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在雪茄烟叶晾制过程中,微生物群落对风味成分形成的作用尚不明确。江南大学研究人员开展 “微生物群落对雪茄烟叶晾制过程中风味成分形成的影响” 研究,发现微生物群落与风味成分关联复杂,细菌作用更显著。该研究为优化雪茄烟叶风味提供依据。
在烟草的世界里,雪茄以其独特的风味和迷人的魅力备受青睐。每一支雪茄的诞生,都离不开精心的制作工艺,其中烟叶的晾制环节至关重要。然而,一直以来,雪茄烟叶晾制过程中,微生物群落对风味成分形成的影响犹如一团迷雾,困扰着科研人员和烟草行业从业者。不同产地、不同发酵工艺、不同烟叶品种,使得雪茄的风味千差万别,背后的微生物 “暗箱操作” 却无人能解。若能揭开这层神秘面纱,无疑将为提升雪茄品质、稳定风味提供关键线索,这也成为推动此次研究开展的重要动力。
江南大学的研究人员肩负着探索这一未知领域的使命,针对 “微生物群落对雪茄烟叶晾制过程中风味成分形成的影响” 展开深入研究。他们的研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上,为该领域带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先,样本采集自同一批雪茄烟叶晾制的五个关键时期,包括新鲜叶、凋萎期、变黄期、变褐期和晾制后期,每个时期采集三次作为生物学重复。接着,通过高通量测序技术,对微生物群落结构和多样性进行分析;利用顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术,检测挥发性风味成分;借助线性判别分析效应量(LEfSe)分析、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)、冗余分析(RDA)等统计分析方法,探究微生物与风味成分之间的关系。
研究结果如下:
- 微生物群落结构分析:高通量测序显示,在雪茄烟叶晾制过程中,泛菌属(Pantoea)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)是优势细菌属,曲霉属(Aspergillus)是优势真菌属。不同时期微生物群落结构存在差异,如泛菌属在晾制后期相对丰度达到峰值,成为优势细菌属;曲霉属在整个晾制过程中占主导,但相对丰度逐渐下降。
- 微生物群落多样性分析和特征微生物鉴定:细菌群落的 α 多样性随晾制进程降低,表明物种多样性和丰富度逐渐减少;真菌群落的 α 多样性则持续增加,意味着真菌群落不断富集。β 多样性分析发现,细菌群落组成在新鲜叶期到凋萎期以及变黄期后变化显著,真菌群落在变黄期前差异较小,之后变化明显,说明变黄期可能是微生物发酵的关键时期。LEfSe 分析鉴定出不同晾制时期的特征微生物,细菌特征微生物主要集中在新鲜叶期,真菌特征微生物主要集中在变褐期和晾制后期。
- 挥发性风味成分动态变化:HS-SPME-GC-MS 检测出 94 种挥发性成分,其中生物碱是主要挥发性化合物,其次是酯类、醇类等。几乎所有风味成分在凋萎期含量显著增加,变黄期后,除生物碱外,多数成分有所下降。PLS-DA 模型确定了 38 种特征挥发性风味化合物(VIP>1),不同时期特征风味成分不同,如新鲜叶期主要是酸和酮,凋萎期出现多种醛类和生物碱等。
- 优势微生物与特征挥发性风味成分相关性分析:RDA 分析表明,泛菌属和葡萄球菌属(Staphylococcus)可能在变褐期到晾制后期促进风味形成,与多种风味成分呈正相关;假单胞菌属等在凋萎和变黄期对整体风味形成有重要作用。真菌方面,茎点霉属(Phoma)、球腔菌属(Mycosphaerella)、瓦勒霉属(Wallemia)和枝孢属(Cladosporium)是影响特征风味成分形成的关键真菌属,分别与不同时期的特征风味成分呈正相关。
- 特征微生物与特征挥发性风味成分相关性分析:通过计算 Spearman 相关系数并构建相关性网络发现,特征细菌群落与挥发性风味的关系比特征真菌更复杂,暗示细菌在风味形成中可能发挥更重要作用。如沙雷氏菌属(Serratia)和立克次氏体属(Rickettsiella)与多种风味成分显著正相关,假单胞菌属与部分风味成分呈负相关。真菌中,青霉属(Penicillium)、链格孢属(Alternaria)等与多种风味成分正相关,对雪茄风味形成有积极贡献。
综合研究结论和讨论部分,此次研究意义重大。研究发现细菌群落在晾制过程中物种多样性和丰富度较高,与挥发性风味特征的相关性更复杂,在风味形成中可能发挥更显著作用。明确了生物碱、酯类和醇类等是雪茄烟叶的主要风味成分,且其含量在晾制过程中呈先增后减趋势。同时,揭示了假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、不动杆菌属(Acinetobacter)、曲霉属和青霉属等优势和特征微生物在烟叶晾制过程中的潜在作用。这些成果加深了人们对雪茄烟叶晾制过程中风味变化机制的理解,为后续筛选特定功能微生物、提升或稳定雪茄烟叶品质提供了理论依据,对推动烟草行业发展具有重要意义。