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噬菌體在食品發酵中的功能和作用研究進展

2024-03-18 09:19姚雨樺康佳木陳小雪薛巖松韓北忠
中國釀造 2024年2期
關鍵詞:噬菌體宿主乳酸菌

姚雨樺,康佳木,陳小雪,薛巖松*,韓北忠

(中國農業大學 食品科學與營養工程學院,北京 100083)

發酵食品由于原料類型、生產工藝和微生物組成等造就了其多樣性和獨特性。發酵微生物在利用食品原料生長、繁殖和代謝的過程中產生各種代謝產物,賦予發酵食品獨特的風味和營養價值。中國有著悠久的食用發酵食品的歷史,擁有獨特的發酵食品種類,誕生了眾多諸如白酒、豆豉、豆醬、醬油、腐乳等有特色的傳統發酵食品。在發酵過程中,蘊藏著豐富多樣的微生物群落,它們對發酵食品的營養價值、感官體驗和品質起到決定性的作用,對于保證發酵食品的品質至關重要。發酵是一個動態變化的微生態環境體系,在發酵過程的不同階段,微生物的多樣性受到環境因素如營養狀態、溫度、濕度、pH等理化性質的影響發生顯著的變化;同時也受到其他不同微生物種群間的作用,極大地影響微生物物種的生長、繁殖和演替。

噬菌體是一類可以感染細菌、放線菌、真菌和藻類等從原核生物到真核生物的所有生命形式的病毒總稱,是病毒中最為普遍和分布最廣的微生物群體[1]。噬菌體的結構非常簡單,通常由單鏈或雙鏈核酸以及保護核酸的蛋白質或脂蛋白衣殼組成。根據其溶原性,噬菌體又可以分為烈性噬菌體和溫和噬菌體。烈性噬菌體通過粘附將核酸注入宿主細胞內,利用宿主提供的養分和能量,轉錄和翻譯自身的噬菌體結構,最終裂解宿主完成釋放[2]。溫和噬菌體是將自己的遺傳物質整合至宿主基因組,成為原噬菌體并處于休眠狀態,通過宿主繁殖可以將自己的遺傳物質穩定的傳遞給后代,一般不會造成宿主的破壞。但當環境發生劇烈變化或受到應激刺激時,前噬菌體會脫離宿主染色體,從而獨立復制轉變成烈性噬菌體[2]。

噬菌體廣泛存在于自然環境中,具有調節微生物群落結構的作用。噬菌體與其他微生物的相互作用對微生物進化有著重要意義,其對微生物生態環境的塑造至關重要[3]。一方面,噬菌體可以直接調節細菌種群,影響宿主菌的代謝機制從而影響整個群落結構;另一方面,噬菌體介導的細菌裂解可為其他微生物提供物質基礎,間接支持和促進其他微生物的生長和繁殖。此外,噬菌體還可驅動細菌進化,從而提高宿主的適應性[4-5]。發酵食品的生產過程受到周圍環境等微生態的影響,一些自然環境中的噬菌體跟隨發酵微生物被引入發酵體系,為其繁殖和發育提供了豐富的媒介。目前,噬菌體已在多種發酵食品的生產過程中被發現和分離,其宿主大多為發酵主要功能菌或腐敗菌、致病菌等。有大量的研究表明,噬菌體會對發酵過程產生危害[5]。發酵主要功能菌噬菌體的存在通常會抑制宿主菌的正常生長或使宿主菌大量裂解,導致發酵異常甚至失敗。此外,噬菌體能夠特異性裂解致病菌或產生不良風味的菌,對發酵產生有利的影響,從而達到良好的生物防治效果[6]。也有研究發現,發酵菌噬菌體的某些序列能夠幫助宿主菌自溶,釋放胞內酶,改善發酵食品風味[16]。此外,通過對噬菌體的不敏感宿主進行篩選,可以在一定程度上避免發酵失敗[9],還可影響微生物群落演替,起到幫助推進發酵過程的作用[20,29]。

本文總結了目前不同類型的發酵食品中噬菌體的產生和功能,闡述了噬菌體在發酵生產中的危害、影響及應用,討論了在發酵食品中檢測噬菌體的方法,以期更加全面了解噬菌體在發酵食品生產中的功能和作用,為更好的控制發酵生產提供參考。

