糟粕醋中微生物多樣性及其冷鏈物流對(duì)策建議研究

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.07.025

引文格式：李平，牛進(jìn).糟粕醋中微生物多樣性及其冷鏈物流對(duì)策建議研究.中國(guó)調(diào)味品，2024，49（7）：165-169.

LI P， NIU J. Research on microbial diversity in dregs vinegar and suggestions on cold chain logistics strategies.China Condiment，2024，49（7）：165-169.

摘要：微生物是糟粕醋發(fā)酵的關(guān)鍵因素，在發(fā)酵過(guò)程中能產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物，直接影響醋的風(fēng)味、口感和香氣。研究微生物多樣性有助于控制醋的生產(chǎn)過(guò)程，包括發(fā)酵速度、發(fā)酵最佳結(jié)束時(shí)間等，通過(guò)調(diào)整微生物的群落結(jié)構(gòu)來(lái)影響醋的質(zhì)量和特性。該研究基于此，利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)糟粕醋中的細(xì)菌和真菌群落進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，糟粕醋中的細(xì)菌群落組成結(jié)構(gòu)相比于真菌群落組成結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，在糟粕醋發(fā)酵過(guò)程中，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，糟粕醋中的微生物多樣性逐漸減少。對(duì)糟粕醋中微生物多樣性進(jìn)行分析有助于深入了解糟粕醋發(fā)酵過(guò)程中微生物的作用和相互關(guān)系，為醋的生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)，同時(shí)有助于保持傳統(tǒng)工藝特色和促進(jìn)糟粕醋產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：糟粕醋；微生物多樣性；發(fā)酵；冷鏈運(yùn)輸

中圖分類(lèi)號(hào)：TS264.22""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""" 文章編號(hào)：1000-9973（2024）07-0165-05

Research on Microbial Diversity in Dregs Vinegar and Suggestions

on Cold Chain Logistics Strategies

LI Ping， NIU Jin

（Zhengzhou University of Industrial Technology， Zhengzhou 451100， China）

Abstract： Microorganisms are the key factor in the fermentation of dregs vinegar. They can produce different metabolites during fermentation， which directly affects the flavor， taste and aroma of vinegar. Studying microbial diversity can help control the production process of vinegar， including the speed of fermentation， the optimal end time of fermentation and so on， and affect the quality and characteristics of vinegar by adjusting the structure of microbial community. Based on this， in this study， high-throughput sequencing technology is used to analyze the bacterial and fungal communities in dregs vinegar. The results show that the bacterial community composition structure in dregs vinegar is more complex than the fungal community composition structure. During the fermentation of dregs vinegar， with the increase of fermentation time， the microbial diversity in dregs vinegar gradually decreases. Analyzing microbial diversity in dregs vinegar helps to deeply understand the roles and interrelationships of microorganisms in dregs vinegar during fermentation， and provides scientific basis for the production of vinegar. At the same time， it helps to maintain the characteristics of traditional process and promote the development of dregs vinegar industry.

Key words： dregs vinegar; microbial diversity; fermentation; cold chain transportation

收稿日期：2024-02-26

基金項(xiàng)目：河南省政府決策招標(biāo)課題（2018B266）;河南省科技廳軟科學(xué)項(xiàng)目（192400410295）

作者簡(jiǎn)介：李平（1982—），女，副教授，碩士，研究方向：食品供應(yīng)鏈管理。

在我國(guó)古代，人們通過(guò)自然發(fā)酵的方式制作酢，利用發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酸味來(lái)儲(chǔ)存和調(diào)味食物。糟粕醋的制作方法一直延續(xù)至今，傳統(tǒng)的制作過(guò)程包括將米糟或面糟加入水中，經(jīng)過(guò)自然發(fā)酵，微生物在其中產(chǎn)生醋酸，形成醋的特有風(fēng)味。不同地區(qū)的糟粕醋具有獨(dú)特的特色，反映了當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑺|(zhì)和生態(tài)環(huán)境等因素，例如，浙江、陜西、四川等地都有著悠久的糟粕醋制作傳統(tǒng)，每個(gè)地方都有自己獨(dú)特的制作工藝和口味。糟粕醋在中國(guó)傳統(tǒng)飲食文化中占有重要地位，不僅是食物的調(diào)味品，而且常常被用于烹飪，其制作方法、口感和用途都在一代又一代的傳承中得以保存。

