2024-01-29
南昌大學食品(pin)(pin)(pin)學院先(xian)后(hou)在(zai)《Food Bioscience》和(he)《Food Research International》上連(lian)發(fa)兩(liang)篇文(wen)章，分別(bie)解(jie)析了不同發(fa)酵(jiao)工藝(yi)對老(lao)壇酸菜品(pin)(pin)(pin)質(zhi)(zhi)的影響(xiang)以及老(lao)壇酸菜自發(fa)發(fa)酵(jiao)過(guo)程(cheng)中的微(wei)生物演替和(he)風味形(xing)成機制。該系列研究有助于深刻理解(jie)工藝(yi)與品(pin)(pin)(pin)質(zhi)(zhi)、活性微(wei)生物與風味品(pin)(pin)(pin)質(zhi)(zhi)形(xing)成之間的關系。
以上(shang)研(yan)究的高(gao)通量測(ce)序和部(bu)分分析工作由上(shang)海(hai)派森(sen)諾生物科技股份(fen)有(you)限公司完成。
文(wen)章(zhang)一
影(ying)響因(yin)子(zi)：5.2
一(yi)、研究(jiu)背(bei)景
老壇酸(suan)菜是中(zhong)國(guo)著名的(de)(de)傳統發(fa)(fa)酵(jiao)蔬菜，風味獨(du)特，已成(cheng)為中(zhong)國(guo)消費者最受歡迎的(de)(de)加工蔬菜產品之一(yi)。目前(qian)出現了一(yi)種(zhong)(zhong)新型的(de)(de)老壇酸(suan)菜生產形式(shi)，即在一(yi)個相(xiang)對開(kai)放的(de)(de)環境中(zhong)進(jin)行發(fa)(fa)酵(jiao)，使用已澆筑的(de)(de)混(hun)凝土池作為發(fa)(fa)酵(jiao)容器。從生產經驗可知，池發(fa)(fa)酵(jiao)的(de)(de)老壇酸(suan)菜比罐子發(fa)(fa)酵(jiao)的(de)(de)味道弱。然而，這種(zhong)(zhong)不同發(fa)(fa)酵(jiao)工藝對老壇酸(suan)菜品質的(de)(de)影(ying)響仍不清楚(chu)。
二(er)、研究(jiu)方法
檢測樣本：罐式(shi)腌漬(zi)法(LTSC-J)和池式(shi)腌漬(zi)法(LTSC-P)的老壇酸菜鹽水
組(zu)學檢(jian)測：16S rRNA基因 V3V4區+ITS1+代謝組(zu)
測(ce)序平(ping)臺&分析(xi)：Illumina NovaSeq+派森諾基因云
三、研究結果
LTSC-P具(ju)有較高(gao)的鹽度、葡萄糖含(han)量和(he)(he)(he)組氨酸(suan)(suan)含(han)量，而LTSC-J具(ju)有較高(gao)的可滴定酸(suan)(suan)、乳(ru)酸(suan)(suan)含(han)量和(he)(he)(he)異(yi)丁酸(suan)(suan)含(han)量。在兩種老壇(tan)酸(suan)(suan)菜(cai)中(zhong)發現(xian)了9種不(bu)同的芳(fang)香(xiang)活性(xing)化(hua)(hua)合(he)物(wu):茴香(xiang)醇、桉(an)油醇、硫化(hua)(hua)二(er)烯(xi)丙(bing)基(ji)、雌(ci)二(er)醇、二(er)硫化(hua)(hua)二(er)烯(xi)丙(bing)基(ji)、丁香(xiang)酚、芳(fang)樟醇、壬醛和(he)(he)(he)丁酸(suan)(suan)乙酯。LTSC-P中(zhong)Weissella、Acinetobacter、Pseudomonas、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Inhella和(he)(he)(he) Leuconostoc的相對豐度高(gao)于LTSC-J。共現(xian)分析表明(ming)，兩種老潭酸(suan)(suan)菜(cai)菌群網絡(luo)共現(xian)模式(shi)存在顯著差異(yi)。Spearman相關分析顯示，18種細菌與61種風(feng)味化(hua)(hua)合(he)物(wu)之間(jian)存在很強的相關性(xing)。最后，細菌代謝(xie)功能(neng)預測(ce)表明(ming)，硫化(hua)(hua)物(wu)和(he)(he)(he)芳(fang)香(xiang)酯可能(neng)通(tong)過硫代謝(xie)、半胱氨酸(suan)(suan)和(he)(he)(he)蛋氨酸(suan)(suan)代謝(xie)、丙(bing)酮酸(suan)(suan)代謝(xie)和(he)(he)(he)丁酸(suan)(suan)代謝(xie)進行生物(wu)合(he)成(cheng)。
圖(tu)1 LTSC-J和(he)LTSC-P樣(yang)品中(zhong)揮發性風味化合物的差異
圖2 LTSC-J和LTSC-P樣本(ben)的細菌(jun)多樣性、群落結構和生物標志物
圖3 基于不(bu)同(tong)工(gong)藝(yi)細菌和(he)真菌的共現網絡
圖4 微(wei)生物群落與風味、環境因(yin)素的相(xiang)關性
圖(tu)5 利用PICRUSt2的16S rRNA測序數據集(ji)對老壇酸菜細菌群落的功能進行(xing)預測
四、研究結論
本(ben)研(yan)(yan)究(jiu)對兩種類型(xing)的老(lao)(lao)壇酸(suan)(suan)(suan)菜的理化性(xing)質、糖類、有(you)機酸(suan)(suan)(suan)、氨基酸(suan)(suan)(suan)、揮(hui)(hui)發(fa)性(xing)風(feng)(feng)(feng)味(wei)圖譜和(he)微(wei)(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)群(qun)(qun)落(luo)(luo)進行了研(yan)(yan)究(jiu)。與(yu)LTSC-P相比，較高的乳酸(suan)(suan)(suan)含量(liang)和(he)揮(hui)(hui)發(fa)性(xing)風(feng)(feng)(feng)味(wei)化合物(wu)(wu)(wu)濃度是LTSC-J的獨(du)特(te)風(feng)(feng)(feng)味(wei)。