黃魏,李浪金,謝丹,吳成,程平言,張健,尤小龍,胡峰
(貴州習(xí)酒股份有限公司,貴州 習(xí)水 564622)
高溫大曲是醬香白酒的糖化發(fā)酵劑,是保證其質(zhì)量和風(fēng)格的關(guān)鍵,高溫大曲制作過(guò)程采用自然固態(tài)發(fā)酵,發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)不同部位溫度、水分等存在差異,導(dǎo)致安曲曲坯在入倉(cāng)發(fā)酵后產(chǎn)生黃曲、白曲、黑曲3 種形態(tài)。入倉(cāng)堆積于中層,溶氧較好易形成黃曲;入倉(cāng)堆積于中下層,溶氧少,濕氣重,水分大,熱曲時(shí)間長(zhǎng)則易形成黑曲;入倉(cāng)堆積于上層,水分揮發(fā)快,熱曲時(shí)間短則易形成白曲[1],3 種大曲在生產(chǎn)中自然形成的比例約為黃曲88%,白曲9%,黑曲3%[2],3 種大曲發(fā)酵過(guò)程動(dòng)態(tài)變化如圖1 所示。
圖1 黃曲、白曲、黑曲發(fā)酵過(guò)程動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Characteraction during fermentation process of yellow Daqu,white Daqu and black Daqu
近年來(lái),針對(duì)3 種高溫大曲的差異研究陸續(xù)見(jiàn)報(bào)道,班世棟等[3]研究了不同顏色大曲酶活差異,發(fā)現(xiàn)白曲的液化酶、糖化酶、酸性蛋白酶和脂肪酶活力相對(duì)較高,黑曲的中性和堿性蛋白酶、纖維素酶和果膠酶活力較高,黃曲酶活力介于兩者之間。Deng 等[4]研究了不同顏色高溫大曲的差異:白曲表現(xiàn)出更高的蛋白酶活性和更低的酸度,黃曲糖化率最高,酯化率最低;功能預(yù)測(cè)表明,白曲和黃曲中編碼細(xì)菌酶的基因豐度較高,與白曲(59%)和黃曲(87%)中Kroppenstedtia 豐度較高有關(guān),黑曲Thermomyces 豐度最高(80%)導(dǎo)致編碼真菌酶的基因豐度最高。張巧玲等[5]基于18 種游離氨基酸建立拆倉(cāng)的白曲、黃曲、黑曲判別模型,提供了新的醬香型大曲類(lèi)型判別方法。陳良強(qiáng)等[6]研究了出倉(cāng)白曲(20 個(gè))、出倉(cāng)黃曲(21 個(gè))、成品曲(113 個(gè)),結(jié)果表明微生物群落結(jié)構(gòu)信息與3 種典型曲種具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性并以此為依據(jù)建立了高溫大曲類(lèi)別判別模型。柳習(xí)月等[7]利用多組學(xué)技術(shù)對(duì)黃曲、白曲、黑曲進(jìn)行解析,明確了不同曲種中微生物、代謝物的組成及差異,揭示了微生物以及代謝物之間的關(guān)聯(lián)性。Gan 等[8]對(duì)半成品曲(黃曲、白曲)微生物組成進(jìn)行研究,填補(bǔ)了成熟大曲微生物群中間階段的研究空白,同時(shí)對(duì)比分析了半成品曲和成品曲在微生物組成和功能方面的差異,揭示了茅臺(tái)大曲微生物群落與功能特性關(guān)系。
3 種高溫大曲具備不同功能,對(duì)醬香白酒生產(chǎn)都有重要意義,目前業(yè)界對(duì)3 種高溫大曲的研究主要集中在其發(fā)酵結(jié)束階段,即半成品曲之間的差異,但由于3 種大曲在發(fā)酵之初就已形成差異,因此,本研究首次采用可培養(yǎng)結(jié)合未培養(yǎng)方法,深入解析黃曲、白曲、黑曲細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)演替規(guī)律,同時(shí)探究物種相關(guān)性和理化因子對(duì)菌群結(jié)構(gòu)多樣性的貢獻(xiàn),從內(nèi)在和外在初步揭示細(xì)菌菌群演替的驅(qū)動(dòng)因素和調(diào)控機(jī)制,為保障3種高溫大曲產(chǎn)量連續(xù)性,提高制曲優(yōu)質(zhì)品率提供參考依據(jù)。
1.1.1 樣品的采集與保存
樣品采集自貴州習(xí)酒股份有限公司制曲車(chē)間,壓制成型的曲坯作為安曲樣品(發(fā)酵第0 天,直接取500 g作為一個(gè)樣品),分別于一次翻曲(發(fā)酵第8 天)、二次翻曲(發(fā)酵第14 天)、拆曲(發(fā)酵第39 天)各采集3 塊黃曲,粉碎混勻后取500 g,白曲、黑曲樣品采集方式參照黃曲,同時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行編號(hào):AQ 代表安曲;YF-Y 代表一次翻曲黃曲,EF-Y 代表二次翻曲黃曲,CQ-Y 代表拆曲黃曲;YF-W 代表一次翻曲白曲,EF-W 代表二次翻曲白曲,CQ-W 代表拆曲白曲;YF-B 代表一次翻曲黑曲,EF-B 代表二次翻曲黑曲,CQ-B 代表拆曲黑曲,以上共計(jì)10 個(gè)樣品,于-80 ℃冰箱中密封保存、備用。
