河南治疗白癜风的医院 http://m.39.net/pf/a_4323404.html传统黑糯米酒的主要特点是乙醇体积分数低和糖分含量高。为了提供更多的选择，高度黑糯米酒的开发具有较大市场空间，其生产工艺与低度黑糯米酒不同之处是在后发酵开始阶段用高度基酒调配之后发酵而成。然而，后发酵过程是一个关键的步骤，它极大地改变了酒的化学成分，随后改变了酒的风味、香气和生物学特征。代谢组学是以生物样品中的低分子质量代谢产物（如有机酸、脂肪酸、氨基酸、糖等）为研究对象，通过高通量检测和数据处理，进行信息整合及生物标记物鉴定的科学。用于代谢组学的分析技术主要有1H-核磁共振、气相色谱-质谱（GC-MS）和液相色谱-质谱等。与其他方法相比，GC-MS成本较低，具有重复性好、分辨率高、基体效应小的优点，至今仍是代谢组学研究中的主要分析平台之一。
然而，目前关于黑糯米酒的报道主要集中在发酵过程中风味物质变化，对发酵过程中代谢产物的差异以及动态变化的研究较少，尤其是高度黑糯米酒。贵州大学酿酒与食品工程学院、贵州省发酵工程与生物制药重点实验室的姜丽、苏伟*和母应春等人采用GC-TOF-MS结合多元统计分析方法全面描述高度黑糯米酒在后发酵过程中代谢物的差异，有助于深入了解后发酵过程中风味形成的潜在机制，为高度黑糯米酒工业化发展提供理论依据。
1基本理化指标分析
结果显示，总酸含量和pH值在后发酵过程中呈缓慢上升趋势。总糖和还原糖含量在后发酵开始前2个月变化不大，而在第3个月显著下降（P＜0.05）。随着发酵时间延长糖类物质被降解转化成有机酸、氨基酸等，以及乙醇发酵的进行而导致总糖含量下降。此外，后发酵过程中氨基酸态氮含量变化也呈上升趋势。非糖固形物含量随发酵时间的延长而降低，可能是进入后发酵温度降低，酵母发酵产乙醇作用减弱，产生其他风味成分增加，所以非糖固形物含量也开始减少。2多元统计分析
利用SIMCA14.1软件对不同发酵时间段的高度黑糯米酒样本数据进行PCA，样品PCA中R2X为0.大于0.5表明模型的拟合准确性好，且得分图的所有样品均在95%Hotelling的T2椭圆内，说明分析的样品中没有异常值。由图1可知，发酵1、2、4、5、6个月后的样本在得分图上能明显分开，而发酵2、3个月后的样本在得分图上区分不明显，可能是刚进入后发酵时加入基酒使得乙醇体积分数升高代谢物变化较大，导致发酵1、2个月后的样本之间存在分离。在此之后，原料中的糖基本上被酵母消耗，同时由于环境因素和总酸含量增高，酵母的发酵作用减弱，代谢物变化缓慢，从而导致发酵2、3个月后的样本分离不明显。随着发酵时间的延长，由于代谢物之间的相互作用，产生酯等各种风味物质，导致3、4、5、6个月后的样本之间存在明显分离。为了确定不同发酵阶段之间的差异代谢物，进一步使用OPLS-DA模型对样品进行分类，R2X、R2Y、Q2用于评估OPLS-DA模型的有效性，当R2X、R2Y、Q2值越接近于1，说明所构建的模型越好。由图2可知，不同发酵阶段的样品能够完全分离，其中每组R2X、R2Y和Q2值分别为（0.，0.，0.）、（0.，0.，0.）、（0.，0.，0.）、（0.，0.，0.）、（0.，0.，0.），说明OPLS-DA模型构建成功，具有很高的拟合度和预测能力，适合探索高度黑糯米酒后发酵过程中的代谢物差异。3差异代谢物的筛选与分析
