【摘 要】
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茯砖茶是一种经过“发花”工艺加工而成的黑茶。发花过程中大量微生物的参与及适度的湿热作用使茯砖茶内含成分发生变化,最终形成其特有的风味品质。目前针对茯砖茶中微生物群落的研究尚未涉及细菌和真菌群落关联分析,更没有将微生物群落的演替与茯砖茶化学成分的变化联系起来。为明确以上关系,本实验对发花过程中的茯砖茶进行多时间点取样,应用扩增子测序和液质代谢组学技术,探讨茯砖茶发花过程中微生物群落和化学成分的演替及
【基金项目】
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复合微生物菌群接力发酵结合二维液相色谱法探索茯砖茶中的黄烷-3-醇B环裂环内酯类物质(编号:31471720,国家自然科学基金面上项目,2015.01-2018.12)
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茯砖茶是一种经过“发花”工艺加工而成的黑茶。发花过程中大量微生物的参与及适度的湿热作用使茯砖茶内含成分发生变化,最终形成其特有的风味品质。目前针对茯砖茶中微生物群落的研究尚未涉及细菌和真菌群落关联分析,更没有将微生物群落的演替与茯砖茶化学成分的变化联系起来。为明确以上关系,本实验对发花过程中的茯砖茶进行多时间点取样,应用扩增子测序和液质代谢组学技术,探讨茯砖茶发花过程中微生物群落和化学成分的演替及其相关性。基于LC-MS(液相色谱-质谱联用)的分子网络分析证明代谢物X是冠突散囊菌的代谢产物。其代谢组学研究发现茯砖茶的发花过程主要分为发花1-7天的第一阶段和发花8-21天的第二阶段。利用多元统计方法筛选得到对分组有贡献的关键化学物质分别是代谢物X、磷脂酰胆碱衍生物、单黄烷-3-醇氧化产物、嘌呤碱、氨基酸衍生物、寡糖、嘧啶衍生物。其中前四类物质的相对含量从第一阶段到第二阶段间明显升高,而后三类物质则相反。茯砖茶的真菌群落共被注释到3个门、14个纲、35个目、67个科及92个属。根据真菌丰度和距离值数据的聚类分析,发花过程中的真菌群落结构变化可以清晰的分为发花1-4天和发花5-21天这两个阶段。经过统计分析,可发现这两个阶段间差异显著的菌属是散囊菌属、德巴利酵母属、Cyberlindnera、青霉菌属、假丝酵母属、根毛霉属、曲霉属。其中散囊菌属在发花第5天丰度显著上升,其他属均显著减少。实践中发花中后期散囊菌属生长优势性的现象也印证了这一结果。发花过程的细菌群落共被注释得到42个门、83个纲、169个目、311个科及658个属。与真菌的情况不同,聚类分析发现茯砖茶的细菌群落结构在发花过程中呈现复杂的变化。总共18个样品被分为三大组,但细菌群落并不随发花天数的递增而呈有规律的线性变化。其中,发花1-2天与发花4-5天中细菌群落结构较相似,发花3天、发花6-9天、发花12-15天与发花20-21天中细菌群落结构较相似,发花10-11天与发花19天中细菌群落结构较相似。差异显著物种统计分析发现该分组结果是由119个细菌菌属的变化而导致。发花过程的代谢物X与散囊菌属的丰度虽然呈现相同的明显上升趋势,但有趣的是其上升时间明显不一致。我们猜测散囊菌属产生代谢物X的过程受到茯砖茶中细菌群落的影响。依照化学分组结果对细菌群落的演化过程进行强制分组分析,发现这两大阶段间的关键差异菌属是亚栖热菌属、类芽孢杆菌属、拟诺卡氏菌属、芽孢杆菌属、栖热菌属等99个属。经VIP筛选,得到其中较重要的25个属。经过皮尔森相关性分析,可知其中的类芽孢杆菌属和芽孢杆菌属与化学分组中代谢物X等关键差异物质间呈显著正相关。很可能正是这8个属的细菌促进散囊菌改变了茯砖茶中的化学环境,并最终形成了茯砖茶的特殊风味。本实验对筛选出的关键细菌菌属与关键真菌菌属间进行皮尔森相关性分析,发现Cohnella、亚栖热菌属、类芽孢杆菌属、拟诺卡氏菌属、芽孢杆菌属、栖热菌属等细菌与真菌群落中的散囊菌属成正相关。这提示以上关键细菌菌属与散囊菌属之间可能存在共生关系。本实验结果提示茯砖茶内含成分的变化很大程度受细菌群落与真菌群落互作影响,这为探究茯砖茶甚至其他发酵食品特殊风味形成机理做了初步探索。
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