有機発酵食品の微生物変換

Microbial Transformations of Organically Fermented Foods.

• Ruma Raghuvanshi
• Allyssa G Grayson
• Isabella Schena
• Onyebuchi Amanze
• Kezia Suwintono
• Robert A Quinn

抄録

発酵食品は、世界中の人間社会に根付いた古代からの保存方法です。欧米化した食生活はそのような習慣から遠ざかっていますが、これらの文化の中でも、発酵食品は健康に良いと信じられているため、関心が再燃しています。ここでは、有機的に発酵させた野菜のマイクロバイオームとメタボロームを、一般的な「家庭での」発酵方法である塩水を用いて解析しました。自然微生物発酵は食品代謝物に強い影響を与え、4つの食品（ビート、ニンジン、ピーマン、大根）すべてが時間の経過とともに変化し、2～3日後に分子多様性のピークを迎え、4日後の最終段階で多様性が低下することがわかりました。すべての食品のマイクロバイオームは、発酵1日以内に土壌群集に似たものから、spp.などの腸内細菌科が優勢なものへと、発酵過程を経て乳酸菌の量が増加していくという急激な変化を示した。特に植物天然物に注目すると、ポリフェノール、トリテルペノイド、アントシアニンの顕著な代謝が観察されたが、その程度は食品の種類に依存していた。ビーツ、大根、ピーマンでは発酵が進むにつれてこれらの化合物の豊富さが増加したが、ニンジンでは時間の経過とともに減少した。この研究では、有機的に発酵させた野菜は化学的にも微生物学的にも著しく変化したが、通常はプロバイオティクスとは考えられない腸内細菌科の豊富さをもたらしたことが示された。また、有益な植物特殊代謝物の放出が観察されたが、これは発酵野菜に依存していた。

Fermenting food is an ancient form of preservation ingrained many in human societies around the world. Westernized diets have moved away from such practices, but even in these cultures, fermented foods are seeing a resurgent interested due to their believed health benefits. Here, we analyze the microbiome and metabolome of organically fermented vegetables, using a salt brine, which is a common 'at-home' method of food fermentation. We found that the natural microbial fermentation had a strong effect on the food metabolites, where all four foods (beet, carrot, peppers and radishes) changed through time, with a peak in molecular diversity after 2-3 days and a decrease in diversity during the final stages of the 4-day process. The microbiome of all foods showed a stark transition from one that resembled a soil community to one dominated by Enterobacteriaceae, such as spp., within a single day of fermentation and increasing amounts of Lactobacillales through the fermentation process. With particular attention to plant natural products, we observed significant transformations of polyphenols, triterpenoids and anthocyanins, but the degree of this metabolism depended on the food type. Beets, radishes and peppers saw an increase in the abundance of these compounds as the fermentation proceeded, but carrots saw a decrease through time. This study showed that organically fermenting vegetables markedly changed their chemistry and microbiology but resulted in high abundance of Enterobacteriaceae which are not normally considered as probiotics. The release of beneficial plant specialized metabolites was observed, but this depended on the fermented vegetable.