糟粕醋的加工是一個(gè)復(fù)雜的發(fā)酵過(guò)程，涉及米糟或面糟的制備、發(fā)酵和陳釀等多個(gè)階段，其主要的原料為大米或面粉，而糟粕是前一批醋制作過(guò)程中留下的渣滓，含有有益微生物，這些原料在制作前需要經(jīng)過(guò)清洗和處理，確保無(wú)雜質(zhì)。大米或面粉與水混合，經(jīng)過(guò)蒸煮后制成糟粕，糟粕與水混合，形成發(fā)酵液，這一混合物暴露于空氣中，使空氣中的自然微生物和醋酸菌能夠進(jìn)入，并將酒精轉(zhuǎn)化成醋酸，時(shí)間長(zhǎng)短取決于所用的發(fā)酵方法和具體的工藝，發(fā)酵完成時(shí)，醋液被留在容器中進(jìn)行陳釀，經(jīng)過(guò)陳釀的糟粕醋風(fēng)味變得更加濃郁，且口感更加豐富。

糟粕醋是一種傳統(tǒng)食品，其營(yíng)養(yǎng)成分主要來(lái)源于原料以及發(fā)酵過(guò)程中微生物產(chǎn)生的代謝物。醋酸是糟粕醋的主要成分，在酵母和細(xì)菌作用下將酒精轉(zhuǎn)化成醋酸，賦予醋獨(dú)特的酸味。在發(fā)酵過(guò)程中，酵母和細(xì)菌會(huì)分解蛋白質(zhì)，生成氨基酸，氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組成部分，對(duì)于身體的生長(zhǎng)和維護(hù)有著關(guān)鍵作用。由于原料和微生物的復(fù)雜作用，糟粕醋中還含有多酚類(lèi)化合物，多酚是一類(lèi)具有抗氧化作用的物質(zhì)，能夠減少機(jī)體中的自由基。

研究糟粕醋中微生物多樣性具有重要意義，因?yàn)槲⑸镌诎l(fā)酵過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，直接影響醋的品質(zhì)、口感和營(yíng)養(yǎng)特性。不同種類(lèi)的微生物會(huì)產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物，包括各種有機(jī)酸、醇類(lèi)和酮類(lèi)。微生物的多樣性直接影響醋的風(fēng)味、口感和香氣，研究微生物的種類(lèi)和數(shù)量有助于理解醋品質(zhì)的形成機(jī)制。通過(guò)深入研究糟粕醋中微生物的多樣性，有助于維持傳統(tǒng)工藝特色，確保醋的質(zhì)量和口感。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料與試劑

糟粕醋、測(cè)序試劑盒、凝膠回收試劑盒。

1.2" 試驗(yàn)儀器

微型食品熱量檢測(cè)儀、電泳儀、PCR儀、熒光定量系統(tǒng)、分光光度計(jì)、二代高通量測(cè)序儀。

1.3" 試驗(yàn)方法

1.3.1" 糟粕醋加工工藝

挑選糯米→洗米→蒸米→冷卻→拌曲→發(fā)酵→過(guò)濾→酒槽渣→發(fā)酵→調(diào)味并制成糟粕醋。

糟粕醋制作步驟：挑選無(wú)蟲(chóng)害、優(yōu)質(zhì)的糯米，將糯米淘洗后用水浸泡至可以用手碾碎為佳，將泡好的糯米放于蒸鍋中蒸20 min，直到糯米外硬內(nèi)軟，以顆粒飽滿(mǎn)無(wú)白芯為好；之后將蒸好的糯米攤開(kāi)，待其冷卻至室溫后，添加適量的酒曲和酵母，用4層紗布將其過(guò)濾，獲得酒槽渣液，之后在酒槽液中加入水和醋酸桿菌進(jìn)行發(fā)酵，并獲得醋酸，然后加入適量的調(diào)味料，獲得糟粕醋。

1.3.2" 樣本采集

將獲取的糟粕醋放于無(wú)菌三角瓶中，每隔1 d取一次樣，每個(gè)樣品進(jìn)行3次平行取樣，持續(xù)取樣7 d，分別將樣品標(biāo)記為1，2，3，4，5，6，7。

