Традиционные процессы ферментации, такие как производство китайского ликера, сигар и ферментированных овощей, в основном управляются сложными микробными сообществами.
Однако эти процессы длительны и неконтролируемы. Современная искусственная ферментация пытается контролировать эти процессы, регулируя условия ферментации или добавляя специально разработанные закваски в систему естественной ферментации. Эти методы широко использовались в традиционной индустрии многовидовой ферментации из-за их различных преимуществ, включая сокращение времени ферментации, улучшение качества продукта и повышение безопасности. Например, когда Debaryomyces hansenii и Yarrowia lipolytica были включены в сыр как часть закваски, сыр смог значительно сократить время созревания при сохранении хорошего сильного вкуса (Ferreira and Viljoen, 2003). Инокуляция Saccharomyces uvarum и Saccharomyces servazzii значительно улучшила качество китайского ликера (Wu et al., 2016). Однако корректировка условий ферментации иногда оказывается неэффективной, поскольку некоторые традиционные процессы ферментации уже корректировались тысячи раз за свою долгую историю. Экзогенное добавление микроорганизмов не всегда дает положительные результаты, поскольку инокулированные микроорганизмы не могут способствовать эволюции сообщества в сторону благоприятного брожения продукта.
Основная причина неудачи добавленных извне микробов заключается в том, что микробные взаимодействия между инокулированными микробами (extrinsic) и нативными микробами (intrinsic) приводят к неполноценной структуре и функции микробных сообществ. Микробные взаимодействия, такие как симбиотические, синергические, хищнические, паразитические и конкурентные, могут сильно влиять на метаболическую активность микробных сообществ. Рациональное добавление экзогенных микроорганизмов для активизации взаимодействия между микроорганизмами может усилить метаболическую способность микробного сообщества. Однако трудно определить, может ли добавление микробов способствовать ферментации продукта, пока не будет глубоко изучено микробное взаимодействие. Поэтому очень важно выбрать подходящие микроорганизмы и изучить влияние добавленных извне микробов на структуру и функции микробных сообществ.
Сигары являются одним из старейших традиционных продуктов ферментации табака. Продуцирующие ароматы микроорганизмы играют важную роль в ферментации табака. В нашей предыдущей работе мы обнаружили, что Acinetobacter являются важными продуцентами альдегидов и кетонов. И мы выделили двух производителей ароматизаторов, Acinetobacter sp. 1H8 и Acinetobacter indicus 3B2 из высококачественных листьев сигарного табака (ЛСТ). Мы предположили, что их добавление может улучшить качество некоторых обычных ЛСТ.
В данной работе мы продемонстрировали, что инокуляция этих двух сторонних микробов улучшила качество и вкус ЛСТ. Инокулированные микробы могут не только проявлять свои собственные метаболические способности, но и влиять на структуру и функции местного микробного сообщества. Мы выявили взаимодействие между экзогенными и нативными микроорганизмами, различное влияние экзогенных микроорганизмов на исходное микробное сообщество, а также механизм формирования табачного вкуса.
В целом, наша работа доказала значение инокулированных микроорганизмов в традиционной ферментационной промышленности и прояснила изменения в общей структуре и функции микробных сообществ после инокуляции. Эти результаты позволяют предположить, что контроль микробного сообщества может значительно улучшить качество и безопасность продуктов ферментации, и эта работа может дать хороший способ получить представление о микробной экосистеме традиционной ферментации.
