生物組學(xué)方法在酒酒球菌生物調(diào)節(jié)和代謝中的應(yīng)用

生物組學(xué)方法在酒酒球菌生物調(diào)節(jié)和代謝中的應(yīng)用

20世紀(jì)的生物學(xué)經(jīng)歷了從宏觀到微觀的發(fā)展過(guò)程，從形式和表現(xiàn)的角度逐漸分解，細(xì)分到各種生物體及其功能的研究。在2003年完成的人和多種模式生物體基因組圖譜以及隨后發(fā)展的各種組學(xué)技術(shù)把生物學(xué)帶入了系統(tǒng)生物學(xué)時(shí)代。系統(tǒng)生物學(xué)是在細(xì)胞和生物體整體水平上研究其所含有的結(jié)構(gòu)、功能各異的生物分子及其這些生物分子間的相互作用,并通過(guò)生物信息學(xué)的手段來(lái)定量描述和預(yù)測(cè)被研究對(duì)象的生物功能、表型和行為的一門(mén)學(xué)科。系統(tǒng)生物學(xué)的主要技術(shù)平臺(tái)是由基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)所構(gòu)成。這些組學(xué)分別在DNA、mRNA、蛋白質(zhì)和代謝物水平上檢測(cè)和鑒別各種分子并研究其功能。圖1顯示了系統(tǒng)生物學(xué)中的各生物組學(xué)間的關(guān)系以及它們的研究框架。酒酒球菌(Oenococcusoeni)是觸發(fā)葡萄酒蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵(malolacticfermentation,MLF)的主要微生物,其可通過(guò)MLF過(guò)程降低葡萄酒自身的酸度,并提高葡萄酒的質(zhì)量和穩(wěn)定性。由于酒酒球菌在葡萄酒釀造工業(yè)中的重要地位,在生物組學(xué)不斷發(fā)展的后基因時(shí)代,越來(lái)越多的研究者希望通過(guò)各種生物組學(xué)平臺(tái)以及它們的聯(lián)合來(lái)更進(jìn)一步的探究酒酒球菌所處環(huán)境對(duì)其胞內(nèi)和胞外代謝體系的響應(yīng)以及細(xì)胞自身的調(diào)控機(jī)制,使其更好的發(fā)揮一個(gè)模式生物的價(jià)值,進(jìn)一步促進(jìn)其在葡萄酒釀制工業(yè)上的應(yīng)用。本文將對(duì)基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和生物信息學(xué)的相關(guān)研究技術(shù)平臺(tái)和其在酒酒球菌研究中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。1rodack的提出基因組學(xué)(genomics)的概念由美國(guó)科學(xué)家ThomasRoderick于1986年首次提出。作為遺傳學(xué)的一個(gè)分支,基因組學(xué)是研究生物基因組和如何利用基因的一門(mén)學(xué)科。其主要研究?jī)?nèi)容包括基因序列測(cè)序、基因組圖譜繪制和基因組結(jié)構(gòu)、功能分析三方面。1.1encegechi1.在分析實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用基因組學(xué)研究平臺(tái)主要由兩方面技術(shù)組成,其包括測(cè)序技術(shù)和基因組比對(duì)技術(shù)。當(dāng)今,生物體基因組的測(cè)序工作主要運(yùn)用的是“鳥(niǎo)槍”測(cè)序法(shotgunsequencingmethod)。在基因組比對(duì)分析實(shí)驗(yàn)中,多采用比較基因組雜交技術(shù)(array-basedcomparativegenomehybridization,aCGH)分析技術(shù)。aCGH分析是比基因組雜交比對(duì)(comparativegenomichybridization,CGH)水平更高的檢測(cè)基因組復(fù)制數(shù)量變化的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)能夠快速的檢測(cè)細(xì)菌基因組的可塑性和未知基因組的相關(guān)信息。aCGH分析技術(shù)技術(shù)被認(rèn)為是全基因測(cè)序分析的替代技術(shù)。1.2酒酒球形基因組測(cè)序和分析O.oeniPSU-1是在1972年由賓夕法尼亞大學(xué)從自然啟動(dòng)酒蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵的葡萄酒中分離得到的,現(xiàn)在這一菌株已成功完成了其在葡萄酒蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵中的商業(yè)應(yīng)用。在2002年,乳酸菌基因聯(lián)盟(LacticAcidBacteriaGenomeConsortium)與美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所(JointGenomeInstitute,USDepartmentofEnergy)合作,完成了酒酒球菌O.oeniPSU-1基因組測(cè)序和基因圖譜繪制的工作。