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Apr 28, 2023

L'analyse du microbiome du soja fermenté traditionnel thaïlandais révèle une courte

Rapports scientifiques volume 13,

Scientific Reports volume 13, Numéro d’article: 7573 (2023) Citer cet article

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Thua Nao est un aliment de soja fermenté traditionnel thaïlandais et un supplément de protéines à faible coût. Cette étude visait à évaluer la communauté bactérienne de Thua Nao du nord de la Thaïlande et à évaluer les bactéries potentiellement actives liées aux acides gras à chaîne courte (AGCC). Soixante-cinq Thua Nao composées de 30 échantillons humides et 35 échantillons séchés ont été collectées dans six provinces: Chiang Rai, Chiang Mai, Mae Hong Son, Lampang, Lamphun et Phayao. La diversité bactérienne était significativement plus élevée dans les échantillons humides que dans les échantillons séchés. Les phylums dominants étaient Firmicutes (92,7%), Proteobacteria (6,7%), Actinobacteriota (0,42%) et Bacteroidota (0,26%). Le genre Bacillus (67 %) était le plus représenté dans tous les échantillons. Lactobacillus, Enterococcus et Globicatella ont été enrichis dans les échantillons humides. L’évaluation des relations AGCC-microbiote a révélé que des concentrations élevées de butyrate et de propionate étaient associées à une augmentation de l’abondance de Clostridiales, et que des concentrations élevées d’acétate étaient associées à une abondance accrue de Weisella. Les produits humides contenaient plus d’AGCC, y compris l’acétate (P = 2,8e−08), le propionate (P = 0,0044), le butyrate (P = 0,0021) et l’isovalérate (P = 0,017), que les produits séchés. Ces résultats donnent un aperçu des associations AGCC-microbiote à Thua Nao, ce qui pourrait permettre le développement de cultures starter pour la production de Thua Nao enrichie en AGCC.

Thua Nao (soja fermenté) est un aliment du nord de la Thaïlande à haute valeur nutritive et similaire à des produits tels que le natto au Japon, le chongkukjang en Corée et le kinema en Inde1. Trois ingrédients principaux (c.-à-d. le soja, l’eau et les microbes naturels) sont nécessaires pour produire Thua Nao, qui se produit en quatre étapes principales: trempage, ébullition, fermentation et post-fermentation. L’ébullition détruit les germes et les bactéries non résistants à la chaleur, préservant ainsi les bactéries résistantes à la chaleur. Le processus de fermentation dure 3 jours dans des conditions ambiantes. Le Thua Nao fraîchement préparé ou humide peut être cuit à la vapeur ou rôti avant d’être consommé. Dans des conditions ambiantes, Thua Nao humide peut être stocké pendant environ 2 jours. Par conséquent, des processus post-fermentaires ont été développés pour prolonger sa durée de conservation. Par exemple, le Thua Nao cuit est écrasé dans un disque plat circulaire, puis séché au soleil, ce qui donne la forme séchée de Thua Nao, qui peut être conservée pendant plusieurs mois1.

Une étude antérieure a démontré la valeur de Thua Nao en tant que ressource potentielle pour les composés bioactifs et bénéfiques pour la santé2. Thua Nao contient 57,22–64,78 % d’humidité, 4,70–5,44 % de cendres, 12,92–28,06 % de fibres brutes, 38,94–42,06 % de protéines brutes et 20,37–25,22 % de matières grasses3. Les avantages potentiels des composés bioactifs, tels que les composés phénoliques et les activités antioxydantes, ne proviennent pas seulement des matières premières, mais sont également libérés par les bactéries lors de la fermentation du soja3. En utilisant des méthodes dépendantes de la culture, les espèces de Bacillus seraient des micro-organismes prédominants dans Thua Nao4. Cependant, Thua Nao est fabriqué à partir d’un mélange de microflore naturelle, qui ne peut pas être facilement cultivé. Le processus de fermentation avec microflore mixte permet aux micro-organismes de s’aider mutuellement à produire des substances importantes liées à la nutrition et à la santé, telles que les peptides, la vitamine B, les acides gras et les acides gras à chaîne courte (AGCC). La digestion du soja par la microflore crée les AGCC, c’est-à-dire l’acétate, le propionate et le butyrate, qui servent de nutriments essentiels aux cellules muqueuses du côlon, stimulant ainsi la prolifération des muqueuses et le flux sanguin5 et contrôlant les niveaux de sucre5, le métabolisme6 et le taux de cholestérol7. Par conséquent, Thua Nao est considéré comme une bonne source de substances importantes, de prébiotiques et de bactéries bénéfiques pour la santé.

