采用不同干燥技术处理的干羊肉胃液的宏基因组分析及传统液体凝乳酶的制备

《Small Ruminant Research》:Metagenomic Analysis of Dried Lamb Abomasa Processed by Different Drying Techniques and The Production of Traditional Liquid Rennet

【字体: 时间:2025年11月07日 来源:Small Ruminant Research 1.4

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  本研究首次对绵羊皱胃进行代谢组学分析,探讨日晒与烤箱干燥及酸奶菌群对传统凝乳酶微生物组成和工艺特性的影响。通过监测45天制备期pH、盐含量、凝乳活性和微生物种群变化,发现日晒样本凝乳活性更高,酸奶补充显著增加乳酸菌多样性,降低梭菌比例。该研究为传统奶酪制作提供了可持续和创新的方法依据。

  
作者:Hasan Alptu? Akgün, Tu?ba K?k Ta?
研究机构:穆拉S?tk? Ko?man大学、穆拉职业学院,土耳其穆拉市

摘要

本研究首次对羊的皱胃进行了宏基因组分析,探讨了不同干燥方法(日晒干燥和烘箱干燥)以及开菲尔微生物对传统液体凝乳酶的微生物特性和工艺性能的影响。
利用开菲尔中的微生物多样性制备了新鲜和干燥后的皱胃样本,并在45天的制备过程中监测了pH值、盐含量、乳凝固活性以及微生物种群的变化。通过宏基因组分析评估了皱胃与开菲尔添加对微生物多样性的影响。
宏基因组分析首次揭示了羊皱胃丰富的微生物多样性。开菲尔的使用增强了微生物多样性,其中Lactobacillus parakefiri成为优势菌株,而Clostridium物种数量减少。干燥方法影响了酶活性,日晒干燥的样本表现出更高的乳凝固活性。
本研究提供了羊皱胃的首个宏基因组谱型,强调了富含开菲尔的凝乳酶的生产潜力,并展示了不同干燥技术对凝乳酶质量的影响。这些发现有助于推动传统奶酪制作方法的可持续和创新发展。

引言

凝乳酶是从未断奶动物(如小牛、羊或山羊)的第四个胃腔(皱胃)中提取的酶制剂。它主要含有两种酸性蛋白酶:凝乳酶(EC 3.4.23.4)和胃蛋白酶(EC 3.4.23.1)(Moschopoulou, 2011)。凝乳酶的等电点为pH 4.6–4.7,分子量为35.6 kDa(Fox & McSweeney, 1997)。凝乳酶的最佳乳凝固活性(MCA)pH值约为5.5,在40–42°C时活性最高。温度低于20°C时酶活性较弱,高于65°C时酶会完全失活(Troch et al., 2017)。当温度超过55°C时,凝乳酶会不可逆地失活(Addis et al., 2008, Moschopoulou, 2011)。
传统上,人们采用特定地区的方法从未断奶小牛的皱胃远端提取凝乳酶,但目前这种做法仅限于土耳其的某些地区(Hayalo?lu et al., 2002)。传统凝乳酶的质量受皱胃的盐处理和干燥工艺的影响。尽管有许多研究探讨了传统凝乳酶的特性,但很少有研究关注其实际制备过程。商业上,凝乳酶有液体、粉末或膏状等多种形式,其生产来源包括骆驼、兔子、鱿鱼、驯鹿、水牛和鲶鱼等(Liu et al., 2021)。传统液体凝乳酶中凝乳酶和胃蛋白酶的相对比例受屠宰动物的种类、年龄和饮食的影响(Jacob et al., 2011)。
在地中海国家,特别是来自小型反刍动物的凝乳酶被广泛用于手工奶酪的生产,因为它通过蛋白水解和风味形成赋予奶酪独特的感官和质地特征(Addis et al., 2008, Ferrandini et al., 2011)。然而,传统液体凝乳酶存在诸多问题,如较高的微生物负荷和较低的乳凝固活性,这主要是由于原材料质量差以及生产和储存条件不卫生(Calvo & Fontecha, 2004; Gürses & ?akmak??, 2009; Jacob et al., 2011; Moschopoulou, 2011; Cantürk & ?akmak??, 2019)。传统液体凝乳酶的制备过程包括清洗皱胃,用盐、醋或盐水处理,然后在适宜条件下使其成熟。在此过程中,前体酶(如前凝乳酶)转化为活性形式(如凝乳酶),从而实现乳凝固。制备方法因盐处理时间、盐浓度、干燥技术(如日晒干燥、阴干或低温干燥)和提取条件而异(Moschopoulou et al., 2007)。然而,关于传统液体凝乳酶制备过程及其微生物动态的详细研究仍然较少。
以往的研究主要集中在凝乳酶的工艺性能和微生物特性上,而对皱胃的微生物生态及其在凝乳酶制备中的作用关注不足。迄今为止,尚无研究采用宏基因组方法来分析皱胃的微生物多样性。本研究旨在填补这一知识空白,提供羊皱胃的首个宏基因组谱型,为凝乳酶制备的微生物层面提供新的见解。具体而言,本研究分析了皱胃的基因组组成,评估了不同干燥方法(日晒干燥和烘箱干燥)以及通过开菲尔富集对微生物的影响,并探讨了从低程度干燥的皱胃中提取酶的方法。使用宏基因组技术分析了不同方法制备的凝乳酶的微生物群落,并在制备过程中(第0天、第4天、第7天、第10天、第14天、第21天、第25天、第30天和第45天)监测了其微生物和化学特性。

研究部分摘录

皱胃的预处理

本研究使用的皱胃样本来自4-5个月(16-20周)大的羊(Bustamante et al., 2000, Moschopoulou, 2011, Rawlings and Salvasen, 2013),这些羊在土耳其穆拉和德尼兹利的屠宰区采用混合饲料(草和牛奶)饲养。样本随机采集自该地区。由于在该地区羊在4个月大之前不会被屠宰,因此样本均来自4-5个月大的羊。

皱胃的宏基因组分析

门水平分析显示,微生物组成发生了显著变化,主要涉及厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。厚壁菌门对干燥的耐受性最强,在ODKA(72.03%)和SDKA(58.91%)中的比例最高。这种优势归因于BacillusClostridium等属的耐干燥能力和孢子形成能力。相比之下,变形菌门在干燥后数量显著下降。

结论

总之,这项综合研究通过宏基因组分析、开菲尔富集和创新干燥技术提升了凝乳酶的性能。特别是,通过对不同干燥方法和开菲尔应用后凝乳酶的全基因组分析,获得了关于微生物多样性和组成的关键信息。开菲尔的使用显著增加了可检测到的微生物种类数量,尤其是

未引用的参考文献

(Andrén, 2021, AOAC, 1990, Cantürk and ?akmak??, 2019, CIE, 1976, ?akmak?? and Boro?lu, 2004, Fox and McSweeney, 1997, Gürses and ?akmak??, 2009, Hayalo?lu et al., 2002, Tekin?en et al., 2006, Tunay et al., 2022)

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了苏莱曼·德米雷尔大学科学研究项目管理部门的支持(项目编号:FDK-2020-8006)。我们感谢苏莱曼·德米雷尔大学科学研究项目管理部门的支持。本研究基于Hasan Alptu? Akgün的博士论文(2023年)。
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