酒醅来源酵母菌合成异戊醇能力与途径解析

【背景】异戊醇是酵母菌在白酒发酵过程中通过氨基酸合成代谢途径和氨基酸分解代谢途径合成的主要高级醇,其含量影响白酒饮用的舒适度。【目的】分析和比较分离自浓香型白酒酒醅中的酵母菌合成异戊醇的能力,揭示酵母菌合成异戊醇的途径。【方法】从酒醅中分离具有异戊醇合成能力的酵母菌株,比较不同生长时期酵母菌合成异戊醇的能力,通过前体物代谢分析它们合成异戊醇的途径。【结果】分离自酒醅的5株酵母的异戊醇合成能力从强到弱依次为Naumovozyma castellii JP3-1、Saccharomyces cerevisiae JP3、Pichia fermentans JP22、Pichia kudriavzevii JP1和Naumovozyma dairenensis CBS421。这些酵母合成异戊醇的时期主要在对数生长期,N. castellii JP3-1、P. fermentans JP22和N. dairenensis CBS421在稳定生长期也合成异戊醇。S. cerevisiae JP3、N. castellii JP3-1和N. dairenensis CBS421在整个生长时期主要通过Harris途径合成异戊醇;P. kudriavzevii JP1在整个时期主要通过Ehrlich途径合成异戊醇;P. fermentans JP22在对数生长期通过Harris途径和Ehrlich途径合成异戊醇的能力接近,在稳定生长期主要通过Harris途径合成异戊醇。【结论】本研究揭示了酒醅来源5个属种酵母合成异戊醇的途径、能力与其生长时期的关系,研究结果可为解析浓香型白酒发酵过程异戊醇合成、积累机制及实施白酒发酵过程异戊醇合成的精准调控提供理论依据。     

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。     

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。     

Kazachstania属酵母在浓香型白酒糟醅中的分布特征及发酵功能

为了解Kazachstania属酵母在浓香型白酒糟醅中的生长特征及发酵功能.采用高通量测序法在五粮液发酵糟醅中检测到属于K.turicensis的52个OTU及属于K.humilis的7个OTU,并分别分离到63株K.turicensis及30 株 K.humilis菌株用于研究其固态发酵功能.研究发现,K.turic...     

酱香型白酒发酵过程中核心酵母的鉴别及其功能

【背景】酵母是酱香型白酒发酵过程中最重要的微生物,但酵母群落中核心酵母的种类和功能尚不清晰。【目的】通过探索酱香型白酒发酵微生物群落中核心酵母的种类和功能,为揭示酱香型白酒酿造机制以及提升白酒品质提供理论支撑。【方法】联合使用未培养(内转录间隔区扩增子和宏转录组高通量测序技术)和可培养(菌种筛选和模拟发酵实验)技术对酱香型白酒发酵过程中核心酵母的结构和功能进行定性和定量分析。【结果】内转录间隔区扩增子和宏转录组测序结果显示,酱香型白酒发酵过程中涉及10个属的酵母微生物,其中在发酵过程中平均相对丰度大于0.2%的酵母有13种,有2种核心酵母分别为库德威兹氏毕赤酵母(Pichia kudriavzevii)和粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)。在发酵过程中,P. kudriavzevii占总量的89%以上,Schi. pombe表达了占总量21%以上的功能基因。模拟发酵实验结果显示P.kudriavzevii在酵母群落中发挥耐受乳酸积累的作用,而Schi. pombe在酵母群落中发挥耐受乙醇积累的作用,这两种作用保证了酱香型白酒发酵过程中酵母群落的结构和功能...     

宜宾浓香型白酒酿造过程中可培养细菌的系统发育多样性

【目的】为较系统地了解宜宾浓香型白酒酿造过程中可培养细菌的多样性,得到一些潜在的微生物资源。【方法】采用改良的NA培养基和高氏I号培养基分离、去除冗余,测定所得细菌纯培养物的16S rRNA基因,进行系统发育分析。【结果】分离得到603株细菌,4株菌的序列与GenBank中典型菌株序列相似性低于97%,代表着潜在新类群;599株菌与GenBank中34个属、101个种的典型菌株序列相似性大于97%,其中以Bacillus为绝对优势菌(315株),Streptomyces(121株)、Lysinibacillus(35株)、Staphylococcus(45株)为次优势菌,其余各属菌株均在10株以下。而且有16个属均只检测到1株菌。【结论】宜宾浓香型白酒发酵过程中的细菌呈现出较为丰富的多样性和一定的稳定性。     