1.3.3" 基因組提取

用移液槍吸取5 mL樣品后用過(guò)濾膜將其過(guò)濾，再根據(jù)基因組提取試劑盒的操作流程進(jìn)行操作，將提取的DNA送至生工生物工程（上海）股份有限公司進(jìn)行測(cè)序分析。

1.3.4" 糟粕醋中的理化因子分析

每隔1 d對(duì)樣品的pH值、碳水化合物含量和蛋白質(zhì)含量進(jìn)行分析。

2" 結(jié)果和討論

2.1" 糟粕醋中細(xì)菌的多樣性分析

2.1.1" 糟粕醋中細(xì)菌的Alpha多樣性分析

通過(guò)16S rDNA 分析，一共獲得了130 231 231 bp的數(shù)據(jù)，聚類(lèi)的有457個(gè)OTU，一共拼接了346 756個(gè)數(shù)據(jù)片段，所有基因的平均片段為453 bp。糟粕醋中的細(xì)菌多樣性分析見(jiàn)表1，用Simpson（指數(shù)值越大，說(shuō)明群落的多樣性越低）、Sobs（觀察到的生物種數(shù)）、Shannon（用于表示群落的豐富度和均勻度）、Chao（用于估計(jì)群落中含OTU數(shù)目的指數(shù)）、Ace（用于估計(jì)群落中含有OTU數(shù)目的指數(shù)）和Coverage（各樣品文庫(kù)的覆蓋率，其數(shù)值越高說(shuō)明樣品中序列沒(méi)有被測(cè)出的概率越低）對(duì)糟粕醋中細(xì)菌的多樣性進(jìn)行分析。

由表1可知，樣品1，2，3的Chao值、Shannon值和Ace值明顯高于樣品4，5，6，7，說(shuō)明樣品1，2，3中的細(xì)菌多樣性較高；樣品4，5之間的Chao值、Shannon值和Ace值較接近，說(shuō)明樣品4，5中細(xì)菌群落的組成結(jié)構(gòu)相似度較高。7個(gè)樣品的Coverage均接近于1，說(shuō)明檢測(cè)值的覆蓋率較高，符合細(xì)菌多樣性要求分析。Shannon值越高，表示細(xì)菌群落的多樣性越豐富，分析的7個(gè)樣品中，樣品1，2的Shannon值比其他樣品高，說(shuō)明樣品1，2中的細(xì)菌群落最豐富。

2.1.2" 細(xì)菌群落的熱圖

將測(cè)序結(jié)果與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，一共獲得20個(gè)門(mén)、50個(gè)綱、110個(gè)目、193科、326個(gè)屬和457個(gè)種。在屬水平上，基于樣品之間的豐度相似性進(jìn)行聚類(lèi)，獲得樣品豐度較大的45個(gè)細(xì)菌屬，見(jiàn)圖1。

由圖1可知，顏色的深淺及相似性表示樣品中細(xì)菌的豐度和差異。樣品1和樣品2中細(xì)菌的顏色偏淺且較接近，說(shuō)明樣品1和樣品2中細(xì)菌較多且豐度均勻，最具有優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌屬為Corynebacterium和Brevibacterium。樣品3中的細(xì)菌群落多樣性有所降低，且有新優(yōu)勢(shì)屬出現(xiàn)，分別為Prevotella、Clostridium和Enterobacter，這幾個(gè)屬的細(xì)菌僅在C樣品中表現(xiàn)出較大豐度。樣品4，5，6，7中的細(xì)菌多樣性相似度較高，并且細(xì)菌Lactobacillus是4個(gè)樣品中最具有優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌屬，細(xì)菌Lactobacillus具有產(chǎn)酸功能，使得糟粕醋中產(chǎn)酸量增加，pH值下降。隨著糟粕醋放置時(shí)間的延長(zhǎng)，醋中的細(xì)菌豐富度開(kāi)始降低，優(yōu)勢(shì)菌集中，多樣性降低。