在2006年,AlineLonvaud-Funel實(shí)驗(yàn)小組完成了對(duì)從法國(guó)波爾多紅葡萄酒中分離得到的酒酒球菌ATCCBAA-1163(文章未發(fā)表)的基因組序列的測(cè)序工作。在2010年,由澳大利亞的Borneman研究小組分離得到的酒酒球菌O.oeniAWRIB429也成功完成了基因組序列的測(cè)序工作。2012年,同樣是澳大利亞的Borneman小組,其又分別對(duì)來(lái)自商業(yè)發(fā)酵和自然環(huán)境的11株酒酒球菌的基因組序列進(jìn)行了測(cè)序。在對(duì)酒酒球菌基因組序列測(cè)序的過(guò)程中,所有的研究小組都運(yùn)用的是“鳥(niǎo)槍”測(cè)序法來(lái)完成測(cè)序工作的。在測(cè)序工作完成的同時(shí),不同酒酒球菌菌株間的比對(duì)工作也相應(yīng)陸續(xù)的展開(kāi)。在2010年,Borneman等使用基因組矩陣雜交對(duì)比分析法,以酒酒球菌PSU-1為模式菌株,研究了10株葡萄酒酒酒球菌基因組的多樣性?；赼CGH芯片的分析發(fā)現(xiàn),在PSU-1基因組中存在的基因在AWRIB429基因組中大量缺失,這一結(jié)果顯示了酒酒球菌基因組中不同區(qū)域的高度多樣性?；蚪M測(cè)序和aCGH分析技術(shù)的綜合應(yīng)用能夠很好的展示酒酒球菌菌株間基因組的差異。在對(duì)酒酒球菌ATCCBAA-1163(AAUV00000000)、AWRIB429(ACSE00000000)和PSU-1(CP000411)基因組的對(duì)比中發(fā)現(xiàn),前兩個(gè)菌株顯示出與菌株P(guān)SU-1所截然不同的單核苷酸鏈遺傳多態(tài)性。另外,在菌株AWRIB429的基因組中大約擁有400個(gè)開(kāi)放式讀碼框(openframe),而PSU-1的基因組卻沒(méi)有。2012年,同樣是Borneman的實(shí)驗(yàn)小組又利用11株酒酒球菌的基因組序列進(jìn)行了比對(duì)分析。研究發(fā)現(xiàn),其所測(cè)序的所有菌株都包含1800個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因。再對(duì)這些菌株的基因組共線性和蛋白質(zhì)同源性的深入比對(duì)后發(fā)現(xiàn)其有超過(guò)2800個(gè)同源開(kāi)放式閱讀框共同組成了它們的基因組,其中至少有1200個(gè)基因被確認(rèn)為是這11株菌的較為保守的看家基因。另外,研究也同樣說(shuō)明,對(duì)擁有蛋白質(zhì)編碼能力的酒酒球菌基因組相關(guān)數(shù)據(jù)的不斷擴(kuò)充主要是由酒酒球菌基因組中擁有的多重獨(dú)立的噬菌體序列的位點(diǎn)多樣性和對(duì)菌株商業(yè)性能具有潛在影響的多種代謝功能所導(dǎo)致的;這些代謝功能包括細(xì)胞壁表多糖的生物合成,糖類(lèi)物質(zhì)的運(yùn)輸和利用,以及氨基酸的生物合成。2基因表達(dá)規(guī)律基因組測(cè)序和基因組對(duì)比的研究對(duì)象為DNA,而轉(zhuǎn)錄組學(xué)的主要目的是分析基因的表達(dá)和在特定環(huán)境下基因表達(dá)的規(guī)律。轉(zhuǎn)錄組即在一個(gè)活細(xì)胞中所能轉(zhuǎn)錄出的全部RNA分子的總和,這其中包括mRNA、rRNA、tRNA,以及一些非編碼RNA。而轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics)是一門(mén)在整體水平上研究細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的學(xué)科。2.1t-qpcr技術(shù)實(shí)時(shí)熒光定量PCR(realtime-qPCR,RT-qPCR)技術(shù)是研究基因轉(zhuǎn)錄組學(xué)的重要手段,這一技術(shù)于1996年由美國(guó)AppliedBiosystems公司推出,目前已在酒酒球菌轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究中得到了廣泛應(yīng)用。2.2不同ph值的酸發(fā)酵基因?qū)凭凭N抗氧化酶系統(tǒng)的影響大量有關(guān)酒酒球菌生理代謝相關(guān)基因表達(dá)的研究已完成。2007年,通過(guò)運(yùn)用RT-qPCR技術(shù),Augagneur等研究了L-蘋(píng)果酸和檸檬酸對(duì)酒酒球菌有機(jī)酸代謝基因maeP、yaeP和mleP的影響。這些基因的RT-qPCR分析是在不同的pH值條件下進(jìn)行的,其中包括模擬葡萄酒中的低pH值環(huán)境。表達(dá)分析結(jié)果顯示,L-蘋(píng)果酸可以提高mleP基因的表達(dá)量,高pH值和檸檬酸的存在可以提高yaeP基因的表達(dá)水平,而maeP基因的表達(dá)不受pH值變化或檸檬酸是否存在的影響。