洋河酒窖泥细菌群落结构与菌株产酸能力分析

【背景】窖泥微生物的种类及其代谢产物类型是影响浓香型白酒发酵过程中丁酸和己酸等白酒中主要有机酸合成的影响因素之一。【目的】揭示浓香型白酒不同窖龄窖泥细菌群落结构,研究厌氧细菌产酸性能,阐明窖泥细菌与白酒中有机酸合成的相关性。【方法】通过Illumina HiSeq高通量测序,基于16S rRNA基因序列分析不同窖龄窖泥细菌的组成。分离获得厌氧细菌,通过比较菌株产丁酸和己酸能力来分析窖泥的微生物代谢特性。【结果】洋河酒窖泥细菌主要分布于梭菌纲(Clostridia)、拟杆菌纲(Bacteroidia)、互营养菌纲(Synergistia)和芽孢杆菌纲(Bacilli)。20年窖龄的窖泥中氢孢菌属(Hydrogenispora)和瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)丰度显著增加。窖泥细菌间相关性分析表明,瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)为窖泥中影响最大的核心微生物,很多微生物与梭菌属(Clostridium)菌株之间多为相互促进关系。通过传统可培养方法共分离得到梭菌目(Clostridiales)的20株厌氧菌。其中梭菌属(Clostridium)菌株产酸能力高于其他菌属,酪丁酸梭菌(Clostridium tyrobutyricum)和丁酸梭菌(Clostridium butyricum)产丁酸和己酸的能力最强。产丁酸能力最高的菌主要分离自5年和20年窖龄窖泥,产己酸能力最高的菌分离自20年窖龄窖泥。【结论】解析了浓香型白酒不同窖龄窖泥的细菌组成,并对菌株产丁酸和己酸的能力进行了比较,为揭示窖泥微生物功能及其对白酒风味物质合成的影响奠定了相关的研究基础。     

窖泥群落结构及功能微生物研究进展

窖泥是浓香型白酒的特征发酵载体,包含多种功能微生物,这些功能微生物对浓香型白酒的风格特征和品质有着重要的影响。本文对不同窖龄窖泥、不同浓香型白酒产地的窖泥及不同质量窖泥的窖泥微生物研究进展进行总结分析,并在此基础上对窖泥主体微生物的功能进行阐述。以期为窖泥微生物的研究提供思路,为浓香型白酒的质量和香味成分研究提供思考,促进窖泥微生物的研究,加深对浓香型白酒窖泥的认知。     

基于高通量测序技术解析浓香型白酒中窖泥臭味物质4-甲基苯酚的来源

【目的】研究浓香型白酒中主要窖泥臭味物质4-甲基苯酚的原料来源;解析窖泥菌群结构,从中分离得到产4-甲基苯酚的菌株,以明确4-甲基苯酚的微生物来源。【方法】运用气相色谱-质谱连用(GC-MS)技术对窖泥、糖化料和大曲中的4-甲基苯酚定性定量;运用高通量测序技术解析窖泥的菌群结构,并通过可培养技术从中筛选产4-甲基苯酚的微生物。【结果】糖化料和曲粉中4-甲基苯酚含量均低于检测限。窖泥中检测到4-甲基苯酚,其中窖底窖泥4-甲基苯酚含量达到24.24μg/g。测定的窖泥菌群主要包括8个纲,其中Bacteroidia、Clostridia和Methanobacteria在上中底部窖泥中含量均高于8%,为主要优势纲。窖泥中含量在1%的属有11个,主要包括Clostridium、Aminobacterium、Methanobacterium、Methanobrevibacter等。经过分离筛选,窖泥中的Clostridium aminovalericum、Clostridium ultunense和Clostridium purinilyticum可产4-甲基苯酚,与窖泥高通量测序结果比对显示,含量都在0.20%以上。【结论】4-甲基苯酚主要来源于窖泥,窖泥微生物可代谢产生4-甲基苯酚。窖泥菌群结构复杂,窖池不同深度的菌群结构并不一致,其中Clostridia及Clostridium与4-甲基苯酚的变化规律相似,含量随深度增加而升高。从窖泥中筛选得到3株产4-甲基苯酚的菌株,3株菌都属于Clostridium。Clostridium在窖泥中的含量达到4.89%,其中筛选得到的3株菌在窖泥中的总含量接近1%,综上得出Clostridium是4-甲基苯酚的主要微生物来源。     

