榨菜腌制过程中微生物群落结构演变与风味物质组成之间的相关性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801529
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2003.食品微生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Fuling Zhacai (pickled mustard tuber) is one of the three famous pickled vegetables in the world. Its production process includes alternate steps of three salting and three squeezing. Microorganisms thrive in all three salting steps, producing complex flavor components through their metabolic activities, giving the Zhacai a unique and strong flavor. However, it is not clear that the core functional microbiota which are closely related to the complex flavor components. Therefore, the control of fermentation process is mainly based on experience, lacking effective measures to improve the stability and reproducibility of flavor quality..This project plans to study the correlation relationship between the dynamic variation of microbial community structure and flavor components during the pickling process of Zhacai. Samples of Zhacai and its brine will be collected at each stage of the whole pickling process. Firstly, the total metagenomic DNA of microorganisms will be extracted from each Zhacai brine sample, the amplification products of 16S rRNA gene (total length, about 1500 bp) and ITS gene will be sequenced by PacBio SMRT sequencing platform, resulting in the most complete and in-depth data of microbial community structure and its dynamic variation. Secondly, in simultaneous, the four most critical flavor components of Zhacai, including organic acids, low molecular sugars, free amino acids and volatile flavor components, will be determined with HPLC, HPLC-ELSD (evaporative light scattering detector), automatic amino acid analyzer and GC-MS, respectively. Thirdly, all data generated from abovementioned two aspects will be subject to the correlation analysis with the methods of multivariate statistics, such as O2PLS (bidirectional orthogonal partial least squares), PLSR (partial least squares regression), RDA/CCA (canonical correlation analysis), PCA/PCoA (principal component analysis /principal coordinate analysis) and correlation coefficient heat map, so as to determine the core functional microbiota which have a significant correlation with most compositions of flavor compounds. Finally, two methods will be used to verify the function of the core functional microbiota: the function prediction analysis with the use of PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states) for bacteria or FUNGuild (fungi functional guild) for yeast and mold, and the traditional methods of screening active strains and analyzing flavor components when pure strain is inoculated in the fermentation process. This work will provide the most critical theoretical data for the establishment of controllable fermentation system, so as to improve the stability and reproducibility of the flavor quality of Zhacai.
榨菜腌制过程中经过微生物的发酵作用产生独特的风味品质,目前不清楚与风味物质组成高度相关的核心功能菌群,缺少有效的过程控制以提高风味品质的稳定性和重现性。本项目拟在榨菜腌制不同阶段采集样品,用PacBio SMRT 对微生物宏基因组DNA的16S rRNA(全长1500 bp)和ITS基因测序,深度解析微生物群落结构演变过程,并且与糖类、有机酸、氨基酸、挥发性成分组成变化过程的数据结合起来,应用多元统计法(O2PLS、PLSR、RDA/CCA、PCA/PCoA、Correlation Coefficient Heat Map)分析两者之间的相关性,找出在腌制过程中稳定存在、相对丰度较高、与风味物质组成高度相关的核心功能菌群,并且用PICRUSt/FUNGuild预测和纯菌株接种发酵两种方法验证核心功能菌群的功能。本项目的研究将为建立可控的发酵体系、提高榨菜风味品质稳定性和重现性提供理论依据。

结项摘要

榨菜在腌制过程中经过微生物的发酵作用形成独特的风味品质,本项目拟通过微生物群落结构和风味物质组成变化过程、以及它们之间相关性的研究,揭示对风味物质组成高度相关的核心功能菌群。本项目按照原计划实施。课题组于2018年11月至2019年3月、 2019年11月至2020年3月两次跟踪榨菜腌制过程。在第一次榨菜腌制过程的研究中,运用Illumina MiSeq对细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因测序,分析检测了基础生化指标(酸度、盐度、亚硝酸盐、还原糖、氨基酸态氮),采用O2PLS(bidirectional orthogonal partial least squares)和相关性系数热图(correlation coefficient heat map)分析细菌和真菌群落结构与生化指标的相关性,得出与生化指标高度相关的核心功能菌群。用PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)预测细菌和真菌群落的功能。.在第二次榨菜腌制过程的研究中,采用PacBio Sequel平台对细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因测序,分别达到1400 和1200 bp的测序长度,覆盖基因的全长,同时分析检测了基础生化指标(酸度、盐度、亚硝酸盐)和风味成分(有机酸、糖类、挥发性风味成分、氨基酸),运用相关性分析方法(O2PLS、correlation coefficient heat map)分析得出与风味成分数据高度相关的核心功能菌群。用PICRUSt预测细菌和真菌群落的功能。分析探讨了与风味成分数据高度相关的菌属。.此外,课题组采用培养法分离纯化榨菜腌制汁液中的微生物,筛选出了2株对芥子苷降解活性强、对酸/盐耐受性好的菌株,有待运用于榨菜腌制发酵菌剂。.本课题研究的意义和价值:(1)明确了筛选优良菌株开发榨菜腌制发酵菌剂的方向。(2)榨菜是一种富含γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的食品,有开发前景。(3)提出了减盐腌制的构想。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
亚油酸氧化引起大足黑山羊肌原纤维蛋白保水性变化的机制研究
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.028018
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟玉洁;武煊;江依;田冰;杨吉霞;陈应娟;陶晓奇
  • 通讯作者:
    陶晓奇
生花和不生花泡菜盐水真菌群落结构的对比研究
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.029302
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨吉霞;曾祥平;李玥梦;李舒婷;贺稚非
  • 通讯作者:
    贺稚非
基于AuNPs过氧化物酶活性的比色传感器在食品安全检测中的应用
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.028101
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田冰;武煊;钟玉洁;杨吉霞;陈应娟;陶晓奇
  • 通讯作者:
    陶晓奇
Metagenomic analysis of microbial community succession during the pickling process ofZhacai(preserved mustard tuber) and its correlation withZhacaibiochemical indices
榨菜腌制过程中微生物群落演替的宏基因组分析及其与榨菜生化指标的相关性
  • DOI:
    10.1002/jsfa.10785
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of the Science of Food and Agriculture
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yang Jixia;Li Fengzhu;Zhang Yuli;He Zhifei
  • 通讯作者:
    He Zhifei

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其他文献

牦牛奶酪中乳酸菌的随机扩增多态性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨吉霞;陈芝兰;杨海燕;黄艾祥;陈宗道
  • 通讯作者:
    陈宗道
16S rDNA序列分析法快速鉴定西藏地区传统乳制品中的乳酸菌
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏雪娟;陈芝兰;陈宗道;阚建全;杨吉霞
  • 通讯作者:
    杨吉霞
牦牛奶酪中乳酸菌的分离鉴定及发酵性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨吉霞;陈芝兰;杨海燕;黄艾祥;陈宗道;贺稚非
  • 通讯作者:
    贺稚非

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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