2017-08-03
近期，派森諾生物與江南大學合作，在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（影響因子2.857）發表論文，通過對中國半干黃酒的工業發酵過程中的生物胺代謝進行研究，揭示黃酒中生物胺含量與代謝產物及微生物組成之間的內在聯系。
研究背景
黃酒是以谷物為原料，經過多種微生物共同參與，糖化和發酵而成的一種低酒精度發酵酒，是我國國粹之一，與啤酒、葡萄酒并稱為世界三大古酒。作為我國的一種發酵酒，開放式、多菌種發酵技術造就了黃酒風味醇厚、馥香的特點，但是發酵過程復雜、難以控制，易產生一些潛在的有害物質，生物胺就是其中之一。
生物胺是一類堿性含氮化合物，存在于動植物組織、食品、含酒精的發酵飲料中。少量的生物胺對生物有機體具有良好的生理調節作用，而過量攝入則會引發不良生理反應，嚴重時甚至可能危及生命。研究表明，黃酒發酵過程中產生的生物胺可高達115 mg/L，遠高于啤酒和葡萄酒。因此，降低黃酒發酵過程中的生物胺含量、提高黃酒的安全質量水平勢在必行。
研究目的
本研究通過對中國半干黃酒的工業發酵過程進行監控檢測，探索黃酒工業發酵過程中生物胺的含量與發酵代謝產物（氨基酸、總酸、總糖、酒精）含量及微生物（乳酸菌、酵母菌、霉菌）組成之間的內在聯系，旨在找到導致發酵過程中生物胺含量偏高的“元兇”。
研究方法
測序技術：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：微生物組細菌16S rRNA V3V4區測序
實驗對象：半干黃酒
實驗設計：在如下發酵流程圖中所示的1-11處分別取樣：1.蒸飯；2、3.落缸發酵；4.淋水；5.填料；6、7、8.主發酵；9、10、11.后發酵。
研究結果
對發酵過程中不同發酵天數的微生物菌落數（乳酸菌、酵母菌、霉菌）、酒精含量及生物胺（BA）含量進行檢測，結果顯示，在罐裝（第1.5天）和主發酵初期（第5天），BA的生成速率最高。主發酵階段的BA生成量對BA總量的貢獻率大。發酵過程中，乳酸菌（LAB）及酒精含量的變化趨勢與BA一致。
對發酵過程中生物胺的種類及各種類的生成速率進行統計，結果發現，8種生物胺在不同發酵階段的生成速率和含量是相似的，變化規律也一致。其中，腐胺（PUT）在所有BA中的占比高，其次為酪胺（TYR）和組胺（HIS）。
通過對11個不同采樣點的樣本進行細菌16S rRNA基因測序，并對數據進行PCA主成分分析發現，相同發酵階段樣本間的差異較小，不同發酵階段之間具有較大差異（除了蒸飯和淋水、填料）。BA含量與總酸（Acid）、酒精(Ethanol）、總氨基酸（AA）、乳酸菌（LAB）及酵母菌（Yeast）含量呈正相關，與霉菌、總糖含量呈負相關。
BA總量與總酸、酒精、LAB、總氨基酸含量的線性回歸分析結果顯示，BA總量與全酸、酒精、LAB、總氨基酸含量之間均具有良好的線性關系。
由于生物胺是由相應的氨基酸脫羧產生，因此各生物胺的含量與其對應的氨基酸也具有良好的線性關系。
對不同取樣點的樣本中的乳酸菌含量進行統計，結果發現，在黃酒發酵過程中Streptococcus、Lactococcus、Lactobacillus、Leuconostoc及Pediococcus是在屬水平上具優勢的5個物種。PCA主成分分析結果顯示，不同發酵時期的樣本微生物組成具有較大差異。此外，BA的含量與Lactobacillus、Lactococcus呈正相關，與Streptococcus、Leuconostoc和Pediococcus呈負相關。
在主發酵階段過后，盡管氨基酸和乳酸菌含量很高，但是BA的生成速率卻下降了，這意味著從第7天開始，氨基酸脫羧酶的活性下降了。
總結
本研究表明，黃酒發酵過程中，BA的形成跟總酸、酒精、LAB、總氨基酸含量有關，LAB和氨基酸的含量直接決定了BA的形成。LAB的種類決定了氨基酸脫羧酶的活性，進而決定了氨基酸的脫羧效率，即BA的生成速率。
本研究的測序和數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引：Xia X, Zhang Q, Zhang B, et al. Insights into the Biogenic Amine Metabolic Landscape during Industrial Semidry Chinese Rice Wine Fermentation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(39): 7385-7393.
點擊鏈接，查看原文獻：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.6b01523
