解萬(wàn)翠，尹超，宋琳，許志穎，于文露，賈俊濤, 趙宏偉，張俊逸，李鈺金，楊錫洪*

1(青島科技大學(xué) 海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院,山東 青島,266042) 2(青島海關(guān)出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 青島，266002) 3(青島信和源生物科技有限公司，山東 青島,266002) 4(泰祥集團(tuán),山東省冷凍調(diào)理食品加工技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 榮成,264303)

發(fā)酵是古老的食品加工和保存方式之一[1]，在有益微生物及其酶的作用下，食品原料中的糖、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等主要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解，轉(zhuǎn)化為原料在發(fā)酵前所不具有的特殊風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)成分。傳統(tǒng)發(fā)酵食品在中國(guó)有著悠久的歷史，是中華飲食文化的重要體現(xiàn)，漫長(zhǎng)的發(fā)展歷史造就了其原料多樣、產(chǎn)品種類(lèi)繁復(fù)[2]，如酒類(lèi)、發(fā)酵調(diào)味品等，其原料及產(chǎn)品主要風(fēng)味特點(diǎn)如表1所示。

表1 常見(jiàn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品原料及主要風(fēng)味特點(diǎn)Table 1 Sources of traditional fermented foods products

傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)過(guò)程中，各種微生物在原料中自發(fā)地富集，從而逐步形成一個(gè)較為穩(wěn)定的菌群及生態(tài)環(huán)境，原材料在這種發(fā)酵環(huán)境下，生產(chǎn)人們所期望的食物，在食物中產(chǎn)生新的能夠促進(jìn)人體健康的化合物，同時(shí)去除具有不利健康潛力的物質(zhì)[3]，因此微生物被認(rèn)為是決定發(fā)酵食品品質(zhì)好壞的關(guān)鍵因素，且傳統(tǒng)發(fā)酵食品的發(fā)酵系統(tǒng)是相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境，致使其蘊(yùn)藏有豐富的微生物資源，在長(zhǎng)期的發(fā)酵馴化過(guò)程中，篩選保留下了豐富優(yōu)良的菌相資源。為揭示微生物在食品發(fā)酵過(guò)程中的發(fā)酵機(jī)理，目前的許多研究聚焦于發(fā)酵食品微生物多樣性及其結(jié)構(gòu)演替規(guī)律，以期對(duì)今后發(fā)酵食品的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化等提供理論依據(jù)。本文重點(diǎn)綜述了不同傳統(tǒng)發(fā)酵食品中菌相結(jié)構(gòu)、演替規(guī)律及其代謝規(guī)律，并對(duì)發(fā)酵食品未來(lái)研究方向進(jìn)行展望。

1 傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物的多樣性和演變

傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)品質(zhì)量特性會(huì)因環(huán)境和人為因素的不同而有所差異，其中復(fù)雜的菌相組成使得人們無(wú)法有效地對(duì)發(fā)酵食品中微生物的多樣性及其結(jié)構(gòu)在發(fā)酵過(guò)程中的演替規(guī)律進(jìn)行分析，傳統(tǒng)可培養(yǎng)方法無(wú)法滿足人們對(duì)發(fā)酵食品中微生物多樣性的研究，而隨著分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展，非培養(yǎng)方法如微生物組學(xué)等技術(shù)可以有效地揭示微生物是如何影響食品發(fā)酵過(guò)程的。

自20世紀(jì)90年代，非培養(yǎng)的研究方法逐漸被應(yīng)用于食品發(fā)酵微生物的研究領(lǐng)域，如濃度梯度凝膠電泳(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electro phoresis, PCR-DGGE)法使用較為廣泛，使用PCR-DGGE對(duì)發(fā)酵食品中菌相研究的論文數(shù)量從20世紀(jì)90年代以后呈指數(shù)狀態(tài)增長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)這些論文的研究結(jié)果分析，PCR-DGGE能夠有效地分析發(fā)酵食品中微生物的多樣性及菌相結(jié)構(gòu)演替規(guī)律[4]。近年來(lái)，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展及成本的降低，高通量測(cè)序越來(lái)越多地應(yīng)用于檢測(cè)發(fā)酵食品中微生物基因組，以揭示其組成及演替規(guī)律。實(shí)驗(yàn)方法的進(jìn)步推進(jìn)了對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵食品中復(fù)雜微生物菌群結(jié)構(gòu)變化的研究。