兩種類型(xing)的老(lao)(lao)壇酸(suan)(suan)(suan)菜在微(wei)(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)組成(cheng)、α多(duo)樣性(xing)和(he)群(qun)(qun)落(luo)(luo)結(jie)構上的差異(yi)可能是由(you)于(yu)其鹽(yan)度和(he)發(fa)酵環境的差異(yi)所致。此外，差異(yi)風(feng)(feng)(feng)味(wei)化合物(wu)(wu)(wu)的生物(wu)(wu)(wu)合成(cheng)可能與(yu)老(lao)(lao)壇酸(suan)(suan)(suan)菜的某些細菌(jun)(jun)屬有(you)關。綜(zong)上所述，不同(tong)生產工藝對老(lao)(lao)壇酸(suan)(suan)(suan)菜的菌(jun)(jun)群(qun)(qun)和(he)風(feng)(feng)(feng)味(wei)有(you)顯著影響。本(ben)研(yan)(yan)究(jiu)揭示了罐池腌制(zhi)(zhi)的微(wei)(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)組成(cheng)和(he)風(feng)(feng)(feng)味(wei)特(te)征，提高了我們對兩種類型(xing)的核心功能細菌(jun)(jun)屬和(he)真(zhen)菌(jun)(jun)屬的認識。但這些風(feng)(feng)(feng)味(wei)化合物(wu)(wu)(wu)的形成(cheng)機制(zhi)(zhi)及(ji)其與(yu)老(lao)(lao)壇酸(suan)(suan)(suan)菜地區微(wei)(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)群(qun)(qun)落(luo)(luo)的關系仍(reng)有(you)待進一步研(yan)(yan)究(jiu)。
文(wen)章二
影(ying)響(xiang)因子(zi)：8.1
一、研究(jiu)背景
老壇(tan)酸菜一(yi)(yi)般以雪里(li)蕻為主料，加入紅(hong)辣(la)椒、生(sheng)(sheng)(sheng)姜、大(da)蒜等(deng)調(diao)料，在壇(tan)子里(li)腌制一(yi)(yi)個月。老壇(tan)酸菜的(de)(de)消(xiao)費群(qun)體極其(qi)龐大(da)，2020 年(nian)(nian)的(de)(de)年(nian)(nian)產(chan)量達到 507 萬噸。因(yin)此，老壇(tan)酸菜需(xu)要(yao)大(da)規模的(de)(de)工業生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)來(lai)滿(man)足(zu)消(xiao)費者(zhe)的(de)(de)需(xu)求。一(yi)(yi)些(xie)研(yan)究調(diao)查(cha)了風(feng)(feng)味(wei)(wei)特征(zheng)及(ji)其(qi)與微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物群(qun)落的(de)(de)相關(guan)(guan)性(xing)，結果(guo)表明(ming)這些(xie)風(feng)(feng)味(wei)(wei)化合物主要(yao)與乳酸桿(gan)菌(jun)、哈拉(la)納氏菌(jun)和鹵單胞菌(jun)有關(guan)(guan)。然(ran)而，根據這些(xie)統計分析的(de)(de)結果(guo)，很(hen)難揭示微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物群(qun)落在風(feng)(feng)味(wei)(wei)形成中的(de)(de)具體作用(yong)。老壇(tan)酸菜中產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)風(feng)(feng)味(wei)(wei)的(de)(de)核心(xin)功能微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物群(qun)和風(feng)(feng)味(wei)(wei)代謝途徑中的(de)(de)關(guan)(guan)鍵酶需(xu)要(yao)系統地闡(chan)明(ming)。
二(er)、研究方(fang)法
檢測樣本(ben)：不同發酵時期（發酵0、1、4、7、14、28、42d）的老壇酸菜鹽(yan)水
組(zu)學(xue)檢測(ce)：宏轉錄組(zu)+代(dai)謝組(zu)
測(ce)序(xu)平臺(tai)&分析(xi)：Illumina NovaSeq
三、研究(jiu)結(jie)果(guo)
通(tong)過代謝(xie)(xie)組(zu)學分(fen)(fen)析(xi)，共(gong)鑒定出老壇酸(suan)菜(cai)中 21 種(zhong)(zhong)特(te)征風(feng)味代謝(xie)(xie)物(wu)，包括 8 種(zhong)(zhong)硫化物(wu)、6 種(zhong)(zhong)萜(tie)烯類化合物(wu)、3 種(zhong)(zhong)有(you)機酸(suan)、2 種(zhong)(zhong)異(yi)硫氰酸(suan)鹽(yan)、1 種(zhong)(zhong)酯和 1 種(zhong)(zhong)吡嗪(qin)。宏轉錄組(zu)分(fen)(fen)析(xi)揭示(shi)了發酵不(bu)同(tong)階段活性微(wei)生物(wu)群的(de)變化，進一步分(fen)(fen)析(xi)表明有(you)機酸(suan)是微(wei)生物(wu)演替(ti)的(de)主要驅動力。
圖1 老壇酸菜(cai)發(fa)酵過程中(zhong)的理化性(xing)質(zhi)和非揮發(fa)性(xing)風味特征
圖2 老壇酸菜(cai)發酵過程中的微生物多(duo)樣性與(yu)組成
圖3 老(lao)壇酸菜發酵(jiao)過(guo)程(cheng)中微生物群(qun)落演替的驅(qu)動因素和共生模(mo)式(shi)
圖4 特征風味(wei)代謝物與活(huo)性(xing)(xing)微生物群之間的相關性(xing)(xing)
