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目前,果醋的生产工艺以纯菌种液态发酵居多,其食醋在风味、口感和营养等方面较固态发酵工艺产品都存在不小差距。因此,改进果醋发酵工艺或研发果醋生产的专用混合菌剂较为迫切,而固态发酵作为提高果醋品质的方式之一并未得到系统性的研究。基于此,本研究以红枣为原料,参照山西老陈醋的固态发酵工艺酿制枣醋,并采用多组学联用技术来明确发酵规律、探究发酵机理,最终锚定酿造过程的核心功能微生物。目的是改进枣醋的酿造方法,酿造出品质高、口感好的枣醋,同时解析酿造过程中菌群与物质变化规律及其相关性,发掘多种适合枣醋酿造的微生物资源,为其他果醋的固态发酵工艺提供参考,也为今后人工组装适用于果醋固态发酵的混合菌剂提供理论依据。本文主要研究结果如下:1、对枣醋固态发酵过程中的11项理化因子进行动态监测,发现不同时期主要代谢活动不同;Pearson相关分析发现主要消耗物与主要产物之间均极显著高度相关,而品温和水分与其他指标的相关性不高;比较固态发酵与纯种液态发酵枣醋的各项指标发现前者的不挥发酸、总酯、蛋白质、氨基酸、还原糖和黄酮含量都高于后者(P<0.01);采用HS-SPME-GC-MS技术分析香气成分,发现前者的香气成分种类及含量均高于后者;采用模糊数学感官评定法评价两种枣醋,固态发酵枣醋评价等级为“优”,液态发酵枣醋评价等级为“中”,前者感官品质更好。2、通过高通量测序分析,枣醋固态发酵过程中细菌群落的丰富度及多样性不断变化,形成了每一时期相对稳定的群落结构;通过HCA和PCA分析,可将发酵过程分为4个阶段:S1(d0)、S2(d1-d5)、S3(d6-d7)、S4(d8-d14);ANOSIM分析表明分段合理;Lefse分析结果表明发酵过程中优势细菌群落发生了显著的变化与演替,促使发酵过程顺利进行;分析4个阶段的差异菌功能,发现S1、S2、S3功能相差不大;S4与S3相比有很多次级代谢功能的丰度显著上升;对细菌群落和理化指标进行RDA和LR分析发现酸度是细菌群落结构变化的主要推动力;比较3个不同批次发现细菌群落结构及变化情况差异不显著,说明批次之间相对稳定。3、通过高通量测序分析,真菌群落在不断调整中逐渐趋于平衡和稳定;各种酵母属占据主导优势,它们几乎都来自于大曲,在酒化阶段代谢活跃,之后丰度有所下降;根据真菌群落演替可将发酵过程分为3个阶段:S1(d0)、S2(d2-d6)、S3(d8-d14);ANOSIM分析表明分段合理;Lefse分析与差异功能预测结果表明差异真菌群落在S1与S2发生了显著变化,S3与S2相比,差异通路的丰度很低,对整体物质代谢轮廓影响不大;RDA和LR分析发现糖度变化是真菌群落结构变化的主要推动力。4、基于UPLC-MS/MS的代谢组学技术分析枣醋固态发酵及熏醅过程中的非挥发性代谢物,检测到12类共357种物质,糖类在发酵前期占比较高,后期有机酸类和氨基酸类物质占比较高,醛类物质含量在熏醅阶段明显提高;通过HCA和PCA分析结合ANOSIM验证可将整个酿造过程可分为4个阶段:S1(d0)、S2(d2-d6)、S3(d8-d14)、S4(d17);建立PLS-DA模型筛选相邻阶段的差异代谢物,发现S2与S1有89种差异代谢物,47种含量显著降低的主要是糖类,42种含量显著上升的主要是醇类、有机酸类、酯类和氨基酸类;S3与S2有26种差异代谢物,含量显著降低的有7种,含量显著升高的有19种,以氨基酸类为主;S4与S3比较,差异代谢物高达94种,显著下降的有60种,以氨基酸类为主;显著上升的有34种,涵盖所有物质种类;KEGG富集分析发现代谢途径(ko01100)占比最大,也是各阶段之间差异显著和富集明显的通路;通过AMOVA检验3个批次的非挥发性成分,发现任意两个批次比较均无显著差异(P>0.05),说明不同批次间代谢物质变化相对稳定。5、基于SPME-GC-MS的代谢组学技术分析枣醋固态发酵及熏醅过程中的挥发性代谢物,检测到9类共206种物质,各类物质的相对含量随发酵和熏醅的进行不断变化,但物质种类总数不断增加。醇类多产生于酒化阶段;酯类种类最多,多产生于中后期;酸类在醋化阶段增加明显;酮类、醛类、杂环类和烃类主要在醋化和熏醅阶段产生和检出;整个酿造过程可分为3个阶段:S1(d0-d8)、S2(d9-d14)、S3(d15-d17),在3个阶段一直存在的43种成分对枣醋核心风味的构成贡献较大;共筛选出28种差异物质,可作为标志物来揭示发酵机理。6、采用O2-PLS模型对微生物属与代谢物质相关性进行分析,模型构建成功后分析发现VIPpred>1的细菌属种类(10种)多于真菌属(4种),共有95个微生物属与超过100种代谢物高度相关(|ρ|>0.7),其中细菌属63种,真菌属32种;对与每一类代谢物质高度相关的微生物属进行分析,发现相关性情况各不相同,但大多数物质的变化都主要归功于细菌属微生物,说明细菌群落在枣醋固态发酵过程中发挥着更重要的作用。7、综合考虑各微生物属的相对丰度及其对代谢物质变化的重要性,锚定了枣醋固态发酵过程中的11种核心功能微生物属,包括8种细菌属和3种真菌属,分别是乳杆菌属、醋杆菌属、片球菌属、葡萄球菌属、糖多孢菌属、链霉菌属、魏斯氏菌属、芽孢杆菌属、酵母属、毕赤酵母属和曲霉属,它们与84.26%的代谢物质强相关;PICRUSt 2功能预测分析发现8种核心细菌属执行了88.52%的细菌群落功能,3种核心真菌属执行了84.53%的真菌群落功能,说明核心功能微生物在枣醋固态发酵过程中贡献了主要功能,以此为基础可以构建人工合成的混合功能菌剂,专用于果醋酿造,提高果醋品质。