《Food Chemistry: X》:Dynamic succession of the fermentation microbial community and its contribution to aroma in pomelo wine
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本研究针对柚子酒发酵过程中微生物群落动态演替规律及其对风味形成的具体贡献机制不明确的问题,通过整合高通量测序、代谢组学和生物信息学方法,揭示了核心微生物类群(如Saccharomyces、Weissella等)与关键香气成分(如酯类、醇类)的关联性,为柚子酒风味品质精准调控提供了科学依据。
在果酒酿造领域,柚子酒因其独特的柑橘香气和保健功能近年来备受关注。然而其复杂发酵过程中微生物群落的动态变化规律及其对风味形成的具体贡献机制尚未明确,这制约了产品质量的标准化调控。发表于《Food Chemistry: X》的最新研究通过多组学整合分析,首次系统揭示了井冈蜜柚酒发酵过程中微生物群落演替与香气形成的耦合机制。
研究人员采用高通量测序(16S rRNA和ITS区测序)、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术,结合冗余分析(RDA)和网络拓扑分析等方法,对发酵0-14天的样品进行动态监测。特别关注了来自江西吉安产区的井冈蜜柚原料及其发酵过程中的微生物群落结构变化。
3.1 酿酒过程中的物理化学参数
通过监测pH、总酸(TA)、总糖(TS)等指标发现,发酵终点时酒精含量达10.723%(v/v),而总糖含量呈现非单调性变化,可能与微生物分泌水解酶降解多糖相关。
3.2 柚子酒发酵过程中微生物的动态变化和组成
PCA分析显示真菌群落比细菌群落更早趋于稳定。优势菌群分析表明,子囊菌门(Aspergillus)在真菌中占比74.74-95.63%,Saccharomyces相对丰度从24.22%升至81.52%;细菌中普罗特斯菌门(Proteobacteria)占比超65.9%,Tatumella和Weissella为优势属。
3.3 柚子酒发酵过程中微生物群落的核心类群
网络分析识别出Latilactobacillus、Oceanobacillus等10个核心微生物类群,其中Latilactobacillus通过产酸调节发酵环境,Oceanobacillus可能通过蛋白酶活性促进底物分解。
3.4 微生物群落与理化指标的相关性
RDA分析表明pH和乙醇浓度是驱动微生物群落结构变化的核心因子(RDA1解释66.99%变异)。Kazachstania和Kockovaella与总酸、酒精含量呈显著正相关。
3.5 柚子酒发酵过程中挥发性化合物的动态变化
共鉴定2016种挥发性化合物,酯类物质相对含量从10.49%增至20.18%,醇类增加7.128倍。萜类化合物从61.52%降至22.2%,可能与Saccharomyces的β-氧化途径相关。
3.6 柚子酒发酵过程中挥发性化合物的rOAV分析
筛选出15种关键差异香气化合物(rOAV>1000),如3-环己烯-1-甲硫醇(rOAV=4895.01)贡献"葡萄柚"香气,苯乙醇(rOAV=5.26)呈现"果香"特征。
3.7 核心微生物类群与关键差异香气之间的相关性
Saccharomyces、Weissella等与苯乙醇、癸酸乙酯等呈正相关,而Penicillium、Bacillus等与氧杂环十七烷-2-酮等呈负相关,揭示了微生物功能分区对香气形成的差异化贡献。
该研究通过微生物生态学与风味化学的交叉验证,明确了核心微生物类群在柚子酒香气形成中的分工机制。发现Saccharomyces和Weissella的协同作用对酯类合成具有关键影响,而微生物群落演替与理化参数变化存在显著耦合关系。这些发现为构建柚子酒风味导向的发酵调控策略提供了理论支撑,对实现果酒酿造过程的精准化管理具有重要实践意义。