《Current Research in Food Science》：Genomic insights into dominant lactic acid bacteria in spoiled plant-based meat analogues
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本期推荐：为探究植物基肉类似物(PBMAs)腐败的微生物机制，研究人员通过全基因组测序(WGS)分析大豆基(SBM)和豌豆基(PBM)产品中的乳酸菌(LAB)，发现Latilactobacillus和Weissella分别主导不同基质的腐败过程，其异型发酵代谢、碳水化合物活性酶(CAZymes)及次级代谢产物合成能力是适应植物基质的关键。该研究为PBMA保质期调控提供了基因组学基础。
随着全球对可持续食品需求的增长，植物基肉类似物（Plant-based meat analogues, PBMAs）市场迅速扩张。这类产品以植物蛋白（如大豆、豌豆）为主要原料，模拟动物肉类的口感与营养，但其微生物安全性和腐败规律尚未被系统揭示。与传统肉类相比，PBMAs的原料特性（如植物碳水化合物、添加油脂）和加工条件可能塑造独特的微生物群落，而腐败微生物的代谢活动直接影响产品货架期和消费安全。此前研究多基于扩增子测序，无法解析菌株水平的功能差异。为此，美国加州大学戴维斯分校的研究团队针对腐败PBMAs中的优势乳酸菌（Lactic acid bacteria, LAB）开展了全基因组解析，成果发表于《Current Research in Food Science》。
研究采用培养分离结合全基因组测序（Whole-genome sequencing, WGS）技术，从冷藏（4°C）和常温滥用（22°C）储存的市售大豆基（Soy-based meat, SBM）和豌豆基（Pea-based meat, PBM）肉类似物中分离60株LAB，通过比较基因组学分析其系统发育、代谢潜能和次级代谢特征。样本来源于两个独立生产批次的商业产品，通过厌氧培养获得纯化菌株，提取DNA后进行Illumina风格文库构建，使用Element AVITI系统完成测序。数据经质量控制、de novo组装和功能注释（基于KEGG、CAZy数据库），并利用antiSMASH预测次级代谢基因簇（Biosynthetic gene clusters, BGCs）。
3.1. Identities of the LAB isolates
系统发育分析表明，SBM中以Latilactobacillus curvatus和L. sakei为主（27株），PBM中优势菌为Weissella viridescens和W. cibaria（25株）。温度对优势菌群选择压力较小，同一产品在不同储存条件下菌种组成高度一致。
3.2. Strain-level metabolic variation analysis
所有LAB均编码磷酸酮醇酶途径（Phosphoketolase pathway, PKP）关键酶，具备异型发酵能力。Latilactobacillus缺乏脂肪酸从头合成模块，但具有完整的脂质摄取系统，适应油脂丰富的基质；L. sakei独有的精氨酸脱亚胺酶（Arginine deiminase, ADI）途径可利用精氨酸产能。Weissella编码完整的甲基萘醌（Menaquinone）和四氢叶酸（Tetrahydrofolate）合成通路，可能在维生素受限的PBM中通过维持氧化还原平衡和核苷酸合成增强适应性。
3.3. Pangenome structure and glycoside hydrolase (GH) profiles of LAB isolates
泛基因组分析显示，Latilactobacillus具有更丰富的碳水化合物基因簇（Carbohydrate gene clusters, CGCs），靶向海藻糖、果聚糖、多酚苷等植物碳源，其GH1（β-葡萄糖苷酶）、GH13（α-淀粉酶）和GH32（β-呋喃果糖苷酶）拷贝数显著高于Weissella。相反，Weissella的GH谱更侧重细胞壁周转（如GH23溶菌酶），且W. cibaria具有独特的GH70（葡聚糖蔗糖酶），可能合成胞外多糖。
3.4. The distribution of proteolytic system components in LAB
两类LAB均缺乏胞外蛋白酶PrtP，但具备完整的寡肽转运系统（Opp）和多种细胞内肽酶（如PepC、PepN）。Latilactobacillus特异性扩增PepD（二肽酶），而Weissella依赖PepV（组氨酸二肽水解酶）补偿氨基酸需求，反映其对植物蛋白基质的氮源获取策略差异。
3.5. Biosynthetic gene clusters (BGCs) and secondary metabolite potential
BGC预测揭示Latilactobacillus携带Ⅱa类细菌素（如sakacin-P）基因簇，可能抑制竞争对手；W. viridescens普遍编码2-脱氧链霉胺（2-deoxy-streptamine, 2DOS）氨基环醇类合成通路，其产物可能具有抗菌活性，促进在PBM中的种群优势。
本研究首次在基因组水平揭示了PBMA腐败中LAB的物种特异性适应机制：Latilactobacillus通过降解植物多糖在SBM中占优，而Weissella凭借维生素合成及应激耐受能力主导PBM腐败。这些发现为针对性地开发PBMA防腐策略（如抑制关键代谢途径或靶向次级代谢产物）提供了理论依据，对延长货架期、保障微生物安全具有重要意义。未来需扩大样本多样性，并通过接种实验验证基因功能与腐败表型的因果关系。
