黄酒酿造原料及生产工艺研究现状与展望

黄酒的质量取决于酿造原料、酒曲、加工工艺以及酿造环境,不同的酿造原料、酒曲、加工工艺和环境能赋予黄酒不同的品质与风味。本文在检索文献、比较分析新旧版黄酒国标的基础上,介绍了南北地区黄酒酿造原料的差异以及新型功能性黄酒原辅料研发现状,综述了浸米、蒸饭与发酵三个工艺关键环节的最新研究进展,旨在为黄酒技术的创新,功能性、饮料性、国际性黄酒新产品开发提供借鉴及参考。     

中国白酒酒曲微生物组研究进展及趋势

酒曲是中国白酒酿造过程的糖化发酵剂,对酿造酒体的品质与风味有重要影响,其质量与其中的微生物结构和酶系组成有重要关联。近年来基于现代生物学技术对白酒酒曲微生物组的研究表明,该体系具有丰富的科学内涵与广阔的应用价值。酒曲微生物组具有微生物物种丰度高、酶系功能复杂多样等特点,并与制备环境存在显著交互作用。基于酒曲微生物组特点,研究者通过强化功能微生物制备强化大曲或接种功能微生物制备纯种酒曲,以实现提高酒曲质量与酿造功能的目标。本文就传统白酒酒曲微生物组的基本特征、酒曲微生物组理论应用与实践以及酒曲微生物组研究趋势进行简要综述。     

黄酒贮存酸败关键微生物的分离鉴定

【背景】贮存陈酿是黄酒生产的重要工艺环节,但由于黄酒中营养物质含量丰富,贮存陈酿过程中时常出现酸败变质的现象,尤其是在大罐的陈酿过程中酸败的发生对黄酒行业造成较大的经济损失。【目的】解析黄酒贮存陈酿过程中造成黄酒酸败的关键微生物,为黄酒贮存酸败微生物的控制提供依据。【方法】采用高通量测序技术分析不同来源酸败黄酒中的主要微生物种类;设计针对性培养基分离培养酸败黄酒中的难培养微生物;设计微生物特异性引物,对16S r RNA基因高度相似的酸败微生物进行区分鉴定;将分离的黄酒酸败微生物接入到未发生酸败的黄酒中验证其生酸能力。【结果】高通量测序技术分析结果显示,酸败黄酒中污染微生物主要为乳酸杆菌属(丰度95%)微生物,在种水平上分析比对结果显示两种难培养微生物[耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)和食果糖乳杆菌(Lactobacillus fructivorans)]的相对丰度达到了82%以上;采用改进的分离培养基分离出酸败黄酒中的难培养污染微生物36株;利用耐酸乳杆菌rec A基因和食果糖乳杆菌tuf基因的特异性引物准确鉴定出这些微生物菌株为28株耐酸乳杆菌和8株食果糖乳杆菌;将两种主要酸败微生物接入到未发生酸败的黄酒中,培养2周后能够显著提高黄酒酸度。【结论】基于高通量测序的未培养技术可作为食品中难培养污染微生物快速分析的有效方法。基于未培养技术和可培养技术相结合,首次解析并验证黄酒贮存过程中造成黄酒酸败的主要微生物为耐酸乳杆菌和食果糖乳杆菌。     

成像质谱在微生物代谢产物研究中的应用

微生物代谢产物的结构和功能多样,对相邻微生物和环境会产生重要影响。传统的天然产物分离方法不能系统全面地监测单一或混合微生物样品中代谢物的合成和释放模式。成像质谱能够同时可视化观察从单一微生物菌落到复杂微生物群落的多个代谢产物的时空分布,可以用于发现重要的生物活性分子,观察微生物菌落的代谢交流,以及跟踪微生物之间相互竞争过程中代谢物的修饰等方面的研究。本文综述了成像质谱在微生物代谢产物研究中的最新进展,展望了该技术的应用前景。     

丝状真菌次级代谢产物的功能与合成调控研究进展

真菌是具有高度多样性的微生物资源,其产生的次级代谢产物具有很多重要的作用,如紫外线防护,自身发育以及防御外部侵害,而这些次级代谢产物的生物合成需要多个基因参与调控。本文主要综述了真菌次级代谢产物的药用价值,在真菌发育过程中的生态功能以及合成调控机制。     