1.1.2 試劑
孟加拉紅培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)瓊脂:北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;WL 培養(yǎng)基:上海博微生物科技有限公司;E.Z.N.ATMMag-Bind Soil DNA Kit 試劑盒:美國(guó)OMEGA BioTek 公司;Qubit3.0 DNA 檢測(cè)試劑盒:美國(guó)Life Invitrogen 公司;聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引物:上海翌圣生物科技股份有限公司。
無(wú)菌操作臺(tái)(SW-CJ-2F):蘇州凈化設(shè)備有限公司;自動(dòng)蒸汽滅菌器(KG-AP32L):日本ALP 公司;電泳儀(DYCZ-21):北京市六一儀器廠;凝膠成像系統(tǒng)(FR-1000):上海復(fù)日科技有限公司;Qubit3.0 熒光定量?jī)x:美國(guó)Life Invitrogen 公司;PCR 儀(ETC811):北京東勝創(chuàng)新生物科技有限公司。
1.3.1 可培養(yǎng)細(xì)菌分離篩選、鑒定
稱(chēng)取10 g 樣品于90 mL 無(wú)菌水中,150 r/min 振蕩30 min 得到10-1原液,然后吸取1 mL 加入9 mL 無(wú)菌水中得到10-2樣液,進(jìn)一步梯度稀釋為10-3、10-4,取10-2、10-3、10-4涂布,每個(gè)梯度3 個(gè)平行,37 ℃靜置培養(yǎng)2 d,挑取每個(gè)培養(yǎng)皿上不同形態(tài)的菌落劃線(xiàn)分離,得到純種菌株,每種形態(tài)采用甘油管平行保藏3 株,選取代表菌株送生工生物工程(上海)有限公司進(jìn)行分子鑒定,測(cè)序結(jié)果運(yùn)用美國(guó)生物技術(shù)信息中心(National Center of Biotechnology Information,NCBI) 數(shù)據(jù)庫(kù)的堿基局部對(duì)準(zhǔn)檢索工具(Basic Local Alignment Search Tool,BLAST)進(jìn)行序列比對(duì)。
1.3.2 樣品DNA 提取、測(cè)序及生物信息學(xué)分析
總DNA 提取及聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR):采用E.Z.N.ATMMag-Bind Soil DNA Kit試劑盒提取樣本總DNA,具體操作流程見(jiàn)試劑盒說(shuō)明。引物341F (5'-CCTACGGGMSGCAGCAG-3')和805R(5'-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3'),PCR 擴(kuò)增條件:95 ℃預(yù)變性3 min;94 ℃變性20 s;55 ℃退火20 s;72 ℃延伸30 s;25 次循環(huán);72 ℃終延伸5 min 降至4 ℃。PCR 反應(yīng)體系:2×HieffR Robust PCR Master Mix 15 μL,正向及反向引物各1 μL,DNA 模板20~30 ng,使用ddH2O 補(bǔ)齊體系至30 μL。
測(cè)序:使用Illumina MiseqTM測(cè)序平臺(tái),分別對(duì)細(xì)菌16S rRNA 基因V3~V4 區(qū)進(jìn)行高通量測(cè)序。
物種注釋?zhuān)合聶C(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理得到有效序列,按照97%相似性對(duì)非重復(fù)序列(不含單序列)進(jìn)行操作分類(lèi)單元(Operational Taxonomic Units,OTU)聚類(lèi),在聚類(lèi)過(guò)程中去除嵌合體,得到OTU 代表序列,采用核糖體數(shù)據(jù)庫(kù)(ribosomal database project,RDP)完成比對(duì)。
多樣性分析:用chao1 算法估計(jì)群落中含OTU 數(shù)目的指數(shù);用Shannon、Simpson 指數(shù)估算樣品中微生物多樣性。用Coverage 表征各樣品文庫(kù)覆蓋率,反映測(cè)序結(jié)果是否代表樣本的真實(shí)情況[9]。
1.3.3 理化指標(biāo)檢測(cè)
大曲溫度測(cè)量方式為取樣時(shí)將特制溫度計(jì)插入曲坯中心,待溫度穩(wěn)定后讀取、記錄數(shù)據(jù);還原糖采用斐林法[10]測(cè)定;酸度、水分、糖化力參考QB/T 4257—2011《釀酒通用大曲分析方法》進(jìn)行測(cè)定[11]。
1.4.1 物種間相關(guān)性分析
