乳酸菌发酵西兰花的代谢组学分析及其对萝卜硫素含量的影响

以西兰花(Brassica oleracea var.italica)为研究对象,通过筛选内源乳酸菌发酵,利用非靶向代谢组学技术研究了其主要代谢产物,并对比了发酵前后西兰花样品的基本营养指标和萝卜硫素含量的变化。结果表明,经过16S rDNA鉴定,共筛选出2株内生乳酸菌用于西兰花发酵,发酵后总还原糖含量在最初的24 h从(180.0±16.2) mg Glucose/g DW显著下降至(57.6±4.8) mg Glucose/g DW;通过非靶向代谢组学技术共鉴定出977种代谢产物,其中化学分类占比最高的为脂质和脂类化合物;同时发现,萝卜硫素的含量经发酵48 h后提高到(1 768.9±12.9)μg/mL,是未发酵样品的203.53%。该研究为发酵西兰花产品的功能性研究以及新型发酵食品的开发提供了理论基础。     

低聚半乳糖植物乳杆菌发酵乳的代谢组学分析及其肠道菌群调节活性研究

为了探究低聚半乳糖(GOS)植物乳杆菌发酵乳的潜在功能特性,通过在发酵乳中添加不同含量的GOS,对其差异代谢产物和代谢通路进行分析,对加入发酵乳培养的人体粪便肠道菌群进行物种α-多样性分析、群落的组成分析和物种β-多样性分析。结果表明,功能性差异代谢物主要为氨基酸、有机酸、核苷酸及碳水化合物,其中胞嘧啶核苷、异柠檬酸盐、乌头酸、肌醇、β-羟基丁酸含量增加,1-磷酸葡萄糖、尿酸含量降低;氨基糖和核苷酸糖代谢途径、半乳糖代谢途径、TCA循环、嘧啶代谢途径存在显著差异(P<0.05);添加GOS的植物乳杆菌发酵乳与空白对照组之间菌群组成相似性低,GOS植物乳杆菌发酵乳可以提升双歧杆菌(Bifidobacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)等有益菌的相对丰度,抑制有害菌的繁殖,当GOS添加量为4%时,GOS植物乳杆菌发酵乳对肠道菌群的调节作用最有效。研究为进一步了解GOS植物乳杆菌发酵乳的功能性以及产品开发提供了理论参考与技术支持。     

组学技术在植物乳杆菌及其发酵食品中的研究进展

植物乳杆菌作为公认普遍安全的微生物,其具有免疫、抗氧化、降胆固醇、降解亚硝酸盐、抑菌、吸附重金属等功能,在发酵食品工业中发挥着重要作用。随着组学技术的不断完善与进化,加快了益生菌的研究向定量化和高通量的方向发展,有助于发现益生菌在遗传水平上的特征。该研究对植物乳杆菌组学技术及其在发酵食品中的应用进行综述,阐述了基因组学、比较基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学等技术在植物乳杆菌研究进展及其发酵食品中的应用进展,并对植物乳杆菌组学研究存在的问题及发展趋势进行了讨论。综合利用组学技术,可从遗传、表达、代谢等多个方面对植物乳杆菌进行全方面多角度地研究,以期为植物乳杆菌的产业化应用提供理论基础。     

小叶苦丁枝条提取物的植物乳杆菌发酵代谢组分析

小叶苦丁枝条是小叶苦丁茶生产的废弃物,数量巨大,一般以焚烧的方式处理,造成了不可忽视的环境污染和资源浪费。为实现小叶苦丁枝条资源化利用,本课题引入益生菌植物乳杆菌对小叶苦丁枝条水提物进行发酵,采取LC-MS非靶向代谢组研究手段探讨了小叶苦丁枝条提取物发酵前后物质的构成、分布与变化。通过PCA、PLS-DA等多元统计方法分析发现,小叶苦丁枝条提取物经植物乳杆菌发酵前后存在显著差异的代谢物共175种,其中发酵后上调的100种,下调的75种。单变量统计排名前25的差异代谢物中包含肽类 3种,碳水化合物1种,核酸类4种,脂类1种,有机酸1种,黄酮1种,其他14种,这些差异代谢物涉及11条差异显著的代谢途径,其中6条为氨基酸代谢途径。差异代谢物中,发酵后相对百分含量分别提高915倍的川皮苷、11倍的鹅肌肽等具有抗氧化、抗炎、抗癌、降血糖等生理活性。同时抗生素庆大霉素 C1a、林卡霉素发酵后分别提升22 672倍和62倍。由此表明,采用乳酸菌发酵技术资源化利用小叶苦丁枝条具有一定的可行性,但还需进一步的安全评估。     

