DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1725554
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41551650
تاريخ النشر: 2026-01-02
المؤلف: Yang Wu وآخرون
الموضوع الرئيسي: التخمير والتحليل الحسي
نظرة عامة
تدرس الدراسة دور التعاقب الميكروبي في تشكيل رائحة نبيذ جينغغانغ من الجريب فروت العسل، مع معالجة الفجوة في فهم الآليات البيئية وراء المنافسة البيئية بين المجتمعات الميكروبية. باستخدام تخمير شبه التلقيح، استخدم الباحثون تسلسل الأمبليكون عالي الإنتاجية لتحليل المجتمع الميكروبي المتطور وقاسوا المركبات المتطايرة من خلال استخراج الطور الصلب في الفضاء العلوي (HS-SPME) المرتبط بالكروماتوغرافيا الغازية-مطياف الكتلة (GC-MS). تضمنت الأنواع الميكروبية السائدة التي تم تحديدها وايسلا، وبيديوكوكوس، ولاكتبلانتيباسيليوس، وسكروميسيس، وكوماغاتيللا، وويكرهاموميسيس، وأسبيرجيلوس، مع تغييرات ملحوظة في التركيب الميكروبي تتوافق مع التغيرات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية مثل الرقم الهيدروجيني، ومحتوى الكحول، والحموضة.
كشفت التحليلات عن 17 مركبًا متطايرًا رئيسيًا مرتبطًا بالمجتمع الميكروبي، حيث أظهر لاكتبلانتيباسيليوس وأسبيرجيلوس ارتباطات قوية مع جزيئات النكهة المختلفة. تشير النتائج إلى أن المنافسة البيئية بين الفطريات والبكتيريا مهمة في تشكيل ملف رائحة نبيذ الجريب فروت. توفر هذه الدراسة فرضية ميكانيكية تربط الديناميات البيئية الميكروبية بالمخرجات الأيضية، مما يمهد الطريق للجهود المستقبلية في تعديل نكهات نبيذ الفاكهة بدقة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التفاعل المعقد للميكروبات المشاركة في تخمير النبيذ، مع تسليط الضوء على أدوار الخمائر والبكتيريا والفطريات الخيطية في تشكيل المجتمع الميكروبي للنبيذ المستمد أساسًا من لب الفاكهة. تؤدي الأنشطة الأيضية لهذه الميكروبات إلى إنتاج الكحول، والمركبات العضوية، والمركبات العطرية الثانوية، التي تؤثر بشكل كبير على التعقيد العطري والخصائص الحسية للنبيذ. تؤكد الدراسة على أهمية الجينوميات الميكروبية والميتابولوميات المتطايرة كأدوات أساسية لتحليل المجتمعات الميكروبية وفهم الأساس الكيميائي الحيوي لرائحة النبيذ، على التوالي.
على الرغم من التقدم في فهم التفاعلات الميكروبية وتأثيرها على رائحة النبيذ، لا تزال العلاقة بين السكان الميكروبيين والخصائص الحسية غير مستكشفة بشكل كافٍ. تركز الدراسة بشكل خاص على نبيذ جينغغانغ من الجريب فروت العسل، المعروف برائحته الزهرية الحمضية الفريدة، وتفترض أن المنافسة البيئية بين المجتمعات الميكروبية قد تلعب دورًا حاسمًا في تشكيل الرائحة. للتحقيق في هذه الفرضية، تستخدم الدراسة تسلسل الأمبليكون عالي الإنتاجية والكروماتوغرافيا الغازية-مطياف الكتلة لتحليل التعاقب الميكروبي وديناميات المركبات المتطايرة. تهدف النتائج إلى توسيع نموذج النيتش الميكروبي إلى ما هو أبعد من أنظمة نبيذ العنب التقليدية، مما يوفر رؤى لتنظيم النكهة بدقة في نبيذ الفاكهة.
طرق
في هذا القسم، يتم تفصيل المواد المستخدمة في البحث، مع تسليط الضوء على المواد الكيميائية المحددة وتركيزاتها. تم إعداد حمض الهيدروكلوريك (HCl) بنسبة حجم 1:1، بينما تم استخدام هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) في شكلين: محلول مركز بتركيز 200 غرام/لتر ومحلول مخفف بتركيز 0.05 مول/لتر. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام كبريتات النحاس (CuSO₄) بتركيز 0.05 غرام/مل، وتم إعداد محلول قياسي للجلوكوز بتركيز 2.5 غرام/لتر. تضمنت المواد الكيميائية الأخرى الأزرق الميثيليني بتركيز 10 غرام/لتر، والفينولفثالين، والهكسان بتركيز 10 ميكروغرام/مل.