1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品

傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品是亞洲的特色食品，其歷史悠久、種類(lèi)繁多。豆豉、豆醬、腐乳、醬油等是中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品的典型代表。傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品的生產(chǎn)過(guò)程一般被認(rèn)為是在開(kāi)放環(huán)境下進(jìn)行的，導(dǎo)致其菌相組成復(fù)雜多變。發(fā)酵原料在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，不僅賦予了其獨(dú)特的風(fēng)味，同時(shí)提高了豆制品的功能性和保健功能。普遍認(rèn)為，在豆制品發(fā)酵過(guò)程中，微生物及其分泌的胞外酶對(duì)其風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化及食品質(zhì)地的形成等都有著至關(guān)重要的影響。

參與發(fā)酵的菌相復(fù)雜，既包括有利于發(fā)酵的菌種，也包括導(dǎo)致腐敗甚至對(duì)人有害的菌種，因此分析其發(fā)酵過(guò)程中菌相結(jié)構(gòu)變化，揭示微生物種類(lèi)和遺傳的多樣性，可對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品的發(fā)酵調(diào)控及品質(zhì)提高有重要的指導(dǎo)意義。LI[5]等通過(guò)高通量測(cè)序的方法對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)豆類(lèi)發(fā)酵食品-豆瓣醬中的微生物菌落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明除去乳桿菌屬和不動(dòng)桿菌屬在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生劇烈變化外，其他菌種相對(duì)穩(wěn)定；在豆瓣醬中的優(yōu)勢(shì)微生物只包括四聯(lián)球菌(Tetragenococcus)、乳桿菌屬(Lactobacillus)、葡萄球菌屬(Staphylococcus)、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、假單胞菌屬(Pseudomonas)和鏈球菌屬(Streptococcus)。耿予歡[6]等采用了PCR-DGGE(變性梯度凝膠電泳)指紋圖譜技術(shù)，系統(tǒng)地分析了高鹽稀醪發(fā)酵工藝生產(chǎn)的廣東醬油發(fā)酵過(guò)程中微生物組成的變化趨勢(shì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在醬油釀造的過(guò)程中微生物結(jié)構(gòu)組成呈現(xiàn)出由復(fù)雜到簡(jiǎn)單的演替規(guī)律，醬油高鹽的生產(chǎn)發(fā)酵環(huán)境對(duì)大多數(shù)細(xì)菌有著較強(qiáng)的抑制作用。同樣，對(duì)豆豉和腐乳中菌相組成的研究結(jié)果分析可知，豆豉中參與發(fā)酵的芽孢桿菌的主要優(yōu)勢(shì)微生物是枯草芽孢桿菌[7]，而腐乳中主要優(yōu)勢(shì)微生物為枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌[8]。

1.2 傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品

內(nèi)蒙、西藏和新疆等地區(qū)的傳統(tǒng)發(fā)酵乳是中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品的典型代表。傳統(tǒng)的發(fā)酵乳制品表現(xiàn)出明顯的地理性特征，微生物的種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量與當(dāng)?shù)氐臍夂颉h(huán)境以及奶源等因素相關(guān)[9]，對(duì)奶酪等傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品的微生物菌群結(jié)構(gòu)的研究不僅能夠揭示其發(fā)酵原理，更好地對(duì)發(fā)酵進(jìn)程和品質(zhì)進(jìn)行控制，還可能有助于其產(chǎn)地溯源系統(tǒng)的建立。

