使用单细胞拉曼光谱和同位素探测对高温菌群的代谢活动概况

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 分析化学 分析化学
• 食品科学 食品科学 食品科学

背景情况:

• 达奎中的微生物代谢活动显著影响着酒的质量和一致性.
• 即使在相同的发酵环境中,Daqu批次的变化也需要强有力的评估方法.
• 目前用于评估Daqu微生物活动的现有方法往往具有破坏性或缺乏现场能力.

研究的目的:

• 开发和验证一种在现场,非破坏性的方法,以在单细胞水平上评估高温Daqu中的微生物代谢活性.
• 建立基于微生物代谢活动模式的高温达库的分类系统.
• 为了将微生物代谢活动与与酒造相关的关键物理化学性质相关联.

主要方法:

• 拉曼显微镜与同位素探测 (Raman-DIP) 结合,用于测量微生物代谢活性.
• 使用合率 (C/D比率) 来量化单细胞水平的代谢活性.
• 部分最小平方分析和2D卷积神经网络 (2D-CNN) 模型用于数据分析和分类.

主要成果:

• 根据C/D比值的值,高温Daqu样品成功地被分为三种微生物活动模式 (A-C).
• 拉曼光谱表型,特别是频段强度,在Daqu批次之间有所不同 (PC-Daqu与PA-Daqu和PB-Daqu).
• 在C/D比率,拉曼特征的峰值强度和物理化学特性 (如总酸度和酶活性) 之间发现了显著的相关性.
• 开发的2D-CNN模型在区分微生物活动模式方面达到99%的准确性.

结论:

• 拉曼-DIP提供了一个强大的工具,用于在现场,单细胞水平评估高温Daqu微生物代谢活动.
• 这种方法可以根据其代谢概况对Daqu批次进行客观分类,有助于控制Baijiu的生产.
• 这些发现有助于选择具有特定功能的达库,以提高子质量和生产一致性.