選取所有樣品中屬水平相對(duì)豐度≥1 %的物種,采用SPSS24.0 軟件計(jì)算Spearman 相關(guān)性系數(shù),選擇顯著性p<0.05 的物種,采用Cytoscape5.0 軟件繪制相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)圖。
1.4.2 冗余分析(redundancy analysis,RDA)
采用理化指標(biāo)與所有樣品中屬水平相對(duì)豐度排名前10 的優(yōu)勢(shì)物種豐度數(shù)據(jù),使用Canoco5.0 軟件進(jìn)行RDA 分析。
3 個(gè)曲種發(fā)酵過(guò)程共分離篩選到8 個(gè)屬的12 種細(xì)菌,共保藏132 株,其中,發(fā)酵初始階段即安曲樣品共分離篩選到4 種細(xì)菌,黃曲發(fā)酵過(guò)程共分離篩選到7 種細(xì)菌,白曲發(fā)酵過(guò)程共分離篩選到6 種細(xì)菌,黑曲發(fā)酵過(guò)程共分離篩選到8 種細(xì)菌,見(jiàn)表1。
表1 可培養(yǎng)細(xì)菌來(lái)源及形態(tài)Table 1 Source and morphology of culture-dependent bacteria
由表1 可知,分布頻率較高的菌種有Bacillus amyloliquefaciens、Bacilluslicheniformis、Virgibacillusnecropolis、Kroppenstedtiasp.,尤其是Bacillusamyloliquefaciens,在所有曲種每個(gè)發(fā)酵階段均有檢出,Bacillus屬細(xì)菌可以產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶以及吡嗪等風(fēng)味物質(zhì)[12-14]。僅在安曲樣品篩選到的可培養(yǎng)細(xì)菌有Staphylococcus gallinarum、Weissella confusa,僅在黃曲發(fā)酵過(guò)程篩選到的菌有Bacillus subtilis,研究報(bào)道黃曲糖化率高[4],可能與Bacillus subtilis 產(chǎn)淀粉酶和糖化酶有關(guān),僅在黑曲發(fā)酵過(guò)程篩選到的有Staphylococcus saprophyticus、Micrococcus sp.,Staphylococcus 作為大曲樣品中的可培養(yǎng)核心細(xì)菌,具有可耐受高酸、高乙醇等特性[15],而白曲發(fā)酵過(guò)程未分離篩選到特有菌種,整體而言,黃曲和黑曲發(fā)酵過(guò)程的可培養(yǎng)細(xì)菌多樣性高于白曲。
2.2.1 α 多樣性
本次測(cè)序共檢出307 869 條有效序列,共檢出15 個(gè)門(mén)、44 個(gè)綱、84 個(gè)目、157 個(gè)科、276 個(gè)屬、404 個(gè)種的細(xì)菌,α 多樣性指數(shù)見(jiàn)表2。
樣品文庫(kù)的覆蓋率均達(dá)到99.8%以上,表明此次測(cè)序結(jié)果足以代表樣本真實(shí)情況。由表2 可知,白曲Chao1 指數(shù)低于黃曲和黑曲,說(shuō)明白曲物種豐富度低于黃曲和黑曲。黃曲和黑曲Simpson 指數(shù)和Shannon指數(shù)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化,說(shuō)明黃曲和黑曲發(fā)酵過(guò)程中其微生物多樣性發(fā)生了較大的演變。白曲Simpson 指數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì),Shannon 指數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì),說(shuō)明隨著發(fā)酵進(jìn)行白曲細(xì)菌多樣性不斷減少。AQ 樣品Shannon 指數(shù)最低,Simpson 指數(shù)最高,其微生物多樣性最低。
2.2.2 細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)多樣性
屬水平相對(duì)豐度見(jiàn)圖2。
圖2 屬水平相對(duì)豐度圖Fig.2 Plot of relative abundance at genus level
安曲曲坯微生物主要來(lái)源于母曲、原料等[16],優(yōu)勢(shì)細(xì)菌有Weissella (93.06%)、Kroppenstedtia (2.17%)、Enterobacter(2.00%),其中,Weissella 是絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌,周天慈等[17]研究中高溫大曲微生物來(lái)源時(shí)也發(fā)現(xiàn),該曲種在發(fā)酵開(kāi)始階段Weissella 是主要細(xì)菌,并且初步探明了在該生產(chǎn)工藝下,Weissella 主要來(lái)源于室內(nèi)草席,值得一提的是,Weissella 在黃曲和黑曲后續(xù)發(fā)酵階段均未呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì),表明Weissella 菌屬可能并非這兩種曲形成的關(guān)鍵微生物。