1 食品發酵過程中噬菌體的產生及功能

目前在食品發酵過程中發現噬菌體的名稱、分類、宿主及功能見表1。1935年,噬菌體首次被發現能夠導致工業生產的乳制品發酵失敗[32],此后,噬菌體在發酵香腸、發酵豆制品、泡菜等多種發酵食品中均被發現能夠特異性感染和裂解發酵微生物[22,33-34],導致產品質量降低甚至發酵失敗,從而給發酵工業帶來巨大的經濟損失。在干酪的生產過程中,大多數分離得到的噬菌體為乳酸菌噬菌體,例如長尾病毒科(Siphoviridae)和絲桿狀病毒科(Inoviridae)噬菌體特異性感染費氏檸檬酸桿菌(Propionibacterium freudenreichii),造成干酪發酵失敗[35]。在葡萄酒的生產中,發現了15種乳酸菌噬菌體,能夠裂解蘋果酸乳酸發酵菌—酒類酒球菌(Oenococcus oeni),導致葡萄酒香氣、色澤異常[23]。在納豆的生產過程中,枯草芽孢桿菌噬菌體是導致γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,PGA)合成失敗的重要因素,極大的降低了納豆品質[8]。LU Z等[19,22]對德國酸菜和黃瓜發酵過程中的微生物體系進行了研究,對其中的優勢乳酸菌噬菌體進行了分離和篩選。類似的,PARK E J等[36]對泡菜、德國酸菜等發酵蔬菜食品進行宏病毒組學分析,發現噬菌體是發酵食品中病毒的主要組成群體,盡管這些研究已經從發酵食品中分離出若干類型的噬菌體,但還未對其進行分析和注釋,特別是噬菌體在發酵過程中的作用還未明確。在我國,食品發酵工業中同樣發現了噬菌體[37],尤其是乳制品生產中經常出現乳酸菌噬菌體,嚴重影響乳酸菌發酵,通常是導致發酵異常的主要原因。因此,有必要對發酵食品中噬菌體的組成和功能做系統性梳理,為發酵食品中噬菌體的控制和利用提供參考。

表1 不同發酵食品中分離得到的噬菌體種類和功能Table 1 Species and functions of phages isolated from different fermented foods

2 噬菌體對食品發酵的影響

2.1 噬菌體對乳制品發酵的影響

在噬菌體污染方面,發酵乳制品是被報道得最多的發酵食品,尤其在干酪和酸乳制品的生產中均發現了噬菌體的存在。已有的研究表明,噬菌體對乳酸菌的感染被認為是乳制品發酵失敗的最主要原因[15],它們大量感染產風味的乳酸菌,導致風味成分減少[38]。在藍紋干酪的生產過程中,研究人員在發酵失敗的干酪中發現了腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)噬菌體,這是一種具有不可收縮尾部的長尾噬菌體[15,38],其來源有可能是生牛乳和乳清。在酸牛乳中,同樣發現了長尾噬菌體科的噬菌體,對植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)的36個菌株造成潛在的影響[14]。研究者對工廠的環境表面和空氣進行采樣分析發現,環境空氣中是可能導致噬菌體污染的主要來源[39]。另一方面,乳酸菌可能攜帶原噬菌體,加工環境改變對其刺激后可以轉變為烈性噬菌體,最終導致乳酸菌大量死亡并導致發酵失敗[40-41]。因此,需要加強對生產各個環節的監控,篩查噬菌體的存在。對于乳制品中噬菌體的防治,依靠熱處理和調節鹽離子濃度等方式,能有效減滅乳酸菌噬菌體[42],但是過高的溫度容易導致蛋白變性。此外,通過化學方法例如次氯酸鈉有效抑制噬菌體,然而次氯酸鈉會導致化學物質殘留[43]。因此探索低毒、有效、安全的噬菌體滅活方法是發酵生產需要重視的關鍵技術問題。此外,通過復配多種乳酸菌進行協同發酵,避免噬菌體對單一乳酸菌造成影響從而導致延遲發酵或發酵失敗。通過定期更換對噬菌體不敏感的乳酸菌或尋找突變菌株也是可行的方法,但是往往這些菌株產酸能力較弱,很難達到發酵要求。未來,可以利用規律成簇的間隔短回文重復序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat,CRISPR)及其相關蛋白(CRISPER associated proteins,Cas)所構建的CRISPR/Cas系統等基因編輯技術實現工程菌的改造,通過基因編輯手段設計抗性菌株,并最大程度的保留其發酵能力。然而,噬菌體的變異和進化可以快速逃逸宿主的免疫系統,噬菌體的侵染與宿主菌的抵抗必然是個持續的共進化過程。

