背景
發(fā)酵食品在人類改善健康方面受到廣泛認可，衍生出豐富的多種豐富的營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)。這些食品中重要的代謝物是由生物合成基因簇（BGCs）決定的，具有抗菌、然而，全球食品發(fā)酵中的生物合成和增殖仍沒有得到充分的探索。不同的發(fā)酵環(huán)境、微生物組成和工藝流程可能影響食品發(fā)酵中的生物合成。因此，了解食品發(fā)酵中的維生素及其生物合成潛力，對于淀粉酶發(fā)酵食品的健康至關(guān)重要。
摘要
本研究通過對367個食物發(fā)酵樣本的元基因組分析，探討了全球食物發(fā)酵中生物合成基因簇（BGCs）的多樣性和分布。我們從這些樣本中恢復(fù)了653個食物發(fā)酵樣本中的元基因組重組基因組（MAGs） ），共識別出2334個BGC，其中包括1003個新型BGC。研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌科、鏈球菌科和乳桿菌科等細菌家族中大量新型BGC。研究還表明，1655個BGC具有各自的傳染地，顯示出不同的發(fā)酵作用此外，183個BGC生產(chǎn)的輔助物質(zhì)顯示出高抗菌活性，尤其是在奶酪發(fā)酵中BGC的數(shù)量最多。
結(jié)果
1.不同食物發(fā)酵類型中MAGs的分布
該圖展示了從367個食物發(fā)酵樣本中恢復(fù)的元基因組和基因組（MAGs）的分配情況。研究表明，不同地理區(qū)域的發(fā)酵食品類型存在明顯差異。 ，在歐洲，全部樣本屬于奶基發(fā)酵組（如奶酪、酸奶等），而在亞洲，植物基發(fā)酵組（如泡菜、豆醬等）樣本則主導(dǎo)地位。以該條形圖詳細說明終點發(fā)酵類型的樣本數(shù)量及其地域分布，顯示出亞洲和歐洲在發(fā)酵食品多樣性方面的地域差異。
2.不同食物發(fā)酵類型中BGC的分布
本圖展示了在15種不同食物發(fā)酵類型中識別到的2334個BGC的數(shù)量和類型。數(shù)據(jù)表明，不同發(fā)酵食品的BGC數(shù)量差異顯著，其中奶酪發(fā)酵的BGC數(shù)量最多，達到672個，其次是豆醬和咖啡發(fā)酵，分別有225個和214個BGC。這些BGC的分類顯示，RiPP（核糖體合成和翻譯后修飾肽）、NRPS（非核糖體肽合成酶）、 PKS（聚酮合酶）和萜烯類（萜烯）是主要的生物合成類型，各自具有超過50個BGC。BGC的相對豐度分布進一步揭示了不同發(fā)酵類型中下游偶聯(lián)物合成潛力的豐富性。
3.新型BGC及其在食物發(fā)酵中的分布
，在2334個BGC中，有1003個被識別為新型BGC，表示它們與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中已知的BGC相距較遠，表明它們的獨特性和潛在性這些新型BGC主要分布在奶酪、豆醬和咖啡發(fā)酵中，分別占新型BGC的425、264和215個。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了食物發(fā)酵系統(tǒng)作為生物合成基因庫的重要性，著眼于在這些食品中可能存在尚未開發(fā)的生物活性化合物。
4.食物發(fā)酵中的BGC與其他生態(tài)系統(tǒng)的差異
本圖比較了食物發(fā)酵中的BGC與人類破壞、海洋和土壤生態(tài)系統(tǒng)中BGC的相似性和差異。結(jié)果顯示，食物發(fā)酵中的BGC與人類破壞、海洋和土壤生態(tài)系統(tǒng)中BGC的相似性和差異性。其他不同生態(tài)系統(tǒng)的BGC在生物合成潛力上存在顯著差異，特別是與海洋和土壤生態(tài)系統(tǒng)相比，食品發(fā)酵中的BGC表現(xiàn)出更高的獨特性。系統(tǒng)之間BGC的BiG-SLiCE距離，這些距離的廣泛分布表現(xiàn)，食品發(fā)酵可能是發(fā)展新型生物活性化合物的潛在源泉。
5.已知GCF的生物活性預(yù)測
本圖總結(jié)了對2334個BGC的生物活性預(yù)測，特別關(guān)注33個已知的基因簇家族（GCF）。分析結(jié)果顯示，有九個有助于物族家族的抗菌活性概率超過80%，其中包括地衣素、支鏈淀粉、小曲肽等。這些利用物主要在豆醬和奶酪發(fā)酵中發(fā)現(xiàn)，表明這些發(fā)酵食品可能對抗菌治療潛在的貢獻。研究還表明，同時進行充分的研究BGC同樣開展了高達100%的抗菌活性預(yù)測，提示這些未知的輔助物在未來的研究中可能會有重要的發(fā)現(xiàn)。
結(jié)論
本研究表明，食品發(fā)酵是一個持續(xù)充分開發(fā)的第二個途徑，BGC的豐富來源，其中包含大量具有高抗菌活性的BGC。這些BGC在不同的食物發(fā)酵類型中廣泛而緩慢地分布，其獨特性性受特定棲息地種群和多棲息地種群內(nèi)的基因型影響。研究結(jié)果為蠟燭發(fā)酵食品的健康益處提供了新的視角，同時也為開發(fā)新的生物活性化合物提供了重要線索。
看沒看懂都點個贊唄~
