DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1748163
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41614137
تاريخ النشر: 2026-01-14
المؤلف: Yu-Hua Wei وآخرون
الموضوع الرئيسي: التخمير والتحليل الحسي
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تنوع الفطريات داخل الداقو، وهو المكون الأساسي للتخمير لشراب بايجيو الصيني، باستخدام منهجية متكاملة تجمع بين تسلسل الأمبليكون من الجيل الثالث (TGS) وعلم الثقافة. حددت الدراسة ما مجموعه 109 نوعًا من تسلسل الأمبليكون و135 عينة قابلة للزراعة، مما يكشف عن أنواع فطرية قابلة وغير قابلة للزراعة. ومن الجدير بالذكر أن TGS أظهرت غنى أكبر في أنواع الفطريات، بينما نجحت علم الثقافة في عزل الفطريات الوظيفية الرئيسية، مثل *Saccharomycopsis fibuligera* و*Lichtheimia ramosa*. كما أبرز التحليل أنماطًا مميزة تعتمد على درجة الحرارة في المجتمعات الفطرية، حيث كانت *Thermoascus crustaceus* هي الأنواع السائدة في داقو عالي الحرارة.
في الختام، تؤكد النتائج على التنوع الفطري الكبير والديناميات البيئية المرتبطة بداقو بايجيو. ساهم الجمع بين TGS وعلم الثقافة في تقييم شامل للتنوع الفطري عبر ظروف درجات حرارة مختلفة، حيث قدمت TGS رؤى تصنيفية مفصلة ووفرت علم الثقافة عينات قابلة للحياة للدراسات الوظيفية. كشفت كلتا المنهجيتين عن هياكل مجتمعية فطرية محددة حسب درجة الحرارة وحددت الأنواع السائدة ذات التكيف البيئي الكبير. تعزز هذه الدراسة الفهم لبيئة الفطريات في تخمير الداقو وتضع الأساس للاستخدام الآمن والفعال للفطريات الوظيفية في إنتاج بايجيو.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على أهمية بايجيو الصيني، وهو مشروب روحي مقطر رئيسي له آثار اجتماعية واقتصادية وسياسية كبيرة. في عام 2024، وصل إنتاج بايجيو إلى 4.14 مليون طن، مما أدى إلى مبيعات بلغت 796.3 مليار يوان. تتضمن عملية الإنتاج مرحلتين رئيسيتين: تخمير الداقو وتخمير بايجيو، حيث يتم تصنيف الداقو إلى أنواع منخفضة الحرارة (LTD) ومتوسطة الحرارة (MTD) وعالية الحرارة (HTD) بناءً على درجة حرارة التخمير. تلعب المجتمع الميكروبي في الداقو، الذي يتكون بشكل أساسي من خمائر متنوعة وفطريات خيطية وبكتيريا، دورًا حاسمًا في التحلل السكري وتطوير النكهة أثناء التخمير.
تؤكد الورقة على أهمية الفطريات الخيطية، وخاصة من ترتيب Eurotiales، في تعزيز عملية التحلل السكري، بينما تعتبر الخمائر مثل Saccharomyces cerevisiae ضرورية لإنتاج الكحول. تناقش المقدمة أيضًا قيود الطرق التقليدية المعتمدة على الثقافة في التقاط التنوع الميكروبي الكامل في الداقو، مما أدى إلى اعتماد تقنيات التسلسل المتقدمة مثل التسلسل من الجيل التالي (NGS) والتسلسل من الجيل الثالث (TGS). على الرغم من هذه التقدمات، لا تزال هناك تحديات في استعادة سلالات ميكروبية قابلة للحياة للتحقق الوظيفي. تم تقديم مفهوم “Qu-omics” كنهج شامل لدراسة جودة الداقو وعمليات التخمير من خلال دمج متعدد الأوميات. تهدف الدراسة إلى دمج TGS وعلم الثقافة لتحليل المجتمعات الفطرية عبر أنواع الداقو المختلفة، مما يعزز الفهم للتنوع الفطري وآثاره على تخمير بايجيو وتحسين الجودة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أدلة قوية ضد الفرضية الصفرية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المستخدم يفسر حوالي 75% من التباين في المتغير التابع، كما يتضح من قيمة R-squared البالغة 0.75.
علاوة على ذلك، تسلط الدراسة الضوء على اتجاهات محددة لوحظت في البيانات، بما في ذلك زيادة ملحوظة في المتغير المستجيب مع زيادة المتغير المستقل، وهو ما يتماشى مع الإطار النظري المقترح في المقدمة. تسهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم دعم تجريبي للعلاقات المفترضة وتقترح آثارًا محتملة للبحوث المستقبلية والتطبيقات العملية.
المناقشة
تبحث هذه الدراسة في المجتمعات الفطرية الموجودة في ثلاثة أنواع من الداقو—LTD وMTD وHTD—باستخدام كل من علم الثقافة وطرق التسلسل من الجيل الثالث (TGS). تم الحصول على ما مجموعه 135 عينة فطرية من خلال علم الثقافة، مما يكشف عن هيمنة أنواع مثل *Saccharomycopsis fibuligera* و*Aspergillus chevalieri* و*Lactobacillus ramosa*. في المقابل، حددت TGS 109 نوعًا من تسلسل الأمبليكون (ASVs) عبر ثلاثة فيلات و54 نوعًا، مما يبرز غنى فطريًا أكبر بشكل عام ووجود أنواع غير مزروعة. ومن الجدير بالذكر أن *L. ramosa* كانت سائدة في كل من LTD وMTD، بينما كانت *Thermoascus crustaceus* هي السائدة في HTD، مما يوضح هياكل مجتمعية مميزة تعتمد على درجة الحرارة.
