基于高通量测序技术分析肠道菌群及其影响因素的研究进展

目前大量研究结果表明肠道菌群组成和功能与宿主健康状态密切相关。应用高通量技术能够更详细、更深层地解析肠道菌群的组成与功能。本文概述了基于高通量测序技术对宿主肠道菌群研究的结果,总结出影响肠道菌群多样性的主要因素,为宿主肠道菌群的研究提供参考。     

高通量测序技术分析鸭皮中耐热菌群

鸭皮作为肉制品中常用的添加原料,其在不同热杀菌处理状态下的微生物多样性研究非常重要。将鸭皮分别在60、70、80、90、100、110、120℃条件下热处理后25℃恒温放置1周,通过高通量测序分析鸭皮的微生物多样性。结果表明:60℃热处理的鸭皮中主要菌属为假单胞菌属(33.52%)和不动杆菌属(18.55%),70℃热处理的鸭皮中主要菌属为不动杆菌属(18.46%)、狭义厌氧梭菌属18(12.41%)、变形杆菌属(11.04%)、假单胞菌属(10.17%)、狭义厌氧梭菌属7(8.62%),80、90℃热处理的鸭皮中优势菌属为狭义厌氧梭菌属18,相对丰度分别为63.04%和84.11%,100℃热处理组优势菌属为芽孢杆菌属(49.50%)、狭义厌氧梭菌属18(29.19%)和厌氧杆菌属(17.20%),110℃热处理组优势菌属为芽孢杆菌属(99.23%),120℃热处理组优势菌属为狭义厌氧梭菌属18(52.41%)、芽孢杆菌属(33.07%)和狭义厌氧梭菌属7(12.23%);样品聚类和β-多样性分析表明,温度对鸭皮中的细菌群落组成和丰度差异影响较大。     

高通量测序技术对杀菌型益生菌含乳饮料菌群结构分析

目的：探查杀菌型益生菌含乳饮料中微生物菌群组成分析，及宣称的添加益生菌真实性和合规性分析。方法：对市售11批次产品直接提取的细菌总核酸，扩增，电泳检测核酸的质量；分别对产品的16S rRNA基因V3/V4进行高通量测序技术（NGS）测序，对测序序列、稀释曲线、Alpha多样性、聚类、丰度分布曲线与菌群结构分析，获得信息与产品明示值和相关规范对比进行合规性分析。结果：共得到39231条优质序列，分布在210-518bp范围内；共注解到16个门、37个纲、71个目、129个科、265个属；从门分类水平主要为厚壁菌门( Firmicutes 91.66 %) ，从纲的分类水平主要为芽孢杆菌纲( Bacill 90.43 %)，从目的分类水平主要为为乳杆菌目(Lactobacillales 82.74 %) ；优势菌种为德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜热链球和乳酸乳球菌；同时产品有检出携带致病性非益生菌菌群。部分产品标示菌种未被检出、部分产品检出了未标示菌种、部分产品检出益生菌与标示菌种不一致。结论：本文建立的NGS测序技术能准确、快速的对杀菌型益生菌食品微生物菌群精确筛选，市售产品益生菌种类丰富，但同质化程度较高，产品间菌群分布均匀度相差较大；同时也能深度挖掘到微量的携带致病性的菌群。     

高通量测序分析益生菌对冷食小鼠肠道菌群的干预

采用高通量测序技术分析益生菌对冷食小鼠肠道菌群的影响。将实验小鼠随机分为模型组、对照组和低中高剂量组,分别灌喂等量的普通冰淇淋、107 cfu/m L益生菌液和107、108、109 cfu/m L的益生菌冰淇淋。连续灌喂15d,记录并计算小鼠的稀便率和腹泻指数,15 d后,收集各组小鼠粪便进行高通量测序分析。发现食用冷食会导致部分小鼠腹泻,在剂量范围内,益生菌可以缓解冷凉性敏感小鼠的腹泻症状,高剂量组小鼠的稀便率降低了3.11%,腹泻指数(10-1)降低了0.33,抑制效果较其它各组最为明显。服用了益生菌的小鼠粪便菌群多样性较高(高剂量组ACE值为69987.29,Chao1值为27098.77),乳酸菌属、艾克曼氏菌属、Blautia等菌属占比增大,菌群结构发生改变。因此益生菌可以提高冷凉性腹泻敏感小鼠对冷食的接受度,冷冻载体下的益生菌可以在小鼠肠道中定植并对小鼠肠道起到调节作用。     