多粮浓香型白酒中特征酵母菌与耐酸乳杆菌的关系

【背景】多菌种协同代谢是浓香型白酒发酵的根本特征之一。【目的】探究多粮浓香型白酒发酵过程中功能微生物菌株间的相互协作关系,为实现发酵过程优化提供理论基础。【方法】采用传统分离培养法获得了多粮浓香型白酒发酵过程中的特征酵母菌和耐酸乳杆菌,并探讨了共培养过程中菌株的相互关系以及主要挥发性代谢产物的变化。【结果】共分离到3株优势特征性酵母菌(KazachstaniahumilisZ1、PichiakudriavzeviiZ2、CandidaethanolicaZ3)和1株耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans W)。K. humilis Z1和L. acetotolerans W共培养体系中耐酸乳杆菌数量明显少于纯培养L. acetotolerans W的菌体数量;3株酵母菌均一定程度抑制L. acetotolerans W产乳酸,K. humilis Z1能抑制L. acetotolerans W不产乳酸;K. humilis Z1纯培养与Z1W共培养体系的挥发性代谢产物的构成相似;纯培养P. kudriavzevii Z2与Z2W共培养体系的挥发性代谢产物差异明显,主要表现为共培养时乙酸乙酯和乳酸乙酯含量显著增加。【结论】在共培养体系条件下,产乙醇酵母菌对耐酸乳杆菌的乳酸代谢有抑制作用,而耐酸乳杆菌又对酵母菌的乙醇代谢有一定影响,这对多粮浓香型白酒品质调控和菌群间相互关系具有重要意义。     

浓香型白酒窖泥微生物群落结构及其选育应用研究进展

窖池发酵是浓香型白酒酿造的工艺特征。窖泥是酒体生香功能微生物的繁殖载体,窖泥微生物对浓香型白酒风味的形成具有重要作用。近年来,我国学者对窖泥微生物展开了一系列理论和实践研究,取得了丰富的研究成果。本文结合文献资料和本课题组研究工作,介绍了窖泥微生物群落结构的多样性及演替、群落结构与窖泥质量的关系、窖泥微生物选育及应用等方面的研究进展,并针对研究存在的问题提出未来研究方向:系统开展窖泥微生物群落结构的差异化研究;进一步发掘窖泥微生物资源,提升功能微生物的应用潜力;深入研究窖泥培养菌剂的作用机理,实现品质控制。     

浓香型白酒两个产区窖泥微生物群落结构分析

【目的】探索浓香型白酒两个典型产区窖泥微生物群落结构和多样性,分析窖泥微生物群落地域特征及对白酒风格形成的影响。【方法】分别提取四川和安徽两个产区窖泥样品总DNA,应用PCR-ARDRA和16S rRNA基因克隆测序技术对两个产区窖泥细菌和古菌进行研究。【结果】两个浓香型白酒产区窖泥细菌丰富,包括:厚壁菌门(Firmicute)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、互养菌门(Synergistetes)、Armatimonadetes类群和未分类细菌(Unclassified bacteria)。两个产区窖泥绝对优势种群均为厚壁菌门中梭菌纲(Clostridia)细菌,在四川产区窖泥中检出较多的互营单胞菌属(Synthrophomonas)和紫单胞菌属(Petrimonas)。古菌的群落组成较为简单,主要是甲烷囊菌属(Methanoculleus)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷鬃菌属(Methanosaeta)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)4个产甲烷古菌类群,四川产区窖泥优势古菌为甲烷囊菌和甲烷八叠球菌,安徽产区则为甲烷八叠球菌属和甲烷鬃菌。【结论】四川和安徽两个产区窖泥微生物的16S rRNA基因克隆文库系统地反映了两者微生物群落的相似性和差异性,对揭示浓香型白酒两个产区的酒体风格差异形成有一定的参考价值。     