酱香型白酒酿造主要功能菌株对拜耳接合酵母的作用

【背景】拜耳接合酵母(Zygosaccharomyces bailii)是酱香型白酒自然酿造过程中的优势菌株,但白酒酿造功能菌株对其酿造特征的影响尚不清晰。【目的】分析酱香型白酒酿造体系中3株主要功能菌株对Z.bailii的作用,揭示其在白酒酿造过程中的发酵特征。【方法】分别构建拜耳接合酵母与酿酒酵母、布氏乳酸杆菌和地衣芽孢杆菌的共培养体系,比较生物量、p H、乙醇及风味物质代谢差异;基于表型差异,从转录组学角度进一步分析拜耳接合酵母与地衣芽孢杆菌共培养的代谢机制。【结果】在共培养体系中,拜耳接合酵母的生长及乙醇代谢受到酿酒酵母的抑制,而不受布氏乳酸杆菌和地衣芽孢杆菌的影响。同时,拜耳接合酵母与酿酒酵母、布氏乳酸杆菌共培养时的风味物质产量下降;但与地衣芽孢杆菌共培养时,其风味代谢却显著提高,其中醇类、酸类、酯类和醛类物质含量较其纯培养时分别上升了41%、36%、44%和73%。转录组数据分析表明,与地衣芽孢杆菌共培养时,拜耳接合酵母中与碳水化合物代谢和氨基酸代谢相关的基因表达显著上调(≥2-fold,P0.05),而碳水化合物和氨基酸是风味物质的主要来源,其相关基因的表达上调有助于拜耳接合酵母的风味代谢。【结论】共培养体系中,地衣芽孢杆菌促进了拜耳接合酵母风味代谢,使之形成更多的醇类、酸类、酯类及醛类物质。研究拜耳接合酵母与主要酿造微生物共培养时的发酵特征,有助于正确认识其在酱香型白酒发酵过程中的功能和应用。     

基于藜麦转录组的脂肪酸生物合成途径解析

藜麦营养丰富,油脂含量高,脂肪酸组成理想,是油脂提取物的潜在资源。植物油脂主要以三酰甘油的形式储存在作物种子和果实等器官中,其合成受到环境和基因水平的调控,涉及质体、内质网和油体等多个细胞器。该文基于藜麦转录组数据,对藜麦油脂合成相关的脂肪酸生物合成途径基因进行挖掘,并对基因表达模式进行分析。结果表明:在藜麦中,与脂肪酸生物合成相关的基因序列共87条,涉及乙酰CoA羧化酶和β-酮脂酰ACP合成酶等关键酶,其中编码长链酰基辅酶A合成酶基因和β-酮脂酰ACP还原酶数目最多。通过基因表达模式分析发现,与脂肪酸生物合成相关的基因在种子表达中呈现整体上调模式,可能与种子中油脂形成和积累密切相关。对藜麦乙酰CoA羧化酶亚基编码基因进行分析发现,accD基因在不同组织间无差异表达,表明在藜麦中accD编码的β-CT亚基可能不是影响乙酰CoA羧化酶发挥作用的限制因子。藜麦KASⅡ含有保守结构域,与其他组织相比,编码基因QcFb15、QcFb45和QcFb75在种子中均存在上调表达,参与藜麦脂肪酸碳链延伸及油脂形成。对藜麦脂肪酸生物合成途径相关基因的挖掘,为藜麦油脂合成和积累的研究提供了理论基础,对高油...     

基于转录组分析酸枣仁斯皮诺素生物合成途径的相关基因

采用转录组测序技术分析酸枣仁(Ziziphi spinosae semen)不同发育时期基因表达差异,识别酸枣仁黄酮生物合成途径的相关基因,为进一步分析酸枣仁中黄酮类成分生物合成相关酶基因提供研究基础.以3个不同生长发育时期的酸枣仁样本为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对转录本进行功能注释和差异性分析.经StringTie软件组装拼接得到74472个转录本,其中有26.83％在NR、Swiss-Prot、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库中得到注释;代谢通路分析结果发现,在酸枣仁转录组中与黄酮类合成途径相关的11条差异表达基因可能编码斯皮诺素合成途径的一些酶类.酸枣仁中黄酮类成分斯皮诺素相关转录本信息为阐明斯皮诺素在生长期的积累提供重要依据,为提高酸枣仁品质研究提供参考.     

