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基于宏基因组解析中温大曲成熟前后的微生物群落功能差异

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生物工程学报 2024年第3期40卷 877-894页

作者：刘文虎刘光钱张芮郑蕾陆震鸣张晓娟王松涛沈才洪史劲松许正宏柴丽娟江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122 泸州品创科技有限公司四川泸州646000 国家固态酿造工程技术研究中心四川泸州646000 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

大曲是白酒酿造中的糖化发酵剂和生香剂,其成熟过程是获得高品质大曲的重要步骤。前期研究探索了大曲成熟前后的微生物群落组成和多样性,但对微生物群落功能的变化缺乏深入研究。本文在分析中温大曲成熟前后酶活和挥发性化合物的基础上... 详细信息

大曲是白酒酿造中的糖化发酵剂和生香剂,其成熟过程是获得高品质大曲的重要步骤。前期研究探索了大曲成熟前后的微生物群落组成和多样性,但对微生物群落功能的变化缺乏深入研究。本文在分析中温大曲成熟前后酶活和挥发性化合物的基础上,采用宏基因组学解析微生物群落组成和潜在功能的差异,并探索酶活和重要挥发性化合物变化的微生物基础。结果显示,大曲成熟后,水分含量(P≤0.05)、淀粉含量、液化力、糖化力(P≤0.05)和发酵力降低,而酸度和酯化力(P≤0.05)升高;同时,其挥发性化合物组成变化显著(P=0.001),芳香醇类和芳香酯类物质含量显著降低,吡嗪类、酮类和高级脂肪醇类物质含量显著升高。成熟大曲中毛霉菌目(Mucorales,34.8%−23.0%)和散囊菌目(Eurotiales,34.3%−20.1%)等真菌相对丰度降低,功能分析表明这降低了α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、乙醇脱氢酶和乙醇脱氢酶(NADP+)的基因丰度(P>0.05),导致大曲液化力(P>0.05)、糖化力(P≤0.05)、发酵力(P>0.05)和苯乙醇等芳香醇类物质含量降低(P≤0.05)。此外,酵母菌目(Saccharomycetales,2.9%−16.6%)、乳杆菌目(Lactobacillales,14.9%−23.6%)和芽孢杆菌目(Bacillales,0.8%−3.8%)等微生物的相对丰度升高,使得乙酰基转移酶、羧酸酯酶、乙酰乳酸脱羧酶、R-乙偶姻脱氢酶和S-乙偶姻脱氢酶的基因丰度显著升高(P≤0.05),进而显著提高了大曲的酯化力和吡嗪类物质含量(P≤0.05)。本文在基因水平解析了大曲成熟前后酶活和重要挥发性化合物变化的微生物基础,可为理性调控大曲生产提供理论支撑。

关键词：中温大曲成熟宏基因组学微生物群落结构与功能

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我国露酒研究进展及主流产品开发特点

中国酿造 2022年第12期41卷 1-8页

作者：牛曼思李姝杨阳郑蕾刘光钱沈才洪王松涛泸州品创科技有限公司/国家固态酿造工程技术研究中心四川泸州646000 泸州老窖股份有限公司四川泸州646000

露酒是以药食同源的中药材或特定食品为原料,经提取、调配等工艺制得的饮料酒,其融合了饮食、医药等多方面的中国传统文化,是目前大健康消费新趋势下备受消费者关注的酒种。文章简述了露酒的定义及分类、营养及成分功效,综述了露酒的酿... 详细信息

露酒是以药食同源的中药材或特定食品为原料,经提取、调配等工艺制得的饮料酒,其融合了饮食、医药等多方面的中国传统文化,是目前大健康消费新趋势下备受消费者关注的酒种。文章简述了露酒的定义及分类、营养及成分功效,综述了露酒的酿制工艺、检测技术以及产品风味等方面的研究进展,阐述了我国露酒行业现状及存在问题,并通过统计83款成品露酒的原料和基酒使用情况总结现有露酒产品的开发特点,旨在为露酒产品的研发提供参考。

关键词：露酒研究进展产品开发特点

不同发酵顶温大曲中细菌群落结构的差异性分析

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食品与发酵工业 2023年第13期49卷 70-77页

作者：杨阳禄凌飞刘光钱张芮温福丽沈才洪董异王小军王松涛泸州品创科技有限公司四川泸州646000 泸州老窖股份有限公司四川泸州646000 江南大学生物工程学院江苏无锡214122