圖5 重(zhong)構(gou)特色風(feng)味(wei)化(hua)合(he)物形成(cheng)的代(dai)(dai)謝(xie)網(wang)絡（整合(he)元轉錄組(zu)和風(feng)味(wei)代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)數據集）
四、研究(jiu)結論
本研究通過(guo)代謝(xie)組和(he)(he)(he)宏(hong)轉錄(lu)組分析(xi)，對老壇酸(suan)(suan)(suan)菜(cai)發酵(jiao)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)味(wei)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)和(he)(he)(he)活性微(wei)(wei)生(sheng)物群演替進行了研究。乳酸(suan)(suan)(suan)是老壇酸(suan)(suan)(suan)菜(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)主要有(you)機(ji)酸(suan)(suan)(suan)，在老壇酸(suan)(suan)(suan)菜(cai)中發現了21種(zhong)(zhong)(zhong)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)風(feng)味(wei)化合物，包括8種(zhong)(zhong)(zhong)硫化物、6種(zhong)(zhong)(zhong)萜烯、3種(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機(ji)酸(suan)(suan)(suan)、2種(zhong)(zhong)(zhong)異硫氰酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、1種(zhong)(zhong)(zhong)酯(zhi)和(he)(he)(he)1種(zhong)(zhong)(zhong)吡嗪。甘油醛-3P、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)烯醇丙酮酸(suan)(suan)(suan)、丙酮酸(suan)(suan)(suan)和(he)(he)(he)乙(yi)酰-CoA 是形成(cheng)(cheng)這些特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)味(wei)道的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵中間代謝(xie)產物。在老壇酸(suan)(suan)(suan)菜(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)不同發酵(jiao)階段，各種(zhong)(zhong)(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)物依次(ci)占(zhan)據主導地(di)位，主要由有(you)機(ji)酸(suan)(suan)(suan)（尤其是乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)和(he)(he)(he)異丁酸(suan)(suan)(suan)）驅動。此外(wai)，食品乳桿(gan)菌（Companilactobacillus alimentarius）、西巴(ba)氏乳桿(gan)菌（Weissella cibaria）、植物乳桿(gan)菌（Lactiplantibacillus plantarum）和(he)(he)(he)椰菜(cai)乳桿(gan)菌（Loigolactobacillus coryniformis）被(bei)確定為核(he)(he)心功(gong)(gong)能微(wei)(wei)生(sheng)物，參與了特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)風(feng)味(wei)化合物的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)。此外(wai)，核(he)(he)心功(gong)(gong)能微(wei)(wei)生(sheng)物在老壇酸(suan)(suan)(suan)菜(cai)風(feng)味(wei)形成(cheng)(cheng)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)體作用仍需在代謝(xie)水平上進一步驗證，以獲得具(ju)有(you)風(feng)味(wei)調(diao)節作用的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)良(liang)菌株(zhu)，從而在老壇酸(suan)(suan)(suan)菜(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)工業(ye)化生(sheng)產中實現風(feng)味(wei)品質的(de)(de)(de)(de)(de)定向調(diao)節和(he)(he)(he)可重復(fu)性。
文章索引：
1.Xiong S, Qiu D, Xu X, et al. Heterogeneity of microbiome and flavor profiles of industrial-scale Laotan Suancai: Fermentation craft plays important roles. Food Bioscience, 2023, 55: 102928.
2.Xiong S, Xu X, Zhang L, et al. Integrated metatranscriptomics and metabolomics reveal microbial succession and flavor formation mechanisms during the spontaneous fermentation of Laotan Suancai. Food Research International, 2024, 177: 113865.
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