泸型酒酒醅中梭菌群落的研究

正泸型酒(又称浓香型白酒)的生产以高粱为主要原料,以大曲为糖化发酵剂,采用泥窖进行多菌种混合循环固态发酵,窖池中存在的微生物主要包括酵母、霉菌、细菌、古菌等,这些独特而复杂的窖内微生物群落是泸型酒独特风味形成的关键~([1])。梭菌对于泸型酒中己酸乙酯、丁酸乙酯等典型风味物质的形成具有重要作用,虽然已对窖泥进行了群落结构和演替规律的研究,但对酒醅中的这类微生物的变化及其功能则研究甚少。本期刊登了马     

泸型酒酒醅中梭菌群落的发酵演替规律和功能预测

【目的】研究泸型酒酒醅中梭菌(Clostridia)群落的演替规律,探讨梭菌群落在酒醅发酵过程中的潜在功能。【方法】利用实时荧光定量PCR技术结合高通量测序技术研究不同发酵时间泸型酒酒醅中梭菌丰度变化;通过梭菌16S r RNA基因序列高通量测序数据分析揭示梭菌群落演替规律,并运用LEf Se分析找出标志性OTU;通过PICRUSt分析对梭菌功能组成进行预测。【结果】泸型酒发酵过程酒醅中梭菌的生物量在发酵14 d上升至最高(3.46×10~7 copies/g),梭菌占总细菌的相对丰度在发酵20 d达到最高(6.67%);对梭菌群落结构的聚类分析结果表明,发酵7 d的酒醅梭菌群落结构显著区别于其他发酵时间,主要体现为存在17个标志性OTU,其中大部分分类学地位尚不明确;PICRUSt分析显示梭菌主要参与氨糖与核糖代谢、磷酸戊糖途径,其次是果糖和甘露糖代谢、TCA循环、糖酵解途径、丙酸及丁酸代谢。【结论】泸型酒酒醅中梭菌的生物量和占细菌的相对丰度在发酵开始后的2-3周内逐渐达到最高,而梭菌群落的结构则在发酵1周内便发生了显著改变,并在发酵2-3周内趋于稳定。在发酵2-3周时有较多与丙酸、丁酸等风味物质代谢相关的基因在酒醅梭菌中被预测到。     

酱香型白酒发酵中两株主要乳酸菌对酿造微生物群体的影响

【目的】研究从酱香型白酒发酵酒醅中分离得到的2株主要乳酸菌Lactobacillus homohiochii XJ-L1和Lactobacillus buchneri XJ-L2对酱香型白酒发酵中酿造微生物群体的作用,并探索该种相互作用对酱香型白酒品质的影响。【方法】结合抑菌实验和组合发酵实验研究L. homohiochii XJ-L1和L. buchneri XJ-L2对酿造微生物群体生长的影响,通过对纯培养和共培养体系中代谢物的比较,研究2株优势乳酸菌对主要酿造酵母风味相关代谢产物的影响。【结果】L. buchneri XJ-L2能够抑制3株芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens XJ-B1,Bacillus subtilis XJ-B2,Bacillus licheniformis XJ-B3)、5株霉菌(Aspergillus oryzae XJ-M1,Aspergillus niger XJ-M2,Aspergillus flavus XJ-M3,Aspergillus albicans XJ-M4,Rhizopus oryzae XJ-M5)、2株酵母(Schizosaccharomyces pombe XJ-Y4,Geotrichum candidum XJ-Y5)的生长;L. homohiochii XJ-L1和L. buchneri XJ-L2能够促进3株主要酵母(Saccharomyces cerevisiae XJ-Y1,Zygosaccharomyces bailii XJ-Y2,Pichia galeiformis XJ-Y3)的生长,同时促进其酸类、醇类、酯类等风味物质的代谢。【结论】L. homohiochii XJ-L1和L. buchneri XJ-L2可促进3株主要酵母的生长代谢,同时L. buchneri XJ-L2明显抑制细菌、霉菌和少数酵母的生长,以此促进和维持主要酵母在酱香型白酒发酵过程中的生态地位,从而影响酒中酸类、醇类、酯类等风味物质的形成,保证酱香型白酒的品质。因此,适当比例的乳酸菌对维持酿造微生物区系平衡,生产典型酱香品质白酒具有重要意义。     

重组4-甲基苯酚消减乳酸菌的构建及其在白酒酿造体系中的功能

【背景】4-甲基苯酚是众多发酵食品中的异嗅味物质,阈值较低,如白酒中百万分之一的4-甲基苯酚即可对白酒风味造成不利影响。【目的】构建能消减4-甲基苯酚的乳酸菌菌株,探索其在白酒酿造中的应用潜力。【方法】将来源于谷氨酸棒杆菌的4-甲基苯基磷酸酯合成酶编码基因creI与creH在短乳杆菌中表达,探究过表达菌株对白酒酿造体系中4-甲基苯酚的消减能力。【结果】creIH过表达菌株在液体培养基中可有效消减4-甲基苯酚,消减能力达2 130μg/L;在模拟白酒固态酿造体系中,creIH过表达菌株消减4-甲基苯酚的能力达530μg/kg,消减率为37.9%。【结论】首次构建了4-甲基苯酚的消减乳酸菌菌株,为白酒酿造体系中4-甲基苯酚的消减提供了新的策略。     

