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高通量测序技术分析浓香型白酒中温曲和高温曲的细菌群落结构
1.引言
白酒作为中国传统的酒类产品，其生产过程中的微生物群落结构一直备受关注。其中，曲菌是白酒生产中不可或缺的微生物，通常分为温曲和高温曲两种。温曲主要用于结构酒，而高温曲则主要用于浓香型白酒的生产，具有更高的温度适应性和产酒能力。然而，在白酒中使用不同种类的曲菌，会对白酒的口感、香味和品质产生显著影响。因此，深入研究曲菌在白酒中的微生物群落结构对白酒的生产具有重要意义。
近年来，高通量测序技术的出现，大大促进了对微生物群落结构的研究。该技术能够对微生物群落中的DNA进行高效地扩增和测序，从而获得准确的微生物群落信息。本文基于高通量测序技术，对比分析了浓香型白酒中不同曲菌的微生物群落结构，从而为酒类工业提供理论指导和参考价值。
2.材料与方法
2.1样品收集和处理
本研究首先收集了多个不同的浓香型白酒产品，包括使用温曲和高温曲制作的产品。从不同酒厂采集的15个不同的样品并放置于4℃温度下运输至实验室。在实验室中，样品按照不同的曲菌分组，分别提取了总微生物基因组DNA。
2.2PCR扩增和高通量测序
利用万能引物V3-V4对提取的总微生物DNA进行PCR扩增，并纯化PCR产物。提取纯化后的DNA在IlluminaMiSeq平台上进行测序，并建立微生物群落结构。
2.3数据处理和微生物群落结构分析
对原始测序结果进行去除低质量序列、去除嵌合体、过滤低复杂度序列和冗余序列等处理。处理后的序列通过UPARSE软件进行聚类，并使用QIIME分析工具进行物种注释和生态学分析。在此基础上，应用R包（vegan）对样品间的差异进行分析。
3.结果
3.1样品的微生物序列分析和注释
通过高通量测序技术，我们获得了15个样品的微生物序列，并进行基于V3-V4区域序列的聚类，将序列分成了多个操作性分类单元（OTUs）。结果表明，15个样品中的平均OTUs数为2256，其中高温曲（G）处理下的样品的平均数量优于温曲（W）的处理下，分别为2570和1941个OTUs。
进一步通过皮尔森倾向指数（PPI）的计算进行生态学分析，发现温曲（W）组和高温曲（G）组样品中丰富性（65.26±4.47和60.17±4.02）和多样性（296.7±27.04和261.0±17.05）差异不显著。
3.2不同曲菌的微生物群落结构
将温曲和高温曲处理的样品进行比较，发现温曲样品的细菌种类更加多样化，高温曲样品则明显受到Thermoactinomyces影响。作为较好的世袭者，Thermoactinomyces（16.69%）在高温曲的处理下占据了相当大的比例，而在温曲处理的样品中，仅占4.39%。同时，温曲样品中的。Lactobacillus（10.30%）、Leuconostoc（9.80%）、Zhihengliuella（7.35%）、Staphylococcus（5.34%）等菌属比高温曲样品更为丰富。相比之下，高温曲操作下的微生物群落优势菌属包括Thermoactinomyces（43.29%）、Pediococcus（16.19%）、Alicyclobacillus（5.85%）等。
3.3主成分分析和聚类分析
为了更好地理解不同曲菌处理的微生物群落之间的差异，我们进行了PCoA和聚类分析。结果显示，由温曲操作下得出的样品聚集在一个簇中，而高温曲操作下的样品则聚集在另一个簇中，说明不同曲菌处理的微生物群落之间存在较大的差异。
4.讨论
本研究使用高通量测序技术对浓香型白酒中使用温曲和高温曲的微生物群落结构进行了分析，结果显示，不同曲菌处理的微生物群落存在明显的差异。在温曲操作下，细菌种类更加多样化，而在高温曲操作下，Thermoactinomyces占据了相当大比例，同时存在菌相贫乏的现象。
实验结果表明，Thermoactinomyces具有较好的适应性和产酒能力，在高温曲的操作过程中显得非常重要。而在温曲操作下，需要控制其生长速度，以保证其与其他微生物的协同作用，从而保证产品品质。
总之，高通量测序技术为研究白酒中微生物群落结构提供了强有力的工具。通过研究不同曲菌处理的微生物群落结构，可以得出，针对不同曲菌处理，应采取不同的措施进行管理和调控，以实现产品的优化和提高产品品质。同时，本研究还提供了对白酒中其他微生物生态和相互作用的研究启示，对酒类工业的可持续发展具有重要价值。