基于高通量测序的冷冻南极磷虾中细菌菌群 结构分析

目的分析冷冻南极磷虾中总细菌菌群和可培养细菌菌群的结构特征。方法提取冷冻南极磷虾中宏基因组,通过高通量测序技术进行总细菌菌群分析;提取冷冻南极磷虾中可培养细菌菌落的总DNA,通过高通量测序技术进行可培养细菌菌群分析。结果冷冻南极磷虾中总细菌菌群多样性丰富,相对丰度大于1%的包括芽孢杆菌属(Bacillus)、肠球菌属(Enterococcus)、克罗诺杆菌属(Cronobacter)、嗜碱菌属(Alkaliphilus)、八叠球菌(Sarcina)、乳球菌属(Lactococcus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、土壤杆菌属(Sediminibacterium)、未分类菌(unclassified)、罗尔斯顿菌属(Ralstonia)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)以及苯基杆菌属(Phenylobacterium),占总量的85.04%。冷冻南极磷虾中可培养的细菌种类少,主要包括假交替单孢菌属(Pseudoalteromonas)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和嗜冷单胞菌属(Psychromonas),相对丰度分别为64.43%、33.47%和1.75%。可培养细菌中占优势的假交替单孢菌属、嗜冷杆菌属和嗜冷单胞菌属仅占总细菌菌群的1.10%。结论本研究初步揭示了南极磷虾细菌菌群的多样性和相对丰度,为进一步研究微生物与南极磷虾品质的相关性奠定基础。     

高通量测序研究益生菌对小鼠肠道菌群的影响

采用高通量测序技术分析复合益生菌对昆明雄性小鼠肠道菌群的影响。利用0.9 mg/(g·d)青霉素钠灌胃建立肠道菌群失调小鼠模型。将50只小鼠随机分为5组:空白对照组、自然恢复组、复合菌液高、中、低3个剂量组(复合益生菌浓度分别为10~9、10~8、10~7 CFU/m L)。0.2 m L/(d·10 g)连续灌胃14 d后,收集小鼠粪便,采用高通量测序技术对各组小鼠粪便菌群进行分析。结果表明:复合菌液高剂量组小鼠肠道菌群物种多样性最高(ACE值为22 101.63和Chao1值为13 791.40),自然恢复组最低;另外,小鼠肠道中有益菌与致病菌比例在各组之间差异显著,复合菌液各剂量组中有益菌群的比例均大于自然恢复组,而致病菌比例最高的为自然恢复组(56.36%),因此复合菌液对小鼠的肠道菌群失调具有调节作用。     

利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析原料乳的菌群分布

为测定原料乳中的菌群分布情况,应用Illumina MiSeq高通量测序方法,主要对14?个奶牛场的原料乳进行采集,通过DNA测序确定菌群的多样性及致病菌的分布情况,进行操作分类单元聚类分析、Alpha多样性分析、物种分类分析3?方面的测定。结果表明不同牧场的菌群存在多样性,位于前列的分别是肠球菌属（Enterococcus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、不动杆菌属（Acinetobacter）、乳球菌属（Lactococcus）,同时表明,个别牛场原料乳中有金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和志贺菌（Shigella）的存在。     

基于高通量测序技术探讨陈皮对腹泻小鼠肠道菌群的影响

目的 研究陈皮对腹泻小鼠肠道菌群的影响。方法 将小鼠随机分为空白组、模型组、阳性对照组(盐酸洛哌丁胺, 0.67 mg/kg)和陈皮低、高剂量组(0.5和1.67 g/kg)。采用番泻叶诱导腹泻模型后灌胃给药。实验结束后, 观察和检测各组小鼠腹泻相关首次排便时间、稀便率、稀便级及小肠乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)、淀粉酶(amylase, AMS)和脂肪酶(lipase, LPS)活性,高通量测序技术分析结肠内容物肠道菌群多样性及优势物种变化。结果 与空白组比较, 模型组腹泻相关指标明显改变, 肠道菌群多样性指数明显降低, 门及属水平优势物种丰度明显改变, 差异均具有统计学意义(P<0.01);与模型组比较, 陈皮组腹泻相关指标明显改善, 肠道菌群多样性指数明显升高, 门及属水平优势物种丰度明显纠正, 差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论 陈皮可能通过调节肠道菌群治疗腹泻。     

