DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-026-00757-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41708623
تاريخ النشر: 2026-02-18
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة دور Lacticaseibacillus rhamnosus H7، وهو سلالة من بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) قادرة على تقليل النيتريت، في تطوير نكهة النقانق المجففة المخمرة. تستخدم الأبحاث تقنيات متعددة الأوميات وتحليل الأحماض الأمينية الحرة (FAA) لاستكشاف كيفية تأثير هذه السلالة على المجتمع الميكروبي، ومركبات النكهة، والعمليات الأيضية. تشير النتائج إلى أن تلقيح Lcb. rhamnosus H7 يؤدي إلى هيمنته في المجتمع الميكروبي، ويعزز إطلاق الأحماض الأمينية الحرة، ويعزز تحويل الدهون المحددة، بما في ذلك الفوسفatidylethanolamine (PE)، والدهون الثلاثية (TG)، والفوسفatidylcholine (PC).
تكشف تحليلات الارتباط أيضًا عن وجود علاقة إيجابية بين Lcb. rhamnosus H7 ووفرة Weissella hellenica وWeissella minor، مما يشير إلى تأثير تآزري على الأيض للأحماض الأمينية والدهون. يرتبط هذا التعزيز الأيضي بزيادة تكوين مركبات النكهة الرئيسية، مثل حمض الهيكسانويك وإيثيل 2،4-هيكسانديون. بشكل عام، تقدم الدراسة رؤى حول كيفية تعديل تلقيح Lcb. rhamnosus H7 للبنية الميكروبية والمسارات الأيضية، مما يحسن من ملف النكهة للنقانق المجففة المخمرة ذات النيتريت المنخفض ويقدم آلية محتملة لدور LAB التنظيمي في تطوير النكهة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للنيتريت في إنتاج النقانق المجففة المخمرة، حيث يساهم في تطوير اللون، وتشكيل النكهة، ومنع التلف الميكروبي. ومع ذلك، فإن تكوين النيتروزامين المسرطنة من خلال تفاعلات النيتريت والأمينات يمثل مخاطر صحية، مما يدفع إلى البحث عن بدائل آمنة لتقليل النيتريت. تم تحديد بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) كمرشحين واعدين لهذا الغرض نظرًا لسلامتها وقدرتها على إنتاج الأحماض وخصائصها المعززة للنكهة. على الرغم من تحديد سلالات مختلفة من LAB ذات فعالية في تحلل النيتريت، إلا أنه لا توجد دراسات شاملة حول تأثيرها على تشكيل النكهة، خاصة في السياقات ذات النيتريت المنخفض حيث يتفشى تدهور النكهة.
تشمل العمليات الأيضية التي تكمن وراء تطوير النكهة في النقانق المجففة المخمرة، المدفوعة بالنشاط الميكروبي، أيض الدهون والأحماض الأمينية، والتي تنتج مركبات النكهة المتطايرة (VFCs). بينما أظهرت الأبحاث السابقة أن الثقافات الابتدائية يمكن أن تؤثر على هياكل المجتمعات الميكروبية والمسارات الأيضية، لا تزال التأثيرات المحددة لبكتيريا LAB القادرة على تحلل النيتريت على هذه العمليات غير مستكشفة بشكل كافٍ. تركز هذه الدراسة على Lacticaseibacillus rhamnosus H7، وهي سلالة تتمتع بقدرات فائقة في تحلل النيتريت وتأثيرات واعدة في تعزيز النكهة. باستخدام نهج متعدد الأوميات، تهدف الأبحاث إلى توضيح التفاعلات بين Lcb. rhamnosus H7، وديناميات المجتمع الميكروبي، والعمليات الأيضية التي تسهم في تشكيل VFC، مما يوفر رؤى لتحسين النكهة في النقانق المجففة المخمرة ذات النيتريت المنخفض.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والمواد الكيميائية المستخدمة في دراستهم. تم الحصول على لحم الخنزير الطازج الخالي من الدهون وشحم الخنزير من سوق محلي في داليان، لياونينغ، الصين. تم عزل السلالة البروبيوتيك Lactobacillus rhamnosus H7 من chouguiyu، وهي محفوظة في مركز مجموعة الثقافة الميكروبية في قوانغدونغ تحت رقم الوصول GDMCC No. 64655، مع تسلسل جين 16S rRNA متاح في المعلومات التكميلية (الجدول S1).
بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام مذيبات ومعايير دهنية مختلفة، بما في ذلك الكلوروفورم من ماكلين (شنغهاي، الصين) ومجموعة من معايير الدهون مثل الفوسفatidylcholine (PC 34:0) والدهون الثلاثية (TG 51:0) المأخوذة من سيغما ألدريش (ماديسون، ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية). تم الحصول على معايير كروماتوغرافيا الغاز، وتحديدًا مزيج معيار الألكان (C7-C30) في الهكسان، من شركة Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd. (شنغهاي، الصين)، بينما تم شراء معايير الأحماض الأمينية التي تتكون من 17 حمضًا أمينيًا مختلفًا من Wako Pure Chemical Industries Ltd. (أوساكا، اليابان).
نتائج
يقدم قسم النتائج النتائج المستخلصة من الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد الاختبارات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر بشكل إيجابي على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p التي تقل عن 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تتناول المناقشة تداعيات هذه النتائج، مشيرة إلى أن التأثيرات الملحوظة قد تكون لها تطبيقات عملية في المجال المعني. يتم وضع النتائج في سياق الأدبيات الحالية، مما يعزز مساهمات الدراسة في فهم الديناميات بين المتغيرات المدروسة. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية المزيد من الأبحاث لاستكشاف الآليات الأساسية التي تدفع هذه العلاقات.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثير *Lactobacillus rhamnosus* H7 على خصائص الرائحة للنقانق المجففة المخمرة باستخدام تحليل الأنف الإلكتروني (E-nose) وكروماتوغرافيا الغاز-طيف الكتلة (GC-MS). أشارت نتائج E-nose إلى زيادة كبيرة في استجابة مستشعر W5S في المجموعات الملقحة مقارنة بالمجموعات الضابطة (p < 0.05)، مما يشير إلى تعزيز المركبات العطرية. كشفت تحليل المكونات الرئيسية (PCA) أن التلقيح الميكروبي أثر بشكل واضح على ملفات النكهة، حيث تفسر PC1 وPC2 89.2% من التباين. تم تحديد ما مجموعه 43 مركب نكهة متطاير (VFCs)، مع زيادات كبيرة في الكحوليات، والأحماض، والإسترات في المجموعات الملقحة، وخاصة الفينيل إيثانول وحمض الأسيتيك، المعروفين بتحسين النكهة. كما أبرزت الدراسة أن التلقيح لم يرفع فقط تركيز المركبات النكهة الشائعة ولكن قدم علامات فريدة، مثل (E)-2-decenol. علاوة على ذلك، أظهر تحليل الأحماض الأمينية الحرة (FAAs) أن إجمالي محتوى FAA زاد خلال التخمير، مع تلقيح أدى إلى تقليل الأحماض الأمينية المريرة، مما يحسن الطعم. أكدت تحليل تنوع البكتيريا أن *L. rhamnosus* H7 أصبحت النوع السائد، مما يعزز مجتمعًا ميكروبيًا ملائمًا بينما يقلل من الأنواع المرتبطة بالتلف. أشار تحليل تركيب الدهون إلى أن التلقيح أثر على ملفات الدهون، وخاصة تراكم الفوسفوليبيدات والسيراميدات المحددة، المرتبطة بتطوير النكهة. اقترحت تحليلات الارتباط أن *L. rhamnosus* H7 تعدل الديناميات الميكروبية والمسارات الأيضية، مما يعزز تشكيل النكهة في النقانق المجففة المخمرة. بشكل عام، توفر النتائج رؤى حول كيفية استخدام الثقافات الابتدائية لتحسين ملفات النكهة في منتجات اللحوم المخمرة، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من الدراسات لتحديد الآليات السببية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-026-00757-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41708623
Publication Date: 2026-02-18
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
This study investigates the role of Lacticaseibacillus rhamnosus H7, a nitrite-reducing strain of lactic acid bacteria (LAB), in the flavor development of dry fermented sausages. The research employs multi-omics and free amino acid (FAA) analysis to explore how this strain influences the microbial community, flavor compounds, and metabolic processes. Findings indicate that the inoculation of Lcb. rhamnosus H7 leads to its dominance in the microbial community, promotes the release of FAAs, and enhances the transformation of specific lipids, including phosphatidylethanolamine (PE), triglycerides (TG), and phosphatidylcholine (PC).
