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食品废弃物腐败过程中的细菌群落研究

作者:Zhihui Bai, Guoqiang Zhuang

餐厨垃圾是世界范围内城市生活垃圾的重要组成部分。有多种方法来处理或利用食物垃圾,如沼气发酵、动物饲料等,但在腐败过程中积累的病原体和霉菌毒素可能会对健康造成危害。

然而,食物垃圾的腐败还没有被研究,并且没有关于在垃圾中存在的细菌群落的报告。

然而,在收集和运输过程中,食物垃圾也容易腐烂,从而降低了储存、运输、切碎和分离的效率;将湿气引入焚烧过程中;导致臭味化合物的散发;对垃圾填埋场渗滤液有不利的影响。

由于微生物通常是腐败的最重要原因,因此在整个过程中获得更多关于微生物的信息将有助于改进处理和利用餐厨垃圾的方法。

在食品腐败的过程中,乳酸菌(Lab),包括假单胞菌和肠杆菌,是优势品种。

乳酸菌在食品保存和发酵过程中发挥重要作用,它通过降低pH和产生细菌素,从而防止致病微生物和腐败微生物的生长。

乳酸杆菌也被认为是“友好”的细菌,通常生活在人类和动物的消化系统、泌尿系统和生殖系统中,而不会引起疾病。

而肠杆菌是重要的食物腐败生物,对健康有很大损害。基于这些关注,了解乳酸菌和肠杆菌科菌群在腐败过程中的变化,对于食物垃圾的处理是很重要的;

然而,很少有研究集中在这一点上。

近年来,分子生物技术的迅速发展,使人们有可能更多地了解食物垃圾的腐败。最近,基于现代分子方法的细菌鉴定,尤其是16S rRNA基因测序,已经成为食品和饮料样品中细菌群落的详细研究的重要工具。

我们利用现代的基因检测技术,对食品废弃物腐败过程中的细菌群落的构成和变化进行了研究。

餐厨垃圾中主要的细菌群落是什么?

在这项研究中,食物垃圾收集和放置在两个不同的温度。我们用培养基无关的方法对腐败微生物进行了研究,并测定了腐败过程中可能出现的霉菌毒素。

结果表明,乳酸菌是食物垃圾群落中最重要的细菌,无论温度如何。

腐败过程中几乎没有微生物病原体和黄曲霉毒素。

我们测量了水分、总碳(TC)和总氮(TN)。结果表明,初始食物垃圾的水分为79.6%,而干物质的TC和TN分别为43.8%和2.9%。在腐败过程中未检出黄腐毒素B1(AFB1)。

本研究采用T-RFLP法观察食品废弃物腐败过程中细菌多样性的变化。为了评估这些变化,计算了辛普森指数。

辛普森指数增加,表明细菌群落的多样性在腐败过程中减少辛普森指数增加,表明细菌群落的多样性在腐败过程中减少

辛普森指数增加,表明细菌群落的多样性在腐败过程中减少。

乳酸菌在正常和高温下成为最主要的物种。此外,细菌群落在高温下比常温更为简单。

在较高温度下保存的样品以Lactobacillus为主,占细菌总数的90%,而在常温下的样品中,Weissella占30%。

本研究还表明,在28℃和35℃的条件下,乳酸菌是比较复杂的食物垃圾中的主要腐败菌,乳酸菌在食品保藏和发酵过程中起着重要的作用。

它们可以降低pH并产生细菌素,防止致病微生物和其他微生物的生长。它们的存在解释了本研究中观察到的pH变化。

事实上,乳酸杆菌量化情况显示,它们的数量随时间的变化也反映了pH的变化,证实了这两个因素之间的相关性。

本研究中Lactobacilli的数量在头3小时增加,然后保持相对稳定,直到48小时,之后数量迅速下降。这可能归因于在厌氧环境中由食物废物腐败引起的低pH值和高含油量。

在本研究中,肠杆菌数量的变化在食物废物腐败过程中被量化。7小时后,样品中肠道细菌的最大数量达到5.2×107基因拷贝/每克食物垃圾,几乎是初始量的两倍。

增加率略低于30~32°C的时候。这可能是因为食物垃圾中的pH太低而不能生长肠杆菌。

此外,由于引物是为16S rRNA基因片段设计的,因此难以确定肠杆菌的精确数量。因此,与猪食糜中发现的数量进行了比较,其数值几乎是两倍。

如何储存餐厨垃圾?

这些结果表明,在这种类型的食物废物肠杆菌数量高,并可能构成健康风险。

这说明,如果食物垃圾被储存在相对较低的温度和较短的时间,使用的风险就会降低。




参考文献

Bacterial Communities Changes during Food Waste Spoilage

Shanghua Wu, Shengjun Xu, Xi Chen, Haishu Sun, Mingli Hu, Zhihui Bai, Guoqiang Zhuang & Xuliang Zhuang


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