紅腌菜發(fā)酵過程中細菌多樣性動態(tài)分析

石晶紅

（河套學院農(nóng)學系，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000）

紅腌菜是內(nèi)蒙古西部地區(qū)傳統(tǒng)的發(fā)酵蔬菜制品，以巴彥淖爾市紅腌菜最為出名。傳統(tǒng)紅腌菜采用“腌制、晾曬、煮制、再晾曬”的工藝進行生產(chǎn)，最初多以蔓菁、蘿卜為原料腌制，因芥菜口感好出成率高，很多廠家改以芥菜為原料腌制。芥菜（Brassica juncea）是我國種植的一種重要的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟作物，按食用部位分為葉用芥菜，莖用芥菜和根用芥菜[1]。以芥菜為原料經(jīng)發(fā)酵加工而制成的著名特產(chǎn)有涪陵榨菜、襄陽大頭菜等。發(fā)酵蔬菜因其豐富的營養(yǎng)價值、感官品質(zhì)的提高和對消費者的健康益處而備受關注[2-3]。

近年來，越來越多的研究者針對不同發(fā)酵芥菜產(chǎn)品的微生物多樣性進行研究。Liang等[4]研究發(fā)現(xiàn)榨菜發(fā)酵初期乳酸菌生長迅速，然后達到穩(wěn)定的發(fā)酵水平，弧菌、鹽單胞菌、明串珠菌、魏斯氏菌在發(fā)酵過程中數(shù)量減少，片球菌數(shù)量增加。Liu等[5]研究發(fā)現(xiàn)芥菜發(fā)酵產(chǎn)物中主要微生物為乳酸菌和假單胞菌。吳曉紅等[6]研究發(fā)現(xiàn)榨菜發(fā)酵前期以自鞘氨醇桿菌屬、魏斯氏菌屬、Cobetia、弧菌屬和假單胞菌屬為主，發(fā)酵中期以氣微菌屬、上地桿菌屬、明串珠菌屬、乳球菌屬和不動桿菌屬為主，而發(fā)酵后期以芽孢桿菌屬、四聯(lián)球菌屬、乳桿菌屬、片球菌屬和鹽單胞菌屬為主。吳進菊等[7]研究發(fā)現(xiàn)襄陽大頭菜以鹽厭氧菌屬、弧菌屬、鹽單胞菌屬、乳桿菌屬和色鹽桿菌屬5個細菌屬為優(yōu)勢菌屬。發(fā)酵過程中出現(xiàn)的微生物類型取決于生產(chǎn)方法、季節(jié)和地理區(qū)域[8]，且不同地域環(huán)境下制作的發(fā)酵蔬菜中微生物群落結(jié)構存在一定差異[5]。

目前針對紅腌菜發(fā)酵過程中微生物方面的研究較少，發(fā)酵過程中微生物群落結(jié)構變化和種群多樣性了解不夠清楚，限制了紅腌菜的標準化和工業(yè)化生產(chǎn)。本研究利用高通量測序技術對紅腌菜發(fā)酵過程中的細菌群落多樣性進行解析，同時對紅腌菜發(fā)酵過程中細菌的代謝功能進行預測，旨在為傳統(tǒng)紅腌菜工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)及篩選特性菌種提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

MoBio PowerSoil DNA Isolation Kit（強力土壤DNA提取試劑盒） 德國Qiagen公司；Agencourt?AMPure? XP（核酸純化試劑盒） 美國Beckman Coulter公司；ZS紅腌菜發(fā)酵液樣品 內(nèi)蒙古培堯食品有限公司；JS紅腌菜發(fā)酵液樣品 巴彥淖爾市農(nóng)戶家庭自制。

MiSeq高通量測序平臺 美國Illumina公司；9700 PCR儀、Step One Plus Qpcr儀 美國ABI公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅腌菜發(fā)酵工藝 農(nóng)戶傳統(tǒng)發(fā)酵方法：挑選優(yōu)質(zhì)的芥菜，修整清洗切分后，裝缸壓實，用質(zhì)量分數(shù)為8%～10%的食鹽水填滿密封置于18～22 ℃進行發(fā)酵，發(fā)酵時間為35 d。