高通量测序技术研究高糖饮食对小鼠肠道菌群的影响

目的比较高糖饮食和普通饲料喂养对小鼠肠道菌群的影响。方法选取16只C57BL/6J小鼠,经适应喂养1周后,随机分为正常组和高糖组,于第5周末,对小鼠粪便菌群16S r RNA的V1-V3区进行扩增,Miseq高通量测序平台测定其基因序列,与silva数据库中微生物基因序列进行比对、分类。结果研究发现:尽管差异性不显著,高糖饮食组小鼠体重和血糖值较正常饮食小鼠有明显升高;正常饮食小鼠粪便菌群多样性高于高糖饮食的小鼠;高糖组粪便中含有大量的Firmicutes(厚壁菌门),较正常组显著升高;高糖组Bacteroidetes(拟杆菌门)数量显著低于正常组;在属的水平上,正常组和高糖组粪便菌群中含量最高的是Allobaculum,其含量无显著差异;而两组在Lactobacillus和S24-7_norank的含量上存在着显著差异。结论饮食类型对肠道菌群有着显著的影响,因而可通过调整饮食结构改善肠道菌群。     

倒笃菜肉沫软罐头加工及杀菌工艺研究

为满足消费者对营养美味的需求,丰富倒笃菜产品,本研究拟开发1种倒笃菜软罐头产品。以倒笃菜、肉沫和豆干为原料,采用3因素3水平的Box-Behnken试验,以产品感官品质评分为响应值确定配方。研究结果表明,最佳质量分数配比为倒笃菜∶豆干∶肉沫为60∶29∶34。最适的灭菌方式为真空包装后采用121℃,0.1 MPa高压蒸汽灭菌30 min。制成的软罐头口感脆嫩,其口味得到改善,产品的营养价值也得到提高。     

基于高通量测序技术分析腐乳自然发酵过程微生物多样性

采用高通量测序技术对腐乳自然发酵过程中的微生物多样性进行分析。结果表明,发酵第一阶段,占比较大的细菌门为变形菌门（Proteobacteria）,细菌属为不动杆菌属（Acinetobacter）、乳球菌属（Lactococcus）、假单胞菌属（Pseudomonas）,真菌门为担子菌门（Basidiomycota）,真菌属为久浩酵母属（Guehomyces）和假丝酵母属（Candida）;发酵第二阶段,占比较大的细菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes）,细菌属为类香味菌属（Myroides）、丛毛单胞菌属（Comamonas）和假单胞菌属（Pseudomonas）,真菌门为担子菌门（Basidiomycota）,真菌属为久浩酵母属（Guehomyces）和假丝酵母属（Candida）;发酵第三阶段,占比较大的细菌门为厚壁菌门（Firmicutes）,细菌属为乳球菌属（Lactococcus）、果胶杆菌属（Pectobacterium）,真菌门为子囊菌门（Ascomycota）,真菌属为链格孢属（Alternaria）、赤霉菌属（Gibberella）。整个发酵过程中微生物群落结构分布变化明显,不同阶段主要存在的菌属不同,既有利于发酵的有益菌属,也有影响食品安全的有害菌属。     

基于高通量测序的浓香型窖泥原核微生物群落的窖池空间分布

利用Illumina Miseq高通量测序技术解析河南某酒企6年和12年窖泥微生物群落多样性和组成。结果表明,两类窖龄窖池中窖泥原核微生物群落组成具有相似的空间分布特征,且物种丰度（Chao1指数）和多样性（Shannon指数）均分别在窖壁中层和下层窖泥最高;乳杆菌属（Lactobacillus）、产己酸菌属（Caproiciproducens）、嗜蛋白菌属（Proteiniphilum）及甲烷囊菌属（Methanoculleus）等14个属为窖泥优势属,其中78.6%优势属在两类窖龄窖池下部（下层和窖底）窖泥中含量均高于窖池上部（上层和中层）窖泥,且主要隶属于梭状芽胞杆菌纲（Clostridia）和拟杆菌纲（Bacteroidia）;57.6%（19/33）Top10属的空间分布特征与窖龄无关;随窖龄增加,Top10属产生了132个变化,其中75.6%的变化均较小（＜1%）;冗余分析（RDA）结果推测,铵态氮和有效磷可能是影响供试窖泥原核微生物菌群空间分布的主要环境因子。     