2009年,Olguín等通過(guò)使用RT-qPCR技術(shù)研究了酒酒球菌檸檬酸代謝機(jī)制相關(guān)基因在乙醇脅迫和酸脅迫條件下的表達(dá)。結(jié)果顯示,在乙醇存在的條件下,maeP、citI和citE基因會(huì)過(guò)量表達(dá),而pH值的變化對(duì)這些基因的表達(dá)量沒(méi)有任何影響。但是,alsD基因的表達(dá)量會(huì)隨著蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵的進(jìn)行而增加。同時(shí),在所研究的基因中,citE、ackA和alsD擁有獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄體系。最后,通過(guò)對(duì)這些基因的表達(dá)情況分析后發(fā)現(xiàn)酒酒球菌細(xì)胞中的檸檬酸代謝途徑是其抗逆應(yīng)答體系中的一個(gè)重要組成部分。另外,在2011年,Costantini等通過(guò)利用RT-qPCR技術(shù)對(duì)一株商業(yè)酒酒球菌菌株O.oeniMLD的mleP基因和兩個(gè)與ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子相關(guān)的基因(oeoe_1651和oeoe_0550)在復(fù)水條件下的表達(dá)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)mleP基因和oeoe_1651基因在菌體復(fù)水幾分鐘后會(huì)立即進(jìn)行大量的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。這一研究為提高商業(yè)酒酒球菌凍干粉的復(fù)水活性奠定了基礎(chǔ)。其他的一些研究用來(lái)闡述酒酒球菌在葡萄酒發(fā)酵逆境下的抗逆應(yīng)答機(jī)制。當(dāng)酒酒球菌接種于葡萄酒中時(shí),酒酒球菌就被暴露在低pH值,高酒精體積分?jǐn)?shù)和營(yíng)養(yǎng)缺乏等逆境條件下。為了能夠在這樣的極端條件下生存,酒酒球菌進(jìn)化出了自己的一套抗逆機(jī)制。其中通過(guò)合成不同的抗逆蛋白,例如熱休克蛋白、分子伴侶和ATP依賴性的蛋白酶,是酒酒球菌脅迫適應(yīng)機(jī)制中的一種。有大量抗逆蛋白基因表達(dá)相關(guān)研究被報(bào)道。在前期研究中,Coucheney等發(fā)現(xiàn)hsp18基因所編碼的小熱休克蛋白Lo18與酒酒球菌的生長(zhǎng)和蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵能力之間的協(xié)作關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)菌體處在pH值為3.0的環(huán)境下時(shí),酒酒球菌體內(nèi)的hsp18基因會(huì)過(guò)量表達(dá),而其所合成的大量小熱休克蛋白Lo18會(huì)顯著提高酒酒球菌的存活率和蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵能力。其他研究人員利用RT-qPCR技術(shù)對(duì)酒酒球菌hsp18基因表達(dá)量的研究同樣證實(shí)了這一協(xié)作關(guān)系。Capozzi等在其研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)酒酒球菌中的多個(gè)不同抗逆基因的表達(dá)水品達(dá)到最高時(shí),酒酒球菌的蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵會(huì)處于最佳狀態(tài)。而hsp18基因能夠在酒酒球菌中大量表達(dá)的這一性質(zhì)使得這一基因可以作為酒酒球菌直投存活率和蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。除了hsp18基因之外,例如groES、grpE、ctsR、clpL、clpP、clpX和trxA等大量其他類(lèi)型的抗逆蛋白基因相繼被研究,并且部分基因的表達(dá)體系已得到定量分析。而研究人員對(duì)于這些抗逆基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的研究為揭示酒酒球菌的相關(guān)抗逆機(jī)制提供了寶貴的數(shù)據(jù)信息。3蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組的概念由澳大利亞macquario大學(xué)的wilkin和smith于1994年提出。它是細(xì)胞中所有物質(zhì)的全部蛋白質(zhì)。1997年，蛋白質(zhì)組的概念與基因組學(xué)一起提出。