工廠改進發(fā)酵方法：挑選優(yōu)質(zhì)的芥菜，修整清洗切分后，加鹽擠壓脫水，漂洗脫鹽后裝缸，加醬油、醋、白糖、香辛料等物質(zhì)，用水填滿密封置于15～18 ℃進行發(fā)酵，發(fā)酵時間為42 d。

1.2.2 樣本采集 取農(nóng)戶自然發(fā)酵缸發(fā)酵7、14、21、28、35 d的紅腌菜發(fā)酵液，分別編號為JS1、JS2、JS3、JS4、JS5；取工廠自然發(fā)酵缸發(fā)酵 7、14、21、28、35和42 d的紅腌菜發(fā)酵液，分別編號為ZS1、ZS2、ZS3、ZS4、ZS5和 ZS6。樣本采集后于-40 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 測序和數(shù)據(jù)處理 將紅腌菜發(fā)酵液樣本送至北京奧維森基因科技有限公司Illumina MiSeq平臺進行測序。利用Flash軟件[9]根據(jù)overlap原始數(shù)據(jù)進行拼接，采用Uchime軟件[9]去除嵌合體，得到優(yōu)質(zhì)序列。用Uclust軟件[10]在97%相似度下構建分類單元（ operational taxonomic unit，OTU）。OTU 聚類結(jié)果利用Mothur軟件計算各樣本的α多樣性，基于 Silva V128[11]、RDP v16[12]和 Greengenes v13.5[13]數(shù)據(jù)庫對OTU代表性序列進行注釋；利用 Qiime軟件[14]對樣品β多樣性進行分析。OTU的主坐標分析、樣本聚類分析通過R軟件實現(xiàn)。采用 PICRUSt軟件[15]和京都基因百科全書 （Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）數(shù)據(jù)庫對發(fā)酵液中細菌的代謝功能進行預測。

2 結(jié)果與分析

2.1 Alpha多樣性分析

由表1可知，工廠發(fā)酵紅腌菜不同發(fā)酵時間的6個樣本測序共獲得有效序列332195條，其覆蓋率為99.81%～99.90%；農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜不同發(fā)酵時間的5個樣本測序共獲得有效序列1391172條，其覆蓋率為99.94%～99.98%，表明測序深度良好，覆蓋率高，所測得的數(shù)據(jù)可真實反映兩種發(fā)酵方法樣品的細菌群落組成。對樣品測得的有效序列按樣品最低序列數(shù)進行抽平處理后，去掉樣本間共有的OTU，工廠發(fā)酵樣品和農(nóng)戶發(fā)酵樣品共得到OTU分別為494和388個。

表1 樣品中細菌Alpha多樣性指數(shù)Table 1 Alpha diversity index of bacteria in samples

從體現(xiàn)微生物總量的Chao 1指數(shù)上看，工廠發(fā)酵紅腌菜樣品ZS1和ZS2的Chao 1指數(shù)較高，隨著發(fā)酵的進行Chao 1指數(shù)明顯下降。這可能是由于傳統(tǒng)發(fā)酵紅腌菜經(jīng)過干腌清洗后發(fā)酵，與干腌相比發(fā)酵前期食鹽含量明顯降低，所以樣品中細菌群落的豐富度和多樣性均達到最高，而隨著發(fā)酵的進行，發(fā)酵液的酸度逐漸增加，導致不耐酸的細菌逐漸消失，所以細菌群落的豐富度和多樣性有所下降。

