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基于Illumina MiSeq技术分析腌干鱼加工过程微生物群落多样性

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-09
核心提示: 传统腌干鱼制品由于其易保存、营养丰富、风味独特,深受人们喜爱。
   传统腌干鱼制品由于其易保存、营养丰富、风味独特,深受人们喜爱。腌干鱼在腌制加工过程中伴随着极为复杂的理化变化和微生物变化。腌制食品的加工一般要经过腌制和干制两道工序,腌制主要是食盐渗透的过程,对微生物进行选择性培养,杀死或抑制一部分腐败菌的生长繁殖;干制则是脱去大部分水分,干制过程中有大量的乳酸菌、微球菌和葡萄球菌生长。传统的腌干鱼制品主要通过自然发酵生成,但是这种发酵工艺已不适合现代化生产的要求。因此,人们越来越倾向于应用有益微生物来实现发酵过程的有效控制,对微生物群落结构进行有效调控,并缩短腌制时间,改善产品品质,保证产品的食用安全性。
 
  来自中国水产科学研究院南海水产研究所和上海海洋大学食品学院的吴燕燕、钱茜茜、李来好等人,从腌干鱼加工过程中的几个关键环节取样,应用IlluminaMiSeq测序技术分析样品中的微生物群落结构以及随着加工的进行微生物群落的变化。探讨添加乳酸菌发酵剂后鱼肉中微生物群落的结构变化以及弄清楚发酵剂在腌干鱼加工过程中能否成为优势菌,这为优化腌干鱼的生产工艺提供参考依据。
 
  讨    论
 
  对腌干鱼加工过程各阶段样品通过试剂盒提取DNA,特异性引物扩增PCR产物,是各个时期各种微生物的16S rDNA的混合物,代表了该加工阶段样品的微生物群体。
 
  由微生物数据库比对分析结果,腌干鱼加工过程反映了细菌种群的多样性特点。其中,蓝圆鲹在初始阶段漫游球菌(Vagococcus)和耶尔森菌(Yersinia)是文库中的优势类别,相对丰度分别为18.75%~40.00%和40.00%~88.23%,随着传统腌制加工的进行,弧菌(Vibrio)成为丰度最高的属类,所占比例为40.00%~97.24%,葡萄球菌(Staphylococcus)成为次要优势菌,所占比例为0~40.00%。但随着乳酸菌发酵剂的加入,样品中的微生物群落结构发生了变化,弧菌(Vibrio)不再是优势菌,甚至已经消失。未分类的菌属急剧增加,成为主要优势菌,片球菌(Pediococcus)和希瓦氏菌(Shewanella)成为次要优势菌。海鲈在初始阶段菌相比蓝圆鲹复杂,包含11个属的微生物,乳球菌(Lactococcus)、假单胞菌(Pseudomonas)、漫游球菌(Vagocuccus)、耶尔森菌(Yersinia)和未分类的属是文库中的优势菌,最高相对丰度均大于40.00%。随着传统腌制加工的进行,细菌种类并没有明显增加,但物种变化较大。乳球菌(Lactococcus)属和漫游球菌属(Vagocuccus)在整个加工阶段一直处于优势地位,到了腌制和干燥阶段,乳球菌(Lactococcus)的数量达到较大值(42.31%~59.42%),这一阶段微生物最活跃,各种微生物在酶的作用下迅速分解肌肉中的蛋白质和脂肪,生成小分子物质,使腌干鱼风味品质变好。期间pH值的降低和水分活度的降低,即使在初始菌相中存在下来的肠杆菌、肠球菌和假单胞菌等活动也会受到抑制,只有抗酸性比较强的细菌才能存活下来。加入乳酸菌辅助发酵后,葡萄球菌属和乳球菌属的相对丰度明显增加,它们在之后的加工过程中将会对制品风味产生良好影响。
 
  腌干鱼在加工过程中微生物群落分析目前还没有前人作过详细分析,但是与生物胺相关的微生物有前人作过相关研究,假单胞菌、弧菌是产生物胺优势微生物,而腌制食品中的生物胺含量较高,这为产胺微生物的生长提供了充足的条件,这可能是假单胞菌和弧菌等是优势菌的重要原因。
 
  蓝圆鲹是海产鱼中的青皮红肉鱼类,肌肉中含血红蛋白较多, 因此组氨酸含量也较高,这为产组胺微生物的生长提供了充足的营养物质,所以,组胺生成菌弧菌(Vibrio)和葡萄球菌(Staphylococcus)为蓝圆鲹加工中的优势菌。海鲈是养殖品种中的白色鱼肉,组氨酸含量明显低于青皮红肉鱼,因此产组胺微生物(弧菌和葡萄球菌)并不占优势。
 
  研究表明,Miseq测序比一般的传统培养方法反映的细菌种类多,能够更好地反映腌制食品体系中细菌菌落结构的多样性及变化,主要是由于MiSeq测序读长和质量可以通过比较每组配对的阅读框的末端片段并拼接成为单个片段的方式得到提高,这使得研究人员使用IlluminaMiSeq得到和通过454焦磷酸测序得到的序列长度相似的合并序列,这样不但可以降低测序成本,还可以提高测序结果的质量。
 
  结    论
 
  通过宏基因组技术对传统腌干鱼和乳酸菌法腌干鱼各加工阶段的微生物群落多样性分析表明,加工过程中细菌多样性十分丰富,主要分为三大类: Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria;蓝圆鲹初始菌相中优势细菌为Enterbacteriaceae、Enterococcactae、Pseudomonadaceae、Shewanellaceae,新鲜海鲈中初始菌相中优势菌主要是Aeromonadaceae、Bacillaceae、Staphylococcaceae、Comamonadaceae、Enterbacteriaceae、Enterococcaceae、Moraganellaceae、Streptococcaceae等。传统腌制加工过程中菌相比较单一,优势菌主要是Vibrionaceae、Staphylococcaceae、Pseudomonadaceae、Planococcaceae;而乳酸菌法腌制加工过程中细菌多样性在总体上呈现增加趋势,接种乳酸菌发酵后,乳酸菌成为了优势菌,并且促进了Exiguobacteracea、Staphylococcaceae等优势菌的繁殖。海鲈在腌制加工过程中细菌多样性明显高于蓝圆鲹,乳酸菌法腌制海鲈过程细菌多样性比传统法多,而乳酸菌法腌制蓝圆鲹过程中出现了在传统腌制过程没有的Aeromonadaceae、Lactobacillaceae等菌。
 
  腌干鱼加工过程中细菌多样性与加工方法和鱼的品种有密切关系。乳酸菌法腌干鱼的技术是本实验室开发的快速鱼类腌制加工技术,目的是在保持腌干鱼制品保持传统腌干鱼特有风味的同时,缩短加工时间,提升产品安全性和风味特性,通过对其微生物多样性分析也进一步证明该技术在加工过程细菌多样性更丰富,特别是有益的微生物成为优势菌,这为乳酸菌法腌干鱼加工技术的进一步优化和推广应用提供技术支持。
 
 
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