高校重点实验室大型仪器设备的合理配置与管理——以酿酒生物技术及应用四川省重点实验室为例

大型仪器设备在重点实验室的科研与教学中发挥着至关重要的作用,需要从仪器的合理配置、使用与维护及管理人员培训等多方面解决实际问题,确保大型仪器设备的长期高效运转,切实提高设备利用率,从而提升实验室的科研水平。

开设酿酒生物技术综合实验的初步探索

通过发挥实验室的科研优势,对已具备基本实验技能的研究生和高年级本科生开设酿酒生物技术方面的综合实验,可弥补专业单科实验在实验技能教学上的孤立性,加强各门课程之间的内在联系,增强知识的系统性,并大大促进学生综合素质的培养和提高。

酿酒污水资源化应用性能及风险分析

酿酒污水因其有机物浓度高而难以高效处理,但城镇污水处理厂面临着因有机物不足而导致的低碳氮比(C/N)污水反硝化效果差的问题。因此,该实验考察了以酿酒污水作为碳源强化低C/N污水的亚硝酸盐氮(NO3--N)去除效果,对水力停留时间(HRT)进行了优化,并对关键微生物和技术风险进行了分析。结果表明,在HRT为12~36 h、酿酒污水和低C/N污水体积比500∶1、进水总氮(TN)19.7 mg/L的条件下,处理后化学需氧量(COD)、TN、NO3--N浓度可以满足污水处理厂尾水排放标准。HRT优化过程造成了菌群差异,其中食酸菌属(Acidovorax)是同步去除COD和NO3--N的主要异养反硝化菌属。此外,致病和移动元件表型富集表明,在HRT为12 h时微生物致病和传播综合风险最低。综上,酿酒污水的资源化利用技术是可行的,并且HRT为12 h是最高效、安全的技术参数。研究可为酿酒污水处理提供理论指导和参考。

酿酒酵母对浓香型白酒酒醅微生物群落结构及功能的影响

通过分析酿酒酵母对浓香型白酒酒醅微生物组成及挥发性代谢物的影响,探究其对酒醅微生物生态网络、挥发性代谢物以及微生物群落代谢功能的作用。将1株分离自浓香型白酒酒醅的酿酒酵母(Y1)扰动酒醅固态发酵过程,采用高通量测序技术和顶空固相微萃取质谱联用技术分析微生物群落构成和挥发性代谢物组成,利用随机森林学习算法计算能够表征试验组与空白组间差异的生物标志物,基于共现性网络模型分析试验组与空白组的微生物生态网络差异,采用PLS-DA和斯皮尔曼相关性分别分析其挥发性风味物质差异、差异代谢物与生物标志物的相关性,最后通过PICRUST2功能预测以及通路富集分析微生物群落潜在功能的改变。结果表明,5种细菌和15种真菌可以作为表征酿酒酵母扰动酒醅中微生物组成的生物标志物,并且提高了微生物生态网络的复杂性;挥发性代谢物的组成发生了改变,共有18种差异代谢物,部分挥发性代谢物的含量得到提高,绝大多数生物标志物与差异代谢呈显著相关。此外,酿酒酵母的扰动效应导致微生物群落出现180个上调基因,46个下调基因,这些基因大多数与物质的代谢有关。这些结果为酿酒酵母在白酒发酵中的应用及优化酒醅发酵过程提供了试验依据。

酿酒酵母对浓香型白酒发酵过程中微生物群落演替的影响机制

分析酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)对浓香型白酒发酵过程中酒醅微生物生态位和群落组装的改变,以探究其对酒醅微生物演替的影响机制。通过接种1株从浓香型白酒中筛选得到的酿酒酵母菌株至酒醅中进行发酵实验,利用高通量测序技术研究对照组和实验组酒醅微生物群落结构,采用统计学分析方法研究对照组和实验组的生态位变化,利用零模型分析微生物群落的组装机制。结果表明:与对照组相比,实验组微生物群落多样性降低、物种组成减少;实验组的微生物群落生态位宽度降低、特化种类群的相对含量升高;在共现网络中,实验组网络主要模块中特化种的相对丰度增加,并且网络的复杂性增加;对照组和实验组微生物群落的组装均主要受随机过程主导,但实验组生态漂移和均匀质扩散对群落构建的重要性降低,使微生物的群落演替更具确定性。本研究揭示了酿酒酵母在浓香型白酒发酵过程中的生态功能,对白酒发酵具有重要影响。