黃曲發(fā)酵前期的優(yōu)勢(shì)菌屬主要為Kroppenstedtia、Arthrobacter、Bacillus、Thermoactinomyces、Saccharopolyspora 以及Virgibacillus,發(fā)酵中期由Saccharopolyspora、Bacillus、norank_Bacteria、Pantoea、Kroppenstedtia、Thermoactinomyces 替代,發(fā)酵后期的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌屬為Kroppenstedtia,豐度達(dá)到90%以上,據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,Kroppenstedtia 菌屬耐熱能力強(qiáng),在高溫大曲中經(jīng)常被檢測(cè)到,但針對(duì)其發(fā)酵特性研究較少,需進(jìn)一步揭示[18],而Saccharopolyspora 在黃酒麥曲中作為優(yōu)勢(shì)菌屬被報(bào)道,麥曲發(fā)酵最高溫度能達(dá)到50 ℃~60 ℃,表明該菌屬能在極端環(huán)境下以芽孢的方式生存[19]。白曲發(fā)酵初期 以 Bacillus、Saccharopolyspora、Lactobacillus、Weissella、Thermoactinomyces、Kroppenstedtia 為主,發(fā)酵中期演替為Bacillus、Saccharopolyspora、Weissella、Lactobacillus、Thermoactinomyces、Pantoea、Kroppenstedtia,而其發(fā)酵后期則由Thermoactinomyces、Bacillus、Psychrobacter、Acinetobacter 主導(dǎo),Thermoactinomyces 菌屬的微生物具有較好的耐高溫特性,常在高溫大曲中檢出,如Thermoactinomyces daqus 分泌的高溫蛋白酶對(duì)大曲原料降解及大曲特征風(fēng)味前體物質(zhì)的形成具有潛在價(jià)值[20-21]。黑曲發(fā)酵過(guò)程中,norank_Bacteria、Arthrobacter、Kroppenstedtia、Bacillus 是發(fā)酵初期的優(yōu)勢(shì)微生物,發(fā)酵中期優(yōu)勢(shì)菌群為Saccharopolyspora、Bacillus,而發(fā)酵后期Thermoactinomyces、Arthrobacter、Acinetobacter 成為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌,Li 等[22]研究茅臺(tái)大曲中心黑色部分的細(xì)菌結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),排名前三的種分別是Bacillus sp.(45%)、Thermoactinomyces sp.(24%) 以及Saccharopolyspora sp.(21%),在本研究中,這3 個(gè)屬的微生物豐度也占了相當(dāng)大一部分比例,與該研究相似。
未培養(yǎng)測(cè)序技術(shù)具有快速分析鑒定樣本中微生物群落組成的能力,特別是小類(lèi)菌群的組成,可培養(yǎng)方法能夠獲得實(shí)體菌株,其可作為后續(xù)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究通過(guò)未培養(yǎng)方法檢測(cè)到的豐度排名前十的菌屬為Kroppenstedtia、Weissella、Saccharopolyspora、Thermoactinomyces、Bacillus、Arthrobacter、norank_Bacteria、Lact-obacillus、Psychrobacter、Pantoea,可培養(yǎng)方法分離篩選到的優(yōu)勢(shì)菌屬有Kroppenstedtia、Weissella、Bacillus、Staphylococcus、Pseudomonas、Virgibacillus、Caldibacill-us、Micrococcus,兩種方法均檢測(cè)到了Kroppenstedtia、Weissella、Bacillus,但是可培養(yǎng)方法并未篩選得到未培養(yǎng)檢測(cè)到的其他優(yōu)勢(shì)菌屬,是由于可培養(yǎng)方法存在工作量大、篩選不徹底等局限性,但就目前而言,可培養(yǎng)方法依然是獲得實(shí)體菌株并研究其生長(zhǎng)代謝特征不可或缺的手段,兩種方法聯(lián)用能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),更全面解析菌群結(jié)構(gòu)多樣性及其功能。