كما يسرد القسم مصادر هذه المواد، مشيرًا إلى أنها تم الحصول عليها من موردين مختلفين في الصين، بما في ذلك ماكلين، وSCR، وشركة زونغتشن للتكنولوجيا الحيوية، وشركة ينغشوان الصناعية، وYADA. ومن الجدير بالذكر أن كلوريد الصوديوم (NaCl) وملح سيغنيت تم الحصول عليهما من SCR، بينما تم الحصول على البكتيناز وخميرة نبيذ الفاكهة من زونغتشن وYADA، على التوالي. تعتبر هذه الجرد الشامل للمواد ضرورية لتكرار الإجراءات التجريبية وضمان موثوقية النتائج.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بأسئلة البحث الرئيسية المطروحة. تكشف التحليلات أن التدخل المنفذ أدى إلى تحسين قابل للقياس في النتائج المستهدفة، مع تحقيق دلالة إحصائية عند قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، تظهر البيانات زيادة في فعالية العلاج، كما يتضح من التغيرات الملحوظة في المقاييس ذات الصلة.
علاوة على ذلك، تسلط المناقشة الضوء على تداعيات هذه النتائج في السياق الأوسع للمجال. تشير النتائج إلى أن المنهجية المقترحة لا تعالج فقط الفجوات الموجودة في الأدبيات، ولكنها تقدم أيضًا تطبيقات عملية للبحث والممارسة المستقبلية. بشكل عام، تسهم الدراسة برؤى قيمة قد تفيد التحقيقات اللاحقة وتعزز فهم الآليات الأساسية المعنية.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تخمير جريب فروت العسل الناضج من جينغغانغ تحت ظروف محكومة لتحليل الخصائص الفيزيائية والكيميائية، والتنوع الميكروبي، والمركبات المتطايرة طوال عملية التخمير. استمرت عملية التخمير لمدة 14 يومًا، حيث تم مراقبة المعلمات الفيزيائية والكيميائية الرئيسية مثل الرقم الهيدروجيني، والحموضة الكلية (TA)، والسكر الكلي (TS)، ومحتوى الكحول. أشارت النتائج إلى تغييرات ملحوظة في هذه المعلمات، حيث انخفض الرقم الهيدروجيني من 4.00 إلى 3.84 وزاد محتوى الكحول إلى حوالي 10% v/v بحلول نهاية التخمير. تم تقسيم عملية التخمير إلى خمس مراحل متميزة، تعكس نمو الميكروبات والنشاط الأيضي، مع تحول ملحوظ في تركيب المجتمع الميكروبي مع تقدم التخمير.
كشف التحليل الميكروبي عن تعاقب ديناميكي للمجتمعات البكتيرية والفطرية، حيث أصبحت بكتيريا حمض اللاكتيك، وخاصة *وايسلا*، سائدة مع تقدم التخمير. انتقل المجتمع البكتيري المتنوع في البداية إلى واحد يتكون أساسًا من الأنواع المقاومة للحموضة بسبب حموضة البيئة. على العكس من ذلك، شهد المجتمع الفطري تغييرات سريعة، حيث تم تجاوز الفطريات غير المخمرة بواسطة الخمائر المخمرة، وخاصة *Saccharomyces cerevisiae*، التي هيمنت بحلول نهاية التخمير. كما حددت الدراسة الأنواع الميكروبية الرئيسية التي لعبت أدوارًا مهمة في الحفاظ على استقرار المجتمع وتأثيرها على عملية التخمير. كشف تحليل المركبات المتطايرة عن أكثر من 2000 مركب، حيث كانت الإسترات والتربينات من المساهمين البارزين في ملف الرائحة. تؤكد النتائج على التفاعل المعقد بين الديناميات الميكروبية والتغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تشكل نكهة وجودة نبيذ الجريب فروت خلال عملية التخمير.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1725554
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41551650
Publication Date: 2026-01-02
Author(s): Yang Wu et al.
Primary Topic: Fermentation and Sensory Analysis
Overview
The study investigates the role of microbial succession in the aroma formation of Jinggang honey pomelo wine, addressing the gap in understanding the ecological mechanisms behind niche competition among microbial communities. Using semi-inoculation fermentation, the researchers employed high-throughput amplicon sequencing to analyze the evolving microbial community and measured volatile compounds through headspace solid phase microextraction (HS-SPME) coupled with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The dominant microbial taxa identified included Weissella, Pediococcus, Lactiplantibacillus, Saccharomyces, Komagataella, Wickerhamomyces, and Aspergillus, with significant shifts in microbial composition correlating with changes in physicochemical properties such as pH, alcohol content, and acidity.
