Профилирование бактериального сообщества ферментируемого винограда сорта Traminette во время производства вина с использованием метагеномного ампликонного секвенирования
1 декабря 2023 г.
Здесь мы представляем протокол для описания метагеномики ампликона для определения бактериального сообщества винограда сорта Траминет, бродящего винограда и конечного вина.
Область исследований сосредоточена на понимании микробиома ферментации. Это необходимо для того, чтобы ответить на такие вопросы, как разнообразие микробов в естественной ферментации, и какой ген, кодирующий метаболиты, необходим для вкуса и безопасности. Одно из последних достижений в нашей области связано с пониманием того, как динамика микробиома коррелирует с метаболическим профилем, наблюдаемым в ферментированных продуктах и напитках.
Последовательность следующего поколения выделяется как ключевая технология, которая в настоящее время является движущей силой прогресса в нашей области исследований
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучается микробное разнообразие в процессе ферментации винограда сорта Траминет, при этом анализируется взаимосвязь между микробиомом и метаболическими побочными продуктами, которые влияют на вкус и безопасность при производстве вина. Разработанный протокол подчеркивает значимость секвенирования нового поколения (NGS) для понимания динамики микробных сообществ на протяжении всего процесса ферментации.
Основные компоненты исследования
Область исследований
- Микробиом ферментации
- Анализ бактериального сообщества
- Вкус и безопасность вина
Теоретические сведения
- Понимание микробного разнообразия при естественной ферментации
- Влияние динамики микробиома на ферментированные продукты
- Достижения в технологиях секвенирования
Используемые методы
- Ампликонная метагеномика
- Виноград сорта Траминет и вино
- Секвенирование нового поколения и биоинформатический анализ
Основные результаты
- Идентификация основных бактериальных таксонов на протяжении всего процесса ферментации
- Взаимосвязь между микробным составом и характеристиками вина
- Определение уникальных операционных таксономических единиц (OTU) от виноградного сусла до готового вина
Выводы
- Данное исследование демонстрирует критическую роль микробиома в формировании процесса ферментации.
- Полученные результаты способствуют более широкому пониманию влияния микроорганизмов на качество продуктов питания и напитков.
Часто задаваемые вопросы
Промышленная значимость
Метагеномное секвенирование ампликонов ферментируемого винограда сорта Траминетт позволяет провести комплексное профилирование бактериальных сообществ на различных этапах производства вина, что способствует прогностическому контролю результатов ферментации. Данный подход углубляет понимание механизмов вклада микроорганизмов в качество продукта и позволяет принимать обоснованные с учетом рисков технологические решения в промышленной ферментации. Интеграция данных о микробном сообществе в процессы исследований и разработок (R&D) повышает уверенность в продуктовом портфеле и способствует воспроизводимой разработке вин с заданным качеством.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать динамику микробного сообщества, имеющую значение для путей ферментации.
- Способствует снижению биологических рисков путем идентификации как культивируемых, так и некультивируемых бактерий, влияющих на качество продукта.
- Повышает точность прогнозирования вклада микроорганизмов в формирование вкусовых характеристик и профиля безопасности.
Скрининг и разработка анализа
- Устанавливает валидированные рабочие процессы секвенирования для воспроизводимого микробиологического профилирования в сложных матрицах.
- Обеспечивает количественные результаты, такие как обилие OTU, альфа- и бета-разнообразие, а также таксономическую идентификацию.
- Позволяет стандартизировать анализы микробиологического мониторинга для масштабируемого контроля процессов ферментации.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет микробное профилирование с трансляционными целями для оптимизации компонентов и добавок при ферментации.
- Обеспечивает непрерывность процесса от обнаружения микробных сигнатур до доклинической валидации методов воздействия на ферментацию.
- Снижает механистические риски путем установления связи между изменениями микробиома и функциональными результатами при разработке продукта.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод профилирования на основе секвенирования объединяет этапы от первичного обнаружения микробных сообществ до скрининга и оптимизации процессов в рамках исследований и разработок в области ферментации.
- Поисковая биология: позволяет проверять гипотезы о влиянии микроорганизмов и уточнять метаболические пути при ферментации.
- Скрининг: обеспечивает получение воспроизводимых количественных данных о микробном сообществе для мониторинга процесса.
- Аналитика: предоставляет статистические результаты, включая индексы разнообразия и таксономическое разрешение для сравнения условий.
- Трансляционные исследования: связывают изменения в микробном сообществе с технологическими вмешательствами и качественными характеристиками продукта.
- Корпоративное использование: создает многократно используемую платформу для секвенирования и биоинформатики для непрерывного мониторинга ферментации.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает точность прогнозирования и снижает механистическую неопределенность в микробиологии ферментации.
- Операционная ценность: стандартизирует микробиологический профилинг и обеспечивает воспроизводимость между партиями ферментации.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о целесообразности технологических вмешательств и выбора добавок.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию стратегий ферментации и мер контроля качества с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы в области секвенирования следующего поколения и биоинформатического анализа.
- Необходим доступ к оборудованию для секвенирования и вычислительной инфраструктуре для обработки данных.
- Требуется межкомандная стандартизация сбора образцов, экстракции ДНК и интерпретации данных.
- Может потребоваться адаптация метода для различных сортов винограда или систем ферментации.
- Надежность профилирования сообщества зависит от качества экстракции ДНК и глубины секвенирования.