2.1.3" 細(xì)菌菌落與理化因子的關(guān)系分析

理化因子的pH值、蛋白質(zhì)含量和碳水化合物含量見(jiàn)表2，通過(guò)生信平臺(tái)PCA分析糟粕醋發(fā)酵時(shí)間與其品質(zhì)的關(guān)系。隨著糟粕醋發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，pH值逐漸降低，含酸量逐漸增多。糟粕醋中的蛋白質(zhì)含量先減少后增多，說(shuō)明糟粕醋中的蛋白質(zhì)含量與糟粕醋發(fā)酵時(shí)間相關(guān)。

2.1.4" 細(xì)菌的COG功能分析

將測(cè)序獲得的16S rDNA進(jìn)行功能預(yù)測(cè)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，獲得COG功能分類(lèi)統(tǒng)計(jì)圖。糟粕醋在細(xì)菌屬水平上的COG功能分類(lèi)統(tǒng)計(jì)圖見(jiàn)圖2。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，糟粕醋中的功能基因較穩(wěn)定，功能基因中的重組、修復(fù)、碳水化合物的運(yùn)輸和代謝相對(duì)功能變化影響較明顯。

bacteria in dregs vinegar at the genus level

2.2" 糟粕醋中真菌的多樣性分析

2.2.1" 糟粕醋中真菌的Alpha多樣性分析

糟粕醋中真菌的Alpha多樣性分析見(jiàn)表3。

由表3可知，樣品2和樣品5的Ace值和Chao值遠(yuǎn)高于其他樣品，兩個(gè)樣品的Ace值和Chao值較接近，說(shuō)明兩個(gè)樣品中的真菌相似度較高；樣品4和樣品7的Shannon值較接近，且高于其他樣品，說(shuō)明樣品4和樣品7的真菌多樣性較豐富；7份樣品的Coverage均接近1，覆蓋率較高，測(cè)定結(jié)果與真實(shí)值接近。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，糟粕醋中真菌豐度和群落隨之變化。

2.2.2" 糟粕醋真菌群落的結(jié)構(gòu)組成

將真菌測(cè)序的結(jié)果與NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，糟粕醋中共包括3個(gè)門(mén)、7個(gè)綱、12個(gè)目、19個(gè)科和25個(gè)屬的真菌。在屬水平上，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品中真菌多樣性變化并不明顯，糟粕醋中真菌群落的熱圖見(jiàn)圖3。

圖3中的深淺變化為糟粕醋自然放置過(guò)程中真菌群落組成的差異。樣品1，2，3中的真菌多樣性相似度較高，聚成一個(gè)支系，且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，真菌屬內(nèi)物種增加較明顯，其中Kazachstania、Saccharomyces、Neocosmospora和Setophoma物種數(shù)最突出，3個(gè)樣品中的優(yōu)勢(shì)屬為Issatchenkia；而樣品4，5，6，7聚成另一個(gè)支系。另外，糟粕醋中含有的大量碳水化合物在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)被酵母菌分解成碳水化合物，進(jìn)而產(chǎn)生更多的酚類(lèi)和酯類(lèi)化合物。

2.2.3" 真菌菌落與理化因子的關(guān)系分析

利用生信平臺(tái)對(duì)糟粕醋中的真菌多樣性和理化因子之間的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，橫坐標(biāo)PC1的方差貢獻(xiàn)值為31.60%，縱坐標(biāo)PC2的方差貢獻(xiàn)值為19.79%，通過(guò)比較分析，發(fā)現(xiàn)7個(gè)樣品的向量投影差距較大，說(shuō)明7個(gè)樣品中的真菌差異性較明顯。樣品2，5，7距離樣品的投影距離較小，說(shuō)明3個(gè)樣品受pH值、蛋白質(zhì)含量和碳水化合物含量的影響較大；樣品1，3，6距離pH值、蛋白質(zhì)含量和碳水化合物含量較遠(yuǎn)，說(shuō)明這3個(gè)樣品受蛋白質(zhì)含量和碳水化合物含量的影響較小。

3" 糟粕醋冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中的問(wèn)題分析

糟粕醋是一種傳統(tǒng)的食材，在加工和運(yùn)輸過(guò)程中需要嚴(yán)格控制溫度和濕度，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。冷鏈運(yùn)輸是一種專(zhuān)門(mén)用于運(yùn)輸溫度敏感商品的物流方式，然而，在糟粕醋的冷鏈運(yùn)輸過(guò)程中，仍然存在一些問(wèn)題需要認(rèn)真分析和解決。

