传统发酵臭豆腐中微生物菌相结构解析及其对生物胺形成的内在作用机制

As a traditional fermented soybean food, untill present the used traditional fermentation process generally leads to the microbiotic diversity and complex ecosystem, and its fermentation products impacts on potential food safety. But the study of controlling stinky tofu processing quality and safety is still blank. This project focuses on the traditional fermented stinky tofu in representative areas to reveal micro flora composition and structural characteristics. Based on metagenomics and high-throughput sequencing technology, differences and same among microbial flora and their impact on food safety are analyzed. High performance liquid chromatography-tandem triple quadruple mass spectrometry method (HPLC-MS / MS) techniques or biological sensor means is used to clarify the formation of harmful amines (ammonia) substances on stinky tofu; constructing metagenomic library of the key microorganism, to identify the regulation characteristics of amine (ammonia) substances microbial communities, annotate and classify functional gene by bioinformatics and metabolic pathway methods; to explain its association with the amine (ammonia) substances formation. This project focuses on revealing our traditional fermented stinky tofu food safety, to clarify its various strains and amines (ammonia) substances changes during fermentation, and to explore regulation mechanism on amines (ammonia) substances formation during the fermentation process.

臭豆腐作为我国传统大豆发酵食品的一种，因迄今均利用传统的自然发酵工艺导致其具有多样化的微生物菌群及代谢对加工食品安全的不确定性与潜在风险，但臭豆腐加工过程中的安全科学问题与控制研究尚属空白。本项目针对我国代表性地区传统发酵臭豆腐开展研究，揭示微生物菌群组成及结构特征；借助宏基因组学与高通量测序技术，解析关键的共性微生物菌群与差异菌群，分析菌群对食用安全性的影响；采用高效液相色谱-三重四级杆质谱串联法(HPLC-MS/MS) 技术阐明臭豆腐中有害生物胺类物质的形成；鉴定出调控生物胺类物质产生的关键微生物群落，构建关键微生物菌群的宏基因组文库，并借助生物信息学和代谢途径分析技术对基因进行功能注释，阐明其内在关联。本项目开展在揭示我国传统发酵臭豆腐的食用安全性，明确其发酵过程中关键菌株和生物胺变化情况，解析对胺（氨）类物质形成的调控基础方面提供理论依据，具有重要的理论意义和实践价值。

臭豆腐是我国传统的小吃，具有悠久的历史和丰富的营养价值。然而国内对于臭豆腐微生物组成及其在发酵过程中的菌落结构、风味物质以及生物胺的代谢尚缺乏系统的研究和认识。.采自全国不同地区的臭豆腐，对其中的微生物组成、风味物质组成、生物胺的种类和含量等方面进行了分析，结果发现，臭豆腐的微生物组成既有统一性又有独特性，与地域分布关联性不是绝对的紧密，每一个臭豆腐都是一个独特的微生态环境。不同的乳酸菌广泛而大量的存在于臭豆腐中；乳杆菌属、乳球菌属和链球菌属可能是其中的优势乳酸菌；乳酸乳球菌广泛存在于臭豆腐中，但是却不一定在数量上占有绝对的优势；普雷沃菌属可能是最具优势的非乳酸菌。在真菌方面，通过分离培养得到了26种真菌，酵母占17种，其中解脂耶氏酵母是从样品中分离到的主要真菌，是臭豆腐中的优势酵母菌。.对臭豆腐发酵的过程中的细菌进行高通量和分离培养分析发现，在发酵的初始阶段微生物的种群多样性高于发酵后期。普雷沃菌属、乳杆菌属、盐单胞菌属和克里斯滕森氏菌属是发酵过程中的主要菌群，乳酸菌分布于发酵的各个阶段。.臭豆腐中的风味物质主要来自于卤水发酵。卤水中酸和酯的形成主要集中在发酵后期；浸泡是臭豆腐风味形成的重要环节，通过浸泡，臭豆腐比豆腐坯增加了丁酸、戊酸、苯酚、吲哚、硫醇、异丙酯、硫化物等多种风味化合物。生物胺广泛存在于臭豆腐中，但是生物胺的分布没有明显的区域特点。臭豆腐中的主要生物胺（分布较广、含量较高）是酪胺、腐胺、尸胺。采用偏最小二乘回归模型（PLSr）来评估细菌类群与生物胺、挥发性化合物之间的关联，结果表明生物胺的形成高度依赖于细菌菌株而不是种类。风味物质吲哚与副杆菌属、肠道菌RC9 gut group、艰难杆菌属相关，3-甲基苯酚主要与库特氏菌有关。苯乙醇则可能与红球菌和Bavariicoccus属相关。而一些化合物与细菌之间的关系相对不紧密，这些物质可能是化学反应产生或者来自包装和原料本身。