瑞士乳杆菌H11发酵乳饮料的ACE抑制活性及代谢组学研究

目的:研究瑞士乳杆菌H11与副干酪乳杆菌Lc-01两种发酵乳饮料在贮藏期间的代谢差异变化。方法:使用气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）联用、高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱（UPLC/Q-TOF MS）技术对4 ℃、贮藏28 d期间发酵乳饮料中的挥发性风味物质、代谢物以及ACE抑制活性之间的差异进行分析。结果:在4 ℃贮藏28 d后,瑞士乳杆菌H11发酵乳饮料的体外ACE抑制活性比副干酪乳杆菌Lc-01高60%以上,ACE抑制肽VPP和IPP含量也显著高于Lc-01（P<0.05）。采用SPME-GC-MS发现瑞士乳杆菌H11发酵乳饮料中香气成分丰富,特征风味物质2-庚酮和2-壬酮相对含量较高,分别为43.84%和12.39%。基于UPLC/Q-TOF MS的结果表明,贮藏期间两种发酵乳饮料的主要代谢差异物为肽、氨基酸和有机酸。结论:瑞士乳杆菌H11在制备发酵乳饮料方面存在巨大潜力。     

酵母菌代谢产物对植物乳杆菌AB-1生产苯乳酸的影响

以植物乳杆菌AB-1(Lactobacillus plantarum AB-1)为研究对象,探究不同培养基组成以及外源添加酵母菌无细胞发酵上清液(cell-free supernatant,CFS)对植物乳杆菌AB-1生产苯乳酸的影响.结果表明,将培养植物乳杆菌AB-1的MRS培养基中葡萄糖浓度由20.0 g/L提高至...     

基于代谢组学研究乳酸菌素片对腹泻小鼠的干预作用机制

采用代谢组学方法分析乳酸菌素片对抗生素相关性腹泻小鼠血清中内源性代谢产物的影响,探究乳酸菌素片治疗腹泻的机制。用硫酸庆大霉素和盐酸林可霉素的混合溶液(1∶1, 0.4 g/mL)灌胃5 d(每天2次)建立小鼠腹泻模型,将小鼠随机分为空白组、模型组和乳酸菌素片组(1.2 g/kg),灌胃给药,每天二次,连续10 d,试验期间统计各组小鼠的体重、腹泻分数、盲肠指数和盲肠长度。利用UHPLC-Q-Exactive Orbitrap/MS技术并结合主成分分析(PCA)、最小二乘法判别分析(PLS-DA)和正交最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等多元统计分析方法,筛选潜在差异代谢产物及其代谢通路分析。乳酸菌素片治疗后小鼠的腹泻分数、盲肠长度和盲肠指数显著降低。PCA和PLS-DA结果显示各组有明显的分离趋势;OPLS-DA分析显示,小鼠血清样本中发现了16个潜在的差异代谢产物(VIP> 1,P <0.05,FC>1.2或<0.8)。这些差异代谢物主要与半胱氨酸和蛋氨酸代谢、甘油磷脂代谢和戊糖和葡萄糖醛酸酯的相互转化等代谢通路有关。结果表明乳酸菌素片可能通过改善小鼠血液代...     

代谢组学分析甜菜碱对大肠杆菌合成苏氨酸的影响

甜菜碱作为一种新型的发酵助剂,能够有效提升工业生产过程中菌株的发酵性能.以苏氨酸生产菌Escherichia coli THRD为研究对象,系统考察了甜菜碱对苏氨酸发酵以及菌体胞内代谢的影响.发酵过程中添加甜菜碱,苏氨酸产量从50.74 g/L提高到54.59 g/L,糖酸转化率从37.45％提高到40.69％.使用超...     

