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传统发酵肉制品多为自然发酵,参与发酵的微生物主要来自原料和生产环境当中,环境条件和地区差异可以筛选和富集不同类型和代谢特征的菌群。受气候、人为操作等因素的影响,发酵肉制品菌群结构及其益生菌丰度往往存在明显不同,造就了发酵肉制品中微生物的多样性,也会导致产品品质的差异性。本文旨在探究传统发酵肉制品中微生物群落结构与优势菌分布情况对产品品质的影响,研究功能菌株的代谢特性、全基因组序列和基因功能,为肉制品发酵剂的开发与安全应用提供依据。从内蒙古、西藏和新疆采集了有代表性的发酵肉制品14种,根据地区差异以及发酵方式不同将其分为A、B、C、D四个不同类别,利用Illumina MiSeq测序技术,对样品中细菌16S rRNA基因进行高通量测序及序列分析。结果表明:不同地区传统自然发酵的A、B类样品和人为调控的C、D类样品中微生物群落多样性差异显著(P<0.01)。A和B类样品中厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门,所占比例都超过了 10%。C、D类样品中仅Firmicutes为优势菌群,所占比例高达92%,其中微生物丰度高的物种主要集中在Firmicutes的乳杆菌属(Lactobacillus)和Proteobacteria的假单胞菌属(Pseudomonas)。乳杆菌属多为食品中常见的益生乳酸菌,而假单胞菌属中包括大肠杆菌、沙门氏菌等病原菌。可见,自然发酵肉制品虽优势菌群丰富,但由于含有变形菌门的菌株,存在安全隐患。人工调控肉制品优势菌群仅有厚壁菌门的乳杆菌属,乳杆菌在发酵食品中已有广泛应用,可见传统发酵肉制品生产过程中利用益生乳酸菌进行人为调控势在必行。通过乳酸菌分离、纯化、鉴定技术,从自然发酵肉制品中分离出101株乳酸菌,经16S rDNA测序,NCBI同源序列对比,菌株分布于7个属14个种。经产生物胺试验、耐盐、耐亚硝酸盐、抑菌效果、降胆固醇能力、产脂肪酶能力筛选试验,从中筛选获得30株产生物胺阴性菌株,其中有10株耐盐、抑菌效果良好且具有一定的胆固醇降解能力,其中瑞士乳杆菌TR13、ZF22产脂肪酶的能力也比较强。分别用TR13、ZF22调制发酵剂制备发酵香肠,以自然发酵ZR组、添加脂肪分解酶M组、添加产脂肪酶能力弱的菌株TR14组和商业发酵剂302组为对照,分析菌株TR13、ZF22对发酵肉制品中氨基酸和脂肪酸的影响。结果表明,与0d相比,M组、TR13组和ZF22组中必需氨基酸(EAA)含量第12d开始上升(P<0.05),ZR组和TR14组第24d时EAA含量上升(P<0.05),可见产脂肪酶高的菌株TR13和ZF22能够促进EAA的产生。在发酵和4℃低温冷藏阶段,饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量均表现为上升趋势。TR13组在12d时MUFA、PUFA的含量分别增长了640.37%和54.17%,与其它试验组相比差异显著(P<0.05)。菌株TR13对发酵肉制品中代谢物质影响试验结果表明,在pos(正离子)和neg(负离子)模式下,代谢物二级鉴定结果分别为537和336种。由LC-MS色谱图和PCA主成分分析图可知,不同组分间代谢物差异显著(P<0.05)。表明原料肉经过微生物发酵,代谢物的丰度发生了明显变化,且受微生物种类影响显著。添加TR13菌株与自然发酵的肉制品相比发现75种物质含量显著增加(P<0.05),其中28种肽类物质、8种酰基肉碱、卵磷脂和甘油磷酸胆碱的含量分别平均增加了4.79、2.38、2.97和2.68倍。通过PacBio和Illumina Hiseq测序平台,对菌株TR13进行了全基因组测序与功能基因注释,结果表明:菌株TR13基因组为环状分子,含1个染色体,序列总长度为2172224bp,无质粒基因,平均GC含量36.82%。编码基因(CDS No)2356个,总长度为1883532bp,占基因组百分比为86.71%。基因中包含15个rRNA操纵子、63个tRNA、202个启动子、水平转移元件基因岛17个和36个重复序列。包含1个前噬菌体,起始位置1798554bp,终止位置1828331bp,可能的噬菌体为NC006565。能够注释到GO信息的基因数目为1792个,包含了40种功能特性,占编码基因的76.1%。能够注释到COG信息的基因数目为1942个,占编码基因的82.43%。在KEGG数据库中共有1144个基因分别在代谢,遗传信息处理,环境信息处理,细胞过程,生物体系统,人类疾病6大功能35个通路上得到功能注释。菌株TR13在发酵香肠中的应用试验表明,菌株TR13与木糖葡萄球菌共培养,可促使香肠pH值、水分活度Aw降低,有效降低香肠中亚硝酸盐和饱和脂肪酸含量,干燥后期对PUFA释放起到一定作用。综上所述,传统发酵肉制品以厚壁菌门的乳杆菌属为优势菌,但所采集的样品中含有丰度值较高的变形菌门假单胞菌属的细菌,存在安全隐患,发酵过程中需要对菌群结构进行调控。优势菌分离株TR13具有抑菌、产脂肪酶等功能特性且发酵性能良好,进而从代谢组学和全基因序列开展研究,对编码基因进行功能注释,可为该菌株的产业化应用提供理论依据。