Response and assembly of abundant and rare taxa in Zaopei under different combination patterns of Daqu and pit mud:from microbial ecology to Baijiu brewing microecosystem

The quality and aroma of strong-flavor Baijiu are mainly dependent on Daqu,pit mud(PM),and the interaction of both.However,little is known about how their combination patterns affect the microbiome and metabolome of Zaopei,especially the metabolic function of rare taxa.Here,an experiment on industrial size was designed to assess the effects of 6 combinations(3 kinds of Daqu×2 kinds of PM)on the composition and assembly of different taxa,as well as the flavor profile.The results showed that Zaopei's microbiota was composed of a few abundant taxa and enormous rare taxa,and rare bacterial and abundant fungal subcommunities were significantly affected by combination patterns.The assembly processes of abundant/rare taxa and bacterial/fungal communities were distinct,and environmental changes mediated the balance between stochastic and deterministic processes in rare bacteria assembly.Furthermore,specific combination patterns improved the flavor quality of Zaopei by enhancing the interspecies interaction,which was closely related to rare taxa,especially rare bacteria.These findings highlighted that rare bacteria might be the keystone in involving community interaction and maintaining metabolic function,which provided a scientific foundation for better understanding and regulating the brewing microbiota from the viewpoint of microbial ecology.

基于高通量测序技术分析不同窖龄窖泥真菌群落多样性与空间异质性

利用Illumina NovaSeq高通量测序、冗余分析和FUNGuild等方法对甘肃金徽酒10a和50a窖龄窖池及其不同空间位置窖泥的真菌群落结构、真菌菌群与理化因子之间的关系以及真菌功能预测等进行研究。结果表明,随着窖池深度的增加,10 a窖池窖泥的多样性和丰富度呈现降低趋势,50 a窖池窖泥的多样性整体呈现升高趋势,而丰富度则呈现先降低后升高趋势,其中10a窖池窖壁上层的多样性和丰富度均显著高于其他位置(P<0.05),而50a窖池窖底层的多样性和丰富度均显著高于其他位置(P<0.05)。10a窖池窖壁层的多样性和丰富度显著高于50a窖池(P<0.05),而50a窖底层的多样性和丰富度明显高于10a窖池(P<0.05)。所有窖泥样品共检测到21个真菌门和520个真菌属,其中子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和罗兹菌门(Rozellomycota)4个优势真菌门以及曲霉属(Aspergillus)和哈萨克斯坦酵母属(Kazachstania)等多数优势真菌属的相对丰度随窖池窖龄和空间位置的变化差异显著(P<0.05)。镰刀霉属(Fusarium)、Aspergillus、Kazachstania和红曲霉属(Monascus)与水分、腐殖质、K^(+)和Ca^(2+)含量呈正相关,枝孢菌属(Cladosporium)、维希尼克氏酵母属(Vishniacozyma)与pH值呈正相关。窖泥真菌营养类型主要有腐生营养型和病理-腐生-共生营养型等7种,功能类群包括4个单一功能群和7个混合功能群。通过系统分析不同窖龄窖池和空间位置的窖泥真菌群落多样性,为明确甘肃金徽酒窖泥的真菌群落结构及空间分布规律奠定了理论基础。

面向溢流与井漏监测的钻井液池体积趋势校正方法

钻井液池体积是溢流和井漏监测的常用参数。在钻井正常施工时,随着井筒容积的变化以及井筒内钻井液与地层流体的交换,钻井液池体积会产生与溢流和井漏发生时相似的“类风险趋势”,导致现有的溢流与井漏监测方法易产生误报,降低了溢流与井漏监测方法在现场应用时的有效性。针对此问题,文章首先分析了导致池体积产生“类风险趋势”的原因,建立了钻进与起下钻工况下池体积的正常变化模型,利用建立的模型校正池体积的“类风险趋势”,降低溢流与井漏监测的误报率;然后,建立了基于规则推理的溢流与井漏监测模型,用于测试池体积的“类风险趋势”对溢流与井漏监测的影响。利用现场实测的4500组钻井数据,采用基于规则推理的溢流与井漏监测方法开展了风险监测实验,结果表明,在进行池体积趋势校正后,溢流与井漏风险监测的误报率由10.03%降低至3.06%。