智楠楠[10]等利用Illumina Miseq深度測(cè)序?qū)?個(gè)地區(qū)的9種酸奶樣品中的微生物組成進(jìn)行了研究分析，結(jié)果顯示酸奶中細(xì)菌主要為厚壁菌門(mén)，而對(duì)細(xì)菌組成屬水平進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)鏈球菌屬(Streptococcus)為主要的優(yōu)勢(shì)微生物，占87.1%，其次為乳桿菌屬(Lactobacillus) 僅占10.3%；楊潔等[11]對(duì)從新疆采集的22個(gè)酸奶樣品中乳酸菌菌種構(gòu)成進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示德氏乳桿菌(Lactobacillusdelbrueckiisubsp.)為主要的優(yōu)勢(shì)菌，占82%。對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵酸奶中主要優(yōu)勢(shì)菌群的檢測(cè)結(jié)果顯示，不同地區(qū)、不同奶源也會(huì)對(duì)酸奶中微生物菌群結(jié)構(gòu)有著明顯的影響，如張敏[12]等運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)新疆克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莺退堑貐^(qū)不同奶源及其發(fā)酵乳產(chǎn)品的7 種乳品中菌相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示地區(qū)和奶源的不同對(duì)發(fā)酵乳產(chǎn)品中的菌相組成有著顯著的影響。對(duì)獲得歐盟原產(chǎn)地保護(hù)的意大利Ragusano地區(qū)奶酪中微生物菌群結(jié)構(gòu)的研究顯示乳桿菌屬、乳球菌屬、腸球菌屬和明串珠菌屬是主要的優(yōu)勢(shì)菌群，同時(shí)檢測(cè)出低水平的假單胞菌屬和酵母菌，而從未檢出大腸桿菌、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌和沙門(mén)氏菌，說(shuō)明奶酪發(fā)酵條件有效地抑制了有害菌的生長(zhǎng)和繁殖[13]。發(fā)酵乳制品中微生物復(fù)雜多樣，不同乳制品菌種同質(zhì)化程度較低，代謝產(chǎn)物不盡相同，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)代謝機(jī)理進(jìn)行發(fā)酵工藝控制顯得尤為重要。

1.3 傳統(tǒng)發(fā)酵糧食產(chǎn)品

1.3.1 食醋

山西老陳醋、鎮(zhèn)江香醋是中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵谷物類(lèi)食品的典型代表，且早已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，它們的生產(chǎn)是一個(gè)相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境，有眾多的微生物參與其中，這就造成了其復(fù)雜的微生物結(jié)構(gòu)組成，現(xiàn)代分子生物學(xué)方法的應(yīng)用可以有效地對(duì)不同發(fā)酵階段菌相組成及其演替規(guī)律進(jìn)行分析。

山西老陳醋的生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程主要分為制曲、糖化、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵四步，不同階段因?yàn)獒勗旃に嚨脑?，菌相結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生劇烈變化，NIE[14]等對(duì)不同階段中不同發(fā)酵天數(shù)的樣品進(jìn)行微生物鑒定統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示不同階段微生物的菌群結(jié)構(gòu)存在著顯著的差異性。從整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中看，大曲到酒精發(fā)酵期間，細(xì)菌和真菌多樣性是呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，而醋酸發(fā)酵前期菌群數(shù)量由于醋醅的接入而增加，但隨著發(fā)酵的進(jìn)行乳酸菌和醋酸菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)，抑制其他微生物的生長(zhǎng)，從而使菌種數(shù)量下降；為解析鎮(zhèn)江香醋醋酸發(fā)酵階段醋醅中主要功能微生物的演替規(guī)律，陶京蘭等[15]建立了有效的實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法，對(duì)主要的優(yōu)勢(shì)微生物進(jìn)行定量分析，結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)醋醅中優(yōu)勢(shì)微生物為醋酸菌、乳酸菌和酵母，三者就占細(xì)菌和真菌總和的80%以上，在醋酸發(fā)酵階段醋酸菌和乳酸菌數(shù)量均呈現(xiàn)出先增加后降低，而后保持一定水平直至發(fā)酵結(jié)束的趨勢(shì)。

1.3.2 酒類(lèi)

傳統(tǒng)發(fā)酵酒類(lèi)主要有黃酒、米酒、白酒等酒種。我國(guó)發(fā)酵酒歷史悠久，具有獨(dú)特的發(fā)酵工藝和豐富的酒體?！扒蔷浦恰保浞终f(shuō)明了在白酒釀造生產(chǎn)過(guò)程中微生物所起到的至關(guān)重要的作用，酒中特殊風(fēng)味的產(chǎn)生及營(yíng)養(yǎng)成分的變化受曲中的菌相組成的影響，因此很多學(xué)者專(zhuān)家在釀酒功能菌篩選、鑒定、應(yīng)用上做了大量的研究。