2.2 噬菌體對豆制品發酵的影響

納豆發酵主要利用納豆枯草芽孢桿菌,其在發酵過程中產生γ-PGA,該物質賦予納豆獨特的黏稠感。納豆生產中斷時,從未形成粘液的異常發酵大豆中主要分離到的噬菌體是PM1,是一種長尾病毒科噬菌體,其基因組由大約50 kb的線性雙鏈脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)組成[7]。進一步研究發現,該噬菌體能產生PGA解聚酶,將PGA降解為雙谷氨酸和三谷氨酸,從而降低納豆的黏度[8]。另一項研究分離得到了ΦNIT1噬菌體,該噬菌體攜帶一個γ-聚谷氨酸水解酶基因(γ-PGA hydrolase gene,PghP)[9],導致該噬菌體感染的枯草芽孢桿菌不能積累PGA,致使納豆發酵失敗。噬菌體對納豆的污染主要通過未加工的大豆或空氣污染帶進發酵過程[44]。進一步的調查顯示,在工廠和污水中也發現了噬菌體的存在[44]。因此,發酵過程環境清潔控制對發酵食品至關重要。

在韓國豆醬(Cheonggukjang)中分離得到一株枯草芽孢桿菌噬菌體BSP10。該噬菌體屬于肌尾噬菌體科(Myoviridae)。BSP10對韓國豆醬發酵過程中的發酵菌枯草芽孢桿菌的生長具有顯著的抑制作用。在豆醬的發酵過程中,與對照組相比,100 PFU/g 噬菌體就可以將發酵菌的數量降低2個數量級。與納豆污染類似,噬菌體感染在大豆發酵過程中極大地促進了PGA的降解,對豆醬的生產造成負面影響[10,45]。在日本醬油中,同樣分離得到兩種長尾噬菌體科噬菌體,它們均可以特異性侵染嗜鹽鏈球菌[12],但是通過基因突變篩選找到了對噬菌體不敏感菌株,用于抵抗噬菌體對醬油發酵過程的危害。宏基因組分析還揭示了發酵豆制品(Kinema)中芽孢桿菌噬菌體的存在,這些噬菌體分屬于長尾噬菌體科、肌尾噬菌體科和短尾噬菌體科[13]。綜上可知,發酵豆類食品中大多以芽孢桿菌噬菌體為主,這可能與其獨特的發酵類型有關,對于以霉菌為主要發酵微生物的我國傳統豆類發酵食品中是否存在噬菌體,還缺乏相應的報道,噬菌體是否影響發酵菌的生長和繁殖還有待進一步確認。

2.3 噬菌體對蔬菜發酵的影響

KOT W等[46]在低鹽酸黃瓜發酵中檢測出57種噬菌體,大部分噬菌體的宿主以短乳桿菌(Lactobacillus brevis)和植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)為主,首次發現同一噬菌體可以同時感染多個細菌菌屬。發酵過程中,共發現17種不同類型的噬菌體,并且噬菌體的豐度與乳酸菌的豐度呈正相關。進一步通過電子顯微鏡分析發現,發酵蔬菜中的噬菌體為有尾噬菌體,具有二十面體的頭部,分別屬于肌尾噬菌體科和長尾噬菌體科。此外,在發酵黃瓜的鹽漬液中分離出了烈性噬菌體Φps05,對商業發酵菌種片球菌(Pediococcussp.)LA0281產生特異性感染[20]。在另一項針對德國酸菜的研究中,研究人員共分離出171個噬菌體,分屬于26種不同噬菌體類型。通過測序分析發現這些噬菌體的宿主為明串珠菌屬(Leuconostoc)、魏斯氏菌屬(Weissella)和乳酸桿菌屬(Lactobacillus)等28種乳酸菌。同樣,這些噬菌體分屬于粘病毒科和長尾噬菌體科噬菌體[47]。有趣的是,JUNGM J等[21]通過分析不同地域的泡菜,發現來源地不同的泡菜中分離到的噬菌體有顯著差異,揭示泡菜中的病毒群落與地理起源的相關性,其本質上是不同地域環境所蘊含的微生物種類和相應噬菌體類型差異造成的,該研究有助于深入了解發酵食品的微生態系統,對區分不同原料來源的發酵食品提供有價值的借鑒意義。