人工窖泥微生物群落对浓香型白酒发酵过程风味代谢物形成的影响

本研究以无窖泥酒醅的小型模拟发酵体系为对照,比较窖泥组和无窖泥发酵酒醅微生物群落和代谢组分的异同。结果表明,窖泥显著提高酒醅中丁酸、己酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯等浓香型白酒骨架风味化合物的含量,降低乳酸和乳酸乙酯等组分的含量。在起始阶段,两组酒醅上层和下层的优势菌之一Lactobacillus的相对丰度都显著增高,结束时仅略有差异。窖泥组Lactobacillus的衰减期较对照组提前了约15 d。Lactobacillus降低的同时,对照组中Rhodococcus及窖泥组中Kroppenstedtia、Clostridium_sensu_stricto_12和Acetobacter的相对丰度增高。发酵过程中糖酵解途径中大多数酶以及己酸合成酶(EC 1.3.1.38、EC 2.3.1.16、EC 6.2.1.1)和丁酸合成酶(EC 2.3.1.9、EC 2.8.3.8)的丰度增加,且下层酒醅这些酶的丰度显著高于上层。以乳酸为底物的乳酸脱氢酶(EC 1.1.1.27)丰度在窖泥组中增加。这些结果揭示了窖泥对酒醅微生物群落及代谢组分的贡献特点。

白酒挥发性风味物质检测技术研究进展

白酒是中国特有的一种蒸馏酒,历史悠久,在中国的饮食文化中扮演着重要的角色。由于酿造工艺、原料选取等方面存在差异,形成了不同风味的白酒,迄今为止已根据其主体风味特征将白酒分为十二种香型。白酒风味成分在白酒组分中占比不多,对白酒风味起到决定性作用的微量成分仅占1%~2%。白酒微量成分的提取、检测、分析对白酒的品质提高十分重要。由于白酒酿造过程工序复杂,可能出现不同批次风味不稳定性的问题。该文系统综述了不同香型白酒的主要风味化合物及其影响因素,从样品处理、定性和定量等方面总结了目前发展的风味物质主要检测方法,并对风味物质检测手段进行了展望。以期为促进风味物质检测技术创新,提高白酒现代化生产水平,以及稳定或改良白酒风味提供方法和思路。

白酒酿造过程中微生物多样性的研究进展

白酒是中国传统的酒类之一,其酿造过程中微生物的多样性对于酒的品质和风味有着重要的影响。近年来,随着科学技术的不断发展,对于白酒酿造过程中微生物的研究也在不断深入。该文对白酒酿造过程中微生物的多样性研究进展进行了综述,包括微生物多样性的研究方法,窖泥、大曲及糟醅微生物群落的多样性。此外,阐述了微生物群落对白酒风味品质的影响,以及白酒中微生物间的相互作用,为白酒酿造微生物的后续研究提供参考。

窖池中酸性脲酶产生菌的分离鉴定及其对模拟窖泥pH值和风味物质的影响

为改善窖池老化现象,该文从水井坊窖泥中分离酸性脲酶产生菌,将分离株与产香克氏梭菌S008复配后固态发酵,探究酸性脲酶产生菌对模拟窖泥pH值及挥发性风味物质影响。结果表明,筛选出4株酸性脲酶产生菌,鉴定并命名为布氏乳杆菌S162、科氏葡萄球菌S163、鲁梅利芽孢杆菌S164和水原拉梅尔芽孢杆菌S165;4株菌的脲酶活性在0.45~1.51 U/mL;复配菌株的模拟窖泥pH值呈现:上部>中部>下部,其中S163的模拟窖泥pH值最高(P<0.05)。在风味物质检测中,协同发酵后S163乙醛含量(2.38 mg/100 mL)最高,而S162乙缩醛含量(2.50 mg/100 mL)最高;正丙醇、正丁醇、正己醇和异戊醇含量分别是S008单菌发酵的1.41~1.97倍、0.92~1.85倍、0.66~1.58倍、1.13~1.69倍;S164与S008协同发酵对己酸含量提升最显著(P<0.05);4株菌与S008协同发酵可以分别提高“四大酯”含量2.66~5.02倍、1.21~4.85倍、1.33~3.31倍、1.27~2.86倍。研究表明,酸性脲酶产生菌与克氏梭菌S008协同发酵可以不同程度提高模拟窖泥pH值及主要挥发性风味物质含量。