而農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜樣品中Chao 1指數(shù)則隨著發(fā)酵時間的延長先增高后降低，其中JS2和JS3的Chao 1指數(shù)較高，表明在發(fā)酵過程中這2個樣品中群落的豐富度較高。Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)在各樣品中的變化趨勢與Chao 1指數(shù)相似，即群落多樣性與群落豐富度呈現(xiàn)出相似的趨勢。這可能是由于農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜樣品清洗后直接發(fā)酵，發(fā)酵液中食鹽含量較高不耐鹽的細菌生長受到抑制，而隨著發(fā)酵的進行，有些細菌逐漸適應了高鹽的環(huán)境，所以樣品中細菌群落的豐富度和多樣性較高；發(fā)酵后期發(fā)酵液的酸度逐漸增加，導致不耐酸的細菌逐漸消失，所以細菌群落的豐富度和多樣性逐漸下降。

2.2 基于OTU豐度的樣本聚類分析

如圖1細菌聚類結(jié)果顯示，工廠發(fā)酵紅腌菜樣品ZS3、ZS4、ZS5和ZS6相似性較高聚為一類，樣品ZS1和ZS2與其他樣品相似性都較低單獨聚類；農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜樣品中JS2、JS3、JS4和JS5似性較高為一聚類，樣品JS1單獨聚類。從整個發(fā)酵過程中參與的細菌來看，無論是工廠發(fā)酵樣品還是農(nóng)戶發(fā)酵樣品，紅腌菜發(fā)酵前期細菌群落結(jié)構隨著發(fā)酵的進行變化大，相似性較低；而發(fā)酵后期細菌群落結(jié)構趨于穩(wěn)定，相似性較高。

圖1 OTU水平上樣本細菌群落聚類分析Fig.1 Cluster analysis of bacterial communities at OTU level

如圖2所示，工廠發(fā)酵紅腌菜樣品細菌群落結(jié)構信息主要集中在前3 個主成分，其累計方差貢獻率為96.33%，其中PC1的貢獻率為73.42%，PC2的貢獻率為22.91%。樣本之間的距離代表細菌群落結(jié)構的差異程度。不同發(fā)酵液樣本呈現(xiàn)出明顯的聚類趨勢， ZS1聚為 I類，ZS2聚為 II類，ZS3、ZS4、ZS5和ZS6聚為III類，這與UPGMA聚類分析結(jié)果一致。

圖2 OTU水平上樣本細菌群落PCAFig.2 PCA of bacterial community at OTU level

如圖2所示，農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜樣品細菌群落結(jié)構信息主要集中在前2 個主成分，其累計方差貢獻率為93.94%，其中PC1的貢獻率為83.93%，PC2的貢獻率10.01%。樣本之間的距離代表細菌群落結(jié)構的差異程度。不同發(fā)酵液樣本呈現(xiàn)出明顯的聚類趨勢， JS1聚為 I類，JS2、JS3、JS4和 JS5聚為 II類，這與UPGMA聚類分析結(jié)果一致。

2.3 門水平細菌群落組成分析

如圖3所示，在門水平上，工廠發(fā)酵7 d樣品的優(yōu)勢菌門（相對豐度＞1%）是變形菌門（Proteobacteria）（28.92%）、厚壁菌門（Firmicutes）（36.97%）、藍細菌門（Cyanobacteria）（4.79%）、放線菌門（Actinobacteria）（3.05%）和擬桿菌門（Bacteroidetes）（1.97%）；工廠發(fā)酵14 d樣品的優(yōu)勢菌門為變形菌門（Proteobacteria）（16.47%）、厚壁菌門（Firmicutes）（79.49%）、藍細菌門（Cyanobacteria）（2.49%）；而其他發(fā)酵時間樣品的優(yōu)勢菌門卻只有變形菌門（Proteobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes），相對豐度分別為36.97%～97.93%和28.92%～1.50%。農(nóng)戶發(fā)酵所有樣品的優(yōu)勢菌門卻只有變形菌門（Proteobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes），相對豐度分別為38.27%～60.09%和39.81%～61.46%。厚壁菌門和變形菌門是傳統(tǒng)發(fā)酵紅腌菜的主要菌門，這與Cao等[16-18]報道一致。兩種發(fā)酵方法細菌組成的變化都是隨著發(fā)酵時間的延長變形菌門的相對豐度逐漸降低，而厚壁菌門的相對豐度逐漸增高。這與Liang[4]、吳進菊[7]、Liu[19]、郝卓莉[20]等研究結(jié)果相一致。