王莉等[16]采用高通量測(cè)序技術(shù)分析了醬香型白酒發(fā)酵窖池中不同階段的窖底泥及環(huán)境土樣中的細(xì)菌結(jié)構(gòu)組成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與窖底泥中的細(xì)菌組成相比，酒廠周?chē)h(huán)境土壤中的細(xì)菌組成更為豐富多樣，說(shuō)明在土壤被逐漸馴化成酒廠中窖底泥的進(jìn)程中，細(xì)菌種類(lèi)多樣性逐漸下降，逐漸形成以乳桿菌科(Lactobacillaceae)、梭菌科(Clostridiaceae)和瘤胃菌科(Ruminococcaceae)等厭氧微生物為主的優(yōu)勢(shì)菌群。而雷振河等[17]分析了釀造清香型白酒所用大曲以及酒醅中的菌相組成，酒醅中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌主要包括腸桿菌科、醋酸桿菌科等占原核微生物70 %以上，優(yōu)勢(shì)真核微生物主要包括雙足囊菌科、假絲酵母和畢赤酵母科等。

1.4 傳統(tǒng)發(fā)酵水產(chǎn)食品

發(fā)酵水產(chǎn)食品主要是指通過(guò)在新鮮魚(yú)、蝦、蟹、貝類(lèi)等水產(chǎn)品中加入較高含量的食鹽，然后經(jīng)過(guò)微生物長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵而成的食品，主要包括蝦油、蝦醬、魚(yú)醬油、魚(yú)露等。不同地區(qū)傳統(tǒng)蝦醬中微生物組成因地區(qū)和制備工藝以及原料的不同而存在差異，如印度尼西亞傳統(tǒng)蝦醬中參與發(fā)酵的主要乳酸菌是片球菌屬(Pediococcushalophilus和Pediococcusdextrinicus)[18]，而戴玲瑛[19]通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)蝦醬中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行剖析發(fā)現(xiàn)，發(fā)光桿菌屬是主要的優(yōu)勢(shì)菌屬，所占比例達(dá)到71.94%；其次是弧菌屬，比例為12.54%。此外，嗜鹽菌[20]以及產(chǎn)蛋白酶霉菌和酵母菌[21]等有利于改善快速發(fā)酵蝦醬風(fēng)味的微生物均被分離鑒定而用于蝦醬快速發(fā)酵技術(shù)改進(jìn)和推進(jìn)其工業(yè)化的研究中。同樣，在魚(yú)露生產(chǎn)過(guò)程中研究者們也通過(guò)對(duì)魚(yú)露發(fā)酵過(guò)程中菌相結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的研究，從而選用耐鹽細(xì)菌作為發(fā)酵劑或通過(guò)添加蛋白酶以達(dá)到縮短魚(yú)露發(fā)酵周期、提高魚(yú)露產(chǎn)品質(zhì)量的目的[22]，黃紫燕[23]對(duì)不同發(fā)酵階段傳統(tǒng)發(fā)酵工藝制作的魚(yú)露中微生物的菌相組成進(jìn)行了剖析，證實(shí)了乳酸菌以及酵母菌是主要的優(yōu)勢(shì)微生物，結(jié)合各項(xiàng)理化指標(biāo)及游離氨基酸的變化規(guī)律進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，乳酸菌和酵母菌的變化趨勢(shì)與各項(xiàng)指標(biāo)的變化規(guī)律有明顯的相關(guān)性。發(fā)酵技術(shù)在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用，可以有效地利用低值水產(chǎn)品生產(chǎn)高值化食品，對(duì)水產(chǎn)品的利用以及有效的保存都有很大的促進(jìn)作用[25]。傳統(tǒng)發(fā)酵中微生物多樣性及其群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)化變化的研究，可以有效地設(shè)計(jì)發(fā)酵劑和優(yōu)化發(fā)酵條件以實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)。

2 傳統(tǒng)發(fā)酵食品微生物的代謝特點(diǎn)

傳統(tǒng)發(fā)酵食品具有獨(dú)特的風(fēng)味和豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，且某些發(fā)酵食品中生物活性物質(zhì)對(duì)人體健康有著積極的作用，其獨(dú)特的風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)成分主要是原材料在微生物及酶的作用下轉(zhuǎn)化形成的，其發(fā)酵過(guò)程及物質(zhì)轉(zhuǎn)化概述如圖1所示，而在發(fā)酵過(guò)程中微生物的代謝對(duì)發(fā)酵食品中的生物活性物質(zhì)、食品特征以及風(fēng)味等起著關(guān)鍵作用，因此對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物代謝的研究能夠更好地揭示微生物在發(fā)酵過(guò)程中的主要作用，分析微生物與代謝物之間的關(guān)系可以更好地掌握微生物發(fā)酵機(jī)制，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制和工業(yè)化提供理論依據(jù)[3]。