一株产己酸赖氨酸芽孢杆菌的筛选、鉴定及发酵条件研究

本研究从泸州老窖老窖泥中筛选、纯化得到一株产己酸菌株,经形态学和分子生物学鉴定,该菌株为兼性厌氧、革兰氏阴性的赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus),命名为LJ-S5。该菌株与Lysinibacillus boronitolerans属同一分枝,但相似度仅有92%,表明其极可能是Lysinibacillus的一个新种。采用响应面方法对其发酵温度、发酵周期和接种量进行优化,获得最佳发酵条件为:发酵温度32℃、发酵周期7 d、接种量7%,在此培养条件下,己酸产量达685 mg/100m L。

高效定向驯化人工窖泥功能菌群及机制的研究

窖泥的质量和窖龄密切相关,且显著影响基酒的品质和产率。窖泥中功能菌群的形成是一个非常缓慢的过程,因此缩短优质人工窖泥(artificial pit mud,APM)的生产周期迫在眉睫。挖掘优良窖泥功能菌群资源,优化窖泥培养工艺是攻克发展障碍的关键。研究了太空(taikong,TK)大曲对窖泥群落结构的影响特点,确定了百年窖龄泥是人工窖泥功能菌群的强化源。TK大曲驯化生产APM及发酵后窖泥(pit mud,PM)显著改善了窖泥群落结构及挥发性代谢组分,提高了细菌群落的α-多样性。浓香型白酒酿造功能菌梭状芽孢杆菌(Clostridium_sensu_stricto_12)和古菌,尤其是甲烷八叠球菌(Methanosarcinales)的丰度显著增高了2~4倍,其中己酸和己酸乙酯是关键代谢物。研究结果可为基于优质窖泥和大曲的人工窖泥培养技术开发提供理论与技术支撑。

产己酸微生物筛选及其在浓香型白酒窖泥养护中的应用研究

该研究采用富集培养及己酸定性和定量分析从浓香型白酒酒厂的窖泥中分离筛选高产己酸的己酸菌,通过形态学观察及分子生物学技术对其进行菌种鉴定,并将其应用于窖泥养护中,检测养护前后窖泥的理化指标及挥发性风味成分。结果表明,筛选并鉴定得到一株可稳定高产己酸的水原拉梅尔芽孢杆菌(Rummeliibacillus suwonensis)DFN-1,其传代3次后,己酸产量为8.15 g/L。通过菌株DFN-1养护窖泥后,窖泥的品质明显得到改善,其水分含量提高10.62%,腐殖质含量提高47.10%,总氮含量提高30.55%,耐热芽孢杆菌数提高9.98%,铵态氮含量提高35.94%,特征风味物质己酸和己酸乙酯相对含量分别提高至31.73%和0.43%。

浓香型白酒窖泥己酸菌的研究进展

浓香型白酒是中国白酒的重要类型之一,己酸乙酯是浓香型白酒特征风味物质,该物质合成所需的前体己酸主要依靠发酵过程中的己酸菌代谢生成。己酸菌的分离、鉴定及代谢功能研究已成为白酒品质提升相关领域的研究热点之一。本文综述了窖泥中己酸菌的分离概况,介绍了浓香型白酒发酵系统中常见的3种己酸菌及己酸的合成途径,探讨了pH及底物组成对己酸产量的影响;此外,介绍了微生物群落中其他微生物对己酸菌的影响,以期通过探讨浓香型白酒发酵体系中微生物驱动己酸形成的机制及其影响因素,为提升浓香型白酒品质提供理论基础。