基于OPLS-DA模型分析结果，将VIP值大于1且P值小于0.05的代谢物作为后发酵阶段的差异代谢物，结果共鉴定出40种，包括有机酸13种，氨基酸7种，糖类及其衍生物11种，酮类5种，其他代谢物4种。代谢物分布可在视觉上分为上调和下调，为了直观观察不同发酵阶段差异代谢物的浓度变化趋势，依据每个差异代谢物的相对含量做出热图（图3）。图3中接近砖红色表示代谢物含量上调，接近蓝色表示代谢物含量下调。通过图3可以看到在后发酵初期代谢物的相对含量较低，随着发酵时间的延长代谢物被上调的逐渐增多。此外发酵1、4、6个月的代谢物聚为一类，主要由II区的代谢物主导；而发酵2、3、5个月后的代谢物聚为一类，主要由I区的代谢物主导。本研究在差异代谢物中检测到的有机酸有草酸、乳酸、琥珀酸、棕榈酸、硬脂酸等13种。在发酵过程中草酸的含量前4个月变化较小，在发酵第5个月后达到最高（.5±7.77）μg/L，发酵结束后又下降。乳酸是由丙酮酸通过乳酸脱氢酶产生，乳酸比较柔和，给米酒带来良好的风味，起到增加醇厚感的作用。在发酵过程中乳酸含量在后发酵过程呈先下降后升高趋势，直到发酵结束时达到最高（.97±4.09）μg/L。琥珀酸、棕榈酸、硬脂酸、2-酮丁酸含量在后发酵过程中占优势，其中棕榈酸和硬脂酸为脂肪酸。琥珀酸是三羧酸循环代谢和糖酵解的重要中间产物，在后发酵过程中琥珀酸的含量总体随发酵时间延长增加，在发酵结束时达到最高（.42±44.65）μg/L。右旋奎宁酸、二十四酸、D-氨基葡萄糖-1-磷酸和3-苯基乳酸的含量变化趋势一致，均为先上升后下降再上升，且都在6个月后达到最高。此外，还检测到果糖-6-磷酸，是生物体内的常见分子之一，也是糖酵解过程中所生成的产物之一，属于酮糖。去氢抗坏血酸是VC在有氧条件下氧化生成，但它容易分解为二酮古洛糖酸，再进一步分解成苏氨酸和草酸。从高度黑糯米酒中筛选出的氨基酸差异代谢物有N-乙酰-L-天冬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、L-别苏氨酸、瓜氨酸、脯氨酸、天冬氨酸，其中有2种是人体必需氨基酸（蛋氨酸和赖氨酸）。在发酵过程蛋氨酸含量只在发酵3个月后检测到，而赖氨酸的含量相对较高，在发酵第5个月后达到最高（.82±36.57）μg/L。瓜氨酸在后发酵过程中含量变化不大，在发酵6个月之后达到最高（.64±.55）μg/L，它是从鸟氨酸及胺基甲酰磷酸盐在尿素循环中生成。脯氨酸是甜味氨基酸，在发酵6个月后增长为第1个月的1.8倍。天冬氨酸是20种蛋白质氨基酸之一，和谷氨酸同属酸性氨基酸，在发酵1个月后和发酵6个月后未检测到，在发酵2～4个月之间变化趋势是先降低后升高。果糖在后发酵初期的质量浓度为（.98±40.22）μg/L，到发酵5个月后含量达到最高。葡萄糖、景天[酮庚]糖、苯基β-D-葡聚糖、D-塔洛糖在发酵过程中含量占优势，但葡萄糖在发酵3个月后和5个月后含量急剧下降。景天[酮庚]糖含量随发酵时间延长呈上升趋势，但在发酵5个月后未检出。麦芽三糖和毛地黄毒糖的含量变化趋势相同，均为先增加后再降低最后再增加，麦芽三糖质量浓度在发酵结束后最高为（.1±11.53）μg/L，毛地黄毒糖则是在3个月后质量浓度最高为（.73±13.14）μg/L。此外，本研究还发现肌醇半乳糖苷和甘露醇，它们的含量变化规律大致相似，且都在3个月后含量最高。肌醇半乳糖苷的主要生理功能是作为生物合成低聚糖的半乳糖供体，而甘露醇作为抗氧化剂以及不可代替的甜味剂对酒的风味有贡献作用。酮类物质香气绵柔细腻，能带给酒体愉快的香气。在差异代谢物中含量占优势的是7-羟基-4-雄甾烯-3，17-二酮和9-芴酮，它们都在第5个月时质量浓度最高分别达到（.14±10.65）μg/L和（.22±37.05）μg/L。除此之外二聚丙三醇、甘油磷酸、顺-1，2-二氢苯基-1，2-二醇、3-丙酸尿苷也被鉴定为差异代谢物，二聚丙三醇的含量在发酵第4个月达到最高后开始下降，但变化不大。顺-1，2-二氢苯基-1，2-二醇的含量先上升到第3个月达到峰值后开始下降，在第5个月又缓慢上升。而整个后发酵过程中甘油磷酸只在第4个月检测到，3-丙酸尿苷只在第1个月检测到。4关键代谢途径分析