基于非靶向代谢组学分析不同发酵方式马铃薯泡菜代谢物

以马铃薯为原料,采用四菌组合的泡菜益生菌菌粉接种发酵马铃薯泡菜,自然发酵马铃薯泡菜作对照,并利用超高效液相色谱-串联质谱技术对马铃薯泡菜进行非靶向代谢组学研究。以差异倍数≥2 或≤0.5 且P＜0.05 作为筛选标准进行差异代谢物筛选,结果表明,新鲜原料（XX）和接种发酵5 d（JZD5）、XX 和自然发酵5 d（ZRD5）、ZRD5 和JZD5 分别筛选到511、525、105 种差异代谢物。XX 和JZD5 以及ZRD5 的主要差异代谢为D-鸟氨酸、L-鸟氨酸、4-羧苯基甘氨、甘氨酰-苯丙氨酸、L-酪氨酸-L-丝氨酸、三羰基丙酸、2-氨基-4-氧戊酸等生物活性物质以及小肽,马铃薯泡菜的营养价值得到提高,同时还赋予其独特的风味。ZRD5 和JZDR5 中的主要差异代谢化合物有6-氨基己酸、DL-亮氨酸、茶氨酸、异柠檬酸等,这些差异代谢化合物赋予马铃薯生物活性成分和滋味成分,JZD5 中还含有相对含量较高的糖醇类、有机酸类化合物,形成其优于自然发酵马铃薯泡菜的滋味品质。此外,ABC 转运蛋白、乙醛酸和二羧酸代谢、嘌呤代谢、辅因子的生物合成等相关代谢途径在马铃薯发酵泡菜品质形成过程中发挥重要作用。     

非靶向代谢组技术研究饮料发酵前后物质变化

为了解玉米及其副产物发酵饮料的主要代谢成分,代谢通路及物质积累。以2种乳酸菌为发酵剂混合发酵的玉米及其副产物饮料为研究对象,利用非靶向代谢组技术对饮料发酵前后小分子量物质变化进行了对比分析,结果发现,玉米及其副产物饮料发酵前后存在较大的代谢物差异。筛选出14种差异代谢物,主要包括核苷酸及其衍生物3种,有机酸2种,氨基酸及其衍生物2种,黄酮类2种,苯丙酸1种,抗生素1种,烟酰胺类1种,萘酚类衍生物1种,磷酸甲基醇类1种。其中包括具有抗炎活性的萘酚类物质1-羟基-2-萘甲酸;具有抗病菌,降血压,抗真菌,抗氧化,抗艾滋病病毒,抗肿瘤等作用的异戊烯;具有抗氧化作用,对心脑血管也有防治作用,同时能预防肿瘤的表儿茶素等。通过KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路分析发现,5条代谢通路影响较显著,分别为缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸的生物合成、酪氨酸代谢、双组分系统、嘌呤代谢、柠檬酸循环。确定了乳酸菌发酵能够促进玉米副产物发酵饮料代谢产物的合成和累积,为乳酸菌用于发酵谷物饮料的综合评价利用提供参考。     

基于非靶向代谢组学分析副干酪乳杆菌发酵枸杞汁各阶段代谢差异

为研究副干酪乳杆菌NXU-19004发酵对枸杞汁品质特性的影响,采用气相色谱-质谱非靶向代谢组学技术对4 种不同阶段枸杞发酵液差异代谢物进行鉴定分析,结合主成分分析和偏最小二乘判别分析对其进行精确区分。再通过京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）数据库注释差异代谢物参与的代谢途径,从中筛选出关键代谢物。结果表明,4 种发酵液共检测到63 种非挥发性差异代谢物,其中氨基酸类、有机酸类、酯类等成分在枸杞发酵液中平均相对丰度总体呈上升趋势。多元统计分析结果显示,各样品之间差异显著,均有明显样本聚集区,表明代谢产物可用于甄别发酵阶段。共注释到47 条代谢途径,富集代谢产物较多且显著性高的关键通路有9 条,且多与氨基酸代谢相关,可见发酵阶段对枸杞发酵液中氨基酸类物质的代谢影响最大。进一步确认了关键代谢物为丙氨酸、柠檬烯、苯甲醛、苯甲酸、烟酰胺、烟酸、角鲨烯、脯氨酸、肌氨酸、2-苯基乙酰胺。该研究从代谢组学角度初步揭示了枸杞及其乳酸菌发酵产品的代谢产物差异性以及特征化合物,为进一步研究影响乳酸菌发酵形成差异的因素提供理论依据。     

植物乳杆菌P-8发酵乳的代谢物图谱

发酵乳是由上百种生物分子组成的一个复杂的食品体系,目前没有单一的分析平台能够完整地测定其所有的代谢物.本试验通过监测植物乳杆菌P-8单菌发酵乳和植物乳杆菌P-8与商业发酵剂YC-X11复配发酵乳的发酵特性,采用超高效液相色谱和四极杆飞行时间串联质谱技术结合统计学方法分析发酵乳的代谢物图谱.试验结果表明,植物乳杆菌P-8...     