2.4 噬菌體對酒類發酵的影響

針對葡萄酒微生物噬菌體的研究早在20世紀就已經展開,目前從葡萄酒釀酒及環境中分離得到的噬菌體大多數是以酒類酒球菌(Oenococcus oeni)作為宿主。多數感染酒類酒球菌的噬菌體為溫和噬菌體[46],例如Og44,phiS11和Φ10MC[24-25]。目前從葡萄酒中分離出來的大部分屬于長尾噬菌體科,該噬菌體感染可能會引起酒類酒球菌裂解,從而造成蘋果酸乳酸發酵(malolactic fermentation,MLF)失敗,雖然溫和噬菌體不會自發導致乳酸菌的裂解,但當環境發生改變,例如酒精濃度和pH發生變化,有可能誘發前噬菌體的從宿主基因組分離并轉變成烈性噬菌體,引起乳酸菌溶解[23]。但是目前還沒有直接的證據表明噬菌體會導致MLF失敗。但是值得注意的是,從法國的波雅克產區生產的紅酒中分離得到了烈性噬菌體ΦOE33PA,這種噬菌體喪失了溶原性,很有可能直接導致乳酸菌的大量死亡[26-28]。葡萄酒發酵過程中的噬菌體首先可能來自于葡萄的種植環境,并有可能通過環境中的溶原性細菌轉運帶入[47]。其次,在釀酒設備的表面,例如在管道、不銹鋼桶和橡木桶等都會有潛在的噬菌體存在。此外,一些商業上的發酵劑也有可能遭受噬菌體的感染,從而被引入葡萄酒發酵過程中[48]。

KANG J等[31]首次對白酒的低、中、高溫大曲進行病毒組分析,發現三種白酒大曲均存在噬菌體。通過病毒組學測序發現,這些噬菌體以乳桿菌噬菌體為主,還包括腸桿菌屬(Enterobacter)、泛菌屬(Pantoea)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、片球菌屬(Pediococcus)和葡萄球菌屬(Staphylococcus)噬菌體等,分別屬于類雙生病毒科,擬菌病毒科,長尾病毒科和細小病毒科噬菌體[31]。這些噬菌體的存在很有可能對白酒釀造微生物的生長和繁殖產生影響,從而影響發酵過程。然而,由于白酒釀造過程是混菌發酵,噬菌體對單一微生物的作用可能被其他微生物替代或者抵消,可能不會像單一菌種發酵造成劇烈影響,但噬菌體會造成某一類微生物的消亡,從而影響代謝產物的積累。噬菌體在白酒發酵中的功能和作用還有待進一步發掘。此外,由于氣候、土壤環境和栽培方法不同,在不同條件下生長的原料其攜帶的微生物組成和理化性質截然不同,原料源噬菌體可能會影響白酒產區當地微生態系統,從而直接影響到釀酒品質。通過分析噬菌體類型、宿主和來源從而對釀酒原料進行溯源,有可能為精準控制原料品質和保護釀酒生態提供幫助[21]。

3 噬菌體對食品發酵有害菌的抑制

食品中存在的腐敗菌如需氧型芽孢桿菌和厭氧型梭狀芽孢桿菌,具有較強的熱抵抗能力,通常是導致食品腐敗和變質的主要微生物。有些腐敗菌甚至產生生物毒素,對食品安全造成威脅。為控制這些食源性有害微生物的生長和繁殖,研究者已經利用噬菌體特異性清除這些有害微生物。目前,從食品生產到包裝,噬菌體在食品加工過程中的各個環節都有應用。目前研究和應用最廣泛的是針對單增生李斯特氏菌的噬菌體,已經應用在包括即食肉制品[49]、海鮮產品[50]、蔬菜水果[51]、奶制品[52-53]等食品包裝和加工中。此外,利用噬菌體雞尾酒作為食物防腐劑或制作成生物活性包裝材料噴灑在食物表面,可以控制多種病原微生物的生長,延長食品貨架期[54]。此外,這類產品在抑制其他食源性致病菌如大腸桿菌(Escherichia coli)O157:H7[55-56]、沙門氏菌(Salmonella)[57-58]、志賀氏菌(Shigella)[59]和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)[60]等表現出了顯著的抑制作用。除了通過直接造成宿主的裂解和死亡,一些噬菌體通過編碼內溶素,能夠間接地清除致病微生物及生物被膜[61]。

