糟粕醋中微生物多樣性及其冷鏈物流對策建議研究

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.07.025

引文格式：李平，牛進.糟粕醋中微生物多樣性及其冷鏈物流對策建議研究.中國調味品，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：微生物是糟粕醋發酵的關鍵因素，在發酵過程中能產生不同的代謝產物，直接影響醋的風味、口感和香氣。研究微生物多樣性有助于控制醋的生產過程，包括發酵速度、發酵最佳結束時間等，通過調整微生物的群落結構來影響醋的質量和特性。該研究基于此，利用高通量測序技術對糟粕醋中的細菌和真菌群落進行分析。研究結果表明，糟粕醋中的細菌群落組成結構相比于真菌群落組成結構更加復雜，在糟粕醋發酵過程中，隨著發酵時間的增加，糟粕醋中的微生物多樣性逐漸減少。對糟粕醋中微生物多樣性進行分析有助于深入了解糟粕醋發酵過程中微生物的作用和相互關系，為醋的生產提供了科學依據，同時有助于保持傳統工藝特色和促進糟粕醋產業發展。

關鍵詞：糟粕醋；微生物多樣性；發酵；冷鏈運輸

中圖分類號：TS264.22""""" 文獻標志碼：A""""" 文章編號：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

基金項目：河南省政府決策招標課題（2018B266）;河南省科技廳軟科學項目（192400410295）

作者簡介：李平（1982—），女，副教授，碩士，研究方向：食品供應鏈管理。

在我國古代，人們通過自然發酵的方式制作酢，利用發酵過程中產生的酸味來儲存和調味食物。糟粕醋的制作方法一直延續至今，傳統的制作過程包括將米糟或面糟加入水中，經過自然發酵，微生物在其中產生醋酸，形成醋的特有風味。不同地區的糟粕醋具有獨特的特色，反映了當地的氣候、水質和生態環境等因素，例如，浙江、陜西、四川等地都有著悠久的糟粕醋制作傳統，每個地方都有自己獨特的制作工藝和口味。糟粕醋在中國傳統飲食文化中占有重要地位，不僅是食物的調味品，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復雜的發酵過程，涉及米糟或面糟的制備、發酵和陳釀等多個階段，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過清洗和處理，確保無雜質。大米或面粉與水混合，經過蒸煮后制成糟粕，糟粕與水混合，形成發酵液，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入，并將酒精轉化成醋酸，時間長短取決于所用的發酵方法和具體的工藝，發酵完成時，醋液被留在容器中進行陳釀，經過陳釀的糟粕醋風味變得更加濃郁，且口感更加豐富。

糟粕醋是一種傳統食品，其營養成分主要來源于原料以及發酵過程中微生物產生的代謝物。醋酸是糟粕醋的主要成分，在酵母和細菌作用下將酒精轉化成醋酸，賦予醋獨特的酸味。在發酵過程中，酵母和細菌會分解蛋白質，生成氨基酸，氨基酸是構成蛋白質的基本組成部分，對于身體的生長和維護有著關鍵作用。由于原料和微生物的復雜作用，糟粕醋中還含有多酚類化合物，多酚是一類具有抗氧化作用的物質，能夠減少機體中的自由基。

研究糟粕醋中微生物多樣性具有重要意義，因為微生物在發酵過程中起著關鍵作用，直接影響醋的品質、口感和營養特性。不同種類的微生物會產生不同的代謝產物，包括各種有機酸、醇類和酮類。微生物的多樣性直接影響醋的風味、口感和香氣，研究微生物的種類和數量有助于理解醋品質的形成機制。通過深入研究糟粕醋中微生物的多樣性，有助于維持傳統工藝特色，確保醋的質量和口感。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料與試劑

糟粕醋、測序試劑盒、凝膠回收試劑盒。

1.2" 試驗儀器

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

1.3" 試驗方法

1.3.1" 糟粕醋加工工藝

挑選糯米→洗米→蒸米→冷卻→拌曲→發酵→過濾→酒槽渣→發酵→調味并制成糟粕醋。

糟粕醋制作步驟：挑選無蟲害、優質的糯米，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，直到糯米外硬內軟，以顆粒飽滿無白芯為好；之后將蒸好的糯米攤開，待其冷卻至室溫后，添加適量的酒曲和酵母，用4層紗布將其過濾，獲得酒槽渣液，之后在酒槽液中加入水和醋酸桿菌進行發酵，并獲得醋酸，然后加入適量的調味料，獲得糟粕醋。