圖3 門水平上細菌群落組成分析Fig.3 Analysis of bacterial community composition at phylum level

2.4 目水平細菌群落組成分析

如圖4所示，在目水平上，相同的發(fā)酵時間不同腌制方法樣品中所檢測到的優(yōu)勢菌目（平均相對豐度＞1%）也具有明顯差異。工廠發(fā)酵樣品發(fā)酵7 d以芽孢桿菌目（Bacillales）（37.39%）、紅螺菌目（Rhodospirillales）（16.76%）、假單胞菌目（Pseudomonadales）（4.06%）、乳酸桿菌目（Lactobacillales）（3.43%）、微球菌目（Micrococcales）（1.73%）、腸桿菌目（Enterobacteriales）（1.38%）為優(yōu)勢菌目；農(nóng)戶發(fā)酵樣品發(fā)酵7 d 以腸桿菌目（Enterobacteriales）（47.83%）、乳酸桿菌目（Lactobacillales）（34.41%）、假單胞菌目（Pseudomonadales）（12.21%）、 梭 菌 目 （Clostridiales）（2.91%）為優(yōu)勢菌目。

圖4 目水平上細菌群落組成分析Fig.4 Analysis of bacterial community composition at orders level

工廠發(fā)酵樣品發(fā)酵14 d以乳酸桿菌目（Lactobacillales）（76.74%）、腸桿菌目（Enterobacteriales）（9.50%）、芽孢桿菌目（Bacillales）（4.15%）、假單胞菌目（Pseudomonadales）（2.12%）為優(yōu)勢菌目；工廠其他發(fā)酵時間樣品（21、28、35和42 d）中乳酸桿菌目（Lactobacillales）占絕對優(yōu)勢，相對豐度分別為92.22%～98.05%。農(nóng)戶發(fā)酵樣品發(fā)酵14 d及以后的樣品以乳酸桿菌目（Lactobacillales）、腸桿菌目（Enterobacteriales）、假單胞菌目（Pseudomonadales）、海洋螺菌目（Oceanospirillales）為優(yōu)勢菌目，相對豐度分別為 53.13%～60.32%、23.20%～31.44%、12.04%～13.48%、1.14%～1.24%；隨著發(fā)酵時間的延長腸桿菌目的相對豐度逐漸降低，乳酸桿菌目的相對豐度逐漸增高，假單胞菌目和海洋螺菌目的相對豐度變化不大。

2.5 屬水平細菌群落組成分析

如圖5所示，工廠發(fā)酵紅腌菜整個發(fā)酵過程樣品可聚為3 類，ZS3、ZS4、ZS5和ZS6在屬水平細菌群落結(jié)構比較接近，歸為一類，ZS1和ZS2各歸為一類；農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜整個發(fā)酵過程樣品可聚為2類，JS2、JS3、JS4和JS5樣品在屬水平細菌群落結(jié)構比較接近，歸為一類，JS1歸為一類，這與聚類分析和PCA結(jié)果一致。