洋河浓香型白酒发酵过程酒醅微生物群落结构解析及其与有机酸合成的相关性

【目的】解析江苏洋河酒厂浓香型白酒窖内发酵过程酒醅微生物群落结构,建立酒醅微生物与主要有机酸合成的关联性。【方法】通过宏基因组测序获得白酒发酵过程中微生物群落结构变化规律,利用主成分分析和偏最小二乘回归分析寻找酒醅中影响主要有机酸合成的关键微生物。【结果】根据微生物组成结构变化和有机酸合成变化规律,可将白酒窖内发酵分为两个时期(0–14 d和15–60 d)。其中窖内发酵0–15 d与主要有机酸合成相关的微生物数量显著高于15–60 d的。窖内发酵过程与主要有机酸合成相关的微生物包括7个菌属,分别为乳杆菌属(Lactobacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、酵母属(Saccharomyces)、Naumovozyma、伊萨酵母属(Issatchenkia)、嗜冷芽孢杆菌属(Psychrobacillus)和根霉属(Rhizopus)。【结论】本研究识别了白酒窖内发酵过程中与主要有机酸合成相关的核心和关键微生物,可为阐明白酒窖内发酵产酸机理和保障白酒品质的稳定性奠定研究基础和理论依据。     

己酸菌的分离筛选及发酵条件的研究

己酸菌所生成的己酸是生产浓香型白酒主体香气己酸乙酯的主要成分,将其应用于白酒的生产,可提高白酒的香气和质量．从我省富裕酒厂的窖泥中分离到一株高产己酸的菌株,通过发酵条件的研究,该菌株己酸最高产量可达540mg／100ml。     

浓香型白酒发酵过程微生物合成正丙醇途径解析

【目的】揭示浓香型白酒窖内发酵过程与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径。【方法】通过对浓香型白酒窖内发酵过程酒醅中微生物的宏转录组进行分析,解析与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,并验证相关微生物合成正丙醇的能力。【结果】浓香型白酒窖内发酵过程中有3条可能的酒醅微生物合成正丙醇的途径。真菌主要通过2-甲基苹果酸代谢途径和苏氨酸代谢途径合成正丙醇,细菌则主要通过丙酸代谢途径合成并参与苏氨酸代谢途径。宏转录组测序分析表明,这3条途径对白酒窖内发酵过程正丙醇的合成与积累均有贡献,并且微生物通过这3条途径合成正丙醇的时期和能力存在较大差异。此外,对分离自酒醅的酵母和乳酸菌合成正丙醇能力分析发现,它们均与浓香型白酒窖内发酵过程正丙醇的合成有关。【结论】本研究揭示了浓香型白酒窖内发酵过程中正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,为阐明白酒发酵过程中正丙醇的形成机制奠定了理论基础。     

浓香型曲酒微生物技术在河南赊店酒的应用研究*

用研制成功的强化菌曲和窖泥厌氧功能菌培制窖泥的两项微生物技术与浓香型曲酒传统工艺相结合的方法应用于河南社旗酒厂的酿酒上,解决新窖产酒质量问题。结果表明,强化菌曲、甲烷菌与产己酸梭状芽孢杆菌共同发酵用于浓香型曲酒生产,可提高酒体中的主体香己酸乙酯含量,改善酒的风味。第一排酒优质品率平均达到50.48%,三排酒优质品率平均达到44.04%,酒体中四大酯含量协调,具有典型的浓香型曲酒风格。     

