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发酵过程中鲊鱼的细菌群落动态和品质特征变化

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-12
核心提示:固态发酵鱼制品是一类能提供优质蛋白质资源、深受人们喜爱的传统发酵食品。鱼固态发酵也是热带或亚热带地区的人民为了在高温、高湿度条件下保存鱼肉的一种方式,在日本、东南亚和非洲等地常见这种产品销售。
   固态发酵鱼制品是一类能提供优质蛋白质资源、深受人们喜爱的传统发酵食品。鱼固态发酵也是热带或亚热带地区的人民为了在高温、高湿度条件下保存鱼肉的一种方式,在日本、东南亚和非洲等地常见这种产品销售。
 
  传统固态发酵鱼制品主要采用传统的自然发酵制作,发酵时间长,发酵条件难以控制,只能在秋末、冬季生产。为缩短发酵时间,防止产品的随机性,国内不少学者对定向分离筛选、接种发酵进行了研究探讨,但得到的产品口感不如传统加工的产品。
 
  湖南省农业科学院湖南省农产品加工研究所于美娟、杨慧、谭欢等人拟取同条件下发酵0~180d的传统固态发酵鲊鱼样品,采用溴化十六烷三甲铵(CTAB)法提取总细菌DNA,根据所扩增的16SrDNA区域特点,基于IlluminaHiSeq高通量测序平台双末端测序,揭示其发酵过程中细菌群落结构及动态变化,同时结合质构分析仪、全自动氨基酸分析仪、GC-MS等分析手段,提示其发酵过程中质构变化、氨基酸组分的降解、脂肪酸组分的降解及与时间的相关性,进一步加深对传统固态发酵鲊鱼发酵机制的认识,较全面地掌握发酵过程,从而为利用微生物资源、改善传统发酵工艺和控制产品质量安全提供理论依据。
 
  1、 发酵过程中细菌多样性变化
 
  结果可知,共得到568114条有效序列,平均每个样品含有56811条序列(48997~63019条),有效序列越多,进入分类的序列(TaxonTags)也越多。独特序列(UniqueTags)除发酵0~10d样品在2000以上外,其他时间段的样品大致多在200~300之间。另外,各样品的GoodsCoverage指数均在0.995以上,说明本实验的测序量已经达到饱和,测序结果基本能够反映传统固态发酵鲊鱼发酵过程中微生物菌群多样性组成,测序深度已基本覆盖样品中所有微生物,更多的数据量对发现新的OTUs的边际贡献很小。
 
  2、发酵过程中细菌群落结构变化
 
  在发酵0~180d期间,各阶段的发酵鲊鱼所含细菌门水平类基本相似,主要有厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、泉古菌门(Crenarchaeota)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)10个门类。随着发酵时间的延长,厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度值整体显增加的趋势,在发酵的整个阶段占有绝对优势。
 
  相对丰度排名前10的有芽孢杆菌目(Bacillales)、肠杆菌目(Enterobacteriales)、乳酸杆菌目(Lactobacillales)、餐古菌目(Cenarchaeales)、假单胞菌目(Pseudomonadales)、海洋螺菌目(Oceanospirillales)、黄单胞菌目(Xanthomonadales)、红细菌目(Rhodobacterales)、酸微菌目(Acidimicrobiales)、红螺菌目(Rhodospirillales)。
 
  其菌属的动态变化如下:在发酵初期(0~10d),细菌群落多样性丰富,相对丰度大于0.1%的科水平达40多个,其优势为葡葡萄球菌科(Staphylococcaceae)(48%)、肠球菌科(Enterococcaceae)(9.46%)、餐古菌科(Cenarchaeaceae)(5.57%)、红细菌科(Rhodobacteraceae)(2.12%)。随着发酵时间的延长(10~50d),因大部分葡萄球菌具有蛋白酶活性,降解蛋白成小分子肽和游离氨基酸,为乳酸类细菌的生长繁殖提供了营养因子,使一些细菌迅速增长。
 
  3、发酵过程中质构变化
 
  在发酵0~10 d,除黏性外,各指标差异不显着(P>0.05),在发酵10~120 d之间,硬度、胶着性、咀嚼性差异显着(P<0.05),数值下降明显。在120~150 d,除黏性外,各指标数值保持相近,没有差异(P>0.05),在150~180 d,各指标差异显着(P<0.05)。并且时间与质构指标在0.01水平(双侧)上除黏性没有相关性外,其他都存在显着负相关。
 
  4、发酵过程中氨基酸组分变化
 
  在不同发酵时间段,17 种氨基酸含量总的变化趋势是先升后降,其主要氨基酸为谷氨酸、赖氨酸、亮氨酸和天冬氨酸。而且各氨基酸组分与时间的相关系数在0.01水平(双侧)上除胱氨酸没有显着相关性外,其他都存在显着负相关。
 
  5、发酵过程中脂肪酸组成变化
 
  鲊鱼在发酵过程中于共检出23 种脂肪酸:饱和脂肪酸9 种,单不饱和脂肪酸6 种和多不饱和脂肪酸8 种。饱和脂肪酸中棕榈酸(C16:0)和硬脂酸(C18:0)的含量较高,饱和脂肪酸总含量与发酵时间在0.01水平(双侧)存显着负相关。单不饱和脂肪酸中以棕榈油酸(C16:1n7)和油酸(C18:1n9)为主,相对含量与发酵时间显负相关。多不饱和脂肪酸中以亚油酸(C18:2n6)、亚麻酸(C18:2n6)和花生四烯酸(C20:4n6)为主,其相对含量随着发酵时间的延长,呈增加趋势。
 
  讨 论
 
  发酵过程中细菌多样性和群落变化与品质的关系
 
  在本研究高通量测序中,肠球菌在各个时期都保持着较高的相对丰度,是人类和动物肠道中正常的菌群。肠球菌中某些种如海氏肠球菌、粪肠球菌和尿肠球菌等因具有良好的生物安全性和优良的益生特性,常作为益生菌被应用于发酵食品的生产。虽然高相对丰度值的杆肠菌科是肠道细菌中常见的条件致病菌,但由于部分种群与致病菌沙门菌十分相似,故对其进行分类鉴定非常重要。另外其他占有比例比较少的菌群,对整个产品的风味是否有影响,还需在以后的实验中加以验证。
 
  发酵过程中质构变化与品质的关系
 
  随着发酵时间的延长,硬度、内聚性、弹性、胶着性、咀嚼性等质构指标数值显下降趋势,与时间存在显着负相关(在0.01水平,双侧),随着发酵时间的延长,其质构指标的如硬度、咀嚼性等指标的下降,从而影响了产品的口感品质。
 
  发酵过程中氨基酸组分的变化与品质的关系
 
  综合酶降解和渗透作用,在本研究传统固态发酵鲊鱼发酵过程中,主要以微生物蛋白酶降解为主,也证实了各组分氨基酸的含量是先增加后减少的趋势,其中谷氨酸含量最高,赖氨酸、亮氨酸、天冬氨酸次之,丝氨酸、甘氨酸、脯氨酸含量最低。
 
  发酵过程中脂肪酸组分的变化与品质的关系
 
  本研究得到的脂肪酸主要是以中长链为主,具有改善产品整体风味的作用;单不饱和脂肪酸中以油酸为主,多不饱和脂肪酸中以亚油酸为主,可抑制对胆固醇的吸收和促进胆固醇的降解。
 
 
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