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基于高通量测序的鲭鱼加工副产物固态厌氧发酵过程分析

王瑶 李红玉 齐祥明 毛相朝 董浩 郭晓华

王瑶, 李红玉, 齐祥明, 毛相朝, 董浩, 郭晓华. 基于高通量测序的鲭鱼加工副产物固态厌氧发酵过程分析[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210285
引用本文: 王瑶, 李红玉, 齐祥明, 毛相朝, 董浩, 郭晓华. 基于高通量测序的鲭鱼加工副产物固态厌氧发酵过程分析[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210285
WANG Yao, LI Hongyu, QI Xiangming, MAO Xiangzhao, DONG Hao, GUO Xiaohua. Analysis of solid-state anaerobic fermentation process of mackerel processing by-products by high-throughput sequencing[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210285
Citation: WANG Yao, LI Hongyu, QI Xiangming, MAO Xiangzhao, DONG Hao, GUO Xiaohua. Analysis of solid-state anaerobic fermentation process of mackerel processing by-products by high-throughput sequencing[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210285

基于高通量测序的鲭鱼加工副产物固态厌氧发酵过程分析

doi: 10.12131/20210285
基金项目: 山东省重点研发计划重大科技创新工程项目 (2019JZZY010814)
详细信息
    作者简介:

    王瑶:王 瑶 (1997—),女,硕士研究生,研究方向为绿色食品加工技术。E-mail: wangyaowy_chn@163.com

    通讯作者:

    齐祥明 (1977—),男,副教授,从事绿色食品加工技术研究。E-mail: qixm@ouc.edu.cn

  • 中图分类号: TS 254.9

Analysis of solid-state anaerobic fermentation process of mackerel processing by-products by high-throughput sequencing

  • 摘要: 为了实现易产组胺的鲭鱼 (Pneumatophorus japonicus) 加工副产物综合利用产业化技术开发,对鲭鱼加工副产物进行了不灭菌的乳杆菌固态厌氧发酵,尝试生产饲料用新型活性蛋白源。系统监测了发酵过程中组胺、酸溶蛋白、挥发性盐基氮 (Total volatile basic nitrogen, TVB-N)、pH的变化,通过高通量测序技术分析了发酵过程微生物群落的变化,对比分析了发酵前后抗原蛋白、游离氨基酸、脂肪酸成分变化,以全面评价发酵过程中营养、活性成分和安全性的变迁。结果显示,植物乳杆菌 (Lactobacillus plantarum) HSCC-LP121在提高酸溶蛋白含量、降低组胺积累、减少挥发性盐基氮产生方面综合效果最好。发酵30 d时组胺降低到0.629 g·kg−1。这一数据和高通量测序结果表明,HSCC-LP121具有组胺降解能力,同时可抑制嗜冷杆菌属 (Psychrobacter) 和假单胞菌属 (Pseudomonas) 等潜在产组胺微生物的生长。该菌种还可抑制曲霉菌属 (Aspergillus) 等潜在危害真菌的生长,同时诱使一些生香酵母的生长。
  • 图  1  不同乳杆菌菌株发酵对鲭鱼加工副产物理化指标的影响

    Figure  1.  Effects of different lactic acid bacteria fermentation on physicochemical indexes of processed by-products of mackerel

    图  2  灭菌与不灭菌发酵对鲭鱼加工副产物理化指标的影响

    Figure  2.  Effects of sterilization and non-sterilization fermentation on physicochemical indexes of processed by-products of mackerel

    图  3  不同发酵阶段的细菌群落相对丰度

    Figure  3.  Relative abundance of bacterial communities at different fermentation stages

    图  4  不同发酵阶段真菌群落的相对丰度

    Figure  4.  Relative abundance of fungal communities at different fermentation stages

    图  5  乳杆菌发酵降解抗原蛋白的SDS-PAGE蛋白电泳图谱

    Figure  5.  SDS-PAGE electrophoretic pattern of lactobacilli protein degraded by fermentation

    表  1  植物乳杆菌发酵鲭鱼加工副产物的Alpha多样性指数

    Table  1.   Alpha diversity index of processed by-products of mackerel fermented by L. plantarum

    样品
    Sample
    ACE 指数
    ACE index
    Chao1指数
    Chao1 index
    香农指数
    Shannon
    覆盖率
    Goods coverage
    对照组
    Control group
    第1天 1st day 123.735 123.438 0.905 1
    第30天 30th day 151.349 149.636 1.072 1
    发酵组
    Fermentation group
    第1天 1st day 128.206 121.5 1.371 1
    第30天 30th day 114.553 110.286 1.668 1
    第270天 270th day 57.176 56.0 0.634 1
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    表  2  乳杆菌发酵鲭鱼加工副产物游离氨基酸组成的变化

    Table  2.   Changes of free amino acid composition of processed by-products of mackerel fermented by lactic acid bacteria mg·g−1

    氨基酸名称
    Amino acid name
    发酵前
    Before fermentation
    对照组第30天
    Control group on 30th day
    乳杆菌发酵第30天
    Lactic acid bacteria fermentation on 30th daya
    天冬氨酸 Asparagine3.7424.6744.701
    苏氨酸 Threonine1.4201.5651.493
    丝氨酸 Serine1.8282.0792.152
    谷氨酸 Glutamic acid7.1118.0307.897
    甘氨酸 Glycine2.8742.8633.034
    丙氨酸 Alanine2.3152.4112.567
    胱氨酸 Cystine0.3570.3130.410
    缬氨酸 Valine1.8141.7021.953
    蛋氨酸 Methionine0.1860.1180.184
    异亮氨酸 Isoleucine1.5291.4891.881
    亮氨酸 Leucine2.7993.0492.358
    酪氨酸 Tyrosine0.9711.1311.246
    苯丙氨酸 Phenylalanine1.8962.0361.893
    赖氨酸 Lysine1.1071.1971.081
    组氨酸 Hlstidine2.1821.8812.266
    精氨酸 Argnine2.9402.8982.938
    脯氨酸 Proline2.0822.4073.275
    总和 Total37.15340.17541.331
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    表  3  乳杆菌发酵前后脂肪酸组成变化

    Table  3.   Changes of fatty acid composition before and after lactic acid bacteria fermentation %

    脂肪酸种类
    Fatty acid type
    发酵前占比
    Proportion before fermentation
    乳杆菌发酵第30天占比
    Proportion of lactic acid bacteria fermentation on 30th day
    十三烷酸 C13:0 9.34 7.51
    棕榈酸 C16:0 24.13 25.13
    棕榈油酸 C16:1 7.32 7.13
    油酸 C18:1 2.79 3.02
    亚油酸 C18:2 12.95 15.11
    亚麻酸 C18:3 2.81 2.96
    γ-亚麻酸 C18:3 8.15 9.53
    花生酸 C20:0 2.16 2.15
    二十碳二烯酸 C20:2 3.74 3.27
    二十碳五烯酸 C20:5 8.83 7.75
    芥子酸 C22:1 0.56 0.55
    二十二碳二烯酸 C22:2 4.28 3.89
    木蜡酸 C24:0 9.11 8.33
    二十二碳六烯酸 C22:6 3.84 3.67
    单不饱和脂肪酸 MUFA 10.67 10.70
    多不饱和脂肪酸 PUFA 44.60 46.18
    饱和脂肪酸 SFA 44.74 43.12
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-07
  • 修回日期:  2022-01-11
  • 录用日期:  2022-01-18
  • 网络出版日期:  2022-02-07

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