窖泥优势拟杆菌纲微生物Petrimonas sulfuriphila的分离及其功能解析

[目的]筛选窖泥中尚未被纯培养的高丰度拟杆菌纲微生物,并在纯培养菌株层面和共培养层面探究其生理代谢特征及生态学功能。[方法]采用传代培养提高窖泥拟杆菌纲微生物的相对丰度,在此基础上进行筛菌实验,并通过发酵实验解析主体拟杆菌的代谢特征及其与主体己酸菌的相互作用关系。[结果]成功筛选到Petrimonas sulfuriphila LBM11005,该菌的主要代谢产物为乙酸和丙酸,且葡萄糖能促进该菌的生长。无论是否存在底物竞争效应,P. sulfuriphila LBM11005均能与窖泥主体己酸菌Caproicibacterium sp. LBM19010在代谢物水平上发生相互作用,表现为后者可以利用前者的代谢产物丙酸进行碳链延伸,产生新的奇数碳脂肪酸——戊酸和庚酸。[结论]探明了窖泥主体拟杆菌纲微生物P. sulfuriphila LBM11005的基本生理代谢特征,且该菌与主体己酸菌相互作用,贡献于更长碳链奇数碳脂肪酸的合成。     

浓香型白酒糟醅及窖泥产香功能菌的研究进展

浓香型白酒主要香气物为己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯四大酯类,白酒微生物发酵过程中酯类合成主要是酸与醇在酯化酶的作用下产生,因此产香功能菌包括香气及其前体物产生菌和酯化酶产生菌.本文综述了浓香型白酒糟醅及窖泥主要产香功能菌的来源、组成、鉴定方法、功能特性、相互关系及其在浓香型白酒生产过程中的应用等方面的研究进展,旨为浓香型白酒重要微生物的研究提供思路,为其发酵过程控制提供理论依据.     

泸型酒窖泥中梭菌的分离及代谢产物分析

[目的] 分离窖泥中的梭菌微生物并对其代谢产物进行评估。[方法] 对窖泥中梭菌群落的16S rRNA基因进行高通量测序;利用高丰度的梭菌OTU序列在KOMODO数据库进行培养基的预测,定向分离窖泥中梭菌菌株;采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用仪对窖泥和代表性梭菌菌株的挥发性代谢产物进行检测。[结果] 利用KOMODO数据库预测的梭菌培养基共计筛选到31株梭菌微生物,分属于梭菌属的14个种;根据风味代谢特性,这些菌株主要分为两大类,一是C.carboxidivorans、C.sporogenes和C.tyrobutyricum等产酸为主的梭菌,二是C.beijerinckii、C.butyricum和C.sphenoides等产醇为主的梭菌。[结论] 利用测序序列预测培养基有助于从窖泥中分离获得丰富的梭菌菌株,其物种和代谢能力的多样性对解析白酒复杂风味形成机理奠定了一定的基础。     

浓香型白酒发酵过程中窖内古菌群落分布特征

泥窖池多菌种固态发酵是浓香型白酒的典型特点,其中古菌是重要的酿造功能菌,但目前对发酵过程古菌的群落分布及多样性尚缺乏研究。采用高通量测序技术,分析了浓香型白酒发酵过程酒醅与窖泥中古菌的生物量、群落组成与演替规律,并通过共现性网络分析了古菌与细菌的潜在互作关系。结果表明,窖泥中古菌平均生物量约是酒醅的200倍,两者之间古菌群落的结构差异不显著 (r=0.017,P=0.074),但演替规律存在显著相关性 (r=0.30,P=0.03)。甲烷杆菌属 Methanobacterium 是酒醅与窖泥中丰度占比最高的古菌,其他优势群类依次为甲烷八叠球菌属 Methanosarcina、甲烷粒菌属 Methanocorpusculum、甲烷囊菌属 Methanoculleus 和甲烷短杆菌属 Methanobrevibacter。共现性网络分析显示甲烷杆菌属在酒醅与窖泥中与多数细菌为正相关,特别是与窖泥中主要细菌氢孢菌属Hydrogenispora 和产己酸菌属 Caproiciproducens。研究结果揭示了浓香型白酒窖池中古菌群落的时空分布特点及潜在功能。     