圖5 屬水平上細菌群落組成分析Fig.5 Analysis of bacterial community composition at genus level

在屬水平上，工廠發(fā)酵樣品發(fā)酵7 d以芽孢桿菌屬（Bacillus）（25.57%）、葡萄糖醋酸桿菌屬（Gluconacetobacter）（11.52%）、醋酸桿菌屬（Acetobacter）（5.11%）、乳桿菌屬（Lactobacillus）（2.93%）、不動桿菌屬（Acinetobacter）（2.09%）、賴氨酸芽胞桿菌屬（Lysinibacillus）（2.05%）、海洋桿菌屬（Oceanobacillus）（1.56%）、慢生芽胞桿菌屬（Lentibacillus）（1.27%）、微桿菌屬（Exiguobacterium）（1.12%）、假單胞菌屬（Pseudomonas）（1.04%）為優(yōu)勢菌；農(nóng)戶發(fā)酵樣品發(fā)酵 7 d以乳球菌屬（Lactococcus）（20.62%）、不動桿菌屬（Acinetobacter）（9.46%）、明串珠菌屬（Leuconostoc）（8.19%）、乳桿菌屬（Lactobacillus）（5.16%）、Clostridium sensu stricto1（2.69%）、泛生菌屬（Pantoea）（2.20%）、假單胞菌屬（Pseudomonas）（1.53%）、嗜冷桿菌屬（Psychrobacter）（1.22%）為優(yōu)勢菌。

工廠發(fā)酵樣品發(fā)酵14 d樣品以乳桿菌屬（35.13%）、魏斯氏菌屬（Weissella）（35.10%）、明串珠菌屬（6.13%）、厭氧芽孢桿菌屬（Anoxybacillus）（3.08%）、沙雷氏菌屬（Serratia）（1.63%）、果膠桿菌屬（Pectobacterium）（1.62%）、不動桿菌屬（1.20%）、泛生菌屬（1.14%）為優(yōu)勢菌；農(nóng)戶發(fā)酵樣品發(fā)酵14 d以乳桿菌屬（Lactobacillus）（29.72%）、乳球菌屬（16.35%）、不動桿菌屬（Acinetobacter）（10.93%）、明串珠菌屬（Leuconostoc）（6.52%）、海單胞菌屬（Marinomonas）（1.20%）、泛生菌屬（1.05%）為優(yōu)勢菌。

工廠其他發(fā)酵時間樣品（21、28、35和42 d）中乳桿菌屬（Lactobacillus）（96.45%、91.27%、96.96%和86.41%）占絕對優(yōu)勢地位；農(nóng)戶其他發(fā)酵時間樣品（21、28和 35 d）則以乳桿菌屬（Lactobacillus）（24.42%、29.76%和 28.77%）、乳球菌屬（18.26%、19.03%和 20.13%）、不動桿菌屬（Acinetobacter）（12.47%、12.27%和12.24%）、明串珠菌屬（Leuconostoc）（12.67%、10.61%和10.88%）為優(yōu)勢菌屬。

工廠發(fā)酵樣品發(fā)酵初期以芽孢桿菌屬、葡萄糖醋酸桿菌屬為主，發(fā)酵中期以乳酸桿菌屬和魏斯氏菌屬為主，發(fā)酵后期以乳酸桿菌屬為主；農(nóng)戶發(fā)酵樣品發(fā)酵初期以乳球菌屬為主，發(fā)酵中后期以乳酸桿菌屬、乳球菌屬、不動桿菌屬、明串珠菌屬為主，這與文獻[6-7,20-21]等研究結(jié)果不一致。馬歡歡等[22]研究發(fā)現(xiàn)，魏斯氏菌是韓國泡菜的優(yōu)勢乳酸菌之一，而四川泡菜在發(fā)酵過程中基本不含或僅含少量的魏斯氏菌。與農(nóng)戶發(fā)酵樣品不同，工廠發(fā)酵樣品中魏斯氏菌屬和葡萄糖醋酸桿菌屬是優(yōu)勢菌之一，魏斯氏菌屬作為乳酸菌除了具有產(chǎn)酸特性以外，還是食品風味形成的重要貢獻者[23]，其可以增加食品中有機酸、酯類等物質(zhì)的含量，提高發(fā)酵食品的風味[24]；而葡萄糖醋酸桿菌可用于發(fā)酵葡萄糖酸[25]。