1.3.2" 樣本采集

將獲取的糟粕醋放于無菌三角瓶中，每隔1 d取一次樣，每個樣品進行3次平行取樣，持續取樣7 d，分別將樣品標記為1，2，3，4，5，6，7。

1.3.3" 基因組提取

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

1.3.4" 糟粕醋中的理化因子分析

每隔1 d對樣品的pH值、碳水化合物含量和蛋白質含量進行分析。

2" 結果和討論

2.1" 糟粕醋中細菌的多樣性分析

2.1.1" 糟粕醋中細菌的Alpha多樣性分析

通過16S rDNA 分析，一共獲得了130 231 231 bp的數據，聚類的有457個OTU，一共拼接了346 756個數據片段，所有基因的平均片段為453 bp。糟粕醋中的細菌多樣性分析見表1，用Simpson（指數值越大，說明群落的多樣性越低）、Sobs（觀察到的生物種數）、Shannon（用于表示群落的豐富度和均勻度）、Chao（用于估計群落中含OTU數目的指數）、Ace（用于估計群落中含有OTU數目的指數）和Coverage（各樣品文庫的覆蓋率，其數值越高說明樣品中序列沒有被測出的概率越低）對糟粕醋中細菌的多樣性進行分析。

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，說明樣品1，2，3中的細菌多樣性較高；樣品4，5之間的Chao值、Shannon值和Ace值較接近，說明樣品4，5中細菌群落的組成結構相似度較高。7個樣品的Coverage均接近于1，說明檢測值的覆蓋率較高，符合細菌多樣性要求分析。Shannon值越高，表示細菌群落的多樣性越豐富，分析的7個樣品中，樣品1，2的Shannon值比其他樣品高，說明樣品1，2中的細菌群落最豐富。

2.1.2" 細菌群落的熱圖

將測序結果與NCBI數據庫中的數據進行比對，一共獲得20個門、50個綱、110個目、193科、326個屬和457個種。在屬水平上，基于樣品之間的豐度相似性進行聚類，獲得樣品豐度較大的45個細菌屬，見圖1。

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

2.1.3" 細菌菌落與理化因子的關系分析

理化因子的pH值、蛋白質含量和碳水化合物含量見表2，通過生信平臺PCA分析糟粕醋發酵時間與其品質的關系。隨著糟粕醋發酵時間的延長，pH值逐漸降低，含酸量逐漸增多。糟粕醋中的蛋白質含量先減少后增多，說明糟粕醋中的蛋白質含量與糟粕醋發酵時間相關。

2.1.4" 細菌的COG功能分析

將測序獲得的16S rDNA進行功能預測，與數據庫中的數據進行對比，獲得COG功能分類統計圖。糟粕醋在細菌屬水平上的COG功能分類統計圖見圖2。隨著貯藏時間的延長，糟粕醋中的功能基因較穩定，功能基因中的重組、修復、碳水化合物的運輸和代謝相對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多樣性分析見表3。

由表3可知，樣品2和樣品5的Ace值和Chao值遠高于其他樣品，兩個樣品的Ace值和Chao值較接近，說明兩個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，測定結果與真實值接近。隨著貯藏時間的延長，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構組成

將真菌測序的結果與NCBI數據庫進行比對，糟粕醋中共包括3個門、7個綱、12個目、19個科和25個屬的真菌。在屬水平上，隨著貯藏時間的延長，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圖3。

圖3中的深淺變化為糟粕醋自然放置過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，聚成一個支系，且隨著貯藏時間的延長，真菌屬內物種增加較明顯，其中Kazachstania、Saccharomyces、Neocosmospora和Setophoma物種數最突出，3個樣品中的優勢屬為Issatchenkia；而樣品4，5，6，7聚成另一個支系。另外，糟粕醋中含有的大量碳水化合物在發酵過程中會被酵母菌分解成碳水化合物，進而產生更多的酚類和酯類化合物。