細(xì)菌屬水平相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)圖見(jiàn)圖3。
圖3 細(xì)菌屬水平相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)圖Fig.3 Horizontal correlation map of bacteria at genus level
由圖3 可知,24 個(gè)菌屬間存在74 個(gè)正相關(guān),9 個(gè)負(fù)相關(guān)關(guān)系,絕大多數(shù)細(xì)菌為正相關(guān)關(guān)系。其中,Weissella、Pediococcus 與其他菌屬間只存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,尤其是Weissella,與Arthrobacter 呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,Arthrobacter 在黃曲(23.58%)和黑曲(10.27%)發(fā)酵初始階段均作為優(yōu)勢(shì)菌存在,但在白曲發(fā)酵初期其豐度接近于零,這可能是Weissella 生長(zhǎng)受到Arthrobacter 的抑制,并未在黃曲和黑曲發(fā)酵過(guò)程保持其生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的原因。
Psychrobacter 與Thermoactinomyces 為正相關(guān)關(guān)系,兩者在白曲發(fā)酵過(guò)程中,豐度均呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì),最終形成了以這兩種菌屬為優(yōu)勢(shì)的白曲菌群結(jié)構(gòu)(豐度之和達(dá)到65.11%);黑曲發(fā)酵過(guò)程中,Arthrobacter與Thermoactinomyces 間的顯著正相關(guān)關(guān)系,可能驅(qū)動(dòng)黑曲最終形成以Arthrobacter 與Thermoactinomyces 為主導(dǎo)(豐度之和達(dá)到73.67%)的菌群結(jié)構(gòu),而黃曲發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)勢(shì)菌屬Kroppenstedtia 與任何一種細(xì)菌間無(wú)顯著相關(guān)性,可能是由于黃曲發(fā)酵的環(huán)境因子更適合該菌屬的生長(zhǎng),最終黃曲形成以該菌做為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌的菌群結(jié)構(gòu)。
理化指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表3。優(yōu)勢(shì)物種與理化因子RDA分析圖見(jiàn)圖4。
表3 理化指標(biāo)Table 3 Physicochemical index
圖4 優(yōu)勢(shì)物種與理化因子RDA 分析圖Fig.4 RDA analysis diagram of dominant genus and physicochemical factors
利用冗余分析(RDA)探究理化因子對(duì)優(yōu)勢(shì)物種的影響,結(jié)果表明,Kroppenstedtia 與水分呈顯著負(fù)相關(guān),較低的水分含量有利于該菌生長(zhǎng),結(jié)合黃曲發(fā)酵過(guò)程來(lái)看,隨著發(fā)酵進(jìn)行水分逐漸降低,Kroppenstedtia 豐度逐漸升高,最終成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌;Saccharopolyspora、Bacillus 與溫度和糖化力呈正相關(guān),該研究結(jié)論與左乾程等[23]研究機(jī)械化制曲過(guò)程中細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)演替的結(jié)論一致,大曲淀粉轉(zhuǎn)化力通常用糖化力和液化力來(lái)衡量,Bacillus、Saccharopolyspora 與糖化力的正相關(guān)關(guān)系暗示了這兩種微生物能產(chǎn)生糖化酶,而B(niǎo)acillus 在白曲發(fā)酵前期、中期作為優(yōu)勢(shì)菌存在,這可能是白曲糖化力要高于黃曲和黑曲的主要原因[24];Thermoactinomyces 與酸度呈顯著正相關(guān),與水分含量呈負(fù)相關(guān),結(jié)合理化指標(biāo)來(lái)看,黑曲在發(fā)酵前期和中期酸度高于其余兩種大曲,相對(duì)較高的酸度為該菌屬提供了適宜的生長(zhǎng)環(huán)境,這可能是該菌屬最終在黑曲發(fā)酵結(jié)束形成優(yōu)勢(shì)的原因。Weissella 與酸度呈顯著負(fù)相關(guān),表明酸度過(guò)大會(huì)抑制其生長(zhǎng),這就解釋了Weissella 在安曲階段是優(yōu)勢(shì)菌,但是隨著發(fā)酵進(jìn)行,曲坯酸度上升,該菌屬相對(duì)豐度銳減。
