自发发酵的微生物动力学

　　

Shibazuke是一种传统的日本茄子泡菜，由乳酸菌(LAB)发酵而成。通常存在于蔬菜中的乳酸菌会引起蔬菜的自发发酵，从而产生酸菜独特的酸味。虽然乳酸菌有益，但食物来源中可能存在的其他种类的细菌和微生物会影响食物的质量和安全。食品技术和营养领域的进步使得通过工业发酵罐大规模发酵泡菜成为可能，在工业发酵罐中，温度、ph值和盐含量等影响发酵的条件都受到密切监测。

特定微生物种群在自发发酵中的重要作用及其相互作用对发酵产品整体质量的影响已经得到了广泛的研究。然而，利用无菌原料和人工构建的微生物群来复制自发发酵的研究是有限的。

为了揭示自然发酵过程中微生物种群的复杂演代变化及其对最终产品的影响，日本东京工业大学生命科学与技术学院的副教授Takuji Yamada和日本Gurunavi公司创新部门的Kazunori Sawada博士利用工业生产的芝祖进行了一项新的研究。他们的研究结果发表在《Microbiology Spectrum》杂志上。

Yamada团队分享了当前研究工作背后的灵感和基本原理，他说:“调查茄子发酵过程中微生物种群的变化，了解它们之间的动态变化，可以提供关键的见解。此外，可以揭示影响shibazuke代谢物组成的重要因素和潜在机制。”

研究人员首先对商业化生产的芝子样品进行了微生物群分析，采用16S rRNA基因测序技术研究微生物种群特征。他们在shibazuke样品中观察到两种不同的微生物演替模式。一种模式下，乳酸杆菌群被需氧细菌取代，而另一种模式显示乳酸杆菌的优势地位，直到发酵结束。两种不同的微生物演替模式的发现促使研究人员使用一种创新的研究方法来模拟芝祖的生产。

随后，他们用人工构建的含有六种细菌的微生物群接种经过过滤消毒的茄子汁，这些细菌是在芝代生产的早期阶段观察到的。茄子汁发酵过程微生物区系分析显示，发酵过程中植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)呈倾斜生长的单一菌群演替模式，以LAB优势为主。

此外，研究人员还进行了相关分析，以研究芝子生产与茄子汁发酵之间的相似程度。在发酵过程中，溶解氧和pH值的发酵曲线与微生物种群相关，并且在两种方法中发现相似。此外，他们还发现植物乳杆菌在芝子生产和茄子发酵过程中参与了乳酸、丙氨酸和谷氨酸的生产。东京工业大学生命科学与技术学院Takuji Yamada副教授说：“我们开发的茄子汁发酵创新模型可以很容易地推广到其他自发发酵过程中。此外，它还可以揭示特定的初始微生物群对发酵及其最终产物的作用。”这项研究可以帮助开发具有增强营养成分的超级食品和含有植物乳杆菌等有益细菌的益生菌产品。