浓香型白酒窖泥放线菌的群落结构及其多样性

以泸州老窖1、50、100和400年窖泥为研究对象,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)研究浓香型白酒窖泥放线菌的群落结构及其多样性。DGGE图谱显示,除1年样品外,其余窖底泥多样性指数(H)均低于同窖龄窖壁泥,但均匀度指数(EH)较高。不同窖池相同部位窖泥的群落结构变化趋势为:随窖龄的延长,窖壁泥H值逐渐上升,为1.74—2.28;窖底泥下降,为1.73—2.07。EH值均为波动下降,分别在0.986—0.991和0.971—0.994之间。窖底泥相似性系数(SC)逐渐上升,为0.46—0.82;窖壁泥为0.31—0.62。DGGE条带测序结果显示,窖泥放线菌归于Olsenella、Atopobium、Streptomyces和Corynebacterium 4个属。Olsenella和Atopobium属为共有的优势属,且在窖壁泥中的优势度(di)均随窖龄延长而降低,在窖底泥中升高。实验结果表明,浓香型白酒窖泥蕴藏着丰富的放线菌资源,群落结构和多样性存在差异,菌群演替呈现一定规律性。     

Enhanced ethyl caproate production of Chinese liquor yeast by overexpressing EHT1 with deleted FAA1

The fruity odor of Chinese liquor is largely derived from ester formation. Ethyl caproate, an ethyl ester eliciting apple-like flavor, is one of the most important esters in the strong aromatic Chinese liquor (or Luzhou-flavor liquor), which is the most popular and best-selling liquor in China. In the traditional fermentation process, ethyl caproate in strong aromatic liquor is mainly produced by aroma-producing yeast, bacteria, and mold with high esterification abilities in a mud pit at later fermentation stages at the expense of both fermentation time and grains rather than by the ethanol-fermenting yeast Saccharomyces cerevisiae. To increase the production of ethyl caproate by Chinese liquor yeast (S. cerevisiae AY15) and shorten the fermentation period, we constructed a recombinant strain EY15 by overexpressing EHT1 (encoding ethanol hexanoyl transferase), in which FAA1 (encoding acyl-CoA synthetases) was deleted. In liquid fermentation of corn hydrolysate and solid fermentation of sorghum, ethyl caproate production by EY15 was remarkably increased to 2.23 and 2.83 mg/L, respectively, which were 2.97- and 2.80-fold higher than those of the parental strain AY15. Furthermore, an increase in ethyl octanoate (52 and 43 %) and ethyl decanoate (61 and 40 %) production was observed. The differences in fermentation performance between EY15 and AY15 were negligible. This study resulted in the creation of a promising recombinant yeast strain and introduced a method that can be used for the clean production of strong aromatic Chinese liquor by ester-producing S. cerevisiae without the need for a mud pit.     

浓香型白酒窖泥中可培养细菌的分离鉴定及产酸研究

为系统了解浓香型白酒窖泥中可培养细菌的多样性,采用平板稀释涂布法分离筛选窖泥中可培养菌株。扩增纯培养细菌的16SrRNA基因,测序并与EzBioCloud数据库比对,所有序列已在GenBank中注册。结果共从窖泥中筛选出42株差异性较大的菌株,其中5株与模式菌株相似性低于97％,共包括14个属,以Bacillus、Lysinibacillus、Sporosarcina、Staphylococcus四个属为主;高效液相色谱检测各个菌发酵液结果表明,有机酸包括乙酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、草酸;其中尤以乙酸、乳酸的产量较高。