity,ANI)达到95%以上,在种水平均鉴定为副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei);对副干酪乳杆菌K56、ET-22和参考菌株的1701个共有核心基因开展基于全基因组测序的多基因序列位点分析,菌株K56和ET-22可与其他参考菌株有效区分,SNP分析表明不同培养代数间副干酪乳杆菌K56的SNP差异为103、ET-22的SNP差异为49,系统发育分析表明该方法可以有效区分副干酪乳杆菌K56、ET-22与其他参考菌株。益生菌的安全性和功能性均在菌株水平具有特异性,已成为业内新的科学共识。该研究建立的益生菌K56和ET-22菌株水平精准鉴定方法体系,对促进其在乳品行业的广泛应用具有重要意义。

耐高温菌株大曲高温放线菌CICC 10681培养条件的响应面优化

为了获得耐高温菌株大曲高温放线菌(Thermoactinomyces daqus,T.daqus)CICC 10681的最佳培养条件,以生物量(OD_(620nm))为响应值,通过单因素试验、Plackett-Burman、响应面试验对菌株CICC 10681的生长条件进行优化。研究结果表明,T.daqus CICC 10681的最佳培养条件为可溶性淀粉4.5 g/L、大豆蛋白胨8.4 g/L、硫酸镁5 g/L、53℃、接种量2%、装液量60 mL/250mL、转速180 r/min,在此条件下进行验证试验,菌株OD 620nm达到1.98±0.029,较优化前提高了6.2倍,因此运用响应面试验预测的该模型有一定的实践指导意义,为后续菌株在高温大曲堆积发酵生产中的应用提供理论基础。