這是生物細(xì)胞乃至完整生物體表達(dá)的所有蛋白質(zhì)及其結(jié)構(gòu)和功能的一個(gè)學(xué)科3.1般的組學(xué)研究方法:2d-東南角法高效率的分析方法是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的基礎(chǔ),在這其中蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)(two-dimensionalgelelectrophoresis,2D)是蛋白質(zhì)組學(xué)研究中使用較為普遍的一種方法,其分離原理是依據(jù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)和分子質(zhì)量之間的差異來(lái)進(jìn)行分離。3.2蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵酒酒球形發(fā)酵中總蛋白的表達(dá)通過(guò)使用2D技術(shù),Silveira等對(duì)乙醇脅迫下OenococcusoeniGM的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜中特定位點(diǎn)上的蛋白類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行了研究。蛋白質(zhì)組分析結(jié)果顯示乙醇脅迫激發(fā)了酒酒球菌細(xì)胞中蛋白類(lèi)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化,在分離得到的28個(gè)蛋白中有50%參與了細(xì)胞的代謝功能進(jìn)程。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)液體培養(yǎng)基中的乙醇體積分?jǐn)?shù)由原來(lái)的8%升高至12%,并保持1h后,細(xì)胞中的肌苷單磷酸脫氫酶和磷酸葡糖脫氫酶的含量會(huì)減少,而谷胱甘肽還原酶的含量會(huì)升高,這表明保持酒酒球菌細(xì)胞中的氧化還原平衡對(duì)其適應(yīng)生存環(huán)境中的乙醇脅迫有著重要的意義。與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)在酒酒球菌細(xì)胞處于乙醇脅迫時(shí),其細(xì)胞中的甘露糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(mannosephosphotransferasesystem,PTS)中的磷光載體蛋白HPr和EIIMan也會(huì)隨之缺失,這證明在進(jìn)行蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵時(shí)酒酒球菌細(xì)胞中的甘露糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)是處于停滯狀態(tài)的。另外,實(shí)驗(yàn)還證明酒酒球菌細(xì)胞中的葡萄糖脫氫酶和丙氨酸連接酶參與了其細(xì)胞壁的合成。這些發(fā)現(xiàn)為在細(xì)胞水平和膜蛋白水平上研究酒酒球菌抗乙醇脅迫應(yīng)答提供了依據(jù)。除了乙醇脅迫之外,Zapparoli等評(píng)估了酒酒球菌在生長(zhǎng)穩(wěn)定期時(shí)細(xì)胞抗貧營(yíng)養(yǎng)脅迫的相關(guān)蛋白。運(yùn)用2D技術(shù)研究在細(xì)胞培養(yǎng)的不同階段酒酒球菌中總蛋白的表達(dá)體系,通過(guò)酒酒球菌細(xì)胞中總蛋白的變化來(lái)研究在貧營(yíng)養(yǎng)條件下酒酒球菌的抗逆機(jī)制。研究小組對(duì)在FT80培養(yǎng)基(pH5.3)中生長(zhǎng)了3d和10d的酒酒球菌細(xì)胞中的總蛋白運(yùn)用進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn),與生長(zhǎng)3d的酒酒球菌相比,生長(zhǎng)10d后的細(xì)胞中的186種蛋白中有81種的含量發(fā)生了改變,其中有15種蛋白的含量在顯著增加,43種蛋白的含量在顯著減少。研究還顯示,在生長(zhǎng)3d的菌體中有13種蛋白是其所特有的,而有10種蛋白是生長(zhǎng)10d后的細(xì)胞中所特有的。這些發(fā)現(xiàn)為研究人員了解酒酒球菌在貧營(yíng)養(yǎng)條件下的抗逆機(jī)制提供了依據(jù)。最近,Cecconi等通過(guò)蛋白質(zhì)組的差異性比較來(lái)研究酒酒球菌LalvinVP41的凍干粉在蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵前的適應(yīng)性培養(yǎng)中細(xì)胞的應(yīng)答機(jī)制,從而證明蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵前適應(yīng)性培養(yǎng)對(duì)提高酒酒球菌LalvinVP41凍干粉對(duì)極端環(huán)境適應(yīng)性的重要意義。