Untersuchung der Auswirkungen der anfänglichen Mikrobiota auf die mikrobielle Nachfolge während der Auberginenfermentation

Shibazuke ist eine traditionelle japanische Gurke auf Auberginenbasis, die durch Fermentation mit Milchsäurebakterien (LAB) hergestellt wird. LAB, das typischerweise in Gemüse vorkommt, bewirkt, dass Gemüse spontan gärt, was den Gurken ihren charakteristischen sauren Geschmack verleiht.

Obwohl LAB von Vorteil ist, können andere Arten von Bakterien und Mikroben, die möglicherweise in der Nahrungsquelle vorhanden sind, die Lebensmittelqualität und -sicherheit beeinträchtigen. Fortschritte in den Bereichen Lebensmitteltechnologie und Ernährung haben eine groß angelegte Fermentation von Gurken in industriellen Fermentern ermöglicht, in denen Bedingungen, die die Fermentation beeinflussen, wie Temperatur, pH-Wert, Säuregehalt und Salzgehalt, genau überwacht werden.

Die wichtige Rolle spezifischer Mikrobenpopulationen bei der Spontangärung und ihre Wechselwirkungen, die die Gesamtqualität fermentierter Produkte beeinflussen, wurden umfassend untersucht. Es gibt jedoch nur begrenzte Studien, die darauf abzielen, die spontane Fermentation mit sterilen Rohstoffen und künstlich hergestellten Mikrobiota zu reproduzieren.

Um die komplexen mikrobiellen Sukzessionsveränderungen in Mikrobenpopulationen während der spontanen Fermentation und ihre Auswirkungen auf Endprodukte aufzudecken, haben Associate Professor Takuji Yamada von der School of Life Sciences and Technology am Institute of Technology in Tokio, Japan, und Dr. Kazunori Sawada von der Innovation Die Abteilung von Gurunavi, Inc., Japan, führte eine neue Studie mit industriell hergestelltem Shibazuke durch. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Spektrum der Mikrobiologie Zeitung.

Yamadas Team erklärt die Inspiration und Logik hinter der aktuellen Forschung: „Die Untersuchung von Veränderungen in Mikrobenpopulationen während des Fermentationsprozesses von Auberginen und das Verständnis der Dynamik zwischen ihnen kann entscheidende Informationen liefern.“ Darüber hinaus können die wichtigen Faktoren und zugrunde liegenden Mechanismen aufgezeigt werden, die die Metabolitenzusammensetzung in Shibazuke beeinflussen. »

Die Forscher führten zunächst eine Mikrobiota-Analyse kommerziell hergestellter Shibazuke-Proben durch und verwendeten dabei die 16S-rRNA-Gensequenzierungstechnik, um die Eigenschaften der mikrobiellen Population zu untersuchen. Sie beobachteten zwei unterschiedliche Muster der mikrobiellen Abfolge in den Shibazuke-Proben: eines, bei dem LAB-Populationen durch aerobe Bakterien ersetzt wurden, während das andere Muster eine LAB-Dominanz bis zum Ende der Fermentation zeigte.

Die Entdeckung zweier unterschiedlicher Muster der mikrobiellen Abfolge motivierte Forscher, die Shibazuke-Produktion mithilfe eines innovativen Forschungsansatzes zu modellieren.

Anschließend inokulierten sie filtersterilisierten Auberginensaft mit einer künstlich konstruierten Mikrobiota, die sechs Bakterienarten enthielt, die in der Anfangsphase der Shibazuke-Produktion beobachtet wurden. Die Mikrobiota-Analyse der Auberginensaftfermentation zeigte ein einzigartiges mikrobielles Sukzessionsmuster mit LAB-Dominanz, das durch das voreingenommene Wachstum von Lactiplantibacillus plantarum-Bakterien während des Fermentationsprozesses gekennzeichnet ist.

Darüber hinaus führten die Forscher eine Korrelationsanalyse durch, um das Ausmaß der Ähnlichkeiten zwischen der Shibazuke-Produktion und der Fermentation von Auberginensaft zu untersuchen. Die Fermentationsprofile von gelöstem Sauerstoff und pH-Wert korrelierten mit den Mikrobenpopulationen während der Fermentation und erwiesen sich bei beiden Methoden als ähnlich. Darüber hinaus identifizierten sie L. plantarum als an der Produktion von Milchsäure, Alanin und Glutaminsäure während der Shibazuke-Produktion und der Auberginenfermentation beteiligt.

„Das von uns entwickelte innovative Auberginensaft-Fermentationsmodell lässt sich problemlos auf andere spontane Fermentationsprozesse erweitern. Darüber hinaus kann es die Rolle einer bestimmten anfänglichen Mikrobiota bei der Fermentation und ihren Endprodukten aufdecken“, erklärt das Yamada-Team und hebt die möglichen Anwendungen der Forschungsarbeit hervor.

Diese Studie könnte bei der Entwicklung von Superfoods mit verbesserten Nährwertprofilen und probiotischen Produkten mit guten Bakterien wie L. plantarum helfen.