工廠發(fā)酵和農(nóng)戶發(fā)酵樣品中細菌菌群組成的差異可能與調(diào)味品的成分有關，也可能與生產(chǎn)工藝、環(huán)境條件有關。有研究表明蔬菜基質(zhì)或調(diào)味品成分是蔬菜發(fā)酵中本土微生物群的主要來源，生菜清洗方法、鹽度和pH都可能影響發(fā)酵過程中的微生物群落組合[26]。生產(chǎn)工藝或環(huán)境條件（如溫度、濕度）不僅影響發(fā)酵微生物群落的組成和結(jié)構，也是影響蔬菜發(fā)酵和發(fā)酵產(chǎn)品最終質(zhì)量的重要因素[27-28]。紅腌菜是一種傳統(tǒng)的蔬菜發(fā)酵產(chǎn)品，其發(fā)酵微生物是由原料和環(huán)境自發(fā)發(fā)酵產(chǎn)生的本地微生物群，而自發(fā)發(fā)酵的最終產(chǎn)品的營養(yǎng)和感官特性主要依賴于本地微生物群落[29]。有證據(jù)表明，細菌群落的結(jié)構多樣性，尤其是乳酸菌與感官屬性、營養(yǎng)素和發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關[30]。乳酸菌可將原料中的小分子糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酸類和醇類化合物，這兩類物質(zhì)反應進一步形成酯類化合物，賦予產(chǎn)品柔和的酸味、酯香和醇香等特征?？傮w來說，乳酸菌是紅腌菜發(fā)酵過程中主要優(yōu)勢菌，但兩種發(fā)酵方式不同種屬乳酸菌的豐度差別顯著。

2.6 菌群代謝功能預測

在 KEGG 生物代謝通路分析數(shù)據(jù)庫中主要包括環(huán)境信息加工、代謝、遺傳信息加工、細胞加工、人類疾病、生物有機系統(tǒng)六大類。如圖6所示，紅腌菜發(fā)酵過程中細菌群落的預測功能可分為4類（平均相對豐度＞1%），工廠發(fā)酵樣品和農(nóng)戶發(fā)酵樣品不同發(fā)酵時間的平均相對豐度分別為代謝（metabolism）（78.40%、80.75%）、遺傳信息處理（genetic information processing）（14.10%、11.57%）、環(huán)境信息處理（environmentalinformationprocessing）（4.42%、3.84%）、細胞過程（cel-lularprocesses）（2.42%、3.07%），說明紅腌菜發(fā)酵過程中70%以上的細菌參與了原料的代謝，而多種微生物的生長代謝促進了芥菜的感官品質(zhì)及營養(yǎng)的變化。

圖6 紅腌菜發(fā)酵過程中細菌群落所預測到KEGG一級通路相對豐度圖Fig.6 Relative abundance of KEGG primary pathway predicted by bacterial community during fermentation of red pickles

如圖7所示，工廠發(fā)酵樣品和農(nóng)戶發(fā)酵樣品的代謝功能包括碳水化合物代謝（carbohydrate metabolism）（16.40%、15.45%）、氨基酸代謝（amino acid metabolism）（11.45%、11.08%）、輔助因子和維生素代謝（metabolism of cofactors and vitamins）（10.95%、11.43%）、其他氨基酸代謝（metabolism of other amino acids）（9.51%、8.49%）、外源生物降解和代謝（xenobiotics biodegradation and metabolism）（7.15%、7.26%）、脂質(zhì)代謝（lipid metabolism）（7.27%、6.43%）、能量代謝（energy metabolism）（5.33%、5.15%）、萜類化合物和聚酮化合物代謝（metabolism of terpenoids and polyketides）（4.08%、8.86%）、多聚糖的生物合成和代謝（glycan biosynthesis and metabolism）（2.87%、2.74%）、核苷酸代謝（nucleotide metabolism）（2.22%、1.92%）、其他次生代謝產(chǎn)物的生物合成（Biosynthesis of other secondary metabolites）（1.17%、1.95%）。工廠發(fā)酵樣品和農(nóng)戶發(fā)酵樣品的遺傳信息處理功能包括復制與修復（replication and repair）（7.00%、5.20%）、翻譯（translation）（3.51%、2.89%）；此外，工廠發(fā)酵樣品還包括轉(zhuǎn)錄（transcription）（2.86%）和折疊分選與降解（folding，sorting and degradation）（2.33%）兩條通路。細胞過程功能工廠發(fā)酵樣品只涉及到細胞生長和死亡（Cell growth and death）（1.42%）一條功能通路，農(nóng)戶樣品包括細胞運動（cell motility）（1.43%）、細胞生長和死亡（Cell growth and death）（1.13%）兩條通路。工廠發(fā)酵樣品中細菌群落的基因功能主要是碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝、其他氨基酸代謝四條KEGG途徑；農(nóng)戶發(fā)酵樣品中細菌群落的基因功能主要是碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝、萜類化合物和聚酮化合物代謝、其他氨基酸代謝五條KEGG途徑。

