高通量测序揭示了冷藏鱼肉中的微生物转变:对质量保证的影响
Jinjin Pei1, Jue Gong1, Zhe Liu2
1College of Food Science and Technology, School of Mechanical Engineering, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Prefabricated Seafood Processing and Quality Control, Zhanjiang, 524088, China.
冷藏中的微生物腐烂是由特定的细菌驱动的,如Pseudomonas和Shewanella,与挥发性基积累有关. 先进的分析准确地预测损坏,使得更好的冷链管理.
科学领域:
- 食品科学 食品科学 食品科学
- 微生物学 微生物学
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 微生物腐蚀对冷藏鱼类产品的保质期和安全性产生重大影响.
- 了解微生物群落和生化变化之间的复杂相互作用对于有效的保存至关重要.
研究的目的:
- 为了阐明 (Acipenser baerii) 在冷藏有氧条件下的微生物驱动的腐蚀机制.
- 识别关键的微生物种群及其导致腐烂的代谢途径.
- 开发鱼腐烂值的预测模型.
主要方法:
- 高通量测序用于微生物社区分析.
- 机器学习 (随机森林,SHAP,GAT) 用于识别与破坏相关的种类和相互作用.
- 量子力学计算 (MEP) 用于酶活性评估.
- 时间序列预测 (Prophet模型) 用于破坏预测.
- 用于分析微生物能量策略的代谢建模.
主要成果:
- 伪omonas和Shewanella被确定为主要的腐烂细菌,与挥发性基 (VBN) 的增加相关.
- 机器学习模型在精确确定损坏种群和动态方面取得了高准确性 (AUROC=0.96,回忆=89.7%).
- 破坏酶表现出高分子静电潜力,促进了氨基酸降解.
- 先知模型准确地预测了96.5±4.2小时的损坏值 (MAPE=12.3%).
- 微生物新陈代谢显示了适应寒冷的策略,包括增加酸盐发酵和抑制TCA循环活性.
结论:
- 建立了一个全面的框架,将微生物生态,酶特性和代谢动态联系起来.
- 对鱼腐烂的机理洞察力为改进的冷链保护策略提供了基础.
- 预测建模和了解微生物代谢是确保鱼类质量和安全的关键.
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