高校省级重点实验室开放现状分析与管理探索

结合我校省级重点实验室的发展情况,对高校中省级重点实验室的开放现状进行了分析,对实验室开放管理进行了思考,针对开放过程中存在的问题提出了改进措施,并指出提高实验室管理水平和加强对外开放必须构建合理的管理体制与运行机制,科学管理是重点实验室有序规范发展的基础,是重点实验室建设、团队建设和对外开放的保证,更是实验室实现协同创新和合作共赢的关键。

东方伊萨酵母对浓香型白酒酒醅微生物群落结构及挥发性风味物质合成的影响

分析东方伊萨酵母(Issatchenkia orientalis)对浓香型白酒酒醅微生物群落结构及挥发性风味物质合成的影响,以探究其对酒醅微生物相互作用关系及代谢的影响。实验室条件下利用酒醅和黄水构建浓香型白酒酿造微生物体系,接种一株分离自酒醅的东方伊萨酵母进行发酵,对2组酒醅微生物群落的组成、微生物相互作用关系和挥发性风味物质进行分析。结果表明:接种东方伊萨酵母后酒醅微生物的丰度发生改变,乳酸杆菌属(Lactobacillus)和Issatchenkia相对丰度增加,类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和曲霉属(Aspergillus)相对丰度下降,同时加强了微生物间的相互作用,使酒醅微生物网络结构变得更为复杂、紧密;实验组酒醅中醇类挥发性风味物质与对照组酒醅相比明显增加,2组酒醅共有20种具有显著差异的挥发性风味物质,实验组酒醅中异丙醇、异戊醇和异丁醇含量显著增加。研究结果揭示了接种东方伊萨酵母对浓香型白酒酒醅微生物群落结构和挥发性风味物质的影响,有助于了解酒醅功能微生物对酒醅微生物的扰动及代谢物合成的影响。

构建生物工程特色的酿酒技术人才培养新模式

随着经济全球化进程的加快,各国间科技实力的竞争日趋激烈,决定这场竞争成败的关键在于人才,因而人才培养模式便成为竞争性可持续发展战略、素质教育以及创新教育的关键。当前酿酒行业人才的培养必须以培养特色的生物工程人才为目标,通过专业教学平台和实践性教学结合培养符合酿酒产业发展需求的新型研究型和工程型人才。(孙悟)

浓香型白酒酒醅发酵过程中微生物群落结构演替及其与理化指标相关性

为明确浓香型白酒酒醅中微生物群落结构的演替规律及其潜在功能,通过高通量测序技术解析酒醅微生物群落在发酵过程中的动态变化,分析不同发酵节点的微生物群落与理化指标的相关性,并采用PICRUSt分析对酒醅中微生物群落的功能进行预测。结果表明:厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)是酒醅中的优势菌门,浓香型酒醅中微生物以乳杆菌属(Lactobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、高温放线菌属(Thermoactinomyces)、哈萨克斯坦酵母属(Kazachstania)、威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)、青霉属(Penicillium)、假丝酵母菌属(Candida)、曲霉属(Aspergillus)、季也蒙酵母属(Meyerozyma)和德巴利酵母属(Debaryomyces)为主,Lactobacillus、Kazachstania、Wickerhamomyces占绝对优势;相关性分析表明,还原糖、淀粉含量与8个细菌属呈显著正相关(P<0.05),酸度、水分含量与10个细菌属呈显著负相关(P<0.05),部分真菌与理化指标显著相关;PICRUSt分析表明,不同发酵节点的功能酶相对丰度差异显著,酒醅中的优势微生物参与糖酵解、酸代谢、乙醇合成形成完整的代谢链,说明酒醅微生物群落的演替是不同发酵节点代谢差异的主要原因。本研究分析了酒醅微生物的演替规律及其在发酵过程中参与的代谢,为白酒酿造微生物的代谢机制研究提供一定理论基础。