动物宿主——肠道微生物代谢轴研究进展

肠道中栖息着数量庞大且复杂多样的微生物菌群,在维持宿主肠道微环境稳态中发挥重要作用。微生物菌群可以利用宿主肠道的营养素,发酵产生代谢产物,与宿主机体形成宿主—微生物代谢轴(host-microbe metabolic axis)。该代谢轴既能影响营养素吸收和能量代谢,又可调控宿主各项生理过程。本文主要阐述宿主-肠道微生物代谢轴的概念、肠-肝轴、肠-脑轴、肠道微生物与宿主肠道代谢轴的互作以及对机体健康的影响。     

微生物饲料添加剂研究与应用进展

微生物饲料添加剂是依赖益生菌及其代谢产物发挥作用的绿色、安全的添加剂,在替代抗生素方面具有良好的发展前景。由于微生物饲料添加剂具有调节动物微生态平衡、增强免疫力、提高饲料转化率和生产性能、提高畜产品品质、改善养殖环境等诸多作用,因而在畜禽、水产等养殖中发挥着日益重要的作用。从概念剖析、作用机理、主要的微生物种类以及应用效果等方面,对微生物饲料添加剂的研究与应用现状加以简要综述,以期为进一步拓展微生物饲料添加剂的应用提供参考。     

药用植物微生物组及其与药用植物次生代谢产物的关系

药用植物是中药的原料,是中药产业的源头,其生长发育受遗传和环境等诸多因素的影响。以往研究强调植物基因型及生态因子对药用植物产量和品质的影响。近几年,随着人类微生物组研究的推进,植物微生物组作为植物整体的重要组成部分在药用植物的生长发育、品质形成甚至药效等方面的作用也日益受到重视,有关植物微生物组的多样性,微生物组在植物生长发育中的作用已有较详细的综述,而有关药用植物微生物组及其与药用植物次生代谢产物间关系的综述较少。本文重点总结了自2010年以来药用植物微生物组的研究进展,包括药用植物微生物组物种组成、功能及其与药用植物次生代谢产物产生的关系等,并对其在药用植物提质增效及其生态种植中的潜在应用进行了展望。     

微生物酶法消除黄酒中氨基甲酸乙酯研究进展

氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)具有致癌性,广泛存在于酒精饮料中。我国的黄酒因EC含量高而带来的食品安全问题越来越受到人们的关注。微生物酶法消除黄酒中的EC具有直接、高效的特性而被深入研究。文中从黄酒中EC的形成机制、酸性脲酶研究现状、氨基甲酸乙酯水解酶研究现状等方面概述了微生物酶法消除黄酒中EC的研究进展及存在的问题。并针对这些问题,提出了寻找新型氨基甲酸乙酯水解酶、Fe~(3+)依赖型双功能酸性脲酶食品级表达与定向进化及双酶并用将尿素和EC一起消除的策略。     

灭幼脲Ⅲ号在好气水环境中的降解代谢的初步研究

本文研究了新农药灭幼脲Ⅲ号在好气水环境中的降解与代谢。在避光条件下,观察了灭菌组与实验组中灭幼脲Ⅲ号及其主要代谢产物的消长过程,比较了它的化学水解与微生物降解的差异。在室内模拟好气系统中,研究了母体化合物在水体中的残留动态和生物降解半衰期,及其初期主要代谢途径的转化产物,同时分别用高效液相色谱法,紫外吸收光谱扫描,以及特征有机质谱图,对灭幼脲Ⅲ号的两种主要代谢产物进行了定性定量测定。结果表明:灭幼脲Ⅲ号在室内好气环境中较易水解,而且水中微生物的存在能加速它的降解,母体化合物在水体中初期代谢主要途径为分子中的苯甲酰碳与脲氮键首先开裂,生成邻氯苯甲酸(CBA)和对氯苯基脲素(CPU)。     

