基于宏基因组分箱方法揭示房县黄酒加工用小曲中微生物多样性

该研究以房县黄酒加工用小曲为研究对象,使用宏基因组分箱(Binning)技术对其微生物多样性进行解析。在每个样本平均获得148458867条高质量序列,平均测序量为20.74 Gb的基础上发现,硬壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和子囊菌门(Ascomycota)为房县黄酒加工用小曲中的优势菌门,累计占比为99.06%;而戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus,24.04%)、食窦魏斯氏菌(Weissella cibaria,18.86%)和融合魏斯氏菌(Weissella confusa,16.15%)等菌种为优势种。该研究通过宏基因组Binning技术从宏基因组序列中共获得8个高质量的宏基因组组装基因组(metagenome assembly genomes,MAGs),分别隶属于硬壁菌门下的5个菌属。此外,通过ANI(average nucleotide identity)分析从高质量MAGs中发现两个疑似的新物种,分别为Weissella sp.和乳杆菌(Lactobacillus sp.)。基因功能注释结果表明,Lactobacillus sp.具有较高的碳水化合物运输和代谢能力,并含有许多独有的碳水化合物运输和代谢基因,可能促进房县黄酒的发酵进程。由此可见,在后续研究中对房县黄酒加工用小曲中蕴含的微生物资源进行挖掘是极为必要的。

全二维气相色谱-质谱联用技术解析房县黄酒的挥发性成分

为明晰房县黄酒的风味物质基础,该研究采用感官评价和顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)结合全二维气相色谱-质谱联用技术(two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry,GC×GC-MS)分析了房县发酵3 d的洑汁、干型黄酒、甜型黄酒中的香气轮廓及其挥发性成分,并结合多元统计学方法分析挥发性物质与香气特征之间的相关性关系。感官评价结果表明房县黄酒的香气主要为米香、醇香、花香、果香、甜香、酸香、糟香和烤香,浓郁的米香、果香、花香是房县黄酒的特色香气。在3种黄酒中共定性出205种挥发性成分,发酵3 d的洑汁挥发性成分的质量浓度最高(20867.26μg/L),其次是干型(16020.60μg/L)和甜型黄酒(14287.75μg/L)。偏最小二乘法分析发现,β-苯乙醇、3-甲硫基-1-丙醇、丙酸乙酯、3-甲基丁醛、1-辛烯-3-醇、4-乙基苯酚、乙酸乙酯、壬醛、3-甲基-1-丁醇、1-丙醇、3-甲基丁酸、2-甲基-1-丙醇、乙酸苯乙酯与米香和甜香呈显著正相关,丁二酸二乙酯、乳酸乙酯、乙酸异戊酯、4-辛酮、十五酸乙酯与酸香、果香、糟香、醇香呈显著正相关。

大竹米酒滋味品质与细菌类群的关联性分析

为揭示大竹米酒滋味品质与细菌类群的关联性,在采用电子舌对其各滋味指标进行数字化评价的基础上,进一步对有机酸和氨基酸的种类及含量进行解析,同时对其蕴含的乳酸菌类群进行分离鉴定,并采用MiSeq高通量测序技术对其细菌类群进行了揭示和功能预测,最后对各滋味指标与细菌类群的相关性进行计算。结果显示,大竹米酒在咸味、酸味和苦味指标上的差异较大,米酒中含有7种有机酸和15种氨基酸,其中有机酸以乳酸(8.82 mg/g)和乙酸(6.27 mg/g)为主,氨基酸以谷氨酸(8.06 mg/g)、亮氨酸(4.10 mg/g)和天冬氨酸(3.94 mg/g)为主。通过纯培养共分离出14株乳酸菌,鉴定为5个种,分别为发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum,4株)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus,4株)、副干酪乳杆菌(Lacticaseibacillus paracasei,2株)、植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum,2株)和假肠膜明串珠菌(Leuconostoc pseudomesenteroides,2株)。高通量测序结果表明,厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为平均相对含量大于1.0%的细菌门,累计含量达96.93%;乳酸杆菌属(Lactobacillus)、片球菌属(Pediococcus)、魏斯氏菌属(Weissella)、乳球菌属(Lactococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc)和不动杆菌属(Acinetobacter)为平均相对含量大于1.0%的细菌属,累计含量达89.43%。相关性分析表明,Weissella与后味A、涩味和苦味等滋味指标存在显著负相关(P<0.05)。由此可见,大竹米酒中有机酸以乳酸和乙酸为主,氨基酸以谷氨酸、亮氨酸和天冬氨酸为主,细菌类群以Lactobacillus、Pediococcus和Weissella等乳酸菌为主,且Weissella对米酒品质的形成具有积极意义。