非酿酒酵母对葡萄酒风味影响的研究进展

随着经济发展,消费者对葡萄酒的风味品质要求不断提高,葡萄酒的风味物质逐渐成为研究热点。非酿酒酵母(non-Saccharomyces)在葡萄酒自然发酵过程中普遍存在,其生长代谢对葡萄酒风味具有重要影响。了解非酿酒酵母菌群在葡萄酒自然发酵过程中的动态变化、代谢特性,有助于认识、调控其积极作用。为更好的利用非酿酒酵母,改进葡萄酒风味发酵技术,该文综述了非酿酒酵母在发酵过程中的动态变化和产酶特性、风味代谢产物特征,并对该领域未来发展方向进行了展望,以期对后期研究提供参考。

中高温大曲中红曲霉的筛选及应用

目的:优化酯化红曲霉麸曲的生产工艺,并探究酯化红曲霉麸曲对浓香型白酒的影响。方法:从大曲中筛选出5株红曲霉,采用酯分解法检测菌株产酯化酶能力,选择产酶能力最突出的菌株制备红曲霉麸曲。通过单因素及正交试验优化制曲工艺,并将其应用到白酒生产中。结果:5株菌株中产酯化酶能力最强的是J-3菌株,其在水分50%,菌株接种量4%,pH 4.0,培养温度32℃的条件下,可制得酯化酶活力高达77.78 mg/g的麸曲。将该麸曲按接种量不同添加到糟醅中发酵,较未添加麸曲的糟醅,在麸曲接种量为1%时,糟醅中乙酸乙酯含量提高了4.84倍,己酸乙酯含量提高了3.55倍。在接种量为1.5%时,丁酸乙酯含量提高了4.72倍。且添加酯化红曲霉麸曲能够提高酒精度与淀粉的利用率,显著提高糟醅中总酯含量。结论:将红曲霉麸曲按照适宜的接种量添加到糟醅中,能够提高浓香型白酒的质量。

脂肪酶在燕麦酒生产中的应用研究

以脂肪酶用量、发酵液初始p H值、金属离子、发酵时间为影响因素,通过单因素试验得到最佳值,利用响应面试验确定脂肪酶在燕麦酒生产中的应用条件。通过对燕麦酒中各指标的测定,结果表明,四个因素对燕麦酒质量影响从大到小依次为发酵时间、p H值、脂肪酶用量、金属离子;最佳应用条件为脂肪酶用量1.00‰,发酵液初始p H6.0,添加金属离子为Ca^(2+),发酵时间14 d,此条件下测得燕麦酒各指标,总酯1.34 g/L,正丙醇0.62 g/L,异丁醇0.71 g/L,综合得分为83.6分。预测燕麦酒质量与验证测定值接近,脂肪酶的应用条件合理,在燕麦酒生产中具有一定的参考价值和实际意义。

窖泥微生物的分离、鉴定和己酸菌代谢产物的初步分析

该研究采用多种培养基富集方法和厌氧分离技术,从浓香型白酒窖泥中分离菌株,通过形态学观察、16S r RNA基因测序以及系统发育学分析确定其基本的分类信息,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)及高效液相色谱(HPLC)法对颤螺旋菌科(Oscillospiraceae)己酸菌的代谢产物进行分析。结果表明,共分离得到63株细菌。基于16S r RNA基因序列可将全部菌株鉴定到属,分属于2纲3目8科15属,主要包括梭菌属(Clostridium)、植物乳植杆菌属(Lactiplantibacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、芽孢乳杆菌属(Sporolactobacillus)、Haloimpatiens、副梭菌属(Paraclostridium)、水原拉梅尔芽孢杆菌属(Rummeliibacillus)、产己酸菌属(Caproiciproducens)等。其中,有9株菌与近似菌的序列相似度较低(96.17%~97.70%),可能为潜在的新物种。3株颤螺旋菌科己酸菌均能利用RCM培养基发酵产乙酸、丁酸、己酸;其中Caproicibacterium sp. 20-5D、Caproiciproducens sp. CPB-2和Caproiciproducens sp. YR-4的己酸产量分别为3.84 g/L、1.03 g/L和0.35 g/L,具有较强的产混合酸能力。从浓香型白酒窖泥中获得的功能菌对丰富窖泥可培养微生物数量和功能微生物的应用与开发具有重要意义。