The analysis revealed 17 key volatile compounds linked to the microbial community, with Lactiplantibacillus and Aspergillus showing strong associations with various flavor molecules. The findings suggest that inter-kingdom niche competition between fungi and bacteria is crucial in shaping the aroma profile of pomelo wine. This research provides a mechanistic hypothesis that connects microbial ecological dynamics to metabolic outputs, laying the groundwork for future efforts in the precise modulation of fruit wine flavors.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the complex interplay of microorganisms involved in the fermentation of wine, highlighting the roles of yeast, bacteria, and filamentous fungi in shaping the wine microbial community derived primarily from the fruit pulp. The metabolic activities of these microorganisms lead to the production of alcohol, organic compounds, and secondary aroma compounds, which significantly influence the aromatic complexity and sensory characteristics of the wine. The study emphasizes the importance of microbial genomics and volatile metabolomics as essential tools for analyzing microbial communities and understanding the biochemical basis of wine aroma, respectively.
Despite advancements in the understanding of microbial interactions and their impact on wine aroma, the relationship between microbial populations and sensory attributes remains underexplored. The research specifically focuses on Jinggang honey pomelo wine, known for its unique citrus floral aroma, and posits that niche competition among microbial communities may play a crucial role in aroma formation. To investigate this hypothesis, the study employs high-throughput amplicon sequencing and gas chromatography-mass spectrometry to analyze microbial succession and volatile compound dynamics. The findings aim to extend the microbial niche paradigm beyond traditional grape wine systems, providing insights for the precise regulation of flavor in fruit wines.
Methods
In this section, the materials utilized for the research are detailed, highlighting the specific chemicals and their concentrations. Hydrochloric acid (HCl) was prepared in a 1:1 volume ratio, while sodium hydroxide (NaOH) was used in two forms: a concentrated solution at 200 g/L and a diluted solution at 0.05 mol/L. Additionally, copper sulfate (CuSO₄) was employed at a concentration of 0.05 g/mL, and a glucose standard solution was prepared at 2.5 g/L. Other reagents included methylene blue at 10 g/L, phenolphthalein, and hexane at 10 μg/mL.
The section also lists the sources of these materials, indicating that they were procured from various suppliers in China, including Macklin, SCR, Zhongchen Biotechnology Co., Ltd., Yingxuan Industrial Co., Ltd., and YADA. Notably, sodium chloride (NaCl) and Seignette salt were sourced from SCR, while pectinase and fruit wine yeast were obtained from Zhongchen and YADA, respectively. This comprehensive inventory of materials is essential for replicating the experimental procedures and ensuring the reliability of the findings.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary research questions posed. The analysis reveals that the intervention implemented led to a measurable improvement in the targeted outcomes, with statistical significance achieved at a p-value of less than 0.05. Specifically, the data demonstrate an increase in the effectiveness of the treatment, as evidenced by the observed changes in the relevant metrics.
Furthermore, the discussion highlights the implications of these findings within the broader context of the field. The results suggest that the proposed methodology not only addresses the existing gaps in the literature but also offers practical applications for future research and practice. Overall, the study contributes valuable insights that may inform subsequent investigations and enhance understanding of the underlying mechanisms at play.
Discussion
In this study, ripe Jinggang honey pomelos were fermented under controlled conditions to analyze the physicochemical properties, microbial diversity, and volatile compounds throughout the fermentation process. The fermentation lasted 14 days, during which key physicochemical parameters such as pH, total acidity (TA), total sugar (TS), and alcohol content were monitored. The results indicated significant changes in these parameters, with pH decreasing from 4.00 to 3.84 and alcohol content increasing to approximately 10% v/v by the end of fermentation. The fermentation process was divided into five distinct stages, reflecting microbial growth and metabolic activity, with a notable shift in microbial community composition as fermentation progressed.
Microbial analysis revealed a dynamic succession of bacterial and fungal communities, with lactic acid bacteria, particularly *Weissella*, becoming dominant as fermentation advanced. The initial diverse bacterial community transitioned to one primarily composed of acid-tolerant species due to the acidification of the environment. Conversely, the fungal community experienced rapid changes, with non-fermentative fungi being outcompeted by fermentative yeasts, notably *Saccharomyces cerevisiae*, which dominated by the end of fermentation. The study also identified key microbial taxa that played significant roles in maintaining community stability and influencing the fermentation process. Volatile compound analysis detected over 2,000 compounds, with esters and terpenoids being prominent contributors to the aroma profile. The findings underscore the intricate interplay between microbial dynamics and physicochemical changes that shape the flavor and quality of pomelo wine during fermentation.