2.2.3" 真菌菌落與理化因子的關系分析

利用生信平臺對糟粕醋中的真菌多樣性和理化因子之間的關系進行分析，結果見圖4。

由圖4可知，橫坐標PC1的方差貢獻值為31.60%，縱坐標PC2的方差貢獻值為19.79%，通過比較分析，發現7個樣品的向量投影差距較大，說明7個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，說明3個樣品受pH值、蛋白質含量和碳水化合物含量的影響較大；樣品1，3，6距離pH值、蛋白質含量和碳水化合物含量較遠，說明這3個樣品受蛋白質含量和碳水化合物含量的影響較小。

3" 糟粕醋冷鏈運輸過程中的問題分析

糟粕醋是一種傳統的食材，在加工和運輸過程中需要嚴格控制溫度和濕度，以確保產品的質量和安全。冷鏈運輸是一種專門用于運輸溫度敏感商品的物流方式，然而，在糟粕醋的冷鏈運輸過程中，仍然存在一些問題需要認真分析和解決。

3.1" 運輸過程中溫度不夠穩定

首先，溫度控制是冷鏈運輸的核心問題之一。糟粕醋在運輸過程中需要保持相對穩定的低溫環境，防止發酵或腐敗。然而，在運輸途中，由于氣候變化、設備故障或不當操作，溫度波動情況隨時發生，溫度波動會導致產品質量下降，甚至對消費者健康構成風險。

3.2" 濕度控制和運輸設備與設施的不足

濕度控制也是一個關鍵問題。糟粕醋在濕度較高的環境中容易受潮，影響品質。在冷鏈運輸中，由于不同地區濕度差異以及包裝材料的特性，濕度控制非常困難。如果濕度過高，會導致糟粕醋發霉、變質，嚴重的會影響產品的安全性。

冷鏈運輸需要專門的設備和設施來確保溫、濕度的精確控制，但在一些地區或小型企業中，可能缺乏這些必要設備，這會導致糟粕醋在運輸過程中無法得到適當保護，從而降低產品的品質和市場競爭力。

4" 糟粕醋冷鏈運輸的建議

4.1" 優化冷鏈運輸設備

投資先進的冷鏈運輸設備，包括溫度控制系統、濕度控制裝置和先進的包裝技術。應確保設備的可靠性和準確性，以最大程度地保護糟粕醋的質量。

4.2" 加強員工培訓

對冷鏈運輸人員進行系統的培訓，包括冷鏈運輸知識、設備操作技能、應急處理措施。應提高員工的專業水平，減少人為因素對運輸過程的影響。

4.3" 設立監控系統

在運輸車輛和倉儲設施中安裝實時監控系統，監測溫、濕度的變化。當溫、濕度超出安全范圍時，系統應該能夠自動報警，以便及時采取措施，防止質量問題發生。

4.4" 建立合作關系和強化溯源體系

與專業的冷鏈物流公司建立合作關系，共享資源和經驗，這樣能夠提高整個冷鏈運輸體系的可靠性和專業性。在運輸過程中建立完善的糟粕醋追溯體系，記錄溫濕度變化、操作人員等關鍵信息，以便在發生問題時能夠快速定位并采取措施。

5" 小結

本研究利用Illumina技術對糟粕醋中的真菌和細菌多樣性進行分析，結果表明，貯藏前3 d，糟粕醋中的細菌多樣性變化不明顯，其中前3 d糟粕醋中的優勢細菌屬為Corynebacterium、Brevibacterium、Prevotella、Clostridium和Enterobacter；當貯藏時間大于4 d時，糟粕醋中的細菌多樣性發生了明顯變化，Lactobacillus成為糟粕醋中的優勢細菌菌群。

在糟粕醋的真菌多樣性研究中發現，優勢真菌屬分別為Saccharomyces、Kazachstania和Issatchenkia，這些真菌能夠發酵分解糟粕醋中的醇類和蛋白質類，隨著貯藏時間的不斷延長，糟粕醋中的酸性物質不斷增加，使得糟粕醋的風味變酸，無法正常食用。

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