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四川泡菜微生物群落研究及功能菌选育

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四川泡菜是以新鲜蔬菜为主要原料或加以少量辅料,用3%-7%盐水泡制的发酵食品。四川泡菜是我国传统美食,早在3000多年前人们就掌握该方法来保存蔬菜。因其鲜脆可口受到人们的广泛喜爱,其中的益生菌及营养物质对人们的健康具有重要意义。 韩国各类泡菜中细菌群落的研究较系统深入。四川家庭和工厂泡菜细菌群落的研究较少,环境因子与泡菜中微生物群落间关系的研究不够全面,家庭泡菜发酵过程中微生物的动态演替还不够清楚,泡菜中菌剂的研究还可以进一步深入。无论是四川还是韩国泡菜,其中真菌群落组成及功能的报道较少。 因此,本文采集了四川和重庆地区共61个泡菜样品(包括家庭泡制及工厂泡制样品),自制了四川泡菜发酵过程中的样品,提取了泡菜水样品的DNA。采用Illumina Miseq平台对细菌的16s rDNA V4区和真菌的ITS2区进行高通量测序,分析了四川泡菜中细菌和真菌群落组成特征,揭示了不同分组四川泡菜样品中的微生物群落组成差异及原因。结合高通量测序分析结果,采用可培养技术筛选了各泡菜样品中的部分功能菌株,鉴定并保存。主要研究结果如下: (1)从各泡菜样品中共筛选获得菌株89株,其中细菌64株,真菌25株,细菌包括乳杆菌、片球菌、乳球菌、肠杆菌、魏斯氏菌、明串珠菌、不动杆菌和芽孢杆菌;真菌包括假丝酵母、毕赤酵母、维克汉逊酵母、得巴利酵母和地霉属。经检测所有的乳酸菌均具备产乳酸的功能,部分乳酸菌还可产己酸,其中部分植物乳杆菌具有胆盐水解酶基因(bsh基因)和反硝化基因(narG基因);所检测的酵母菌都具备产乙醇和良好的耐酸耐盐性能,部分酵母菌还具备代谢乳酸的功能。 (2)本研究测定了61个泡菜水样品的pH值、总酸度和盐度。发现工厂泡菜的pH值和盐度高于家庭泡菜,而总酸度低于家庭泡菜。从细菌的群落组成来看,在门水平,四川泡菜主要由变形菌门和厚壁菌门组成。在属水平,四川泡菜的细菌群落不仅包含乳杆菌和片球菌为主的乳酸菌,还包含盐单胞菌和色盐杆菌。对四川泡菜细菌群落组成具有显著影响的因素(p<0.05)为:工艺、盐度和pH值。从真菌的群落组成来看,在门水平,四川泡菜的优势菌为子囊菌门和担子菌门。在属水平,四川泡菜的优势菌为毕赤酵母、得巴利酵母、假丝酵母、产香酵母、维克汉逊酵母和结合酵母等。与影响四川泡菜细菌群落组成因素不同的是,地域、工艺和盐度对四川泡菜真菌的群落组成具有显著影响(p<0.05)。无论是真菌还是细菌,对四川泡菜中风味物质的产生及保健方面都具有重要的意义,并且其中的酵母菌可以代谢乳酸,可以解除因乳酸积累而产生的对乳酸菌的反馈抑制。 (3)在四川泡菜发酵过程中可根据pH值、总酸度和微生物群落的变化,将发酵过程分为3个阶段。从细菌群落演替来看,厚壁菌门和变形菌门细菌是整个过程的优势菌。变形菌门在第1阶段占最优势,随着发酵进行丰度逐渐降低。在第3阶段,厚壁菌门成为最优势的类群。在属的水平上,发酵第1阶段,肠杆菌和气单胞菌的丰度较高;发酵第2阶段,乳球菌增加较快,肠杆菌和气单胞菌逐渐降低。发酵第3阶段,乳杆菌和乳球菌成为了泡菜中最主要的细菌,肠杆菌和气单胞菌的丰度降低。从真菌的群落演替来看,发酵第1阶段存在着较多的霉菌(曲霉、红曲霉和青霉)和酵母菌(毕赤酵母和维克汉逊酵母)。在发酵的第2阶段,假丝酵母和产香酵母成为最优势的真菌。发酵进行到第3阶段时,假丝酵母(78.97%)占据绝对优势。经测定,泡菜中的真菌和细菌在泡菜的发酵过程均起着关键作用。

储倩

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泡菜发酵 细菌群落 真菌群落 功能菌株

硕士

生物工程

黄钧

2018

中国科学院大学

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