Modeling of microorganisms transport in a cylindrical pore

A mathematical model accounting for key parameters as microbial propagation, metabolite formation, dispersion, microbial chemotaxis and water flooding has been proposed to simulate the transport of microorganisms and their metabolites in a cylindrical pore with oil adhered to its inside surface. The model focuses on the transport and the concentration distributions of microorganisms and their metabolites in the cylindrical pore, especially the concentrations that on the oil-water interface. Results from the present model indicate that microorganisms and their metabolites assembled on the oil-water interface during the water flooding process, and the concentration gradients of microorganisms and their metabolites from the pore center region up to the oil-water interface in radial direction of the cylindrical pore were consequently formed. Equilibrium concentrations of microorganisms and their metabolites in the cylindrical pore were obtained when water flow rate within a certain scope, and there existed a critical water flow rate at which the maximum equilibrium concentration of microorganisms on the oil-water interface was developed. Investigations carried out in this study may provide better understanding on the transport mechanism of microorganisms in porous media.     

传统绍兴黄酒酿造真菌群落与多样性发生机制

为了揭示绍兴黄酒酿造真菌群落与多样性的发生机制,依托Illumina MiSeq PE300高通量测序平台对淋饭酒母、麦曲与发酵醪液样本中的真菌资源进行研究。从淋饭酒母、麦曲、初醪、熟醪样本中分别获得136000、215283、166150、143624条优化序列,聚类后分别得到32、133、107、84个操作分类单元(OUT),酿造真菌多样性与丰富度表现出麦曲＞初醪＞熟醪＞淋饭酒母的趋势。从门水平来看,所有样本中的子囊菌均占有绝对优势;在属水平上,酵母在淋饭酒母中表现出明显的优势,曲霉为麦曲中的优势真菌,初醪与熟醪中的优势真菌主要是酵母和曲霉。随着黄酒酿造时间的延长,醪液中酵母的比例逐渐升高,而包括曲霉在内的其他真菌类群表现出逐渐减少的趋势。主坐标分析(PCoA)和相似性聚类分析结果表明,淋饭酒母、初醪和熟醪中的菌群结构更为相近,而麦曲中的真菌资源与其他样本差异很大。对落缸发酵的初始醪液中真菌群落特征进行分析发现,淋饭酒母与麦曲对绍兴黄酒酿造真菌群落的形成具有重要影响。在酿造真菌群落构建过程中,源于淋饭酒母、麦曲等糖化发酵剂的优势种类发挥主导作用。     

海洋曲霉属真菌抗菌活性物质的研究进展

海洋微生物由于其独特的生存环境造就了许多结构新颖、具有特殊生物活性的代谢产物。随着科学技术的发展,科学界掀起了对海洋微生物代谢物的研究浪潮。近年来的研究表明,海洋曲霉属真菌及其次级代谢产物具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒等生物活性。通过查阅文献与资料,对近年来海洋曲霉属真菌及其次级代谢产物的化学结构及生物活性研究与开发的进展进行综述总结,以期有助于后续研究及应用。     

海洋动物来源微生物的共培养研究进展

近年来,由于一些新疾病的发生和细菌耐药性的出现,微生物来源次级代谢产物的筛选重复率越来越高,微生物一些代谢基因在现有实验室条件下无法表达,所以需要发现新的微生物资源,同时找到激活微生物代谢产物基因的方法。海洋动物体内蕴含着大量的共附生微生物资源,可以产生很多具有生物活性的化合物,是潜在的药用资源。本文综述了近年来海洋动物(海鞘、海绵、珊瑚和海葵等)来源的微生物进行共培养的研究策略,包括共培养菌株的选择、共培养条件、群体感应和信号分子对共培养菌株的影响,以及不同种类微生物间的共培养实例。共培养与单培养相比,增加了次级代谢产物的种类,提高了次级代谢产物的生物活性或产量。共培养的研究有助于发现新的海洋动物来源微生物的活性天然产物,为海洋药物的开发提供新思路。     

Bioactive secondary metabolites produced by microorganisms associated with plants