圖1 發(fā)酵食品發(fā)酵過(guò)程及物質(zhì)轉(zhuǎn)化概述[2]Fig.1 Overview of the fermentation process andtransformation of fermentation foods

通過(guò)分析發(fā)酵食品菌相組成與代謝物之間的相關(guān)性，從而找到發(fā)酵體系中的功能微生物群[26]，這種方法是尋找復(fù)雜發(fā)酵系統(tǒng)中核心微生物群的主要方法之一。如WU[27]等為了研究鎮(zhèn)江香醋中微生物群落代謝形成風(fēng)味的機(jī)制，利用高效液相色譜-紫外檢測(cè)法(HPLC-UV)和頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(HS-SPME/GC-MS)對(duì)樣品中成分進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)宏基因組測(cè)序揭示微生物分類(lèi)和功能組成，構(gòu)建了香醋中微生物群對(duì)底物分解和主要風(fēng)味形成的代謝網(wǎng)絡(luò)，以及分析了不同代謝途徑的微生物分布差異；王鵬[28]等為揭示白酒發(fā)酵過(guò)程中核心微生物群，通過(guò)計(jì)算白酒發(fā)酵過(guò)程中豐度占比前20的細(xì)菌屬及真菌屬與61種代謝物之間的Spearman相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在白酒酒醅發(fā)酵過(guò)程中，比較重要的代謝產(chǎn)物貢獻(xiàn)者是Lactobacillus、Saccharomyces和Candida；對(duì)奶酪中微生物菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)等檢測(cè)手段對(duì)奶酪中的風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)分析建立起了微生物與代謝產(chǎn)物之間的聯(lián)系(見(jiàn)表2)，對(duì)奶酪發(fā)酵工藝改進(jìn)提供了理論支撐。蟹膏[29]、魚(yú)醬[30]以及食醋[31]等傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物代謝特點(diǎn)或核心功能微生物也通過(guò)這種方法進(jìn)行了研究。微生物代謝特點(diǎn)的研究及核心微生物的尋找可以對(duì)研究者采用工程化的理念設(shè)計(jì)出高效的多菌種體系提供理論基礎(chǔ)[32-33]，從而構(gòu)建出可控的多菌種發(fā)酵體系，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品的高效而有目的性的生產(chǎn)。

表2 奶酪中微生物與代謝物之間的關(guān)系[13]Table 2 The relationship between microbes and metabolites in cheese

3 傳統(tǒng)發(fā)酵食品微生物組學(xué)及其代謝的研究方法

在過(guò)去幾年中，宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序被廣泛地應(yīng)用于發(fā)酵食品微生物組成及代謝的研究中，蛋白質(zhì)組檢測(cè)技術(shù)也出現(xiàn)在發(fā)酵食品代謝的相關(guān)研究論文中，應(yīng)用這些組學(xué)技術(shù)并結(jié)合代謝組學(xué)分析，為深入地解析發(fā)酵食品中微生物組成及物質(zhì)產(chǎn)生的分子機(jī)制提供了重要的方法技術(shù)支撐[34]。

3.1 宏基因組

基于高通量測(cè)序技術(shù)的宏基因組測(cè)序技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于包括發(fā)酵食品在內(nèi)的各種環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)的研究中。與普通的rRNA測(cè)序不同，宏基因組測(cè)序是通過(guò)對(duì)環(huán)境中全部微生物進(jìn)行提取總DNA，然后通過(guò)構(gòu)建相關(guān)的基因組文庫(kù)，采用基因組學(xué)的研究方法對(duì)環(huán)境樣品中全部微生物的DNA組成及其群落特點(diǎn)進(jìn)行研究，能夠更好地揭示環(huán)境中微生物豐度，對(duì)豐度較低的微生物也能有效地檢出，同時(shí)有利于新物種的發(fā)現(xiàn)[35]。

LI[36]等通過(guò)16S rRNA基因的高通量測(cè)序比較了4種中國(guó)不同省份面團(tuán)發(fā)酵起始劑樣品以及不同發(fā)酵階段面團(tuán)中的細(xì)菌群落，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠揭示出不同省份樣品的差異性以及發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌群落的演替，通過(guò)分析注釋之后，宏基因組檢測(cè)也可以解析可能有助于風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的功能基因簇和途徑[37]。