然而,在噬菌體的實際應用方面,工業中常用的一些消毒劑或環境因素,如pH值、溫度等,可能會影響噬菌體的穩定性[62];而且,根據噬菌體—宿主進化動力學,噬菌體的存在不可避免地導致其宿主的進化,從而出現宿主產生抗性、基因轉移等問題[63]。這些問題可通過CRISPR/Cas工程技術、使用不同的噬菌體混劑等方法進行解決[64-65]??偟膩碚f,考慮到潛在安全問題的可能性,在開發噬菌體制劑作為新的抗菌策略時,應從產生噬菌體耐藥細菌的可能性、宿主細菌的進化、噬菌體的水平基因轉移以及噬菌體如何影響自然界中的微生物群落等多方面進行評估,驗證噬菌體的安全性和環保性[62]。

值得注意的是,一些溶原性噬菌體可能攜帶毒性基因或抗生素抗性基因,也可能通過基因突變或水平基因轉移的方式將毒性基因傳遞給宿主菌,因此,在選擇噬菌體時,需要利用裂解噬菌體而非溶原性噬菌體作為生物控制劑,并對噬菌體予以安全性評價,通過全基因組測序,對其毒力因子、毒素、抗生素耐藥性和潛在的過敏原基因進行比對,判定其是否對人體有害[66]。

一般而言,噬菌體具有自限性,隨著噬菌體對靶向微生物的作用,宿主細菌數量逐漸下降,噬菌體的數量也會逐漸下降,最終在環境中降解[67]。這種特性避免了噬菌體在環境中長期積累。此外,噬菌體在環境中大量存在,包括土壤、海洋、動植物、人體內等,迄今為止,沒有證據表明噬菌體對人類或動物造成有害的影響[68-69]。目前,少數關于噬菌體的食品安全應用的研究已經考慮了如何解決殘留噬菌體活性的問題,可以通過添加“噬菌體中和劑”(引入植物提取液或熱滅活細菌)、離心、過濾等方式降低噬菌體生物防治后噬菌體殘留的問題[70]。另外,經過高溫等處理后食品中的噬菌體可以被有效地清除和殺滅[71],因此,經噬菌體處理后的食物可以被認為是安全的。

目前,噬菌體作為食源性致病菌和腐敗菌的抑制劑已在歐美國家得到了廣泛的應用[72]。然而在我國,人們對噬菌體還缺乏足夠認知,消費者對其應用在食品中的安全性存在擔憂,限制了噬菌體在食品領域中的應用。因此,加強有益噬菌體的開發、安全性評價和宣傳,將有助于噬菌體在食品工業中的應用。

發酵過程中的噬菌體動力學是保證微生物良好演替的關鍵,使發酵過程中各菌群的生物量保持平衡。在酸菜發酵的生態學研究中,細菌的演替與發酵不同階段發現的噬菌體數量有關[22]。微生物數量在發酵第3~7天發生顯著變化,這與噬菌體的種類變化呈顯著相關性。在前3天,主要的噬菌體以明串珠菌和魏瑟拉菌噬菌體為主,而在第7天之后,則以乳桿菌噬菌體為主[22],因此乳酸菌在發酵中的演替過程受到噬菌體的調控。由于環境中的微生物的污染,蠟樣芽孢桿菌作為一種致病菌和腐敗菌經常出現在大豆發酵食品中,蠟樣芽孢桿菌噬菌體BCP1-1顯著降低大豆發酵食品中蠟樣芽孢桿菌的數量,而沒有影響發酵微生物枯草芽孢桿菌[11]。因此,噬菌體具有在不干擾其他共生微生物的同時,選擇性地靶向和殺死特定宿主菌的能力。這種高度特異性降低了對有益細菌或非靶向微生物造成傷害的風險,因此提高了其安全性。此外,發酵食品是良好的分離有益噬菌體的資源,通過對發酵食品中噬菌體的分離方法的建立和優化,可以發掘出更多獨特的抗致病菌和腐敗菌的生物控制方法。