感官定量描述结合化学分析技术解析浓香型白酒窖泥臭味物质基础

窖泥臭味是浓香型白酒常见的异味,研究浓香型白酒窖泥臭味物质基础,对提高酒体品质具有重要意义。该研究联合使用感官分析技术和多种挥发性化合物检测技术对浓香型白酒中风味物质进行解析,进一步对30批正常和窖泥臭缺陷型浓香型原酒中135种风味物质准确定量,采用感官分析结合化学分析技术筛选出对浓香型白酒窖泥臭味具有重要作用的化合物,最终通过香气添加试验确认窖泥臭味物质基础。结果表明,芴、吲哚、3-甲基吲哚、4-甲基苯酚、丁酸、异丁酸、戊酸、庚酸、甲基(2-甲基-3-呋喃基)二硫、丁酸甲硫醇酯与浓香型白酒窖泥臭味密切相关,这些物质的含量对浓香型白酒的感官特征具有重要影响,含量过高会导致浓香型白酒出现窖泥臭味。

浓香型白酒窖泥质量评价研究进展

综述了浓香型白酒窖泥质量评价的研究进展。首先介绍了窖泥的重要性及其在酿酒过程中的作用,然后总结了现有窖泥质量标准的特点和不足,阐述了近年来关于窖泥质量评价标准的研究成果,包括微生物群落结构、代谢产物、环境因素等方面的影响,最后讨论了窖泥质量评估指标的选取原则和评估方法,并指出了当前存在的不足和未来研究的方向。

窖泥培养液配方优化及其在退化窖池养护中的应用

以浓香型白酒生产过程中的原材料、副产物为基础,研制窖泥培养液,对退化窖池进行养护。采用单因素试验对窖泥培养液基础配方进行优化,在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken法,以老窖泥添加量、黄水添加量、培养温度和培养时间为因素对培养液进行优化。结果表明,当老窖泥添加量为11.80%、黄水添加量为10.80%、培养温度为37℃、培养时间为37 d时,窖泥培养液中的己酸产率达到最大值,为7.27 g/L。将培养液对退化窖池进行实践应用,原酒中己酸乙酯含量由1.74 g/L提升至3.47 g/L。

基于PCR-DGGE技术分析浓香白酒窖泥梭菌多样性

窖泥是浓香型白酒酿制过程中最主要的微生物源,窖泥中微生物的类型、丰度、新陈代谢活动等均对浓香型白酒品质产生很大的影响。为探究窖泥中梭菌微生物的多样性,利用窖泥理化结合聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术对10个窖泥样品中的梭菌群落及变化规律进行研究。结果表明,所选10个窖泥的理化参数均符合优质窖泥指标要求;在微生物层面,窖泥中检测到的梭菌在属水平上有:嗜碱菌属、丁酸弧菌属、梭菌属、喜热菌属、瘤胃梭菌属、粪球菌属、沉淀杆菌属(Sedimentibacter)、钙原杆菌属(Caldicoprobacter)、温带菌(Tepidimicrobium)、梯氏菌(Tissierella)、孢子菌(Sporanaerobacter)、硫酸盐还原菌属、鲁替孢菌属和梭状芽胞杆菌(Clostridiisalibacter)等,这些菌是优质窖泥的重要指示菌,可知窖泥中含有极其丰富的酿酒功能菌。揭示了可能在白酒酿造中起关键作用的梭菌菌群,在分子水平上为研究浓香型白酒提供了理论依据。

