濃香型白酒窖底泥和窖壁泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異性分析
本研究比較了窖泥的5項(xiàng)理化指標(biāo)和窖底、窖壁泥的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了窖底泥和窖壁泥的理化指標(biāo)差異和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分布特點(diǎn)。窖泥中占主導(dǎo)地位的優(yōu)勢(shì)菌門是Firmicutes，平均含量達(dá)到78%，其他2個(gè)優(yōu)勢(shì)菌門為Bacteroidetes、Synergistetes，窖泥的優(yōu)勢(shì)菌屬為Caproiciproducens、Lactobacillus、Syntrophaceticus和Hydrogenispora等20個(gè)菌屬，綜合理化指標(biāo)分析，這也說(shuō)明本研究樣品符合老窖泥的特征。
窖壁泥和窖底泥的細(xì)菌群落在屬水平上具有顯著差異，窖底泥的優(yōu)勢(shì)菌屬Hydrogenispora，其相對(duì)豐度顯著高于窖壁泥，窖壁泥的優(yōu)勢(shì)菌屬Caproiciproducens、Lactobacillus、Syntrophaceticus，其相對(duì)豐度顯著高于窖底泥。Lactobacillus含量與窖泥質(zhì)量呈一定的負(fù)相關(guān)，窖底泥中該菌的含量較低，可能是窖泥老熟過(guò)程中，窖底泥的菌群已經(jīng)成熟，代謝功能比較完善，而Lactobacillus能夠產(chǎn)乳酸，窖泥中乳酸是含量最大的有機(jī)酸，窖泥pH值的升高與其中乳酸降解有關(guān)，而pH值與窖泥質(zhì)量直接相關(guān)，進(jìn)一步了解Lactobacillus在窖泥中分布差異的原因，有益于提升窖泥的品質(zhì)。平行樣品之間窖底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)更具均一性，窖壁泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有一定差異性，這也是進(jìn)行窖泥樣品細(xì)菌群落的PCoA時(shí)窖壁泥樣品點(diǎn)分布離散和窖底泥樣品點(diǎn)分布集中的原因。
自然環(huán)境的復(fù)雜性和大多數(shù)生境中存在的大量生態(tài)位常被用來(lái)解釋在存在競(jìng)爭(zhēng)排斥情況下微生物多樣性的維持，長(zhǎng)久的環(huán)境壓力將為頂級(jí)群落演化提供動(dòng)力。窖池底部窖泥長(zhǎng)期處于厭氧和高酸環(huán)境，所以演化結(jié)果讓細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的組成相似度更高，窖底窖泥微生物的代謝功能更加完善。
窖壁泥中參與酸代謝的酶類相對(duì)豐度顯著高于窖底泥，并且具有相對(duì)豐度顯著高于窖底泥的產(chǎn)酸細(xì)菌，比如Caproiciproducens、Lactobacillus、Syntrophaceticus等，推測(cè)窖壁泥富集的多種細(xì)菌群落，具有產(chǎn)生參與酸代謝酶類的特性，這些產(chǎn)酸細(xì)菌具有以乙醇或乳酸為底物合成丁酸己酸的潛力，能為白酒釀造代謝豐富的風(fēng)味物質(zhì)，例如乙酸、丁酸、己酸等。Lactobacillus在發(fā)酵過(guò)程中將糖類分解成乳酸，具有較強(qiáng)的代謝碳水化合物的產(chǎn)酸能力，乳酸可作為合成其他脂肪酸的底物，同時(shí)可以與乙醇通過(guò)酯化反應(yīng)生成濃香型白酒獨(dú)特風(fēng)味的乳酸乙酯；Caproiciproducens是窖壁泥中的優(yōu)勢(shì)菌屬，該類菌具有利用果糖、乳酸、半乳糖和木糖等為底物代謝乙酸、丁酸和己酸等短鏈脂肪酸的功能，主要是通過(guò)短鏈脂肪酸逆β-氧化代謝途徑；窖壁泥中的Aminobacterium與銨態(tài)氮呈極強(qiáng)正相關(guān)，Aminobacterium不僅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銨態(tài)氮的含量，這可能是窖壁泥銨態(tài)氮的含量高于窖底的原因。
窖底泥和窖壁泥的理化指標(biāo)存在差異，窖底泥的pH值和過(guò)氧化氫酶活性顯著高于窖壁泥；pH值越接近中性，窖泥的窖齡越老，優(yōu)質(zhì)窖泥的pH值接近中性，新窖泥和退化窖泥的pH值偏酸性。pH值與Hydrogenispora呈較強(qiáng)的正相關(guān)，Hydrogenispora可產(chǎn)生醋酸鹽、乙醇和氫氣，不僅可以降低窖泥總氫相對(duì)含量，升高窖泥pH值，優(yōu)化窖泥的厭氧環(huán)境，還有利于乳酸降解菌的生長(zhǎng)代謝。Hydrogenispora在老窖泥中相對(duì)含量較高，是優(yōu)勢(shì)梭菌之一。其能夠在長(zhǎng)期被黃水浸泡的窖底泥中大量繁殖，說(shuō)明該菌的耐酸性較強(qiáng)，這也可能是窖底泥微生物應(yīng)對(duì)高酸厭氧環(huán)境代謝自我調(diào)節(jié)的機(jī)制。Hydrogenispora如何調(diào)節(jié)窖泥的pH值鮮見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，后續(xù)研究該菌對(duì)pH值調(diào)節(jié)的機(jī)理可能對(duì)濃香型白酒發(fā)酵產(chǎn)酸調(diào)控提供新的思路。RDA發(fā)現(xiàn)影響窖底和窖壁泥的理化指標(biāo)對(duì)細(xì)菌群落影響存在差異，pH值是影響窖底泥細(xì)菌群落的主要因素，特別是影響窖泥中的產(chǎn)酸細(xì)菌。發(fā)酵過(guò)程中，己酸菌會(huì)產(chǎn)生具有獨(dú)特風(fēng)味的己酸，當(dāng)pH＜4.5時(shí)，己酸菌的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制。理化指標(biāo)在窖泥老熟時(shí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，若能在發(fā)酵過(guò)程中及時(shí)調(diào)控會(huì)有利于白酒風(fēng)味的提升。
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