微生物代谢的发现可能会导致更好的发酵食品

乳酸菌是制造发酵食品如酸奶、奶酪和酸菜所必需的。某些菌株也被用作益生菌来改善人体肠道健康。

加州大学戴维斯分校和莱斯大学的研究人员发现，乳酸菌使用一种以前未知的能量代谢，这从根本上改变了对这些细菌如何在自然环境中茁壮成长的科学理解。

研究人员发现，植物乳杆菌采用混合代谢，结合了呼吸和发酵的特征。

“使用这种混合代谢，像植物乳杆菌这样的乳酸菌生长得更好，使环境酸化的速度更快，”联合通讯作者玛丽亚·马可说，她是加州大学戴维斯农业与环境科学学院食品科学与技术系的教授。

发表在《eLIFE》杂志上的这一发现可能会导致使用乳酸菌生产更健康、更美味的发酵食品和饮料的新技术，同时还能最大限度地减少食物浪费。控制这种新陈代谢可以改变发酵食品的味道和质地。

马可说:“我们可能还会发现，这种混合代谢对其他栖息地也有好处，比如消化道。”“操纵它的能力可以改善肠道健康。”

令人困惑的开端

这项研究始于一个谜题。与发酵不同，呼吸作用需要一个可以接受电子的外部分子，就像有氧呼吸中的氧气一样。一些主要通过呼吸获取能量的微生物可以利用位于细胞外的电子受体。这种能力被称为细胞外电子转移，与特定的基因有关。在乳酸菌中发现了一组新发现的细胞外电子转移基因，乳酸菌利用发酵代谢来保存能量和生长。

“这就像在鲸鱼身上找到蛇的代谢基因一样，”莱斯大学的生物科学家卡罗琳·阿乔-富兰克林说。“这没什么意义，我们想，‘我们必须把它弄清楚。’”

他们研究的常见细菌L. plantarum主要依赖于发酵。“但当我们把它们放在特定的环境下，我们为它们提供碳源，使它们更难制造乳酸盐，乳酸盐是发酵过程中产生的主要最终产物，它们必须采取一些变通措施。这时新的新陈代谢开始发挥作用，”Ajo-Franklin说。

根据Marco的说法，“这种混合代谢允许植物乳杆菌将电子发送到细胞外，从而克服了生长的主要瓶颈。”

研究小组展示了植物乳杆菌在食物发酵过程中如何利用这种代谢来改变环境。用电极触发这一途径也为微调食物发酵以改变它们的味道提供了许多可能性。

参考:张志强，李志强，等。细胞外电子转移通过混合代谢促进乳酸菌发酵。Storz G编著。eLife．2022; 11: e70684。doi:10.7554 / eLife.70684

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