论文部分内容阅读
窖泥是浓香型白酒的根本,包含有产己酸菌、乳酸菌、梭菌以及产甲烷古菌等多种稳定的功能微生物。产甲烷古菌被认为是窖泥中的重要功能微生物,但关于其在窖泥中的代谢情况以及与其他窖泥功能微生物的相互作用关系尚无系统研究分析。本文利用高通量测序对窖泥中的微生物多样性和代谢情况进行解析,对产甲烷古菌与其他功能微生物的相互作用关系进行解析。利用亨盖特厌氧分离技术对窖泥中的梭菌和产甲烷古菌进行定向分离,并对一株具有产己酸能力的细菌进行系统发育学分析。利用产甲烷古菌菌系对窖泥进行处理,进行浓香型白酒发酵,分析产甲烷古菌对浓香型白酒风味物质的影响。主要的研究结果如下:（1）对不同窖龄窖泥的微生物群落结构进行解析,结果表明:随着窖龄增加,窖泥中的厚壁菌门大量富集,变形菌门被淘汰。5年窖龄窖泥中优势微生物为Methanobrevibacter,Lactobacillus和Curvibacter。25年窖龄窖泥的优势微生物为Caproiciproducens,Petrimonas和Candidatus-Methanoplasma。70年窖龄窖泥的优势微生物为Caproiciproducens,CandidatusMethanoplasma和Methanobacterium。Caproiciproducens和Lactobacillus是窖泥中己酸、丁酸和乳酸等重要香味成分物质的重要来源,Methanobacterium与Caproiciproducens,Methanobrevibacter与Lactobacillus随窖龄的增加有相同的变化趋势,产甲烷菌可能在窖泥的香味成分的组成中发挥了重要的作用。（2）对25年窖龄窖泥的物种分布和代谢情况进行分析,结果表明窖泥中酮体代谢、甲烷代谢、苯甲酸盐的降解和脂肪酸代谢最为活跃。Methanoculleus、Clostridium、Syntrophomonas和Lactobacillus是窖泥中活性较高的物种。窖泥中的产甲烷菌均为活跃表达。宏基因组和宏转录组分析均发现存在己酸合成的关键酶并属于高表达。氢营养型产甲烷古菌能以己酸合成过程中的产物H2为代谢底物,促进己酸的合成,因此甲烷代谢途径对己酸合成途径有促进作用。高表达的互营菌能促进长链饱和脂肪酸降解为乙酸或丙酸。甲醇营养型产甲烷菌能够有效减少白酒中的甲醇含量,提高白酒的质量。（3）对窖泥中的微生物进行定向分离,分离得到116株菌株,其中分类地位明确的共有53株,分布于3个科,4个属。共有63株细菌16S rRNA相似度≤97%,潜在的新物种共有7个。（4）对分离得到的JN-1的系统分类地位进行分析,JN-1是革兰氏阳性菌,有鞭毛具有运动性,产芽孢。JN-1的最适生长条件为0%的NaCl,35℃和pH 6.5。JN-1的主要代谢产物为己酸、乙酸和丁酸。基于16s rRNA的系统发育树,JN-1与其最相似菌株相似性为94.2%。根据生理生化和分子遗传学特征,JN-1为Clostridium的新种,命名为Clostridium hexanoicum sp.nov.。Clostridium hexanoicum sp.nov.与产甲烷菌共培养和在培养过程中去除氢气能有效促进己酸合成。（5）通过添加产甲烷菌系、复合菌系和抑制剂处理窖泥,进行完整的白酒发酵过程,结果表明发酵后窖泥中的Caproiciproducens和Methanobrevibacter大量富集,而Proteiniphilum和Methanosarcina丰度降低。与产甲烷菌密切相关的互营菌和甲烷氧化菌在抑制剂处理的窖泥中受到抑制,丰度显著低于对照组窖泥,而在产甲烷菌系和复合菌系处理的窖泥中丰度明显高于对照组窖泥。添加产甲烷菌系和复合菌系能够显著促进黄水和浓香型白酒中的己酸、丁酸和乙酸等浓香型白酒重要香气成分的含量以及有效的降低甲醇的含量,提高浓香型白酒的质量。