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。     

芝麻香型白酒发酵过程中乳酸菌多样性及其演替规律

【背景】乳酸菌是白酒发酵过程中一类非常重要的微生物,其种类及动态变化对于白酒品质具有重要影响。然而,目前对于芝麻香型白酒发酵过程中乳酸菌群落结构及其演替规律的认识并不全面。【目的】揭示芝麻香型白酒发酵过程中乳酸菌的多样性及菌群的演替规律,为更好地探索白酒酿造机理和控制白酒品质提供生物学依据。【方法】利用高通量测序技术对芝麻香型白酒发酵过程中乳酸菌菌群演替进行跟踪分析,同时采用实时荧光定量PCR对发酵过程中乳酸菌的生物量进行定量分析。【结果】高通量测序结果显示,芝麻香型白酒发酵过程涉及5个属的乳酸菌:魏斯氏菌属(Weissella)、片球菌属(Pediococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、明串珠菌属(Leuconostoc)和乳球菌属(Lactococcus),共计43种乳酸菌。其中,在发酵过程中平均相对丰度大于0.5%的乳酸菌有10种,分别是类肠膜魏斯氏菌(Weissella paramesenteroides)、食窦魏斯氏菌(Weissella cibaria)、融合魏斯氏菌(Weissella confusa)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、假肠膜明串珠菌(Leuconostoc pseudomesenteroides)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)和Lactobacillus sp.。在堆积发酵过程中,Weissella属占细菌总量的50%以上,其次是Pediococcus属和Lactobacillus属,而Leuconostoc属和Lactococcus属相对较少。在窖池发酵过程中Lactobacillus属的乳酸菌逐渐成为优势细菌,尤其是Lactobacillus sp.在窖池发酵中后期相对丰度达到80%以上。实时荧光定量PCR结果显示,在堆积发酵和窖池发酵前期乳酸菌总量变化不大;从窖池发酵5 d开始,乳酸菌总量迅速上升,30 d时达到最大值。【结论】对白酒发酵过程中乳酸菌种类及动态变化的研究有助于探究白酒酿造过程中乳酸菌功能,进而解析白酒酿造机理,最终达到控制白酒品质的目的。     

Fed-batch and continuous fermentation ofSelenomonas ruminantium for natural propionic,acetic and succinic acids

An anaerobic fermentation process was developed for production of natural propionic, acetic and succinic acids froml-lactic acid usingSelenomonas ruminantium. Thel-lactic acid was quickly converted to a racemic mixture and there was no enantiomeric preference for further metabolism. The lactic acid was metabolized to propionic, acetic and succinic acids typically in a molar ratio of about 531. However, the ratio of propionate: succinate started high (as much as 221), before declining to as low as 51 after the first 48 h. Nutrients in corn steep liquor and yeast extract were necessary for optimal production of propionic acid. The corn steep liquor and yeast extract were heat stable at neutral pH, but some nutritional qualities were lost when heated at pH 2.4. In fed-batch fermentation on lactic acid 2.0% propionic acid was produced in 48 h and 2.3% in 68 h. A continuous culture operated at a dilution rate of 0.055 h^–1 and a lactic acid feed concentration of 30 gL^–1 had a propionic acid productivity of 0.59 gL^–1h^–1. The steady state results were: lactic acid 0.6%, propionic acid 1.1%, acetic acid 0.50%, and succinic acid 0.33%.     

酱香型白酒酿造酒醅中酵母菌多样性研究

为解析酱香型白酒酿造酒醅中酵母菌的菌群结构,获取酒醅中的主要酵母菌,采用高通量测序法分析酱香型白酒酒醅中酵母菌多样性及主要功能菌群,同时采用可培养分离方法获取酒醅中酵母菌活性菌株。从酱香型白酒下沙至五轮次酒醅中共检出59个属、129个种的酵母菌,分离得到酵母菌活性菌株41种,检测到的酵母菌种类与获得的酵母菌活菌在各香型白酒中最多。不同时期酒醅中的酵母菌种类和数量差异明显,其中下沙、造沙轮次以Pichia kudriavzevii为绝对优势酵母菌;一至五轮次随着轮次的递增,酒醅中优势酵母菌的种类增多,其中主要的优势酵母菌有Pichia kudriavzevii、Pichia manshurica、Zygosaccharomyces bailii、Saccharomyces cerevisiae、Candida apicola。酱香型白酒酒醅中蕴藏着极其丰富的酵母菌资源,对酵母菌菌群结构的解析有助于科学地认识酱香型白酒酿造过程中产酒与风味代谢机理,为发酵过程的调控提供一定依据。