酸菜是我国东北地区一种大众化的蔬菜腌制品。由于东北独特的地理位置、气候条件以及民族文化传统,使得地区传统自然发酵的酸菜酸味浓郁、口味醇厚。拥有此类特点的根本原因在于其微生物群落的丰富性。其中的发酵过程主要依靠有益微生物的活动及生产条件的准确控制。因此,酸菜以其独特的营养价值以及丰富的乳酸菌资源日益引起了营养学家、微生物学家以及微生态学家的关注与重视,而对东北地区传统自然发酵酸菜中的微生物资源探究成为学术界研究的热点问题。本试验采用454 FLX+平台进行测序,以期揭示东北地区传统自然发酵酸菜中优势菌群的组成,以及不同纬度省份间酸菜中微生物群落变化情况,为探明菌群多样性的进化规律奠定基础。同时,采用PCR-DGGE分子生物学技术,结合16SrDNA同源性分析及生物信息学手段,对传统自然发酵酸菜中乳酸菌进行全面系统研究,揭示不同时期的乳酸菌菌落结构的真实状态。采集东北传统自然发酵过程中的酸菜汁液为样品,以第3d～60d的发酵液作为研究对象,研究细菌总数、乳酸菌总数以及各项生理生化指标。同时采用PCR-DGGE分子生物学技术,结合16SrDNA同源性分析及生物信息学手段,对传统自然发酵酸菜中乳酸菌进行全面系统研究。结果表明,发酵初期,细菌总数呈现上升趋势,随着发酵的进行,发酵环境变为无氧条件,乳酸菌大量繁殖并且不断产酸,抑制了其他细菌的生长,导致细菌总数下降。发酵后期,细菌总数及乳酸菌数量逐渐减少。而酸菜中总酸含量随发酵时间的延长逐渐增加,导致pH值逐渐变小,最后趋于平稳。酸菜中的可溶性蛋白含量随时间延长不断下降至平稳,而还原糖和氨基酸态氮的含量均随时间延长呈现出略增加后减少的趋势,最终在发酵第35天左右到达平稳状态。亚硝酸盐含量呈现先增加后下降最后在一定范围内变化的趋势,在发酵约第20d后,亚硝酸盐的含量均低于20mg/kg,符合国家标准。在酸菜发酵第40d时细菌多样性指数以及丰富度指数达最大值,分别为3.457和6.077,表明此时细菌种群多样性最高;所测序列与乳酸菌已知16SrDNAV3区序列的相似性高达99%-100%;同时酸菜发酵过程中含有丰富乳酸菌,主要的优势菌群为乳杆菌属,其中发酵前期的优势菌群为乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)和戊糖乳杆菌(L.Pentosus),而植物乳杆菌(L.plantarum 为发酵中后期的优势菌种。研究中首次发现L.Coryniformis,L.Salivarius,L Pentosus,L.Iwatensis,然而利用传统方法和分子生态学方法均并未分离到。这些结果直观展现出传统自然发酵酸菜中乳酸菌的多样性,同时与第一章纯培养方法所得细菌总数的动态变化情况,以及乳酸菌动态变化情况一致。根据东北区域自北向南的纬度变化、地理位置、气候特点采集黑河(HH)、呼伦贝尔(HLBE)、齐齐哈尔(QQHE)、大庆(DQ)、佳木斯(JMS)、白城(BC)、松原(SY)、牡丹江(MDJ)、长春(CC)、公主岭(GZHL)、延边(YB)、阜新(FX)、鞍山(AS)、朝阳(CY)、丹东(DD)、大连(DL)16个地点的自然发酵酸菜汁样品共288份,筛选其中16份样品进行分析。采用454 FLX+平台进行测序,研究纬度变化对酸菜中乳酸菌的结构变化。Alpha多样性分析结果显示来自大庆和松原的样品有较高的细菌菌群丰富度。将16份样品中的15个样本(除呼伦贝尔HLBE)以外每5个样本以省份为单位进行重新分组(Groupl:黑龙江省;Group2:吉林省;Group3:辽宁省),通过聚类分析发现,在菌群结构和组成上,三个省份的样本在菌群组成上都具有相同的部分,但是含量不高。这说明在不同地区发酵的酸菜中,其主导发酵的优势菌种各不相同。而在属的水平上进行聚类分析发现,其中在菌群组成上具有相似性的样品有包括牡丹江MDJ、齐齐哈尔QQHE、佳木斯JMS、白城BC、公主岭GZL、丹东DD、阜新FX、大连DL、鞍山AS在内的9份样品。以上9份样品在菌群组成上,都是以假单胞菌属(Pseudomonas)为发酵完成时期的优势菌属组成的。此外,在大庆DQ、黑河HH、延吉YJ、朝阳CY四个地区的样品中,其序列在属的水平上进行组分分析具有相似性,乳杆菌属(Lactobacillus)为这4份样品发酵完成时期的优势菌属。这说明在各地区的样本中乳酸菌的群落结构上呈现出区域内的相似性。通过KEGG功能基因预测发现,发挥细胞移动,细胞对环境信息处理,遗传信息的传递,人类疾病,新陈代谢以及生物功能的基因在数量上呈现Group1>Group2>Group3的趋势。这种现象说明,在高纬度高寒地区,仍有大量微生物进行着活跃的代谢活动,表明其菌群中含有大量耐寒微生物的存在。