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酱香型白酒是我国典型白酒之一,具有酱香突出、丰满味长、幽雅细腻、空杯留香等风格特点。酱香型白酒窖内发酵是酿酒的关键发酵环节,但关于窖内阶段酱香风味物质代谢与特定发酵微生物之间的关系还不清楚。本研究则通过宏基因组技术对酱香型白酒第四轮次窖内酒醅进行研究,揭示窖内发酵0天与30天的微生物菌群结构变化情况,并结合理化指标与风味物质检测结果,明确窖内酒醅微生物的影响因素及在不同风味物质代谢途径中的分布、关键酶的表达情况,主要的结果与结论如下:(1)窖内发酵0天时酒醅水分含量为53.25±1.395%,p H为3.65±0.006,酸度为5.44±0.040(g/Kg),还原糖含量为10.81±0.872%,淀粉含量为32.37±1.514%,氨基酸态氮含量为26.13±1.617(mg/100m L),粗蛋白含量为10.87±0.043%;窖内发酵30天时酒醅的水分含量变化至54.45±1.246%(P>0.05),p H减少至3.56±0.006(P<0.01),酸度增加至6.91±0.030(g/Kg)(P<0.01),还原糖含量降低至8.12±0.361%(P<0.05),淀粉含量减少至23.40±0.701%(P<0.01),氨基酸态氮含量变为25.61±0.693(mg/100m L)(P>0.05),粗蛋白含量减少至6.72±0.035%(P<0.01)。证明窖内发酵环境湿润、偏酸,且营养物质代谢变化大。(2)宏基因测序结果共检测到到细菌门14个,真菌门4个,细菌属409个,真菌属40个。其中,属水平的优势细菌为乳酸球菌属、肠球菌属、芽孢杆菌属、乳酸杆菌属、醋酸杆菌属和分枝杆菌属;优势真菌为曲霉属、莫氏黑粉菌属、裂殖酵母属、毕赤酵母属、离蠕孢属和丝衣霉属。(3)在窖内发酵阶段,细菌中肠球菌属、乳酸球菌属、芽孢杆菌属和分枝杆菌属相对含量分别从22.02%、21.61%、11.02%、5.34%,增加至32.42%、33.85%、14.08%和8.62%,乳酸杆菌属和醋酸杆菌属含量分别从7.95%、2.41%减少至0.22%和0%;真菌中曲霉属、裂殖酵母属、毕赤酵母属相对含量则从17.62%、9.47%、9.11增加为19.58%、22.26%和13.78%,丝衣霉属和莫氏黑粉菌属、离蠕孢属含量分别从29.81%、9.21%、3.92%减少为14.64%、0%、0%。(4)根据理化因子与优势菌群的相关性分析发现,p H、酸度、还原糖和淀粉与优势菌群间的相关性较大(r>0.6),其中p H与肠球菌属、芽孢杆菌属呈显著负相关(r<0,P<0.05),与离蠕孢属呈显著正相关(r>0,P<0.05),与丝衣霉属呈极显著正相关(r>0,P<0.01);酸度与乳酸球菌属、分枝杆菌属呈显著正相关(r>0,P<0.05),与肠球菌属、芽孢杆菌属呈极显著正相关(r>0,P<0.01),与醋酸杆菌属、莫氏黑粉菌属呈显著负相关(r<0,P<0.05),与乳酸杆菌属呈极显著负相关(r<0,P<0.01);还原糖、淀粉与乳酸杆菌属、醋酸杆菌属、莫氏黑粉军属和离蠕孢属呈显著正相关(r>0,P<0.05)。(5)通过挥发性风味物质的检测发现窖内阶段风味物质变化主要以醇类与酯类为主,乙醇(37.30%)、异戊醇(1.00%)、丙醇(0.23%)、糠醛(1.78%)、乳酸乙酯(17.41%)、棕榈酸乙酯(6.71%)、乙酸乙酯(5.91%)、亚油酸乙酯(2.26%)和油酸乙酯(1.37%);游离氨基酸的检测发现瓜氨酸(1.18%)、谷氨酸(1.10%)、亮氨酸(0.71%)、丝氨酸(0.43%)和苏氨酸(0.43%)含量较高。(6)宏基因组测序数据与KEGG数据库进行注释分析,发现微生物代谢功能中碳水化合物代谢(17.20%)与氨基酸代谢(15.37%)丰度较高,并且还揭示了在窖内酒醅淀粉降解途径中主要以乳酸球菌属为主,关键酶为α-淀粉酶;葡萄糖代谢途径中以肠球菌属、乳酸球菌属、芽孢杆菌属和泛菌属为主,关键酶为6-磷酸-β-葡萄糖苷酶、葡萄糖激酶、α-葡萄糖苷酶;谷氨酸代谢途径中主要由未分类菌属、醋酸杆菌属、肠球菌属、乳酸球菌属和芽孢杆菌属为主,关键酶为谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺酶;瓜氨酸代谢途径中以芽孢杆菌属、肠球菌属和乳酸球菌属为主,关键酶为鸟氨酸氨甲酰转移酶、精氨酸脱氨酶和乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶;亮氨酸代谢途径中以未分类菌属、芽孢杆菌属和醋酸杆菌属和肠球菌属为主,关键酶为亮氨酸脱氢酶和支链氨基转氨酶;丝氨酸代谢途径中以未分类菌属、芽孢杆菌属、醋酸杆菌属和乳酸球菌属为主,关键酶为甘氨酸羟甲基转移酶和丝氨酸0-乙酰转移酶;在2,3-丁二醇代谢途径中以乳酸球菌属和未分类菌属为主,关键酶为仲丁二醇脱氢酶;在糠醛代谢途径中以伯克霍尔德菌属和甲基杆菌属为主,关键酶为5-羟甲基糠醛氧化酶;在乙酸代谢途径中以醋酸杆菌属、未分类菌属、泛菌属、乳酸球菌和芽孢杆菌属为主,关键酶为乙酸激酶、乙酰辅酶A合成酶和半胱氨酸合成酶;在乳酸代谢途径中以乳酸球菌属、肠球菌属和芽孢杆菌属为主,关键酶为乳酸脱氢酶和羟酰谷胱甘肽水解酶;在乙醇代谢途径中以肠球菌属、芽孢杆菌属和醋酸杆菌属为主,关键酶为乙醇脱氢酶。(7)根据宏基因组注释结果构建了酱香型白酒风味物质的代谢网络图,发现了乙酰辅酶a和丙酮酸盐是风味代谢网络中的关键化合物。综上,本论文应用宏基因组技术明确了酱香型白酒发酵窖内阶段优势菌属的变化情况,并确定窖内风味物质主要以醇、酯类为主,构建的风味代谢网络可用于解析酱香型白酒的风味代谢机理,为酱香风味物质与微生物代谢之间的深入研究提供了科学基础参考。