3.2 宏轉(zhuǎn)錄組

同樣基于高通量測(cè)序技術(shù)的宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序是針對(duì)活躍表達(dá)的基因的轉(zhuǎn)錄組，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄后得到cDNA序列，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)序。相較于宏基因測(cè)序技術(shù)，宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序能夠直接對(duì)微生物在特定時(shí)間和區(qū)域表達(dá)活躍的基因進(jìn)行檢測(cè)，更加有效地解析微生物代謝與風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生之間的關(guān)系。JUNG[38]在泡菜29 d的發(fā)酵過(guò)程中，從5個(gè)時(shí)間點(diǎn)取樣提取總mRNA，使用Illumina GA IIx對(duì)表達(dá)的mRNA序列進(jìn)行測(cè)序，結(jié)果表明在發(fā)酵早期Lac.mesenteroides的基因表達(dá)過(guò)程最為活躍，而Lb.sakei和W.koreensis的基因在發(fā)酵后期表達(dá)活躍，同時(shí)發(fā)現(xiàn)與碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)和水解乳酸有關(guān)的許多基因被大量表達(dá)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于了解乳酸菌在發(fā)酵泡菜中的代謝相關(guān)基因的表達(dá)情況以及乳酸菌在不同發(fā)酵階段菌種活躍情況。

3.3 宏蛋白質(zhì)組

2004年，RODR GUEZ-VALERA提出了宏蛋白質(zhì)組(metaproteome)的概念，即環(huán)境中所有生物的蛋白質(zhì)組的總和[39]，宏蛋白質(zhì)組的研究方法與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組研究方法相似，其流程一般包括蛋白質(zhì)樣品制備、蛋白分離和蛋白鑒定等。采取合適的蛋白質(zhì)提取方法、分離程序和先進(jìn)的串聯(lián)質(zhì)譜法，宏蛋白質(zhì)組學(xué)揭示了微生物群體中的主要功能蛋白質(zhì)。宏蛋白質(zhì)組學(xué)早已應(yīng)用于各種環(huán)境微生物生態(tài)系統(tǒng)功能的研究中，但是多數(shù)發(fā)酵食品含有較高的蛋白質(zhì)，對(duì)宏蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用于發(fā)酵食品微生物研究是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。JI[40]等采用宏蛋白質(zhì)組學(xué)方法對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵魚(yú)中的2 175個(gè)蛋白進(jìn)行鑒定和注釋?zhuān)@些蛋白質(zhì)屬于19個(gè)門(mén)553個(gè)菌株，其中包括10個(gè)乳酸菌菌株，基于KEGG注釋系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)1 217個(gè)蛋白質(zhì)參與代謝途徑，其中352個(gè)蛋白與氨基酸代謝相關(guān)，在鏈球菌屬、芽孢桿菌屬、埃希氏桿菌屬和假黃單胞菌屬中鑒定了63種氨基酸降解相關(guān)蛋白，表明這些菌株可能是產(chǎn)生芳香化合物的菌種，宏蛋白質(zhì)組學(xué)信息加深了對(duì)發(fā)酵魚(yú)中微生物代謝模式的理解，可為改進(jìn)發(fā)酵魚(yú)的穩(wěn)定性和適口性提供理論依據(jù)。對(duì)食醋發(fā)酵過(guò)程中宏蛋白質(zhì)組采用2D-DIGE和質(zhì)譜法進(jìn)行研究，結(jié)果表明，大多數(shù)蛋白質(zhì)在功能上與應(yīng)激反應(yīng)，TCA循環(huán)以及不同的代謝途徑有關(guān)；宏蛋白質(zhì)組學(xué)也在普洱茶和中國(guó)白酒等發(fā)酵食品中微生物組成及代謝的研究中[41]得到應(yīng)用。

4 結(jié)論及展望

中國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵食品種類(lèi)繁多，但是大部分仍沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，存在生產(chǎn)規(guī)模較小、工藝粗糙、發(fā)酵過(guò)程不可控、發(fā)酵周期較長(zhǎng)、而且極易受外界環(huán)境的影響，使產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定，從而帶來(lái)一定的食品安全問(wèn)題等，嚴(yán)重制約了傳統(tǒng)發(fā)酵食品的發(fā)展。對(duì)微生物結(jié)構(gòu)組成及演替規(guī)律、發(fā)酵代謝機(jī)理及規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的研究總結(jié)，可以更好地開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)發(fā)酵食品，對(duì)推進(jìn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品的產(chǎn)業(yè)化具有極其重要的意義。