結(jié)果顯示,在對(duì)比了經(jīng)過(guò)適應(yīng)性培養(yǎng)和沒(méi)有經(jīng)過(guò)適應(yīng)性培養(yǎng)的菌株的在葡萄酒蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵過(guò)程中蛋白質(zhì)組之后,發(fā)現(xiàn)前者能夠更好的適應(yīng)酒中的極端環(huán)境。另外,Folio等從酒酒球菌ATCCBAA-1163中分離得到了一種新的具有蛋白酶活性的胞外蛋白,其被命名為EprA。之后,Folio研究小組利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)分析了ATCCBAA-1163在兩種含氮量不同的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)。結(jié)果顯示在兩種不同的含氮環(huán)境中,這一蛋白擁有相同的性質(zhì)。4jearmichiolson博士,以日本培養(yǎng)的jearmi在生產(chǎn)技術(shù)與基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)相比,代謝組學(xué)是一門(mén)闡述生物完整代謝體系的新興生物組學(xué)學(xué)科。其由英國(guó)倫敦帝國(guó)理工大學(xué)的JeremyNicholson教授創(chuàng)立。主要的目的就是了解在特定環(huán)境下參與生物體細(xì)胞各種代謝途徑中所涉及到的所有生化分子的種類(lèi)和性質(zhì),這些生物分子包括各種肽段、氨基酸、核酸、糖類(lèi)物質(zhì)、有機(jī)酸、多酚類(lèi)物質(zhì)、脂類(lèi)物質(zhì)和能被微生物細(xì)胞利用或合成的所有化學(xué)組分。4.1massspicarege結(jié)構(gòu)法當(dāng)前,為細(xì)胞代謝產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量的技術(shù)平臺(tái)有很多,其中包括核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)、氣相色譜-質(zhì)譜法(gaschromatography-massspectrometry,GC-MS)、毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜法(capillaryelectrophoresis-massspectrometry,CE-MS)、液相色譜-質(zhì)譜法(liquidchromatography-massspectrometry,LC-MS)、高效液相色譜法(high-pressureliquidchromatography,HPLC)、直噴式質(zhì)譜(direct-injectionmassspectrometry,DIMS)和傅里葉紅外光譜(Fouriertransforminfrared,FT-IR)。4.2不同菌株的發(fā)酵特性直到最近,代謝組學(xué)才被大量的應(yīng)用于醫(yī)藥研制和的食品營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)。然而代謝組學(xué)在葡萄酒發(fā)酵工業(yè)中卻鮮有應(yīng)用。葡萄酒中含有大量的化學(xué)物質(zhì),而這些物質(zhì)中的大多數(shù)都為釀酒微生物在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的二次代謝終產(chǎn)物。2009年,Boido等的研究了酒酒球菌DSM7008和D-11對(duì)Tannat紅葡萄酒中揮發(fā)性物質(zhì)的影響。通過(guò)利用GC-MS技術(shù)研分析了不同揮發(fā)性物質(zhì)在Tannat葡萄酒蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵過(guò)程中的濃度變化。在實(shí)驗(yàn)中當(dāng)兩株酒酒球菌完成MLF之后,共有37種揮發(fā)性成分在Tannat葡萄酒中被檢出和定量,其中包括醇、酯、酸和酚類(lèi)化合物。通過(guò)方差分析發(fā)現(xiàn)MFL對(duì)Tannat葡萄酒中的17種揮發(fā)性組分有明顯的影響,對(duì)8種揮發(fā)性組分有輕微的影響。例如,在D-11菌株完成MLF后,酒中的酯類(lèi)物質(zhì),如異戊酯、異丁酯、乙酸苯乙酯、丁二酸二乙酯、γ-丁內(nèi)酯、乙酸乙酯和泛內(nèi)酯的含量都會(huì)隨之升高,其中乙酸乙酯和泛內(nèi)酯的含量增加最為顯著,而乙酸己酯和的己酸乙酯的含量卻會(huì)隨之降低。而對(duì)于醇類(lèi)物質(zhì),在D-11完成MLF后,其酒中的2-苯乙醇、甲硫基丙醇和正己醇的含量都會(huì)有所增加,其中以己醇的含量增加最為顯著。另外,酒中揮發(fā)性酸丁酸和異丁酸的含量也都會(huì)顯著增加。