In the past few decades groups of scientists have focused their study on relatively new microorganisms called endophytes. By definition these microorganisms, mostly fungi and bacteria, colonise the intercellular spaces of the plant tissues. The mutual relationship between endophytic microorganisms and their host plants, taxanomy and ecology of endophytes are being studied. Some of these microorganisms produce bioactive secondary metabolites that may be involved in a host-endophyte relationship. Recently, many endophytic bioactive metabolites, known as well as new substances, possesing a wide variety of biological activities as antibiotic, antitumor, antiinflammatory, antioxidant, etc. have been identified. The microorganisms such as endophytes may be very interesting for biotechnological production of bioactive substances as medicinally important agents. Therefore the aim of this review is to briefly characterize endophytes and summarize the structuraly different bioactive secondary metabolites produced by endophytic microorganisms as well as microbial sources of these metabolites and their host plants.     

厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展

微生物强化采油(microbial enhanced oil recovery,MEOR)是近年来在国内外发展迅速的一项提高原油采收率技术。微生物在油藏中高效生产表面活性剂等驱油物质是微生物采油技术成功实施的关键之一。然而,油藏的缺/厌氧环境严重影响好氧表面活性剂产生菌在油藏原位的生存与代谢活性;油藏注空气会增加开采成本,且注入空气的作用时效和范围难以确定。因此,开发厌氧产表面活性剂菌种资源并强化其驱油效率对于提高原油采收率具有重要意义。本文综述了国内外近年来利用厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展,简述了微生物厌氧产表面活性剂的相关驱油机理、菌种资源开发现状以及油藏原位驱油应用进展,并对当前的研究提出了一些思考。     

红树林样品不经分离的微生物群体培养物生物活性研究

从海南、广西与广东三省的红树林区采集了181个样品,不进行微生物分离而直接作发酵剂接种到发酵培养基进行发酵,取发酵上清液进行抗细菌、抗真菌与肿瘤细胞毒活性的测定。同时对样品进行可培养微生物的分离与生物活性测定。结果显示:不同样品类型的生物活性差异较大。在15个具有强抗活性的样品中,有5个样品分离到的单株菌均无任何生物活性,说明这5个样品的生物活性可能是由微生物的群体作用产生的,也可能是某种没有培养出的微生物产生的。初步表明了探索微生物混合培养获得生物活性代谢产物的可能性。     

培菌昆虫相关放线菌的次级代谢产物研究进展

昆虫共生微生物是一种特殊的微生物资源,其中放线菌在昆虫肠道、体表和巢穴中广泛分布。近年来,人们从培菌昆虫来源的放线菌中分离得到多种新型化合物,可以选择性抑制菌圃的致病真菌,部分还对植物致病真菌、昆虫致病真菌、人类病原菌和癌细胞有抑制活性。因此,研究培菌昆虫相关微生物不仅有助于了解宿主与微生物的共生机制,还能发掘新的活性物质,用于生物农药、生物医药的开发。本文对培菌昆虫来源放线菌次级代谢产物的研究进展进行了综述。     

Consortia of cyanobacteria/microalgae and bacteria: biotechnological potential

Microbial metabolites are of huge biotechnological potential and their production can be coupled with detoxification of environmental pollutants and wastewater treatment mediated by the versatile microorganisms. The consortia of cyanobacteria/microalgae and bacteria can be efficient in detoxification of organic and inorganic pollutants, and removal of nutrients from wastewaters, compared to the individual microorganisms. Cyanobacterial/algal photosynthesis provides oxygen, a key electron acceptor to the pollutant-degrading heterotrophic bacteria. In turn, bacteria support photoautotrophic growth of the partners by providing carbon dioxide and other stimulatory means. Competition for resources and cooperation for pollutant abatement between these two guilds of microorganisms will determine the success of consortium engineering while harnessing the biotechnological potential of the partners. Relative to the introduction of gene(s) in a single organism wherein the genes depend on the regulatory- and metabolic network for proper expression, microbial consortium engineering is easier and achievable. The currently available biotechnological tools such as metabolic profiling and functional genomics can aid in the consortium engineering. The present review examines the current status of research on the consortia, and emphasizes the construction of consortia with desired partners to serve a dual mission of pollutant removal and commercial production of microbial metabolites.