该研究以优质白酒核心产区的中温大曲及高温大曲为对象,运用高通量测序技术对不同发酵顶温大曲样品细菌群落结构进行分析与比较。结果表明,相较于顶温类型,厂家来源对大曲细菌群落结构影响较小;中温大曲与高温大曲细菌群落差异主要体现... 详细信息

该研究以优质白酒核心产区的中温大曲及高温大曲为对象,运用高通量测序技术对不同发酵顶温大曲样品细菌群落结构进行分析与比较。结果表明,相较于顶温类型,厂家来源对大曲细菌群落结构影响较小;中温大曲与高温大曲细菌群落差异主要体现在物种组成上,物种数量、群落稳定性(由α-多样性指数表征)无显著性差异;以Weissella、Lactobacillus等为主的乳酸菌以及包括Kroppenstedtia、Virgibacillus、Oceanobacillus等在内的芽孢杆菌目细菌分别构成了中温大曲与高温大曲的细菌优势类群;多种芽孢杆菌与多种乳酸菌之间多呈显著负相关,同时这两大类细菌内部种群之间多呈显著正相关,这些互斥和互促关系能够对大曲菌群网络的整体稳定性产生正面影响。该研究结果进一步证实了温度这一环境因素对成品大曲菌群的重要影响,并通过Spearman相关性分析解析主要菌群互作规律,可为中、高温大曲制作工艺的改进及品质提升提供理论基础。

关键词：大曲温度自然发酵理化性质细菌群落结构扩增子测序相关性分析

母曲添加量对高温大曲微生物群落动态演变和风味物质的影响研究

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母曲添加量对高温大曲微生物群落动态演变和风味物质的影响研究

作者：刘光钱重庆大学

学位级别：硕士

高温大曲又称酱香大曲,主要以小麦为原料经人工堆积自然发酵而成,是酱香型白酒发酵中重要的糖化、发酵和生香剂。其生产常以一定量的母曲作为种子发酵剂,这一特殊生产工艺被认为能够提升大曲产品质量、提高大曲批间稳定性。迄今为止,暂... 详细信息

高温大曲又称酱香大曲,主要以小麦为原料经人工堆积自然发酵而成,是酱香型白酒发酵中重要的糖化、发酵和生香剂。其生产常以一定量的母曲作为种子发酵剂,这一特殊生产工艺被认为能够提升大曲产品质量、提高大曲批间稳定性。迄今为止,暂无研究就母曲添加量对于高温大曲发酵的影响进行差异评价。基于此,本研究设计了不同的母曲添加量实验组别进行大批量实际生产,辅以风味化学和微生态等技术,动态跟踪分析了各组高温大曲风味组成及微生物群落结构的变化规律。主要结论如下:(1)额外添加母曲的大曲在发酵中更快地迎来了更高的生境温度,但过高的母曲添加量会在一定程度上导致大曲生境的过度酸化;动态采集到的大曲发酵样品中共检测出79种挥发性风味化合物,包括醇类18种,酯类15种,醛酮类22种,其它类24种,其中醇类和酯类化合物在含量上占优;各类风味物质的产生主要集中在快速升温期,随着发酵时间的推进,这些化合物的含量均整体呈现出先增加后减少的趋势。(2)与对照组大曲相比,额外添加母曲的实验组大曲在细菌群落结构动态变化剧烈程度上更高;魏斯氏菌属(Weissella)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、泛菌属(Pantoea)、片球菌属(Pediococcus)等是发酵前期的优势细菌菌群,它们的生长代谢活动整体上为大曲创造了一个酸化的环境;芽孢杆菌属(Bacillus)、克罗彭施泰特氏菌属(Kroppenstedtia)、嗜热放线菌属(Thermoactinomyces)、海洋芽孢杆菌属(Oceanobacillus)、枝芽胞杆菌属(Virgribacillus)等能够耐受高温环境,在发酵后期发展为细菌群落中的优势菌群;母曲来源的特殊细菌菌属包括普通嗜热放线菌(Thermoactinomyces vulgaris)、希腊魏斯氏菌(Weissella hellenica)、象牙克罗彭施泰特氏菌(Kroppenstedtia eburnea)。(3)与对照组大曲相比,额外添加母曲的实验组大曲在真菌群落结构动态变化剧烈程度上更低;威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)、酵母目未知属(unidentified Saccharomycetales)、曲霉属(Aspergillus)以及禾本科植物病原真菌主要存在于发酵初期的真菌群落中,在发酵后期逐渐被淘汰;嗜热丝孢菌属(Thermomyces)、嗜热子囊菌属(Thermoascus)、丝衣霉属(Byssochlamys)分别是发酵至第7、14、30天样品中的标志性真菌菌群,对于各自的微生物群落具重要影响和意义;母曲来源的特殊真菌菌属为坚脆嗜热子囊菌(Thermoascus crustaceus)、疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、扣囊复膜酵母(Saccharomycopsis fibuligera)。(4)基于微生物和挥发性风味化合物相对丰度矩阵,通过Spearman相关性及热图分析,发现芽孢杆菌属、克罗彭施泰特氏菌属、海洋芽胞杆菌属、枝芽孢杆菌属等与吡嗪类、芳香类风味物质具显著正相关性;乳酸杆菌属、片球菌属、克雷伯氏菌属(Klebsiella)与异丁醇风味物质具显著正相关性;根毛霉属(Rhizomucor)、丝孢酵母属(Trichosporon)、季也蒙毕赤酵母属(Meyerozyma)、威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)、假丝酵母属(Candida)等与多种醇类、酯类和醛类物质呈显著正相关,与吡嗪类相关物质呈现显著负相关。

