绍兴黄酒发酵中微生物群落结构及其对风味物质影响研究

【摘要】：中国绍兴黄酒酿造历史悠久,采用自然发酵的生麦曲和优质糯米为原料,工艺独特,多菌种的发酵过程造就了其复杂而特殊的微生物群落结构,最终形成绍兴黄酒独一无二的风味特征。对绍兴黄酒发酵过程中细菌和真菌群落结构的系统性研究,是科学认识黄酒发酵中群体微生物组成的关键,有利于深入研究黄酒发酵机理,进一步掌握黄酒中风味物质的形成过程,最终提高黄酒品质。本研究利用二代测序技术,对绍兴麦曲及黄酒发酵中细菌和真菌的群落结构进行分析,同时分别利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术、高效液相色谱法对黄酒发酵中挥发性成分及有机酸等风味物质进行测定,采取偏最小二乘回归分析法对微生物群落结构和风味物质的相关性进行分析,探讨不同微生物对黄酒风味物质形成的影响。主要结果如下:1、绍兴麦曲及黄酒发酵过程中,细菌和真菌菌群均具有丰富的物种多样性,但多样性的变化趋势各异。2、细菌群落结构分析表明:麦曲中芽孢杆菌属细菌为最主要的优势菌。黄酒发酵中的优势菌包括糖多孢菌属、芽孢杆菌属、葡萄球菌属、高温放线菌属、乳杆菌属、明串珠菌属、乳球菌属、魏斯氏菌属、假单胞菌属和肠杆菌属。芽孢杆菌属、葡萄球菌属和高温放线菌属在0~4 d丰度逐渐增加,4~24 d整体呈减小趋势。乳杆菌属、明串珠菌属、魏斯氏菌属和乳球菌属的变化情况与其相反,4~24 d丰度增加并成为优势菌。3、真菌群落结构分析表明,麦曲中绝大部分真菌隶属于嗜热霉属。黄酒发酵中的优势菌主要是曲霉属、嗜热霉属、假丝酵母属、酵母属、隐球酵母属、附球菌属、镰刀菌属和根毛霉属。曲霉属真菌在整个黄酒发酵过程中丰度最高,0~4 d、9~18 d均存在上升的过程。隐球酵母属的丰度在0~4 d迅速增加至最大,但9 d后降低到较低水平。附球菌属、镰刀菌属、酵母属、嗜热霉属和根毛霉属的丰度均在9 d达到最大。4、测定黄酒发酵中挥发性成分,优化出最适萃取条件为50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头,酒精度稀释至3%vol,50℃萃取40 min。结果显示,发酵液中共检测到64种挥发性成分,酯类、醇类化合物所占比例最大,各类化合物的变化情况不同。利用HPLC检测绍兴黄酒发酵中有机酸含量,结果表明,乳酸、乙酸、琥珀酸和柠檬酸含量较大,是黄酒发酵中主要的有机酸。5、偏最小二乘回归分析表明,微生物群落组成与风味物质呈现较好相关性。细菌中,假单胞菌属和肠杆菌属在挥发性物质形成中为最主要的风味贡献者,肠杆菌属、乳杆菌属和明串珠菌属与黄酒中主要的有机酸呈现较好相关性。真菌菌群对挥发性成分形成的影响复杂,嗜热霉属、附球菌属和镰刀菌属与8种挥发性物质存在极强的相关性;假丝酵母属和隐球酵母属对酯类和醇类的形成影响较大。有机酸形成中,假丝酵母属真菌是最主要的贡献者。