中温大曲内外层"曲香"差异的多组学解析：微生物群落与代谢通路的空间异质性研究

本研究针对固态发酵异质性导致的微环境差异，通过多组学联用技术揭示了中温大曲(MT-Daqu)内外层"曲香"(Qu-aroma)挥发性有机化合物(VOCs)的空间分布规律。研究人员采用HS-SPME-GC-MS和TF-SPME-GC-O/MS技术鉴定出225种VOCs，发现43种差异化合物，并构建了6个与香气相关的代谢模块。研究首次明确了Kroppenstedtia等5属为内层特征菌群，Lactobacillus等22属为外层特征菌群，为解析传统发酵食品的风味形成机制提供了新视角。

　　

在传统白酒酿造过程中，大曲作为糖化发酵剂发挥着不可替代的作用，其独特的风味特征被称为"曲香"(Qu-aroma)。然而，固态发酵固有的空间异质性导致大曲内外层微环境存在显著差异，这种差异如何影响微生物群落结构及其代谢产物分布，进而塑造不同空间位置的香气特征，一直是困扰研究人员的难题。江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室的研究团队在《International Journal of Food Microbiology》发表的研究，通过创新的多组学联用策略，首次系统揭示了中温大曲(MT-Daqu)内外层香气物质的分布规律及其微生物驱动机制。

研究采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS)和薄膜固相微萃取-气相色谱嗅闻/质谱联用(TF-SPME-GC-O/MS)技术分析88个样本，结合定量描述分析(QDA)感官评价，并整合宏基因组和扩增子测序数据。关键技术还包括：1)从88个内外层样本中提取VOCs；2)通过VIP>1、P<0.05和Fold change≥1.5/≤0.67标准筛选差异化合物；3)构建微生物代谢网络模块；4)采用LEfSe分析鉴定特征微生物。

研究结果部分，"Abstract"中揭示：感官分析显示内层(I-layer)呈现显著的焦糊味，而外层(O-layer)突出谷物和木质香气。化学分析鉴定出225种VOCs，确认43种层间差异化合物。GC-O/MS技术在内层和外层分别对应出52和47种气味活性物质。通过整合宏基因组数据，发现37种香气活性VOCs与6个代谢模块相关。微生物分析鉴定出Kroppenstedtia和Thermomyces等5属为内层特征菌群，Lactobacillus和Saccharomycopsis等22属为外层特征菌群。值得注意的是，Kroppenstedtia、Thermomyces、Lactobacillus、Saccharomycopsis和Weissella等属与两层的所有6个代谢模块均存在普遍关联。

结论部分强调，该研究首次从空间维度解析了MT-Daqu香气形成的微生物生态学机制，建立了"微环境-微生物-代谢物-感官特征"的关联模型。发现的特征微生物群及其代谢模块不仅解释了传统发酵食品风味的空间异质性，还为定向调控大曲品质提供了理论依据。特别是鉴定出的Kroppenstedtia等嗜热菌与内层高温环境的适应性关联，以及Lactobacillus等产酸菌对外层微生态的塑造作用，深化了对固态发酵多层次互作网络的认识。该研究提出的多组学整合分析方法，为传统发酵食品的现代化研究提供了可借鉴的技术范式。