西藏青稞酒酿造小曲微生物多样性分析

该研究利用高通量测序技术分别对西藏自治区五个地区的青稞酒酒曲样品的微生物组成和差异性进行分析。 结果表明, 21种酒曲样品中共检测出真菌140种、69个属,细菌967种、309个属,其中,昌都、山南、拉萨曲水县和林芝地区青稞酒酒曲微生物种 类相对丰富,日喀则地区青稞酒酒曲微生物种类相对较少。 西藏五个地区青稞酒酒曲样品的共有优势真菌菌属为覆膜孢酵母属（Saccharomycopsis）、根霉属（Rhizopus）和毛霉属（Mucor）,优势细菌菌属为乳酸杆菌属（Lactobacillus）和明串珠菌属（Leuconostoc）。 西藏不同地区青稞酒酒曲样品微生物均存在一定差异。     

应用Illumina MiSeq高通量测序技术分析来凤地区腌制大头菜叶中微生物多样性

该研究利用Illumina MiSeq高通量测序技术对腌制大头菜叶样品中微生物多样性进行了研究,进而分析其中的微生物群落组成和差异。结果表明,在门分类水平上,以硬壁菌门（Firmicutes,52.28%）和变形菌门（Proteobacteria,38.40%）为主要优势细菌门;子囊菌门（Ascomycota,88.19%）和担子菌门（Basidiomycota,11.15%）为优势真菌门。在属分类水平上,注释到明确分类地位的细菌属和真菌属分别有382个和31个,其中平均相对含量＞1%的分别有12个和8个。在操作分类单元（OTU）水平上,共发现17个核心细菌OTUs和11个核心真菌OTUs。综上,腌制大头菜叶具有较高的微生物多样性,且细菌群落物种数高于真菌。     

基于高通量测序技术分析豆腐乳中微生物多样性

采用高通量测序技术对4种不同来源发酵豆腐乳中微生物的多样性和丰度进行比对分析。结果表明,纯种发酵与自然发酵豆腐乳样品微生物菌群多样性差异较大,从不同豆腐乳样品中共检测得到3个优势细菌门（平均相对丰度＞1%）、6个优势真菌门、13个优势细菌属和19个优势真菌属;共有优势细菌属为假单胞菌属（Pseudomonas）、乳杆菌属（Lactobacillus）、透明颤菌属（Vitreoscilla）、魏斯氏菌属（Weissella）、不动杆菌属（Acinetobacter）和明串珠菌属（Leuconostoc）,其中,假单胞菌属在自然发酵豆腐乳中平均相对丰度最高（62.05%）;共有优势真菌属为酵母属（Saccharomyces）、曲霉属（Aspergillus）、德巴利氏酵母属（Debaryomyces）、短梗霉属（Aureobasidium）、假丝酵母属（Candida）和有孢圆酵母属（Torulaspora）,其中酵母属在纯种发酵豆腐乳中平均相对丰度最高（44.42%）。     

宏基因组测序技术在传统酿造食品微生物群落分析中应用研究进展

我国传统酿造食品发展历史悠久,种类丰富,以其独特的魅力深受消费者喜爱。传统酿造食品中微生物群落的多样性是影响产品风味、品质与安全的重要因素,因此微生物群落结构特征、演替变化和功能基因挖掘等成为近年来的研究热点。高通量测序技术以其通量高和结果准确等优势,成为传统酿造食品微生物群落研究中的重要工具。该文以基于高通量测序技术的宏基因组测序技术出发,综述了宏基因组测序技术在传统酿造食品微生物群落分析研究中的进展,并分析讨论其面临的主要问题和发展趋势,为酿造食品的科学研究和工业生产提供相关理论基础。     