发酵菌种对薏米乳品质及代谢产物的影响

分别利用保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、植物乳杆菌（Lactobacillus helveticus）和瑞士乳杆菌（Lactobacillus plantarum）为发酵菌株对薏米乳进行发酵。利用电子舌对得到的发酵薏米乳进行感官分析,利用非靶向代谢组学技术分析发酵薏米乳差异代谢产物,研究发酵菌种对薏米乳品质及代谢产物的影响。结果表明,植物乳杆菌发酵的薏米乳中三萜类化合物含量较高为26.19 mg/L,保加利亚乳杆菌发酵薏米乳中的多糖含量较高为34.17 mg/L,且具有较好的黏度（23.09 mPa·s）,其结构稳定性更高;瑞士乳杆菌发酵可以增加薏米乳的鲜味。非靶向代谢组学试验共检出947种代谢产物,其中植物乳杆菌发酵的薏米乳样品中检测到更多的短肽类化合物,还有吲哚乙酸、泛酸、亚油酸、β-柠檬酰-L-谷氨酸以及脂类等多种功能性成分。     

基于代谢组学分析工夫红茶发酵过程中代谢物的变化

以保靖黄金茶为原料,按照工夫红茶工艺进行加工,采用基于代谢组学的液质联用技术（LC-MS/MS）对发酵过程中的茶样进行检测,分析工夫红茶发酵过程中代谢产物的动态变化。结果表明,在发酵过程中,茶叶中代谢物呈现规律性动态变化;共筛选到493种差异代谢物,且这些差异代谢物的变化趋势以发酵2 h为节点可分为两个阶段,即发酵前期和发酵后期。发酵前期代谢物变化明显,物质代谢活跃,而发酵后期差异代谢物明显少于发酵前期,物质代谢减弱,且整个发酵过程中上调的差异代谢物数量均大于下调的差异代谢物数量;此外,对鉴定出的90种差异代谢物进行分析,结果显示,在红茶发酵过程中呈涩味的代谢物下调表达,可溶性糖、茶黄素类呈甜醇、鲜爽滋味的代谢物显著上调表达。本实验为探究工夫红茶发酵过程中的物质代谢调控机制提供了重要参考。     

基于非靶向代谢组学技术筛选植物乳植杆菌P9抑黄曲霉物质

为解析共培养下植物乳植杆菌P9代谢产生的抑黄曲霉物质,本研究将植物乳植杆菌P9与黄曲霉进行共培养处理,分析植物乳植杆菌P9单菌及共培养中活菌数的差异,依据活菌数差异,分别在共培养9 h和13 h取样,进行非靶向代谢组学分析,并对取样点的差异代谢物及其通路富集情况进行研究。结果显示:共培养下植物乳植杆菌P9可以显著抑制黄曲霉,共培养产生的差异代谢物主要集中在能量代谢途径,包括:糖酵解/糖异生途径,柠檬酸循环,丙酮酸代谢途径,氨基酸代谢途径,叶酸生物合成途径及有机酸代谢途径。与已报道的植物乳植杆菌产生的抑菌物质进行比对,鉴定到的差异代谢物中可能对黄曲霉起拮抗作用的物质主要为2-氨基-3-羟基丁酸、十六烷酸、2,3-二羟基苯甲酸等有机酸,以及杆菌肽等氨基酸类物质,本研究为深入探寻植物乳植杆菌抑黄曲霉物质提供参考。     

植物代谢组学及其在烟草上的应用进展

作为系统生物学的一个重要分支,代谢组学是一门研究生物体系受内外环境扰动后(基因的改变或环境的变化),其产生的小分子代谢物变化的科学。代谢组学已被广泛应用于天然药物开发、植物学、微生物学和食品安全等研究领域。本文对代谢组学的形成与发展、植物代谢组学研究方法及其在烟草中的应用进行了综述,并对植物代谢组学的发展及其在烟草中的应用进行了展望。认为代谢组学将在烟草基因功能解析、揭示代谢网络调控机理和提高烟草品质等生物技术应用方面发挥不可替代的作用。      

