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为探究L. mesenteroides电发酵相关代谢物问题，研究人员开展其发酵牛奶的研究。结果发现发酵后牛奶富含电子供体，成为新营养源。该研究对了解发酵机制、开发营养食品意义重大，值得科研读者一读。
在微生物的奇妙世界里，有一种名为明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides，简称L. mesenteroides）的小家伙，它可是个 “潜力股”。明串珠菌是革兰氏阳性的益生菌，能发酵产生多种有益代谢物，像短链脂肪酸就对健康有不少好处，不仅能调节血糖，还能减少腹部脂肪堆积。更神奇的是，它还是个 “发电小能手”，能通过代谢葡萄糖或亚油酸产生电子，这在调节体内氧化还原平衡方面起着重要作用。
不过，在这个小小的微生物身上，还藏着不少秘密。虽然知道明串珠菌能发电，可在它发酵过程中，那些和电发酵相关的代谢物却一直没被揭开神秘面纱。传统发酵也面临着难题，底物和发酵产物之间的净氧化还原平衡不好调节，这就限制了发酵产物的种类和产量。而电发酵技术虽然有潜力解决这个问题，但对明串珠菌在电发酵过程中的代谢机制，人们了解得还远远不够。
为了揭开这些谜团，作者[第一作者单位] 的研究人员展开了一场探索之旅。他们的研究成果发表在了《期刊原文名称》上，论文题目是《论文原文标题》。经过一系列研究，他们发现明串珠菌能把牛奶变成一种新的营养源，这种发酵后的牛奶富含电子供体，而这些电子供体据说还有抗氧化的功效。这一发现意义重大，不仅让我们对明串珠菌的发酵机制有了新的认识，还为开发新型营养食品提供了可能。
研究人员在探索过程中，用了不少 “高科技武器”。他们运用超高效液相色谱 - 串联质谱（UHPLC - MS - MS）技术，对发酵前后的牛奶进行非靶向代谢组学分析，这样就能识别和量化其中的代谢物。通过 16S rRNA 测序和系统发育分析，确定了实验用的细菌就是明串珠菌。还利用动态光散射和电泳迁移率技术，分析发酵牛奶的颗粒大小和 zeta 电位等物理化学特性。
下面来看看研究人员都有哪些有趣的发现。
生化特征和系统发育分析
研究人员从奶酪中分离出了一种细菌菌落。经过革兰氏染色，在显微镜下，这些小家伙呈现出紫色 - 紫罗兰色，形状圆圆的，像小皮球一样，是典型的球菌。在过氧化氢的催化酶测试中，没有氧气产生，这表明它们不表达催化酶。通过 16S rRNA 基因测序，研究人员发现这个菌落和已知的明串珠菌菌株相似度极高，从系统发育树来看，它和其他明串珠菌菌株的进化关系很近，这就确定了它的 “身份”—— 明串珠菌。
细菌电活性和牛奶发酵的物理化学特征
为了验证明串珠菌的电活性，研究人员在体外做了个有趣的实验。他们把明串珠菌放在有葡萄糖和没有葡萄糖的培养基里，然后用电极测量电压变化。结果发现，有葡萄糖时，明串珠菌产生的电压变化更高，这就像给它加了 “能量燃料”，让它发电更带劲，也证明了它确实是个 “发电高手”。
接着，研究人员让明串珠菌和牛奶 “相遇”。3 天后，神奇的事情发生了，牛奶里出现了致密的固体，pH 值也降低了，这说明发酵开始啦！而且，发酵后的牛奶颗粒大小变得均匀，zeta 电位的绝对值也增加了，这意味着发酵后的牛奶更稳定，就像给牛奶穿上了一层 “稳定铠甲”。
牛奶中丰富的代谢物及其在发酵后的变化
研究人员用 UHPLC - MS - MS 技术对牛奶里的代谢物进行了全面 “扫描”，一共检测出了 917 种代谢物。在未发酵的牛奶里，有 9 种代谢物的含量特别高。发酵后，有些代谢物的含量发生了变化，比如亮氨酰色氨酸的含量增加了，而一些氨基酸、短肽、脂质和有机酸的含量却减少了。这就像是一场代谢物之间的 “增减游戏”，明串珠菌在其中扮演着重要的 “指挥者” 角色。
牛奶发酵后变化幅度大且统计学意义显著的代谢物
通过火山图，研究人员发现，在 917 种代谢物里，大部分代谢物的含量都有变化。有 380 种代谢物的含量增加了，442 种则减少了。像二乙基硫酸盐、飞燕草素等代谢物含量下降明显，而丁丙诺啡、LKK 等代谢物的含量大幅上升。除了这些，发酵牛奶里还发现了一些含量高且对人体有益的代谢物，比如反式 - 3 - 吲哚丙烯酸，它可能对人体健康有潜在的好处。
通过 KEGG 富集分析确定代谢途径中变化的代谢物
KEGG 富集分析就像是一把 “钥匙”，帮研究人员打开了代谢途径的大门。他们发现，发酵前后有 200 种代谢物发生了变化，这些变化的代谢物参与了 143 种代谢途径。其中，ABC 转运蛋白、蛋白质消化吸收、氨基酸生物合成等 13 种原核生物代谢途径和代谢物变化关系密切。在 ABC 转运蛋白途径中，有 16 种代谢物发生了变化，发酵后，精氨酸、组氨酸等 6 种代谢物的含量增加了，而赖氨酸、缬氨酸等则减少了。
L. mesenteroides色氨酸代谢中犬尿氨酸途径的 DEMs
色氨酸在牛奶里含量丰富，明串珠菌可以通过多种途径代谢它。研究发现，在犬尿氨酸途径中，有 5 种代谢物，包括色氨酸、邻氨基苯甲酸（AA）、3 - 羟基邻氨基苯甲酸（3 - HAA）、喹啉酸和吲哚，在发酵后的牛奶里含量显著增加，而 5 - 羟基吲哚 - 3 - 乙酸和吡啶甲酸的含量则降低了。这表明在发酵过程中，明串珠菌激活了犬尿氨酸途径。AA、3 - HAA 和喹啉酸都是电子供体或前体，它们具有抗氧化的能力，就像一个个小小的 “抗氧化卫士”，守护着细胞的健康。
与原核生物型 ABC 转运蛋白相关的 DEMs
研究人员还发现，有 16 种代谢物和 ABC 转运蛋白的代谢途径有关。不同的代谢物通过不同的 ABC 转运蛋白进行跨膜运输，比如组氨酸、精氨酸和核黄素分别由特定的转运蛋白运输。发酵后，组氨酸、精氨酸和核黄素的含量大幅增加，这些代谢物对明串珠菌的生存和发电可能有很大帮助，就像是给明串珠菌提供了 “生存能量包” 和 “发电助推器”。
综合研究结果和讨论部分来看，明串珠菌发酵牛奶后，不仅改变了牛奶中代谢物的种类和含量，还激活了一些关键的代谢途径。犬尿氨酸途径中电子供体的增加，以及 ABC 转运蛋白途径中相关代谢物的变化，都有助于明串珠菌进行电发酵。而且，发酵后的牛奶富含电子供体，有望成为一种新的抗氧化营养食品，为人们的健康提供更多保障。
这项研究就像是在微生物的世界里点亮了一盏灯，让我们对明串珠菌的电发酵机制有了更深入的了解。它不仅为进一步研究微生物发酵提供了理论基础，还为开发新型功能性食品开辟了新的道路。未来，或许我们能看到更多基于这项研究成果的健康产品出现在市场上，为人们的生活带来更多的惊喜和健康。
