本文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细学术报告:
本研究由Ji Young Jung、Byung Hee Chun和Che Ok Jeon共同完成,他们均来自韩国首尔的中앙大学(Chung-Ang University)生命科学系。该研究于2015年发表在《Journal of Food Science》期刊上。
本研究的主要科学领域是食品微生物学与安全,特别是韩国传统酱油(ganjang)发酵过程中的微生物群落和代谢产物变化。传统ganjang是通过将doenjang-meju(发酵大豆块)浸泡在约20%(w/v)的日晒盐溶液中发酵而成。由于传统ganjang的生产依赖于自然发酵,微生物群落的多样性可能导致产品质量和风味的差异,甚至产生不良代谢物,如生物胺(biogenic amines, BAs)。因此,研究ganjang发酵过程中的微生物群落动态及其与代谢产物之间的关系,对于理解发酵过程、控制产品质量具有重要意义。
本研究分为以下几个主要步骤:
ganjang制备与采样
gangang按照传统方法制备,将90块doenjang-meju浸泡在180升20%(w/v)的日晒盐溶液中,并在温室中储存。发酵过程中定期取样,测量pH值和NaCl浓度,并通过标准菌落计数法估计样品中的活菌数。
代谢物分析
使用1H核磁共振(1H NMR)光谱技术分析ganjang样品中的代谢物,包括碳水化合物、有机酸、氨基酸和生物胺等。样品经过稀释、冻干后,用氘代水溶解,并通过600 MHz NMR光谱仪进行分析。
细菌群落分析
通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析细菌群落动态。提取样品中的基因组DNA,扩增16S rRNA基因片段,并进行DGGE分析。通过测序和数据库比对,确定主要细菌种类。
统计分析
使用主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)对代谢物和细菌群落数据进行统计分析,探讨它们之间的相关性。
NaCl浓度、pH和活菌数的变化
发酵初期,NaCl浓度约为17.6%(w/v),pH从6.9迅速下降到6.0,活菌数从10^6 CFU/ml增加到1.2×10^7 CFU/ml。在doenjang-meju移除后(42天),活菌数逐渐下降。
代谢物变化
发酵初期,果糖、半乳糖、葡萄糖和甘油等碳化合物迅速增加,随后保持稳定。有机酸(如乳酸、乙酸)和生物胺(如腐胺)在发酵后期迅速增加,与碳化合物的减少同步。
细菌群落变化
发酵初期,Cobetia属细菌占主导地位,随后Bacillus属细菌成为主要菌群。发酵后期(74天后),Chromohalobacter属细菌成为优势菌群,直至发酵结束。
相关性分析
多变量冗余分析(RDA)表明,Chromohalobacter属细菌与有机酸和腐胺的产生密切相关,提示其在ganjang发酵过程中起关键作用。
本研究首次通过同时分析微生物群落和代谢产物,揭示了Chromohalobacter属细菌在ganjang发酵中的主导作用。研究结果表明,Chromohalobacter属细菌主要来源于日晒盐,而非doenjang-meju,这与传统观点不同。此外,Chromohalobacter属细菌在发酵后期主导了有机酸和腐胺的产生,提示其在ganjang风味形成和不良代谢物生成中的关键作用。
本研究的科学价值在于首次揭示了Chromohalobacter属细菌在ganjang发酵中的关键作用,为理解传统发酵食品的微生物生态学提供了新的视角。应用价值方面,研究结果为控制ganjang发酵过程中的微生物群落、优化产品质量提供了理论依据,特别是如何减少不良代谢物(如腐胺)的生成。
重要发现
研究发现Chromohalobacter属细菌是ganjang发酵后期的主要菌群,并主导了有机酸和腐胺的产生。
方法创新
本研究结合了DGGE和1H NMR技术,首次同时分析了ganjang发酵过程中的微生物群落和代谢产物变化,提供了更全面的发酵过程理解。
研究对象的特殊性
研究聚焦于韩国传统发酵食品ganjang,揭示了其独特的微生物生态学和代谢特征。
本研究还提出了未来研究方向,包括进一步研究doenjang-meju和日晒盐中的微生物群落,以全面理解ganjang发酵过程的微生物生态学。此外,研究结果提示,控制Chromohalobacter属细菌的生长可能是生产高质量ganjang的关键。