为了探索高度黑糯米酒后发酵阶段潜在代谢途径，使用MetaboAnalyst4.0进行差异代谢物的代谢途径分析，由图4可知，通路分析结果显示共获得26个途径，基于影响值大于0.01对关键代谢途径进行筛选，结果发现有8条关键代谢途径。这些途径包括甘油脂代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、三羧酸循环、谷氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成、甘油磷脂代谢，影响值分别为0.、0.、0.、0.、0.、0.、0.、0.。如图5所示，8条关键代谢途径中主要参与的差异代谢物主要有天冬氨酸、瓜氨酸、脯氨酸、蛋氨酸、2-酮丁酸、果糖、葡萄糖、3-磷酸甘油、二羟基丙酮和琥珀酸。发酵过程中首先是原料中的淀粉水解成葡萄糖和果糖，在糖酵解途径中葡萄糖在葡萄糖激酶的作用下生成6-磷酸葡萄糖，再经果糖-6-磷酸激酶-1、醛缩酶、磷酸丙酮异构酶、丙酮酸激酶等酶作用下生成丙酮酸进入三羧酸循环。然而，在甘油磷脂代谢途径中首先由原料中的脂肪降解成甘油，甘油被认为是酵母乙醇发酵中最重要的副产物，帮助细胞适应不断变化的环境条件。随后甘油在甘油激酶的而作用下可生成3-磷酸甘油，接着在磷酸甘脱氢酶作用下生成磷酸二羟丙酮，在转变成3-磷酸甘油醛从而经糖酵解途径进入三羧酸循环。2-酮丁酸可在谷氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径中由苏氨酸转变而来，2-酮丁酸具有刺激性气味，可以在乙酰羧酸合成酶催化作用下生成异亮氨酸的前体乙酰羟基丁酸，有助于异亮氨酸合成。天冬氨酸和蛋氨酸分别在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及半胱氨酸和甲硫氨酸代谢代谢途径中生成。脯氨酸是谷氨酸的前体，与瓜氨酸一样在精氨酸和脯氨酸代谢途径中生成，这些氨基酸均可在酶的作用下进入三羧酸循环有助于一些有机酸生成，共同助力黑糯米酒风味的形成。结论
本研究采用化学方法和GC-TOF-MS技术对高度黑糯米酒后发酵阶段的理化指标以及代谢物进行监测分析。结果表明，高度黑糯米酒后发酵阶段总酸，pH值和氨基酸态氮含量呈上升趋势，而总糖、还原糖和非糖固形物则相反。通过PCA结果发现，高度黑糯米酒在发酵1、4、5、6个月之后的样品存在明显的分离，这种分离表明这些代谢物有着显著的差异；然而，发酵2、3个月后的样品之间分离不明显，说明代谢物变化较小。OPLSDA结果表明，后发酵阶段差异代谢物共有40种。使用MetaboAnalyst4.0对40种差异代谢物的代谢通路进行分析发现28条代谢途径与高度黑糯米酒后发酵有关，其中有8条被鉴定为关键代谢途径。本研究有助于了解高度黑糯米发酵后过程中的代谢产物的差异及其变化，因此可根据发酵过程中有机酸、糖类、氨基酸等生物活性物质的含量变化确定发酵过程的发酵周期，为高度黑糯米酒的生产和开发提供一定的技术支撑和理论指导。本文《基于GC-TOF-MS代谢组学研究高度黑糯米酒后发酵阶段代谢差异》来源于《食品科学》年41卷14期88-94页，作者：姜丽，苏伟，母应春，王洪琳，赵驰。DOI:10./spkx---。点击下阅读原文即可查看文章相关信息。近期研究热点
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