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胡椒是重要的热带香辛料植物,素有“香料之王”之称。我国胡椒多以白胡椒产品的形式进入国际市场。但常采用的传统浸泡脱皮工艺生产出的白胡椒品质较低,虽销量大,但价格低,难以体现出白胡椒的经济价值。近年来的研究发现,生物脱皮法在解决胡椒脱皮问题上具有极大的潜力,但是该方法尚不成熟。为完善胡椒生物脱皮工艺的理论基础,本研究应用基于二代测序平台的高通量测序技术,全面剖析采用传统浸泡法脱皮过程(0-6d)和本课题组研发的固态发酵脱皮过程(0-60h)中微生物菌群结构及其动态变化,以及基于菌群功能基因的分析,解读脱皮相关的复杂酶系。主要结果如下:(1)传统浸泡脱皮过程中,基于UniFrac距离进行的PCoA分析表明在胡椒脱皮过程中微生物的菌群结构发生着剧烈的变化,其中在属水平上Selenomonas和Prevotella在整个过程中起到了关键作用。我们在每一时间点样品中鉴定出 28 条核心 OTU,主要属于Selenomona,Prevotella,Megasphaera,Anaerovibrio,和Clostridium。该结果同将这五种菌属进行荧光定量的结果一致。基于功能基因分析微生物功能时,发现在脱皮的过程中微生物与果皮分解代谢相关的功能基因极为活跃。其中尤为显著的是,与乙酰木聚糖酯酶相关联的COG3458和与果胶酯酶相关联的COG4677在脱皮过程中含量急剧增加,表明该两种酶为脱皮关键酶。该结果通过检测这两种酶在脱皮过程中的活力而得到了验证。(2)固态发酵脱皮过程中,基于UniFrac距离进行的PCoA分析发现:在胡椒发酵脱皮过程中真菌菌群结构稳定,黑曲霉(Aspergillus niger)接入后在整个发酵阶段始终占据主导地位,菌种相对含量高达95%以上。而细菌菌群结构在发酵不同时期持续波动,其中假单胞菌属(Pseudomonas)、塔特姆氏菌属(Tatumella)、泛菌属(Pantoea)、不动杆菌属(Acinetobacter)、乳球菌属(Laactococcus)、肠杆菌属(Enterobacter)等菌属占据所有细菌含量的95%以上。基于微生物菌群相关性的研究表明,假单胞菌属和不动杆菌属与黑曲霉呈显著正相关,具有显著的协同作用。基于微生物功能基因的分析表明,上述三个属细菌及真菌与胡椒脱皮关键酶果胶酯酶(COG4677)和乙酰基木聚糖酶(COG3458)的产生密切相关。