圖7 紅腌菜發(fā)酵過程中細菌群落所預測到KEGG二級通路相對豐度圖Fig.7 Relative abundance of KEGG secondary pathway predicted by bacterial community during fermentation of red pickles

3 結(jié) 論

利用Illumina Miseq高通量測序技術對紅腌菜發(fā)酵過程中的細菌多樣性進行了解析，并結(jié)合PICRUSt軟件預測細菌功能的變化。研究發(fā)現(xiàn)工廠發(fā)酵紅腌菜和農(nóng)戶發(fā)酵紅腌菜不同發(fā)酵時間的樣品測序共獲得有效序列分別為332195和1391172條，經(jīng)抽平處理后可聚類得到OTU分別為494和388個。在整個發(fā)酵過程中，門水平上，工廠發(fā)酵和農(nóng)戶發(fā)酵的樣品中變形菌門和厚壁菌門占據(jù)了絕對的優(yōu)勢，兩者相對豐度之和分別達到65.88%～99.43%、99.17%～99.89%；目水平上，發(fā)酵前期工廠發(fā)酵樣品以芽孢桿菌目（33.25%）為優(yōu)勢菌目，農(nóng)戶發(fā)酵樣品以腸桿菌目（46.23%）為優(yōu)勢菌目，后續(xù)發(fā)酵過程中均以乳酸桿菌目為優(yōu)勢菌目，相對豐度分別為 75.40%～97.69%、54.04%～61.21%；屬水平上，工廠發(fā)酵樣品發(fā)酵前期以芽孢桿菌屬為優(yōu)勢菌屬，相對豐度為22.94%，乳酸桿菌屬為發(fā)酵后期的優(yōu)勢菌屬相對豐度為86.41%～96.96%；農(nóng)戶發(fā)酵樣品發(fā)酵前期以乳球菌屬為優(yōu)勢菌屬，相對豐度為20.62%，發(fā)酵中后期以乳球菌屬、不動桿菌屬、乳酸桿菌屬、明串珠菌屬為優(yōu)勢菌屬，發(fā)酵過程中此消彼長。工廠發(fā)酵樣品中細菌群落的基因功能主要是碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝、其他氨基酸代謝四條 KEGG 途徑；農(nóng)戶發(fā)酵樣品中細菌群落的基因功能主要是碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝、萜類化合物和聚酮化合物代謝、其他氨基酸代謝五條 KEGG 途徑。本研究提高了對傳統(tǒng)發(fā)酵和工廠改進紅腌菜發(fā)酵過程中細菌群落結(jié)構、動態(tài)變化的了解，可為乳酸菌發(fā)酵劑的篩選、傳統(tǒng)紅腌菜的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)；但本研究未對發(fā)酵過程中風味物質(zhì)的組成及不同階段風味物質(zhì)的變化趨勢進行監(jiān)測，傳統(tǒng)發(fā)酵紅腌菜中風味物質(zhì)與菌群的關系還需進一步探索。