高溫大曲生產(chǎn)采用開(kāi)放式自然發(fā)酵,許多不可控的內(nèi)生環(huán)境因子會(huì)影響其微生物菌群結(jié)構(gòu)[25],而不同的微生物菌群結(jié)構(gòu)代謝特征差異大,因此采用可培養(yǎng)結(jié)合未培養(yǎng)方法,具有很好的互補(bǔ)性,兩種技術(shù)聯(lián)用解析菌群結(jié)構(gòu)與功能特性更全面[26]。本研究中,可培養(yǎng)及未培養(yǎng)結(jié)果均表明,相對(duì)于黃曲和黑曲而言,白曲細(xì)菌多樣性低,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高,這與Wang 等[27]研究不同類(lèi)型成品曲的細(xì)菌結(jié)構(gòu)得出的結(jié)論一致。
值得一提的是,在本研究中,一是無(wú)論是可培養(yǎng)還是未培養(yǎng)方法檢測(cè)到的初始階段的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌Weissella,在后續(xù)發(fā)酵過(guò)程并未一直延續(xù)其生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),而未培養(yǎng)方法檢測(cè)到部分初始豐度極低的細(xì)菌反而隨著發(fā)酵進(jìn)程不斷富集,在發(fā)酵結(jié)束成為了主導(dǎo)微生物,例如黃曲中的Kroppenstedtia;白曲中的Thermoactinomyces、Psychrobacter;黑曲中的Thermoactinomyces、Arthrobacter,上述特征性差異為3 種高溫大曲的最終判別提供了新的借鑒。二是某些細(xì)菌在安曲環(huán)節(jié)并未檢出但在后續(xù)發(fā)酵過(guò)程中檢出,例如可培養(yǎng)細(xì)菌Bacillus subtilis,Virgibacillus necropolis 等,未培養(yǎng)檢測(cè)中安曲階段豐度為零,但在后續(xù)發(fā)酵過(guò)程檢出,有的甚至在某一階段形成絕對(duì)優(yōu)勢(shì),例如Psychrobacter 在白曲拆曲,norank_Bacteria 在黑曲一次翻曲,這部分細(xì)菌的來(lái)源及其作用,有進(jìn)一步研究的價(jià)值。
物種相關(guān)性分析結(jié)果表明,大部分細(xì)菌之間存在正相關(guān)關(guān)系,少部分細(xì)菌之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,發(fā)酵過(guò)程中微生物間存在的共生、競(jìng)爭(zhēng)及拮抗等關(guān)系,形成了復(fù)雜的相互調(diào)控機(jī)制控制著微生物間的此消彼長(zhǎng),而冗余分析則進(jìn)一步揭示了理化因子對(duì)不同大曲細(xì)菌結(jié)構(gòu)的重要影響:黃曲發(fā)酵結(jié)束時(shí)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)細(xì)菌Kroppenstedtia 與水分呈強(qiáng)負(fù)相關(guān);Bacillus 在白曲前兩個(gè)發(fā)酵階段都作為優(yōu)勢(shì)菌存在,該菌與糖化力呈正相關(guān),這可能是導(dǎo)致白曲糖化力較高的原因;而黑曲發(fā)酵后期的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌Thermoactinomyces 則與酸度呈正相關(guān),與水分呈負(fù)相關(guān)。最新研究表明,理化性質(zhì)和代謝圖譜可明確區(qū)分3 種不同類(lèi)型的高溫大曲[28],在此基礎(chǔ)上,以該類(lèi)研究為參考,結(jié)合代謝組學(xué)技術(shù)明晰發(fā)酵過(guò)程微生物菌群與發(fā)酵環(huán)境、代謝產(chǎn)物的關(guān)系,進(jìn)一步明晰3 種高溫大曲形成的驅(qū)動(dòng)因素,保證不同曲種的產(chǎn)量和質(zhì)量奠定理論基礎(chǔ)是今后的主要研究方向。