而當(dāng)DSM7008菌株完成MLF時(shí),酒中乙酸乙酯的含量會(huì)顯著上升,而乙酸己酯和乙酸異丁酯的含量會(huì)減少。另外,揮發(fā)性酚類(lèi)物質(zhì)4-乙烯基愈創(chuàng)木酚和4-乙烯基苯酚的含量也都會(huì)有顯著的增加。兩株酒酒球菌都會(huì)通過(guò)自生生物代謝的特性了提高葡萄酒的香氣復(fù)雜度,尤其是D-11菌株,其可明顯提高酒中乙酸乙酯的含量,而乙酸乙酯能過(guò)賦予葡萄酒果香。另外,研究同樣發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行完瓶中陳釀后,葡萄酒中的醋酸鹽和酯類(lèi)物質(zhì)的濃度會(huì)有所下降,這一變化也會(huì)影響葡萄酒香氣的變化。在另外一個(gè)研究中,Lee等運(yùn)用代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)5種商業(yè)酒酒球菌菌株酒酒球菌MCW、Enofermα、Wyeast、Vinibacti111和Vinibacti222的蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵特性進(jìn)行了檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)NMR和GC-MS法進(jìn)行分析。結(jié)果顯示不同菌株的發(fā)酵行為對(duì)其次級(jí)代謝產(chǎn)物種類(lèi)變化的影響要遠(yuǎn)強(qiáng)于對(duì)初級(jí)代謝產(chǎn)物種類(lèi)變化的影響。另外,Lee等同樣研究了不同菌株對(duì)葡萄酒的影響。實(shí)驗(yàn)利用NMR和GC-MS比較了葡萄酒中一株商業(yè)酒酒球菌與L.plantarum的發(fā)酵特性和代謝能力。結(jié)果顯示,在葡萄酒蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵過(guò)程中L.plantarum產(chǎn)生初級(jí)代謝產(chǎn)物的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于酒酒球菌。這一結(jié)果表明不同種類(lèi)的乳酸菌產(chǎn)生初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的能力有所不同。雖然人們?cè)诖x組學(xué)研究中取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,但是各種技術(shù)的使用還是處在一個(gè)不成熟的階段,并且大多數(shù)的研究都存在深度不足的問(wèn)題。另外,代謝能力的計(jì)量準(zhǔn)確還有待提高。對(duì)于葡萄酒中由低分子質(zhì)量化合物的全面的動(dòng)態(tài)化學(xué)分析尚不能通過(guò)一種單一有效的代謝組學(xué)研究技術(shù)來(lái)完成。然而,現(xiàn)在所擁有的代謝組學(xué)研究技術(shù)已能很好的完成微生物代謝組學(xué)的相關(guān)研究。5aulindnhig對(duì)生物系統(tǒng)的信息化處理生物信息學(xué)(bioinformatics)一詞源自于19世紀(jì)70年代末PaulienHogeweg與BenHesper兩位科學(xué)家對(duì)生物系統(tǒng)的信息化處理的相關(guān)研究。其是利用信息學(xué)的技術(shù),其中包括從應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科衍生出的各種方法,以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析的一門(mén)學(xué)科。5.1代謝組學(xué)研究數(shù)據(jù),可供研究人員免費(fèi)登陸和獲取研究所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。在大量基因組數(shù)據(jù)的產(chǎn)生的同時(shí),將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視信息也變得至關(guān)重要?，F(xiàn)有的基因組可視化工具包括GenomeAtlas、MicrobialGenomeViewer和GENEWIZ等軟件。如同基因組學(xué)研究,在酒酒球菌代謝組學(xué)的研究中同樣會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在沒(méi)有生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)軟件的幫助下是無(wú)法進(jìn)行分析和研究的,而這些數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件都能夠在互聯(lián)網(wǎng)上獲取得到。這些數(shù)據(jù)庫(kù)主要提供的是生物化學(xué)物質(zhì)的名錄,以及它們的特性、