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浓香型白酒窖底泥和窖壁泥细菌群落结构差异性分析

来源: 食品科学杂志 发布时间:2024-07-15 21:57:34 浏览:114 次

本研究比较了窖泥的5项理化指标和窖底、窖壁泥的细菌群落结构,发现了窖底泥和窖壁泥的理化指标差异和细菌群落结构分布特点。窖泥中占主导地位的优势菌门是Firmicutes,平均含量达到78%,其他2个优势菌门为Bacteroidetes、Synergistetes,窖泥的优势菌属为Caproiciproducens、Lactobacillus、Syntrophaceticus和Hydrogenispora等20个菌属,综合理化指标分析,这也说明本研究样品符合老窖泥的特征。

窖壁泥和窖底泥的细菌群落在属水平上具有显著差异,窖底泥的优势菌属Hydrogenispora,其相对丰度显著高于窖壁泥,窖壁泥的优势菌属Caproiciproducens、Lactobacillus、Syntrophaceticus,其相对丰度显著高于窖底泥。Lactobacillus含量与窖泥质量呈一定的负相关,窖底泥中该菌的含量较低,可能是窖泥老熟过程中,窖底泥的菌群已经成熟,代谢功能比较完善,而Lactobacillus能够产乳酸,窖泥中乳酸是含量最大的有机酸,窖泥pH值的升高与其中乳酸降解有关,而pH值与窖泥质量直接相关,进一步了解Lactobacillus在窖泥中分布差异的原因,有益于提升窖泥的品质。平行样品之间窖底泥细菌群落结构更具均一性,窖壁泥细菌群落结构有一定差异性,这也是进行窖泥样品细菌群落的PCoA时窖壁泥样品点分布离散和窖底泥样品点分布集中的原因。


自然环境的复杂性和大多数生境中存在的大量生态位常被用来解释在存在竞争排斥情况下微生物多样性的维持,长久的环境压力将为顶级群落演化提供动力。窖池底部窖泥长期处于厌氧和高酸环境,所以演化结果让细菌群落结构的组成相似度更高,窖底窖泥微生物的代谢功能更加完善。


窖壁泥中参与酸代谢的酶类相对丰度显著高于窖底泥,并且具有相对丰度显著高于窖底泥的产酸细菌,比如Caproiciproducens、Lactobacillus、Syntrophaceticus等,推测窖壁泥富集的多种细菌群落,具有产生参与酸代谢酶类的特性,这些产酸细菌具有以乙醇或乳酸为底物合成丁酸己酸的潜力,能为白酒酿造代谢丰富的风味物质,例如乙酸、丁酸、己酸等。Lactobacillus在发酵过程中将糖类分解成乳酸,具有较强的代谢碳水化合物的产酸能力,乳酸可作为合成其他脂肪酸的底物,同时可以与乙醇通过酯化反应生成浓香型白酒独特风味的乳酸乙酯;Caproiciproducens是窖壁泥中的优势菌属,该类菌具有利用果糖、乳酸、半乳糖和木糖等为底物代谢乙酸、丁酸和己酸等短链脂肪酸的功能,主要是通过短链脂肪酸逆β-氧化代谢途径;窖壁泥中的Aminobacterium与铵态氮呈极强正相关,Aminobacterium不仅可以降解氨基酸生成乙酸和丁酸等,也可以降解氨基酸增加铵态氮的含量,这可能是窖壁泥铵态氮的含量高于窖底的原因。


窖底泥和窖壁泥的理化指标存在差异,窖底泥的pH值和过氧化氢酶活性显著高于窖壁泥;pH值越接近中性,窖泥的窖龄越老,优质窖泥的pH值接近中性,新窖泥和退化窖泥的pH值偏酸性。pH值与Hydrogenispora呈较强的正相关,Hydrogenispora可产生醋酸盐、乙醇和氢气,不仅可以降低窖泥总氢相对含量,升高窖泥pH值,优化窖泥的厌氧环境,还有利于乳酸降解菌的生长代谢。Hydrogenispora在老窖泥中相对含量较高,是优势梭菌之一。其能够在长期被黄水浸泡的窖底泥中大量繁殖,说明该菌的耐酸性较强,这也可能是窖底泥微生物应对高酸厌氧环境代谢自我调节的机制。Hydrogenispora如何调节窖泥的pH值鲜见相关报道,后续研究该菌对pH值调节的机理可能对浓香型白酒发酵产酸调控提供新的思路。RDA发现影响窖底和窖壁泥的理化指标对细菌群落影响存在差异,pH值是影响窖底泥细菌群落的主要因素,特别是影响窖泥中的产酸细菌。发酵过程中,己酸菌会产生具有独特风味的己酸,当pH<4.5时,己酸菌的生长会受到抑制。理化指标在窖泥老熟时是一个动态变化的过程,若能在发酵过程中及时调控会有利于白酒风味的提升。


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