噬菌體除了可以調控宿主微生物的數量,還可以降低乳酸菌在發酵食品中釋放的有毒代謝產物。噬菌體Q69可以有效減少酪胺在干酪中的積累[16]。類似的,在干酪模擬生產中,研究者發現肌尾噬菌體科的糞腸球菌噬菌體156可以降低干酪中生物胺的含量[17]。此外,原噬菌體造成的乳酸菌裂解可以釋放其中的胞內酶,促進干酪風味物質產生[18]。在葡萄酒釀造過程中,一些葡萄酒腐敗細菌如醋酸桿菌和葡萄糖酸桿菌可以將乙醇轉化為醋酸,它們的存在會產生不愉悅的風味物質[73-74],對葡萄酒質量產生危害。研究人員發現了一種可以感染蠟狀葡糖桿菌(Gluconobacter cerinus)的噬菌體,該噬菌體具有無尾二十面體頭部的復層噬菌體科噬菌體,該噬菌體的存在有效降低了葡萄酒中醋酸的含量[29],這項研究結果為葡萄酒發酵管理提供了指導依據。此外,DEASY T等[30]分離出了感染短乳桿菌(Lactobacillus brevis)的噬菌體SA-C12 并鑒定了其形態學特征。通過啤酒釀酒試驗,該噬菌體在啤酒環境中穩定存在,并顯著減少啤酒中的腐敗菌的數量。綜上,發酵過程中的噬菌體并非均導致發酵異常,只有深入了解噬菌體的功能和特性,才有助于控制有害噬菌體并維持有益噬菌體,提高發酵性能。

4 發酵食品中噬菌體的檢測方法

如圖1所示,目前噬菌體的檢測方法多采用直接法和間接法進行研究。直接法多利用雙層平板法對噬菌體進行培養,適用于對烈性噬菌體的直接觀察和計數,但對于一些溫和噬菌體無法進行判斷和分析。此外可以通過采用超速離心的方法,直接分離出噬菌體并用透射電子顯微鏡或掃描透射電子顯微鏡進行形態觀察[75-76],或通過流式細胞術[77]、納米顆粒跟蹤[78]、落射熒光顯微鏡和原子力顯微鏡[79]等方法進行計數。但是,對有些不可培養微生物的噬菌體無法進行有效的分離。隨著研究技術的發展與進步,噬菌體的研究同時結合表型觀測與基因組分析技術,充分了解不同食品發酵體系中的噬菌體組成和分布特征。目前,隨著測序技術的興起和迭代,宏基因組測序分析技術也逐漸被用于噬菌體分析。宏基因組測序無需進行病毒分離,可通過直接提取環境樣品中全部微生物的基因組并進行高通量測序以反映樣品所有的遺傳信息[36]。研究人員利用Illumina的二代測序(next generation sequencing,NGS)技術分析了Kinema中的噬菌體[13],比較了中國和韓國泡菜的乳酸菌群落和噬菌體群落,發現利用噬菌體比細菌可以更好的區分發酵食品的地域來源[21]。該方法可以宏觀地反映環境中所有微生物的信息,并且解決了絕大部分微生物難以培養從而無法識別的問題,因此在發酵食品微生物學研究中具有廣泛的應用前景。隨著對噬菌體宏基因組測序的研究越來越深入以及測序技術的進步,利用宏病毒組測序技術可以進一步有針對性的對病毒乃至噬菌體進行提純和分析,對發酵食品樣品中病毒富集并提取DNA樣本[36],之后進行文庫構建進行測序分析。對干酪表面樣品病毒濃縮之前添加過濾步驟,采用密度梯度超速離心替代純化所得到的濃縮產物可被用于更好地解析病毒在干酪微生物生態系統中的重要性。通過宏病毒組學實現了在白酒大曲中對噬菌體種類的分析,并對噬菌體的宿主做了注釋和預測[31]。但該方法對食品基質的保存、取樣方法、噬菌體分離和核酸物質提取具有較高的要求,會直接影響提取噬菌體的質量和豐度。因此,在復雜食品基質體系中探索并優化提取噬菌體基因組的方法是決定測序結果準確性的關鍵,針對發酵食品中噬菌體組的特異性提取方法將有待進一步被優化。

圖1 發酵食品中噬菌體的檢測方法Fig.1 Detection methods of phages in fermented foods

5 總結與展望

由于噬菌體不直接參與發酵,其在發酵食品中的作用經常被忽視,但它通過調節微生物群落結構,間接影響發酵微生物的增殖和演替。通過了解噬菌體在發酵體系中的功能,才能更好的控制和利用噬菌體,進而控制發酵過程。盡管利用下一代測序技術為研究發酵食品中的噬菌體帶來了便利,但目前該方法仍受限于噬菌體基因庫的不完善,因此需要進一步完善噬菌體基因組的提取方法和噬菌體基因庫的構建,利用更先進的方法研究噬菌體在發酵微生物群落中的關鍵作用,將為發酵食品的標準化生產奠定基礎。

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