乳酸菌功能解析及其对酱油发酵的影响机制

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31771955
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
方芳
依托单位：
江南大学
学科分类：
C2003.食品微生物学
结题年份：
2021
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
张娟；张伟平；吴迪；王博；李巧玉；徐洁；
关键词：
比较基因组分析鉴定发酵食品乳酸菌酱油

项目摘要

Lactic acid bacteria (LAB) is a representing bacteria in a diverse bacterial community in many types of fermented foods. They contribute to texture change of food or raw materials, nutrients improvement, additional characteristic flavor and aroma, and has the impact on compounds metabolism and microbial interactions. The specific function of LAB and the connection with other commensals is still unclarified due to the complexity of bacterial community and diversity of lactic acid bacteria in fermented foods. This proposal targets on investigation of the dynamic composition and quantity of LAB in soy sauce moromi during fermentation through metagenome sequencing and real-time quantitative PCR analysis. Comparative genome analysis of the dominant LAB and specific LAB will be performed to discover their adaption to stress and effect on soy sauce fermentation. In addition, the connections between LAB biochemical and biological properties and soy sauce fermentation, as well as and the interaction of LAB with other commensals in the moromi will be investigated. Results and discoveries of this project turns to be the key basis in finding solutions for studying microbes in a complex bacterial community.

乳酸菌是食品混菌发酵体系中广泛存在的一类微生物，它们对改善食品结构、风味物质合成、平衡菌群和抑制杂菌的生长具有重要的作用和影响。然而，由于食品混菌发酵体系的复杂性和乳酸菌的多样性，目前还没有实现对体系中乳酸菌的全面功能解析和与食品组分合成与代谢及与其它微生物相互作用关系的系统关联分析。本项目采用宏基因组测序和实时定量PCR结合的方法揭示酱油发酵过程酱醪中乳酸菌的组成和数量变化规律；采用基于比较基因组的分析方法对酱醪中优势乳酸菌和特征乳酸菌耐受环境胁迫能力和与酱油发酵相关功能进行解析；揭示乳酸菌与酱油发酵过程中风味物质形成以及它们与其它微生物之间的相互作用关系的关联性。研究结果对阐明食品混菌发酵机理，保证发酵食品品质的稳定性和安全性，以及定向强化发酵食品中的特定组分具有重要意义，并可为研究其它类型混菌体系中特定微生物的功能提供研究思路。

结项摘要

混菌发酵体系中核心和关键微生物的物质代谢和与其它微生物的互作对发酵进程和食品最终的质量与风味有重要的影响。乳酸菌是酱油发酵体系中的优势细菌，但它们适应酱醪环境的生理特性和对群落中其它微生物及酱油发酵的影响尚不完全清楚。这对于精准控制发酵、保证质量稳定和优化酱油品质具有较大的挑战。因此，揭示酱油发酵过程乳酸菌的组成与数量变化以及优势或功能乳酸菌的生理和代谢特性，解析乳酸菌协同发酵对酱油中风味与功能物质生成的影响，对于阐明乳酸菌参与酱油发酵的功能与机制具有重要的意义。本项目主要研究结果如下：.(1) 酱油发酵体系中的乳酸菌主要包括魏斯氏菌、足球菌和嗜盐四联球菌等。其中类肠膜魏斯氏菌占细菌组成的50%以上，在发酵过程其数量在108拷贝数/g酱醪以上，是数量最多的优势功能细菌；.(2) 类肠膜魏斯氏菌适应酱醪胁迫环境的能力优于嗜盐四联球菌和其它不耐盐细菌，它是参与酱油发酵的重要功能细菌。类肠膜魏斯氏与嗜盐四联球菌都产寡肽酶、氨肽酶和合成短链脂肪酸的特性，可能对酱油中功能与风味物质的生成有一定贡献；.(3) 类肠膜魏斯氏菌与鲁氏接合酵母协同发酵，在促进其生长的同时，使酱油中鲜味氨基酸含量增加50%，挥发性风味物质总量增加了2.1倍，辛醛、4-乙基愈创木酚（4-EG）等酱香风味物质含量显著增加。嗜盐四联球菌与鲁氏接合酵母协同发酵可使酱油中鲜味氨基酸含量增加34%，挥发性物质含量增加1.5-2.4倍。.本项目研究结果对阐明食品发酵混菌体系中乳酸菌的功能和参与发酵机制具有重要的科学意义和理论价值。建立的乳酸菌协同发酵提高酱油品质相关技术，对于促进生物技术在传统发酵食品中的应用和开发创新酱油发酵工艺（如减盐发酵）及创新酱油产品，具有重要的科学意义和良好的工业应用价值。