浓香型白酒窖泥中可挥发性风味物质与其细菌群落关系解析

窖泥质量是影响浓香型白酒质量的关键因素之一。为了揭示浓香型白酒窖泥中与挥发性物质积累有关的细菌群落的空间分布,对不同层次窖泥的理化性质进行了研究,采用顶空气相固相微萃取-气相色谱-质谱法(HS-SPME-GC-MS)分析挥发性风味物质,采用变性梯度凝胶电泳法(DGGE)分析窖泥中细菌群落特征,并对二者进行了相关分析。结果表明,主要分布于窖泥下层的Clostridium与己酸、己酸乙酯、丁酸乙酯、己醇有较强的相关性,与丁酸有中等的相关性,对浓香型白酒的香气和风味成分起关键作用,Lactobacillus与乳酸乙酯、正丁醇、2,3-丁二醇呈正相关,Petrimonas sulfuriphila与丙酸高度相关,Syntrophomonas curvata也与正丁醇有关,Proteiniphilum acetatigenes与2-甲基苯酚显著相关,而Hydrogenoanaerobacterium saccharovorans与3-甲基苯酚高度相关,Caloramator mitchellensis与十三酸乙酯呈显著正相关;位于窖泥下层的Lactobacillus acetotolerans、Anaeromassilibacillus senegalensis、Clostridium kluyveri、Clostridium luticellarii、Proteiniphilum saccharofermentans和Petrimonas sulfuriphila与总碳、腐殖质、K^(+)、NH_(4)^(+)-N、Mg^(2+)、PO_(4)^(3-)呈正相关,Clostridium jeddahense、Hydrogenoanaerobacterium saccharovorans、Sedimentibacter hydroxybenzoicus、Petrimonas mucosa,Ardenticatena maritima、Syntrophaceticus schinkii、Clostridium sporosphaeroides、Fermentimonas caenicola和Janthinobacterium lividum呈中等程度的正相关,Thermoclostridium caenicola、Clostridium kluyveri、Clostridium sporosphaeroides、Clostridium luticellarii和Clostridium jeddahense与总碳、腐殖质和镁离子呈显著正相关,Petrimonas sulfuriphila与腐殖质呈正相关,Christensenella massiliensis与NH_(4)^(+)-N、总碳、腐殖质、PO_(4)^(3-)呈负相关。结果可为进一步研究窖泥中挥发性化合物在不同层次中的积累机理提供依据。

一株酸鱼联合乳杆菌H2的分离鉴定及代谢特性研究

产乳酸菌在白酒酿造中具有调节发酵过程、改善口感、抑制有害微生物生长和促进酒质稳定性等重要功能,对于白酒的质量和口感的形成具有重要的影响。为了获得窖泥中新的产乳酸菌,本文以浓香型窖泥为供试样品分离纯化产乳酸菌株,并进行分类学鉴定及代谢特性研究。结果表明,从窖泥中筛选获得6株产乳酸菌,分别为海氏芽孢杆菌(Bacillus haynesii H1)、联合乳酸杆菌(Ligilactobacillus acidipiscis H2)、发酵互营球菌(Novisyntrophococcus fermenticellae H3)、产孢梭菌(Clostridium sporogenes H4、H5)和氨戊酸厌氧菌(Anaerocolumna aminovalerica H6)。其中H2具有更优的代谢产酸性能。该菌的最适碳源为葡萄糖和果糖,主要产物为乳酸,属于同型乳酸发酵细菌。H2菌株在葡萄糖浓度为10 g/L和初始p H 7.5、接种量为10%、培养温度为37℃时发酵7天的乳酸产量为10.98 g/L。该菌最适的p H范围是5.5~7.5,在p H4.5以下活性显著降低,具有与己酸菌共培养提高窖泥质量和调控窖泥群落的潜力。