白酒酿造过程中乳酸乙酯产生机理及“降乳”技术研究进展

白酒中乳酸乙酯的含量与白酒酿造过程密切相关,这使得白酒中乳酸乙酯的含量难以控制。乳酸乙酯含量偏高会负面影响白酒风味和人体饮后舒适度。因此,分析乳酸乙酯的产生机理,确保其在不同香型白酒中的适宜浓度,对酒企生产和消费者的健康饮用具有重要指导意义。本文阐述了白酒中乳酸乙酯由乳酸和乙醇经酯化反应和化学反应合成的机理,总结了其在白酒中产香增味的作用及不同香型白酒中乳酸乙酯含量的标准,并探讨了在酿造原料、酒曲、乳酸降解菌、微生物相互作用、封窖方式、蒸馏设备、蒸馏压力、摘酒顺序、白酒陈化工艺中的“降乳”措施;分析了“降乳”措施对白酒品质、感官、出酒率的影响,以及部分酒企的实际应用情况,并提出了未来应从生物技术、基因工程、代谢工程方面探索和优化更加高效、环保的“降乳”技术。本研究旨在为“降乳”技术在白酒酿造中的进一步应用提供一些参考。

2种浓香型白酒大曲中微生物群落结构及功能研究

中高温大曲和中温大曲都是浓香型白酒主要的生产用曲,早期的浓香型白酒生产采用中温大曲,目前浓香型白酒的生产大多已改为中高温大曲。然而,由于对2种大曲酿造制得的浓香型白酒风味存在的差异性及其机制缺乏深度认知,选用中温大曲还是中高温大曲,已成为行业亟需解决的问题。为了调控发酵过程以获得更优质的浓香型白酒,对中高温大曲、中温大曲2种大曲的理化指标、酶活力指标和微生物群落结构进行了解析,并探究了不同微生物对浓香型白酒风味形成的影响路径及功能。结果表明:中高温大曲的酸度和蛋白酶活力显著高于中温大曲(P<0.05),中温大曲的糖化力、液化力和发酵力显著高于中高温大曲(P<0.05);2种大曲的水分、淀粉含量和还原糖含量无显著性差异。在2种大曲中,共鉴别出20个优势真菌菌种、20个优势细菌菌种。对真菌菌种的鉴别发现,中高温大曲的主要优势真菌菌种为橙色嗜热子囊菌Thermoascus aurantiacus(24.64%)、地霉双足囊菌Dipodascus geotrichum(13.39%)、异常威克汉姆酵母Wickerhamomyces anomalus(8.04%);中温大曲的主要优势真菌菌种为热带假丝酵母菌Candida tropicalis(40.00%)、奥默柯达酵母Kodamaea ohmeri(12.80%)、丝孢酵母Trichosporon coremiiforme(10.98%)。对细菌菌种的鉴别发现,中高温大曲的主要优势细菌菌种为约翰逊不动杆菌Acinetobacter johnsonii XBB1(32.49%)、清酒乳杆菌Lactobacillus sakie(16.80%)、恶臭假单胞菌Pseudomonas putida(10.68%),中温大曲的主要优势细菌菌种为清酒乳杆菌(39.32%)、约翰逊不动杆菌(18.45%)、屎肠球菌Enterococcus faecium(13.00%)。2种大曲间发现23个差异性物种,包括真菌14个种,细菌9个种。通过微生物功能预测发现,2种大曲中包含丰富的碳代谢和氮代谢相关的酶,中温大曲中糖化和发酵相关酶的丰度高于中高温大曲,即中温大曲潜在的产乙醇能力强于中高温大曲;中高温大曲产酸和氮代谢相关酶的丰度高于中温大曲,即中高温大曲潜在的产酸和含氮风味物质的能力强于中温大曲。通过对2种大曲在理化指标、酶活力指标、微生物群落结构及代谢功能的分析,进一步认识2种大曲的差异性,以期为浓香型白酒的生产提供理论依据和技术指导。

