穆萨莱斯葡萄酒发酵过程中微生物群落与代谢物的动态变化及其对风味形成的影响机制研究

本研究针对传统中国穆萨莱斯葡萄酒发酵过程中微生物群落与代谢物组成不清的问题，采用高通量测序和UPLC-MS/MS技术，揭示了Saccharomyces、Aspergillus等优势菌群与1364种代谢物的动态关联，发现ABC转运蛋白等关键通路驱动风味物质形成，为优化生产工艺提供了科学依据。

　　

穆萨莱斯葡萄酒作为新疆和田地区的传统发酵饮品，其独特的风味和营养价值一直备受关注。然而，这种通过葡萄汁煮沸浓缩后自然发酵制成的"活化石"酒类，其发酵过程中微生物与代谢物的相互作用机制尚不明确。这直接制约了产品质量的标准化和工业化生产。传统研究多集中于工艺优化和活性成分提取，对微生物群落演替与代谢物合成的耦合机制缺乏系统解析。

为解决这一科学问题，新疆理工学院穆萨莱斯质量检测重点实验室的研究团队在《Journal of Agriculture and Food Research》发表了创新性成果。研究人员选取发酵初期(ZW:1天)、中期(WW:10天)和后期(SW:15天)样本，采用Illumina高通量测序和超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS/MS)，结合多元统计分析和KEGG通路富集，首次全面揭示了穆萨莱斯发酵体系的微生物-代谢物互作网络。

关键技术包括：(1)采用OMEGA Soil DNA Kit提取微生物总DNA，通过338F/806R和ITS5/ITS2引物分别扩增细菌16S rRNA和真菌ITS区域；(2)基于Orbitrap Exploris 120质谱仪的非靶向代谢组学分析；(3)运用QIIME2和XCMS软件进行微生物α/β多样性及代谢物差异分析；(4)通过Cytoscape构建微生物-代谢物关联网络。

微生物群落结构分析显示：真菌多样性呈单峰曲线，中期(WW)达到峰值，优势菌属包括Saccharomyces(相对丰度52.28%)、Aspergillus(35.25%)和Talaromyces(21.16%)，呈现"非酿酒酵母→酿酒酵母"的演替规律。细菌多样性则随发酵进程持续增加，Gluconobacter在中期占比高达62.22%，其通过膜结合葡萄糖脱氢酶(mGDH)将葡萄糖转化为葡萄糖酸。

代谢组学检测到1364种化合物，正负离子模式下分别以有机杂环化合物(28%)和莽草酸盐(16.9%)为主。差异代谢物分析发现：发酵初期富含异胞嘧啶(上调480倍)和马尿酸(上调623倍)，后期则以莫西赛利(上调1000倍)和四环素类物质为主导。KEGG分析揭示ABC转运蛋白、氨基酰-tRNA生物合成和氨基酸生物合成是核心代谢通路。

微生物-代谢物关联网络显示：1-氨基-1-环丁烷羧酸与Blautia、Leuconostoc等菌属显著相关；苹果酸主要由Talaromyces和Rhodococcus代谢；Aspergillus作为核心互作枢纽，与Mycobacterium、Rhodotorula等协同合成葡萄糖醛酸、fertaric acid等风味物质。特别值得注意的是，Gluconobacter在中期主导的丙酮酸代谢与后期Blautia驱动的短链脂肪酸生成，共同塑造了酒体的层次感。

该研究首次系统阐明了穆萨莱斯葡萄酒"高糖浓缩-自然发酵"特殊工艺下的微生物代谢规律，发现Aspergillus-Saccharomyces互作通过激活酯化途径提升苯乙醇衍生物含量，为定向调控风味物质提供了理论依据。提出的"真菌中期主导、细菌后期发力"的发酵控制策略，对传统发酵食品的现代化改造具有示范意义。研究建立的微生物-代谢物关联模型，可推广应用于其他特色发酵饮品的品质优化。