基于代谢组学探究乳酸菌对苏尼特羊脂肪分布和脂肪酸组成的影响

选取对照组(基础日粮)和乳酸菌组(基础日粮添加乳酸菌)苏尼特羊各12 只为实验材料(n=24),测定其脂肪分布与脂肪酸组成,并通过代谢组学探究乳酸菌对苏尼特羊脂肪分布和脂肪酸组成的影响。结果表明:乳酸菌组苏尼特羊背最长肌和股二头肌脂肪含量,背最长肌和股二头肌中豆蔻油酸和二十二碳六烯酸的含量,背最长肌中棕榈酸、γ-亚麻酸和花生四烯酸的含量,股二头肌中单不饱和脂肪酸、棕榈油酸和油酸的含量,皮下脂肪中豆蔻油酸的含量,尾部脂肪中反式油酸、反式亚油酸和α-亚麻酸的含量显著高于对照组(P<0.05),腹部皮下脂肪含量和尾部脂肪占比,背最长肌和股二头肌反式亚油酸的含量,股二头肌月桂酸的含量,皮下脂肪中月桂酸和棕榈酸的含量显著低于对照组(P<0.05),通过代谢组学研究发现了背最长肌和尾部胆碱和脂肪酸代谢通路的显著变化,具体来说,乳酸菌组苏尼特羊背最长肌中磷酸胆碱和胞苷二磷酸胆碱水平显著高于对照组,尾部脂肪反之(P<0.05),背最长肌中油酸、α-亚麻酸和尾部脂肪中棕榈油酸、γ-亚麻酸水平显著低于对照组(P<0.05)。综上,乳酸菌在一定程度上影响苏尼特羊胆碱和脂肪酸代谢通路,进而改善其脂肪分布和脂肪酸组成。     

添加富含乳脂肪球膜乳清蛋白粉对发酵乳代谢组学的影响

目的:研究添加富含乳脂肪球膜(MFGM)乳清蛋白粉(M-WPI)前、后的保加利亚乳杆菌发酵乳中保加利亚乳杆菌存活率,发酵乳风味及抗氧化能力。采用代谢组学分析添加M-WPI前、后保加利亚乳杆菌发酵乳的显著差异代谢标志物及其作用通路。方法:通过样本主成分分析、偏最小二乘判别分析、热图分析和KEGG富集分析等方法确定加入M-WPI前、后发酵乳代谢过程中的差异性代谢产物,并以此分析M-WPI对发酵乳产生的影响。结果表明:在脱脂乳中加入M-WPI,可以提高保加利亚乳杆菌存活率,增加发酵乳的风味及抗氧化活性。采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)共确定77种显著差异代谢物,涉及的主要代谢通路为19条。加入M-WPI后葡萄糖、半乳糖等,代谢物上调,提高了保加利亚乳杆菌存活率;癸酸、苹果酸等有机酸上调,能提高发酵乳的口感及改善发酵乳风味。保加利亚乳杆菌发酵乳中上调的代谢物以氨基酸类较多,其中丙氨酸、天冬氨酸和泛酸等参与β-丙氨酸代谢,与发酵乳抗氧化活性提高有关。本研究为加入M-WPI发酵乳营养评价以及相关加工技术和产品开发提供参考。     

冻干保护剂对植物乳杆菌的代谢特性的影响

通过分析植物乳杆菌Lactobacillus plantarum CGMCC 6016(L. P. dy-1)冻干菌粉发酵后胞内游离氨基酸、有机酸、菌体蛋白的谱图变化,对比研究了不同冻干保护剂对L. P. dy-1冻干菌粉代谢特征的影响。结果显示,直接活化组L. P. dy-1的胞内氨基酸总量为625.23 μg/100 μL,10%菊粉保护剂组有所增加,为753.72 μg/100 μL;22.4%菊粉保护剂组、菊粉复合保护剂组和脱脂乳复合保护剂组则相对减少;直接活化组L. P. dy-1的胞内有机酸总量为62.84 mg/L,冻干保护剂组均显著降低,其中菊粉复合保护剂组与直接活化组最为接近,为52.99 mg/L;不同菊粉保护剂组冻干菌粉发酵后,菌体蛋白的谱图较为相近,且与直接活化组差异不大,脱脂乳复合保护剂组较未冻干菌体蛋白谱差异明显,表现为有较多条带的缺失,且谱带较浅。结果表明,与常用的脱脂乳复合保护剂相比,菊粉保护剂,尤其是菊粉复合保护剂的添加,能够使植物乳杆菌冻干菌粉的代谢特性更接近正常组。     

益生菌干酪乳杆菌Zhang VBNC态和正常态的代谢组学研究

采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)检测分析了干酪乳杆菌Zhang的VBNC态和正常态两种细胞的代谢组差异。结果显示,在正离子和负离子模式下分别检测到874个和368个代谢物质,根据P<0.05、差异倍数>2和VIP≥1筛选原则,通过数据库比对鉴定得到干酪乳杆菌Zhang在两种状态下的主要差异代谢物有24种,主要包括氨基酸类、糖类、维生素类等6类,随后按类分析了这些物质在干酪乳杆菌Zhang生存过程中的作用,为探索干酪乳杆菌Zhang VBNC态在逆境条件下的存活机理提供一定的参考。