大曲耐热细菌富集及其在小曲白酒中的应用

大曲中耐热细菌菌群富含多种酶系,对白酒风味物质的产生有重要的影响。该研究采用高温富集方法从大曲中分离目的耐热细菌菌群,制作成麸曲并应用在小曲白酒酿造过程中,初步探究了三种高温条件下大曲耐热细菌菌群在小曲酒中的功能。通过16S rDNA测序技术分析了微生物结构及多样性,并考察了含水量对麸曲中的细菌生物量的影响,结果发现,大曲中以Bacillus为主的耐热细菌菌群被成功复刻至麸曲中,并占主导地位;在一定范围内随着富集温度的升高,耐热细菌占比越大;水分含量在55%时,麸曲中细菌生物量最高可达8.52×10^(10) CFU/g。通过小曲酒酿造试验发现,酿造出的最优小曲酒相较于对照组,出酒率提高3.7%,高级醇含量降低27.27%,酯含量增加23.07%,说明在小曲酒酿造过程中使用大曲耐热细菌菌群,可以提高小曲白酒质量。

新型生物反应器对浓香型酒醅微生物群落及理化指标的影响

为生产高品质浓香型白酒,以新型生物反应容器和传统窖池为研究对象,探索传统窖池生产工艺(对照组)、新型生物反应器生产工艺(实验组I)及优化新型生物反应器生产工艺(实验组II)对发酵酒醅理化指标、微生物群落的影响,并通过冗余分析(RDA)探讨酒醅发酵过程中理化指标与微生物群落结构的相关性。结果表明,与对照组相比,实验组I、实验组II升温更快,顶点温度高于对照组(30.0℃),分别为33.2℃、35.5℃,实验组II升温效果最优且保持适宜温度时间更长,实验组水分含量、淀粉及还原糖消耗量更高,实验组II下层酒醅酸度最高(4.24 mmol/10 g)。实验组II酒醅在发酵后优势细菌门厚壁菌门(Firmicutes)与优势真菌门为子囊菌门(Ascomycota),相对丰度分别为92.44%、97.59%;优势细菌属乳杆菌属(Lactobacillus)相对丰度最高(92.30%)。RDA结果发现,实验组II酒醅理化指标与微生物群落结构变化存在显著相关性(P<0.05)。

红曲霉的分离鉴定及其在米酒中的应用

为满足米酒的多元化发展需求,该实验以筛选得到的红曲霉进行红曲米酒发酵,并通过单因素与正交试验进行红曲米酒发酵工艺优化并进行挥发性风味物质的测定。试验从红曲米中分离筛选到1株霉菌,依据形态和ITS序列鉴定,确定该菌株为紫色红曲菌(Monascus purpureus),命名为JXY。以此红曲霉制作的小曲、活性干酵母为糖化发酵剂,糯米为原料,经工艺优化发酵后的红曲米酒色泽淡红,澄清透亮,酒香浓郁,富含淡淡的清香,是一款具有红曲独特风格的低酒度新型保健米酒。此红曲米酒的最佳工艺条件为:料液比1:2.0g/mL,发酵时间8d,红曲霉种子液接种量体积分数6‰,pH值6.0,发酵温度28℃。在此最佳条件下,红曲米酒酒精度为13.21%vol,经10名专业人员品评后得到感官评分达最高92分,同时通过挥发性风味物质测定发现酯类物质种类共有8种,醇类物质相对含量达到82.22%。这对红曲霉在米酒酿造中的应用和红曲米酒的品质提升有一定指导作用。

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。

红外光谱在啤酒行业中的应用进展

啤酒酿造的质量密切依赖于原料质量和酿造工艺。传统的分析方法在实时性上存在局限,而红外光谱技术,由于其快速、准确、无损的特点,正越来越多地应用于啤酒酿造过程。本文着重介绍红外光谱在多个环节的应用:从麦芽的质量评估,到糖化过程中原始提取物和糖分的实时监测;从发酵阶段对酒精度、可溶性固形物、游离氨基氮等关键指标的检测,到最终产品分类鉴定的准确实施。特别指出,便携式设备和在线传感器的利用,使得实时监控成为可能,进而实现对生产过程的精确管理,保证产品质量的稳定性和一致性。