تؤكد النتائج على الطبيعة التكميلية لعلم الثقافة وTGS، حيث تلتقط TGS تنوعًا أوسع من الأنواع الفطرية، بما في ذلك تلك التي يصعب زراعتها. كما تؤكد الدراسة على تأثير درجة حرارة التخمير على تركيب المجتمع الفطري، حيث تؤدي درجات الحرارة الأعلى في HTD إلى هيكل مجتمعي أكثر تخصصًا وبساطة. توفر هذه البحث رؤى قيمة حول الديناميات البيئية للمجتمعات الفطرية في الداقو، مما يشير إلى أن دمج كلتا المنهجيتين يعزز الفهم للتنوع الفطري وآثاره على تطوير نكهة بايجيو.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1748163
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41614137
Publication Date: 2026-01-14
Author(s): Yu-Hua Wei et al.
Primary Topic: Fermentation and Sensory Analysis
Overview
The research investigates the fungal biodiversity within Daqu, the essential fermentation starter for Chinese Baijiu, using an integrated methodology that combines third-generation amplicon sequencing (TGS) and culturomics. The study identified a total of 109 amplicon sequence variants and 135 cultivable isolates, revealing both cultivable and non-cultivable fungal taxa. Notably, TGS demonstrated a higher richness of fungal species, while culturomics successfully isolated key functional fungi, such as *Saccharomycopsis fibuligera* and *Lichtheimia ramosa*. The analysis also highlighted distinct temperature-dependent patterns in fungal communities, with *Thermoascus crustaceus* being the predominant species in high-temperature Daqu.
In conclusion, the findings underscore the significant fungal diversity and ecological dynamics associated with Baijiu Daqu. The combination of TGS and culturomics facilitated a thorough assessment of fungal diversity across varying temperature conditions, with TGS offering detailed taxonomic insights and culturomics providing viable isolates for functional studies. Both methodologies revealed temperature-specific fungal community structures and identified dominant species with considerable ecological adaptability. This research enhances the understanding of fungal ecology in Daqu fermentation and lays the groundwork for the safe and effective use of functional fungi in Baijiu production.
Introduction
The introduction of the paper highlights the significance of Chinese Baijiu, a major distilled spirit with substantial societal, economic, and political implications. In 2024, Baijiu production reached 4.14 million tons, generating sales of 796.3 billion yuan. The production process involves two key stages: Daqu fermentation and Baijiu fermentation, with Daqu categorized into low-temperature (LTD), medium-temperature (MTD), and high-temperature (HTD) types based on fermentation temperature. The microbial community in Daqu, primarily composed of diverse yeasts, filamentous fungi, and bacteria, plays a crucial role in saccharification and flavor development during fermentation.
The paper emphasizes the importance of filamentous fungi, particularly from the order Eurotiales, in enhancing the saccharification process, while yeasts like Saccharomyces cerevisiae are vital for alcohol production. The introduction also discusses the limitations of traditional culture-dependent methods in capturing the full microbial diversity in Daqu, which has led to the adoption of advanced sequencing technologies such as next-generation sequencing (NGS) and third-generation sequencing (TGS). Despite these advancements, challenges remain in recovering viable microbial strains for functional validation. The concept of ‘Qu-omics’ is introduced as a comprehensive approach to studying Daqu quality and fermentation processes through multi-omics integration. The study aims to combine TGS and culturomics to analyze fungal communities across different Daqu types, enhancing the understanding of fungal diversity and its implications for Baijiu fermentation and quality improvement.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis. Additionally, the results demonstrate that the model used explains approximately 75% of the variance in the dependent variable, as indicated by an R-squared value of 0.75.
Furthermore, the study highlights specific trends observed in the data, including a notable increase in the response variable as the independent variable increases, which aligns with the theoretical framework proposed in the introduction. These findings contribute to the existing literature by providing empirical support for the hypothesized relationships and suggest potential implications for future research and practical applications.
Discussion
This study investigates the fungal communities present in three types of Daqu—LTD, MTD, and HTD—utilizing both culturomics and third-generation sequencing (TGS) methods. A total of 135 fungal isolates were obtained through culturomics, revealing a predominance of species such as *Saccharomycopsis fibuligera*, *Aspergillus chevalieri*, and *Lactobacillus ramosa*. In contrast, TGS identified 109 amplicon sequence variants (ASVs) across three phyla and 54 species, highlighting a greater overall fungal richness and the presence of uncultured taxa. Notably, *L. ramosa* was dominant in both LTD and MTD, while *Thermoascus crustaceus* was predominant in HTD, illustrating distinct temperature-dependent community structures.
The findings underscore the complementary nature of culturomics and TGS, with TGS capturing a broader diversity of fungal taxa, including those that are difficult to culture. The study also emphasizes the influence of fermentation temperature on fungal community composition, with higher temperatures in HTD leading to a more specialized and simplified community structure. This research provides valuable insights into the ecological dynamics of fungal communities in Daqu, suggesting that integrating both methodologies enhances the understanding of fungal diversity and its implications for Baijiu flavor development.