基于高通量测序技术分析牛栏山大曲微生物多样性

为了探究牛栏山大曲的微生物菌群结构,为制曲工艺及成品曲质量评估提供理论依据,该研究采用高通量测序方法对牛栏山低温大曲原核16S rDNA V3/V4区和真核ITS1区进行微生物多样性分析。研究结果表明,从牛栏山大曲中共获得358种原核操作分类单元（OTU）,乳酸菌类群是大曲中主体原核生物,维斯氏菌（Weissella confuse）、耐酸乳杆菌（Lactobacillus acetotolerans）和戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）分别占大曲总OTU的22.68%、16.54%和9.84%,同时大曲中高温放线菌（Kroppenstedtia eburnea）可占14.78%;而真核多样性较低,仅获得69种OTU,扣囊覆膜酵母（Saccharomycopsis fibuligera）和库氏毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）是主体真核微生物,其余真核微生物含量较低;综上得出,牛栏山大曲中原核微生物多样性要远高于真核微生物,且大曲主体微生物较为明显。     

盐分对广式高盐稀态酱油发酵微生物菌群结构的影响

随着健康中国计划的推进,酱油的减盐成为一种趋势,然而广式高盐稀态酱油发酵过程中盐分对不同发酵阶段的群落结构影响的基础研究仍较薄弱,难以支撑减盐酱油产品的普及。该研究基于Illumina HiSeq高通量基因序列分析及理化指标监测,研究不同盐分条件下不同发酵阶段微生物群落结构及理化指标变化规律。结果表明,低盐组(120 g/L)pH值最低,发酵后快速积累总酸、氨基酸态氮和还原糖;在细菌菌群结构方面,随着盐浓度降低,葡萄球菌属(Staphylococcus)、乳球菌属(Lactococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)均在低盐酱醪中持续增长;在真菌群落构成方面,假丝酵母属(Candida)和米勒氏酵母属(Millerozyma)含量在低盐组酱醪中明显较高。低盐(120 g/L)酱醪发酵中乳酸菌含量及总酸明显比中盐(150 g/L)及高盐(170 g/L)组较高,并在发酵初期快速形成了更加适合酵母菌目生长的酸性环境,促进酵母菌目在发酵中期形成了明显的优势菌群。该研究结果为减盐发酵提供了理论基础,为进一步开发酱油低盐发酵微生物调控技术提供参考依据。     

高通量测序解析白酒中高温大曲细菌和真菌群落结构

采用高通量测序技术,定期采集河南贾湖酒业中高温大曲制备过程中的样品,研究大曲中真菌和细菌群落在整个发酵过程中的动态变化。结果表明,各发酵阶段的细菌和真菌组成均发生动态变化。大曲样品从入房到出房,细菌和真菌数量表现出先升高后降低的趋势,并且都在曲温达到顶温时（大曲JH3）达到最高值。发酵前期主要有假丝酵母属（Candida）、根霉属（Rhizopus）和曲霉属（Aspergillus）,当曲温达到顶温时,横梗霉属（Lichtheimiaceae）成为优势菌群,发酵后期以毛霉属（Mucor）和曲霉属为主。入房和出房大曲中细菌组成变化不大,乳杆菌属（Lactobacillus）是整个过程中的优势菌属。当曲温达到顶温时,高温放线菌科（Thermoactinomycetaceae）克罗彭斯特菌属（Kroppenstedtia）成为明显优势菌群,相对丰度达到60.67%。     

高通量测序技术在传统发酵食品微生物群落中的应用研究

传统发酵食品风味独特,营养丰富,历史悠久,生产方式多采用自然接种,部分食品的生产工艺已有数千年的历史,其最终质量与发酵过程中存在的多种微生物密切相关。研究表明,运用现代分子生物学技术,可从基因水平上揭示微生物的多样性和群落结构的动态变化,系统阐明其发酵机理。该文综述高通量测序技术在传统发酵食品微生物群落中的应用研究,对聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-FQPCR）、宏基因组、宏转录组测序等研究方法的原理、操作方法及其研究成果进行了总结,并对各分析技术优缺点进行了比较,旨在为传统发酵食品的微生物群落研究提供参考。