Correlation analysis further reveals a positive association between Lcb. rhamnosus H7 and the abundance of Weissella hellenica and Weissella minor, suggesting a synergistic effect on amino acid and lipid metabolism. This metabolic enhancement correlates with the increased formation of key flavor compounds, such as hexanoic acid and ethyl 2,4-hexadienoate. Overall, the study provides insights into how the inoculation of Lcb. rhamnosus H7 can modulate microbial structure and metabolic pathways, thereby improving the flavor profile of low-nitrite dry fermented sausages and offering a potential mechanism for LAB’s regulatory role in flavor development.
Introduction
The introduction highlights the critical role of nitrite in dry fermented sausage production, where it contributes to color development, flavor formation, and microbial spoilage inhibition. However, the formation of carcinogenic nitrosamines through nitrite-amine reactions presents health risks, prompting research into safe alternatives for nitrite reduction. Lactic acid bacteria (LAB) are identified as promising candidates for this purpose due to their safety, acid-producing capabilities, and flavor-enhancing properties. Despite the identification of various LAB strains with effective nitrite degradation, there is a lack of comprehensive studies on their impact on flavor formation, particularly in low-nitrite contexts where flavor deterioration is prevalent.
The metabolic processes underlying flavor development in dry fermented sausages, driven by microbial activity, involve lipid and amino acid metabolism, which produce volatile flavor compounds (VFCs). While previous research has shown that starter cultures can influence microbial community structures and metabolic pathways, the specific effects of nitrite-degrading LAB on these processes remain underexplored. This study focuses on Lacticaseibacillus rhamnosus H7, a strain with superior nitrite degradation capabilities and promising flavor-enhancing effects. Utilizing a multi-omics approach, the research aims to elucidate the interactions between Lcb. rhamnosus H7, microbial community dynamics, and metabolic processes that contribute to VFC formation, thereby providing insights for optimizing flavor in low-nitrite dry fermented sausages.
Methods
In this section, the authors detail the materials and chemicals utilized in their study. Fresh lean pork and pork backfat were sourced from a local market in Dalian, Liaoning, China. The probiotic strain Lactobacillus rhamnosus H7, isolated from chouguiyu, is preserved at the Guangdong Microbial Culture Collection Center under accession number GDMCC No. 64655, with its 16S rRNA gene sequence available in the Supplementary Information (Table S1).
Additionally, various solvents and lipid standards were employed, including chloroform from Macklin (Shanghai, China) and a range of lipid standards such as phosphatidylcholine (PC 34:0) and triacylglycerol (TG 51:0) sourced from Sigma Aldrich (Madison, WI, USA). Gas chromatography standards, specifically an alkane standard mixture (C7-C30) in hexane, were obtained from Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd. (Shanghai, China), while amino acid standards comprising 17 different amino acids were purchased from Wako Pure Chemical Industries Ltd. (Osaka, Japan).
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, indicating statistical significance.
Furthermore, the discussion elaborates on the implications of these findings, suggesting that the observed effects could have practical applications in the relevant field. The results are contextualized within existing literature, reinforcing the study’s contributions to the understanding of the dynamics between the studied variables. Overall, the findings underscore the importance of further research to explore the underlying mechanisms driving these relationships.
Discussion
In this study, the impact of *Lactobacillus rhamnosus* H7 on the aroma characteristics of dry fermented sausages was assessed using electronic nose (E-nose) analysis and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). E-nose results indicated a significant increase in the response of the W5S sensor in inoculated groups compared to controls (p < 0.05), suggesting enhanced aromatic compounds. Principal component analysis (PCA) revealed that microbial inoculation distinctly influenced flavor profiles, with PC1 and PC2 explaining 89.2% of the variance. A total of 43 volatile flavor compounds (VFCs) were identified, with significant increases in alcohols, acids, and esters in the inoculated groups, particularly phenylethanol and acetic acid, which are known to enhance flavor. The study also highlighted that inoculation not only elevated the concentration of common flavor compounds but introduced unique markers, such as (E)-2-decenol. Furthermore, the analysis of free amino acids (FAAs) showed that total FAA content increased during fermentation, with inoculation leading to a reduction in bitter amino acids, thus improving taste. Bacterial diversity analysis confirmed that *L. rhamnosus* H7 became the dominant species, promoting a favorable microbial community while reducing spoilage-associated taxa. Lipid composition analysis indicated that inoculation influenced lipid profiles, particularly the accumulation of specific phospholipids and ceramides, which are linked to flavor development. Correlation analyses suggested that *L. rhamnosus* H7 modulates microbial dynamics and metabolic pathways, enhancing flavor formation in dry fermented sausages. Overall, the findings provide insights into how starter cultures can be utilized to optimize flavor profiles in fermented meat products, although further studies are needed to establish causative mechanisms.