关键词：高温大曲母曲添加量挥发性风味微生物群落相关性分析

接种堆积成熟糟醅对酱香型酒堆积异常堆子的影响

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中国酿造 2023年第8期42卷 47-51页

作者：禄凌飞沈小娟郑蕾沈才洪王松涛刘光钱涂荣坤泸州品创科技有限公司四川泸州646000 泸州老窖股份有限公司四川泸州646000

该研究在酱香型酒堆积升温缓慢的堆子中接种堆积成熟糟醅,以未接种堆子为对照,对其堆积时间、入窖糟醅酸度、微生物群落结构、产酒率及基酒风格进行比较。结果表明,与对照相比,接种堆积成熟糟醅,堆积时间由6 d缩短至4 d,将堆子外层糟醅... 详细信息

该研究在酱香型酒堆积升温缓慢的堆子中接种堆积成熟糟醅,以未接种堆子为对照,对其堆积时间、入窖糟醅酸度、微生物群落结构、产酒率及基酒风格进行比较。结果表明,与对照相比,接种堆积成熟糟醅,堆积时间由6 d缩短至4 d,将堆子外层糟醅酸度由3.56 mmol/10 g降低至2.09 mmol/10 g,将堆子内层糟醅酸度由3.95 mmol/10 g降低至2.18 mmol/10 g,使糟醅达到入窖酸度标准;堆子外层基本与成熟糟醅的真菌及细菌群落组成一致,真菌主要为毕赤酵母属(Pichia)等,细菌主要为醋酸菌属(Acetobacter)等;接种堆积成熟糟醅的基酒的产酒率提高了2.58倍,基酒风格更加复合,入口酸度适中,酒体较细腻。

关键词：酱酒糟醅堆积理化指标微生物组成感官品质

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唐山高粱酒的工艺传承与创新研究

酿酒 2024年第4期51卷 137-145页

作者：石国刚赵玉军肖向丽王金雨刘光帅钱国友范长秀唐山尚禾源酒业有限公司河北唐山064200 河北省白酒葡萄酒工业协会河北石家庄050051

阐述了唐山高粱酒的由来、工艺、设备及酒体风格。依托遵化山间盆地独特的地理环境和丰富的酿酒资源,通过大量的实验探讨和研究,分析了当地小曲清香型白酒工艺的创新和设备的改进。以当地盛产的冀酿2号高粱和河农6425号小麦为原料,在洗... 详细信息

阐述了唐山高粱酒的由来、工艺、设备及酒体风格。依托遵化山间盆地独特的地理环境和丰富的酿酒资源,通过大量的实验探讨和研究,分析了当地小曲清香型白酒工艺的创新和设备的改进。以当地盛产的冀酿2号高粱和河农6425号小麦为原料,在洗粮、泡粮、糊化、培菌、发酵及蒸馏等关键控制点方面,分别进行了工艺探讨,为唐山高粱酒的工艺改进、规范生产及产品需求给出可行性方案。

关键词：唐山高粱酒小曲清香型白酒冀酿2号高粱河农6425小麦工艺传承创新研究

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发酵型米酒感官风味特征及其风味轮的构建

中国酿造 2023年第2期42卷 40-45页

作者：屠婷瑶贾俊杰牛曼思郑蕾戴秋涟童钰琴刘光钱杨舒淋罗雪张芮沈才洪王松涛泸州品创科技有限公司/国家固态酿造工程技术研究中心四川泸州646000

发酵型米酒作为我国的传统酿造酒之一,其感官风味特征系统性评价体系研究较为滞后,风味轮感官术语体系尚未建立。该研究通过建立10人专业品评小组,对31款来自不同产地、不同风格的发酵型米酒进行感官评价,应用M值、多元统计方法对描述... 详细信息