3.1" 運(yùn)輸過(guò)程中溫度不夠穩(wěn)定

首先，溫度控制是冷鏈運(yùn)輸?shù)暮诵膯?wèn)題之一。糟粕醋在運(yùn)輸過(guò)程中需要保持相對(duì)穩(wěn)定的低溫環(huán)境，防止發(fā)酵或腐敗。然而，在運(yùn)輸途中，由于氣候變化、設(shè)備故障或不當(dāng)操作，溫度波動(dòng)情況隨時(shí)發(fā)生，溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至對(duì)消費(fèi)者健康構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。

3.2" 濕度控制和運(yùn)輸設(shè)備與設(shè)施的不足

濕度控制也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。糟粕醋在濕度較高的環(huán)境中容易受潮，影響品質(zhì)。在冷鏈運(yùn)輸中，由于不同地區(qū)濕度差異以及包裝材料的特性，濕度控制非常困難。如果濕度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致糟粕醋發(fā)霉、變質(zhì)，嚴(yán)重的會(huì)影響產(chǎn)品的安全性。

冷鏈運(yùn)輸需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和設(shè)施來(lái)確保溫、濕度的精確控制，但在一些地區(qū)或小型企業(yè)中，可能缺乏這些必要設(shè)備，這會(huì)導(dǎo)致糟粕醋在運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)法得到適當(dāng)保護(hù)，從而降低產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4" 糟粕醋冷鏈運(yùn)輸?shù)慕ㄗh

4.1" 優(yōu)化冷鏈運(yùn)輸設(shè)備

投資先進(jìn)的冷鏈運(yùn)輸設(shè)備，包括溫度控制系統(tǒng)、濕度控制裝置和先進(jìn)的包裝技術(shù)。應(yīng)確保設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性，以最大程度地保護(hù)糟粕醋的質(zhì)量。

4.2" 加強(qiáng)員工培訓(xùn)

對(duì)冷鏈運(yùn)輸人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，包括冷鏈運(yùn)輸知識(shí)、設(shè)備操作技能、應(yīng)急處理措施。應(yīng)提高員工的專(zhuān)業(yè)水平，減少人為因素對(duì)運(yùn)輸過(guò)程的影響。

4.3" 設(shè)立監(jiān)控系統(tǒng)

在運(yùn)輸車(chē)輛和倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施中安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溫、濕度的變化。當(dāng)溫、濕度超出安全范圍時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)報(bào)警，以便及時(shí)采取措施，防止質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。

4.4" 建立合作關(guān)系和強(qiáng)化溯源體系

與專(zhuān)業(yè)的冷鏈物流公司建立合作關(guān)系，共享資源和經(jīng)驗(yàn)，這樣能夠提高整個(gè)冷鏈運(yùn)輸體系的可靠性和專(zhuān)業(yè)性。在運(yùn)輸過(guò)程中建立完善的糟粕醋追溯體系，記錄溫濕度變化、操作人員等關(guān)鍵信息，以便在發(fā)生問(wèn)題時(shí)能夠快速定位并采取措施。

5" 小結(jié)

本研究利用Illumina技術(shù)對(duì)糟粕醋中的真菌和細(xì)菌多樣性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，貯藏前3 d，糟粕醋中的細(xì)菌多樣性變化不明顯，其中前3 d糟粕醋中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬為Corynebacterium、Brevibacterium、Prevotella、Clostridium和Enterobacter；當(dāng)貯藏時(shí)間大于4 d時(shí)，糟粕醋中的細(xì)菌多樣性發(fā)生了明顯變化，Lactobacillus成為糟粕醋中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌菌群。

在糟粕醋的真菌多樣性研究中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢(shì)真菌屬分別為Saccharomyces、Kazachstania和Issatchenkia，這些真菌能夠發(fā)酵分解糟粕醋中的醇類(lèi)和蛋白質(zhì)類(lèi)，隨著貯藏時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，糟粕醋中的酸性物質(zhì)不斷增加，使得糟粕醋的風(fēng)味變酸，無(wú)法正常食用。

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