食品科学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (16): 134-144.doi: 10.7506/spkx1002-6630-20260224-131
龚圆,谢军,卫春会,易卓林,任志强
GONG Yuan, XIE Jun, WEI Chunhui, YI Zhuolin, REN Zhiqiang
摘要: 为解析产己酸混菌体系的菌群协同代谢机制,本研究以浓香型窖泥为菌源构建高产己酸复合菌液,结合宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学技术分析,系统探究发酵过程中微生物群落结构演替、功能基因表达与己酸合成的关联规律。结果表明:乳酸在前期快速消耗,乙酸持续积累,丁酸前期快速增长中期趋于稳定,己酸产量在前中期快速增长,在后期达到14.53 g/L并趋于稳定;发酵周期可分为3 个阶段,0~2 h为适应期,2~12 h为快速合成期,12~24 h为平稳期,2~12 h依靠接种物中已高表达的反向β-氧化酶系己酸快速合成,12~24 h底物几乎耗尽,己酸产量不再增长,菌群为适应底物匮乏发生脂代谢、碳水化合物代谢等通路的代谢重组;多组学共同检测到12 种核心功能菌属,包括Anaerococcus、Pseudoramibacter、Xylanivirga、Eubacterium、Peptoniphilus、Clostridium、Caproiciproducens等;通过物种功能贡献、代谢通路分析及三元Spearman相关性分析,明确菌群存在精准的功能分工:以Pseudoramibacter、Eubacterium、Tetragenococcus为代表,负责将乙酰-CoA转化为乙酰乙酰-CoA等中间体,为碳链延伸提供前体;Peptoniphilus专注于丁酰-CoA与丁酸的生成;Anaerococcus、Xylanivirga、Garciella、Clostridium、Finegoldia共同承担将丁酰-CoA延伸为己酰-CoA的核心催化与产物外排功能,是己酸合成的执行主体;Caproiciproducens通过脂肪酸生物合成途径独立合成己酸,形成功能分工明确的代谢网络。本研究从多组学角度完整揭示了产己酸复合菌液的时序演替规律与代谢功能网络,为深入理解己酸生物合成的微生物协同机制,以及后续发酵工艺的精准调控提供了扎实的理论依据与数据支撑。
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