发酵型米酒作为我国的传统酿造酒之一,其感官风味特征系统性评价体系研究较为滞后,风味轮感官术语体系尚未建立。该研究通过建立10人专业品评小组,对31款来自不同产地、不同风格的发酵型米酒进行感官评价,应用M值、多元统计方法对描述语进行筛选、归类,确定了能够基本表征当前市场上发酵型米酒风味轮廓的主要描述语,包括16个香气轮廓描述语、7个口感轮廓描述语及87个最外层感官描述词,绘制出了发酵型米酒风味轮,为发酵型米酒感官风味评价系统奠定了理论和实践基础。

关键词：发酵型米酒风味轮感官定量描述分析

红茶香气特征定量描述分析和红茶香气风味轮的构建

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食品与发酵科技 2023年第6期59卷 103-108,175页

作者：戴秋涟刘光钱张芮牛曼思屠婷瑶王松涛沈才洪郑蕾泸州品创科技有限公司(国家固态酿造工程研究中心) 四川泸州646000 泸州老窖股份有限公司四川泸州646000

采用基元语素提取的方法,结合感官审评与《茶叶审评术语》对红茶香气的主要基元语素进行提炼,得到与红茶相关的基元语素共39个,其中与香气类型相关描述词的共计32个,与香气浓度相关描述词的共7个。本研究对不同产地不同等级的共计60个... 详细信息

采用基元语素提取的方法,结合感官审评与《茶叶审评术语》对红茶香气的主要基元语素进行提炼,得到与红茶相关的基元语素共39个,其中与香气类型相关描述词的共计32个,与香气浓度相关描述词的共7个。本研究对不同产地不同等级的共计60个红茶样品的香气特点进行感官描述分析,对描述词进行分类,通过方差分析、聚类分析和主成分分析,确定轮廓描述词可以对红茶的香气特征进行区分,基于此绘制了红茶香气风味轮,为红茶基本描述分析及红茶质量审评提供参考。

关键词：红茶香气特征感官定量描述分析主成分分析风味轮

川南白酒产区主要酿酒高粱理化性质与代谢组学分析

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酿酒科技 2023年第7期 44-56页

作者：王红梅李哲李令温福丽刘光钱张芮沈才洪王松涛泸州品创科技有限公司(国家固态酿造工程技术研究中心) 四川泸州646000 泸州老窖股份有限公司四川泸州646000

为全面比较川南白酒产区主要酿酒高粱的成分差异,分析了5种酿酒高粱(“红缨子”“青壳洋”“国窖红1号”“宜糯红4号”和“郎糯红19号”)的基本理化组分,采用非靶向代谢组学技术结合多元统计分析了5个品种高粱的代谢组。结果表明,5种高... 详细信息

为全面比较川南白酒产区主要酿酒高粱的成分差异,分析了5种酿酒高粱(“红缨子”“青壳洋”“国窖红1号”“宜糯红4号”和“郎糯红19号”)的基本理化组分,采用非靶向代谢组学技术结合多元统计分析了5个品种高粱的代谢组。结果表明,5种高粱基本理化成分差异较小,千粒重在19.25~22.96 g之间,淀粉、蛋白质和脂肪含量范围分别为72.29~76.23 g/100 g、9.17~10.10 g/100 g和3.17~3.89 g/100 g,直链淀粉含量占总淀粉含量的比率为0.38%~2.03%,单宁含量范围是0.92%~1.31%;代谢组学分析共鉴定出975种代谢物,“红缨子”“青壳洋”“国窖红1号”“宜糯红4号”和“郎糯红19号”相较于其他品种分别筛选出190个、217个、304个、222个和186个差异代谢物,差异代谢物显著富集的代谢通路主要为氨基酸类代谢、苯丙素生物合成和黄酮类生物合成;“红缨子”和“青壳洋”中酚酸及其酯类衍生物的离子丰度显著高于其他品种,“国窖红1号”中黄酮类物质离子丰度显著高于其他品种,“国窖红1号”中多种氨基酸和肽类物质较其他品种明显上调。本研究可为酿酒高粱品质评价提供一定参考。

关键词：酿酒高粱理化性质非靶向代谢组学多元统计分析