窖泥微生物多样性及窖泥评价与养护研究进展

全泥窖池固态发酵是浓香型与馥郁香型白酒的典型酿造工艺。窖泥作为窖池的功能载体,其微生物的丰度、多样性、代谢活性及相互间的作用关系直接影响白酒质量。本文从传统培养技术与非培养技术下的窖泥微生物研究方法、基于空间与时间维度下的窖泥微生物群落结构差异、窖泥功能菌株及其相互作用、窖泥质量评价方法构建与完善,以及以功能菌株为核心的窖泥养护与老熟等方面进行综述,总结不同技术方法在白酒微生物研究领域的发展沿革与应用现状,窖泥老熟过程中原核与真核微生物消长变化规律及窖池不同空间位置下原核与真核微生物分布的差异情况,己酸菌、丁酸菌、乳酸菌、醋酸菌和甲烷菌等窖泥核心功能微生物的作用与相互依存关系,窖泥老化原因,窖泥质量评价标准从传统感官和理化分析等单一维度向综合评判体系方法和评价机制构建与应用的转变,以及基于核心菌株的功能化属性所开展的养护与老熟研究,旨在为后续学者针对窖泥微生物多样性评估、菌群代谢功能研究及窖泥养护改良工艺研究等提供参考。

不同位置窖泥酶活力及其细菌群落结构相关性分析

窖泥微生物对酒质的影响是通过多种酶促反应实现,目前对窖泥酶活的研究较少,缺乏关于窖泥中氮代谢功能酶的空间分布特征分析。该研究分析不同位置的窖泥理化因子和酶活力,采用高通量测序技术对窖泥细菌群落进行分析,通过聚类分析研究细菌群落的空间分布特点,并标记窖泥微生物的基因序列预测参与氮代谢功能酶的相对丰度。结果表明,铵态氮含量(1478.37 mg/kg)、过氧化氢酶活力[1.731 mg/(g·d)]、蛋白酶活力[1.107 mg/(g·d)]在窖底窖泥中最大,在窖池内自上而下呈增高趋势,而脱氢酶呈减小趋势。Firmicutes是窖泥的绝对优势菌门,Caproiciproduces、Lactobacillus、Fastidiosipila分别是窖底、窖壁中层和窖壁上层窖泥的第一优势菌属。铵态氮、蛋白酶与Aminobacterium呈显著的正相关(P<0.05);酸性磷酸酶与Lactobacillus呈显著负相关(P<0.05),脲酶与Syntrophaceticus呈显著的正相关(P<0.05)。PICRUSt2功能预测中,参与氮代谢的功能酶在不同位置窖泥中的相对丰度差异显著(P<0.05)。酶活性影响窖泥物质循环,物质交换是微生物相互作用的重要驱动力,功能酶活力可以衡量氮代谢的强度,由此可见,窖泥位置对氮代谢酶的分布产生重要影响,并影响着氮代谢,该研究为解析微生物参与窖泥中的物质循环过程提供理论基础。

Stenotrophomonas terrae应用于退化窖泥修复的初步研究

为修复退化窖泥,该研究将Stenotrophomonas terrae接种于退化窖泥,以正常窖泥及退化窖泥为对照,将不同窖泥进行模拟发酵实验,对发酵结束后的窖泥、糟醅、酒样理化指标及细菌菌群进行检测,并对不同窖泥样品细菌菌群进行主坐标分析(PCoA)及相关性网络分析。结果表明,与退化窖泥相比,修复后的窖泥pH、产酸能力、铵态氮含量、感官评分分别显著提升至4.82、185.83 mg/g、98.33mg/100 g、6.10分(P<0.05);对应糟醅的酸度显著降低至3.27(P<0.05),而水分及残余淀粉含量差异不显著(P>0.05);对应酒样总酯、己酸乙酯含量显著提升至1.00 g/L、0.56 g/L(P<0.05),总酸由0.49 g/L显著降低至0.27 g/L(P<0.05)。修复窖泥细菌菌群丰富度及多样性增加,基于属水平,乳杆菌属(Lactobacillus)相对丰度极显著降低(P<0.01),氢孢菌属(Hydrogenispora)、Clostridium_sensu_stricto_12、嗜碱菌属(Alkalibaculum)及产己酸菌属(Caproiciproducens)等功能微生物相对丰度极显著提高(P<0.01)。PCoA及相关性网络分析表明,退化窖泥接种Stenotrophomonas terrae后,可使其细菌菌群接近于正常窖泥,可增强窖泥细菌间的协同作用,提高微生物生态网络稳定性。