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兰州理工大学任海伟教授团队在国际期刊LWT-Food Science and Technology
2023-12-21 23:01:31 26431
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2023年12月,兰州理工大学生命科学与工程学院任海伟教授课题组在LWT-Food Science and Technology期刊(中科院一区,IF=6.0)发表了题为“Interrelated spatiotemporal variations between bacterial community and physicochemical factors in pit mud of Chinese strong-flavor Baijiu”的研究论文,2020级生物工程专业硕士研究生蔡早宁为共同第一作者,郭晓鹏副教授和王永刚教授为通讯作者。

01 研究背景
白酒作为中国最具特色的一类传统发酵饮品,历史悠久,源远流长,是世界上最古老的蒸馏酒之一。浓香型白酒因其窖香浓郁、入口绵甜、香味协调、回味悠长等独特酒体风格而深受广大消费者喜爱。泥窖窖池是浓香型白酒独特的发酵容器,窖香是其最突出的风味特征,其酒体香气成分主要来自窖泥微生物的代谢产物,因此窖泥就成为浓香型白酒品质的保障。位于“中国西部酒乡”甘肃省陇南市徽县伏家镇的金徽酒是国家地理标志保护产品和纯粮固态发酵白酒标志产品,和五粮液等川派酒同属西南黄金酿酒板块。经过漫长的历史发展,金徽酒逐渐形成低温入窖、低温发酵、缓火蒸馏、低温陈酿、低温过滤等独特工艺,造就了 “香气优雅细腻、入口柔和绵甜、入喉圆润舒畅”等卓越品质。窖泥微生物菌群与其所处环境相互适应,相互影响,共同转化,不同程度上影响窖泥微生物群落组成、分布和菌群演替。窖池窖龄和空间位置的差异也会引起窖泥微生物群落结构和理化因子的差异。

02 研究内容

本文以“陇上江南”的金徽酒窖泥为研究对象,选取不同窖龄(5年、7年、10年、30和50年)和不同窖池位置(窖壁上层、窖壁中层、窖壁底层和窖池底部)窖泥进行分析研究。主要针对窖泥的水分、pH、腐殖质、矿质元素、有机酸等理化因子进行分析,研究其时空变化趋势。同时,运用高通量测序技术测定不同窖龄及不同位置窖泥中的细菌群落结构的动态变化,明晰金徽酒窖泥中的微生物特征信息并比较分析微生物群落的时空差异性。利用相关性分析方法,理清微生物菌群与主要理化指标的相关关系;运用中性群落模型和零模型分析窖泥中细菌群落的组装过程。

03 研究亮点

1.从窖龄和窖池位置两个维度讨论了细菌群落结构的时空差异和相关性。
2.窖泥的乳酸、乙酸、pH、己酸、NH4+-N和有效磷等理化指标显著影响了细菌群落结构。
3.微生物群落组装机制的中性群落和零模型的分析表明,细菌群落的构建受随机过程支配。
4. 大多数理化指标和细菌群落表现出明显的时间异质性。
5. 窖泥中细菌群落共生网络的枢纽是HyphomicrobiumNovosphingobium

04 研究结论

通过研究窖泥中细菌群落与理化因子的时空差异,发现金徽酒窖泥中细菌群落和理化因子的动态变化具有明显的时间异质性,但空间异质性不显著。乳酸、乙酸、pH、己酸、NH4+-N、有效磷等理化指标对细菌群落的影响最大。Methanobacterium, Methanosarcina和Sedimentibacter是细菌群落共生网络中的枢纽,窖泥细菌群落的构建受随机过程支配。总之,本研究从窖龄和空间位置等角度阐明了窖泥理化因子和细菌群落的动态变化,从而获得了优质老窖泥的关键微生物和理化指标,以期为窖泥质量监控、定向调控和活性维护提供理论指导。

图文赏析


图形摘要

图1. 窖泥细菌群落的组成及其多样性分析。

(A)基于16S rRNA基因测序数据的Chao1和(B) Shannon。基于Bray-Curtis距离的(C)不同位置和(D)不同窖龄的PCoA图。(E)门水平上PM样品的细菌组成。丰度以每个样品中总有效细菌序列的百分比表示,显示了前10个序列。

图3. 不同窖龄和位置的窖泥样品中属水平的指示性物种(A), (B)显示判别分类群 (LDA>5)的水平条形图。

上述工作得到国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金重点项目、甘肃省知识产权计划项目和甘肃省高等学校产业支撑计划等项目的支持。

文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.115630
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专家介绍

任海伟 教授

博士(后),博士生导师,博士后合作导师,首批陇原青年英才,甘肃省高等学校创新创业教育名师,兰州理工大学“红柳优秀导师”和“师德标兵”,先后入选第十五批“西部之光”访问学者、中科院“西部青年学者”、陇原青年创新创业人才、甘肃省“三区”科技人才。现为兰州理工大学生命科学与工程学院副院长,兼任国家自然科学基金同行评议专家,甘肃省首批省级科技特派员和第二批企业科技特派员,甘肃省黄河流域生态保护和高质量发展专家库专家,中国环境科学学会生态环境科普专家,甘肃省省级食品检查员,甘肃省营养学会常务理事兼副秘书长,甘肃省微生物学学会副秘书长,《食品工业科技》青年编委等。主要从事生物资源开发与功能挖掘,生物质高效转化与农业生态循环等研究,发表学术论文80余篇,其中SCI/EI收录30余篇,授权发明专利11 件,出版专著和教材5 部,参编全国性教材6 部,获得甘肃省科技进步二等奖、甘肃省教学成果二等奖等教学科研奖励6 项。

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