江南大学徐岩教授团队在MicrobiologySpectrum发表白酒微生物菌群组装和代谢的研究成果

　　近期，江南大学生物工程学院徐岩教授团队在白酒酿造过程中微生物菌群组装机制及代谢方面取得新进展，研究结果“Amino acids drive the deterministic assembly process of fungal community and affect the flavor metabolites inBaijiufermentation”正式发表于Microbiology Spectrum（中科院1区，TOP期刊，IF= 9.043）。

 

　　原文链接：https://doi.org/10.1128/spectrum.02640-22

 

　　传统发酵食品采用自然接种的微生物经过酶促转化和底物发酵生产，微生物群落的组成和代谢活性决定了产品的产量和质量。近年来，高通量测序技术的快速发展使得我们对各种发酵系统中复杂微生物群落的组成和动态演替有了比较清晰的认识。然而，微生物群落响应周围环境各种波动的组装模式仍然不清楚。大多数发酵食品都是以谷物为原料生产的，原料的类型和水解程度使得发酵系统中营养物质的含量和组成存在显著差异，继而影响微生物的生长和代谢。因此，营养波动是影响发酵微生物群落组装的最关键因素之一。揭示营养物质波动如何影响微生物群落的组装和代谢，不仅可以了解微生物群落在发酵系统中形成和组装背后的生态机制，还可以为实现稳定生产提供合理的调控策略。

 

　　针对这一问题，此研究以酱香型白酒发酵为研究模型，通过多组学技术、统计生态学和可培养手段解析了酿造过程中氨基酸波动对微生物群落组装和代谢的影响。首先，本研究选择了氨基酸含量存在显著差异的两个发酵班组，解析了发酵过程中微生物菌群变化规律及组装过程。研究发现酱香型白酒发酵过程中细菌的组装是随机性的，而真菌组装是确定性的过程。氨基酸对真菌群落组装的贡献最大（37.64%），尤其是与酵母菌群的组装显著相关。进一步地，通过相关性分析和可培养验证，发现特定的功能氨基酸丝氨酸可以促进功能酵母拜尔接合酵母（Zygosaccharomyces bailii）在乳酸胁迫下的生长与代谢。其次，通过测定发酵过程中的风味化合物和代谢基因表达，发现氨基酸显著影响了风味化合物的生成，缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸参与了异戊醇、异丁醇、苯乙醇及相关乙酯的代谢，进而造成了两个组的风味差异。该研究系统地解析了氨基酸在白酒发酵过程中的生态维持和风味代谢的双重功能，同时也突显了营养管理在发酵生态系统中的重要性。

 

　　杜海副教授为论文的通讯作者，我校2019级博士生魏军林为第一作者。上述研究得到了国家自然科学基金（32172176））和中国江苏省自然科学基金（BK20201341）等的资助。

 

　　近年来，徐岩教授团队致力于酿造发酵过程中群体微生物结构与功能、微生物及其代谢机理、微生物新酶及其分子改造等研究工作，从微生物组学、基因组学、代谢组学、蛋白质组学解析微生物发酵机制，采用发酵工程和酶技术发掘及延展新的生物制造过程，满足工业制造的需求。相关研究成果已发表在ACS Catal、metab Eng、Trend Food Sci Tech、Appl Environ Microbiol等本领域权威期刊。