Thua Nao est produit dans diverses régions du nord de la Thaïlande; cependant, les données sur les communautés bactériennes à Thua Nao provenant de différentes régions sont encore limitées. L’étude des communautés bactériennes peut permettre de mieux comprendre les rôles et les propriétés fonctionnelles des bactéries en fermentation à Thua Nao. Les microbes utilisés pour la fermentation naturelle proviennent de la culture du soja. Nous avons donc émis l’hypothèse que différentes régions de culture du soja ou conditions géographiques pourraient influencer la composition du microbiote et, en fin de compte, la composition des AGCC. Le natto pourrait être un bon contrôle par rapport à d’autres aliments fermentés (par exemple, le poisson fermenté et les cornichons) parce qu’il s’agit également d’un soja fermenté, mais avec l’ajout de Bacillus comme culture de démarrage. Pour résoudre ce problème, nous identifions d’abord les taxons bactériens de Thua Nao dans six régions différentes du nord de la Thaïlande en utilisant des approches indépendantes de la culture (c’est-à-dire le séquençage du gène de l’ARNr 16S). Deuxièmement, nous avons analysé les corrélations entre les taxons bactériens et les types et quantités d’AGCC dans Thua Nao en utilisant la chromatographie gaz-liquide. Les résultats ont révélé les bactéries bénéfiques qui peuvent être utilisées comme cultures de démarrage pour améliorer la qualité de la production de Thua Nao.

Soixante-cinq échantillons de Thua Nao, composés de soja fermenté humide et séché, ont été prélevés dans 37 villages de six provinces du nord de la Thaïlande. Le natto commercial a également été utilisé comme échantillon de soja fermenté non traditionnel (témoin; n = 1), provenant d’un supermarché en Thaïlande. La figure 1 montre une carte de la Thaïlande avec les numéros d’échantillonnage dans chaque province.

Lieux d’échantillonnage et nombre de Thua Nao séchés et humides dans le nord de la Thaïlande. Le nombre au centre du cercle représente le nombre de villages dans chaque province, tandis que le nombre dans les couleurs orange et verte indique le nombre d’échantillons séchés et humides dans chaque province, respectivement. La carte a été téléchargée à partir de Google Data Studio, et un graphique et un pointeur supplémentaires ont été dessinés à l’aide de Microsoft Excel v16.66.1, Microsoft PowerPoint v16.66.1 et Inkscape v1.1.

Le nombre médian de séquences de lecture brutes à extrémité appariée de 250 pb générées par le séquençage d’Illumina avec les gènes de l’ARNr 16S était de 66 438 (plage de 36 740 à 82 116). Après prétraitement, le nombre médian de séquences a été réduit à 48 645,5 (plage de 31 864 à 60 876). Les séquences ont ensuite été regroupées en 652 caractéristiques basées sur la méthode de la variante de séquence amplicon (ASV), la majeure partie de la longueur de séquence de 253 pb correspondant à la taille approximative de la région V4 des gènes de l’ARNr 16S. Le fichier supplémentaire S1 montre les tables d’abondance taxonomique au niveau du phylum et du genre.

Soixante-six échantillons de soja fermenté (30 Thua Nao humide, 35 Thua Nao séché et 1 natto) ont été obtenus et analysés pour les communautés bactériennes en fonction de la diversité des séquences du gène de l’ARNr 16S. Quatre phylums ont été identifiés dans les deux types de soja fermenté. Firmicutes était le phylum le plus commun dans les types séchés (95,98% + 11,55%), humides (88,42% + 15,46%) et les deux (92,66% + 13,71%) (Fig. 2A). Les abondances relatives de Proteobacteria, Actinobacteriota et Bacteroidota étaient respectivement de 10,26 %, 0,85 % et 0,47 % dans les échantillons humides et de 3,85 %, 0,08 % et 0,09 % dans les échantillons séchés (Fig. 2B). Douze genres avaient ≥ 1% d’abondance relative (Fig. 2D). Bacillus était le genre dominant dans les catégories séchées (86,41 % + 16,41 %), humides (47,19 % + 30,63 %) et les deux (66,94 % + 32,25 %; Figue. 2D) types. Fait intéressant, Lactobacillus, Enterococcus et Globicatella ont été enrichis dans les échantillons humides.

Les abondances relatives en pourcentage des compositions taxonomiques ont été comparées entre le soja fermenté séché (n = 35) et humide (n = 30) aux niveaux phylum (A) et genre (B) et entre les six provinces aux niveaux phylum (C) et genre (D).

Les diversités alpha ont été estimées pour tous les profils de microbiome du soja fermenté et comparées entre le soja fermenté séché et le soja fermenté humide en fonction de la diversité de Shannon (Fig. 3A) et de la diversité de Simpson (Fig. S1B), l’indice de Pielou (Fig. S1C) et la diversité phylogénétique de Faith (Fig. S1D) à l’aide du test de somme de rang de Wilcoxon. Tous les paramètres de diversité alpha ont montré que les diversités microbiennes du soja fermenté humide étaient significativement plus élevées que celles du soja fermenté séché. Les diversités bêta ont été mesurées entre les échantillons de soja fermenté (Fig. 3 et S2). Les différences entre les types de soja fermenté ont été évaluées à l’aide des tests PERMANOVA (Fig. 3B), qui ont indiqué que le soja fermenté humide et séché et le natto avaient des profils de microbiote différents (P = 1e−04). Des taxons abondants différentiels entre le soja fermenté séché et le soja fermenté humide ont été identifiés avec le critère de coupure P < 0,05 (Fig. 3C et D).

Comparaison des diversités bactériennes dans le soja fermenté séché (rouge; n = 35) et humide (bleu; n = 30) et le natto (vert; n = 1). Tests de signification statistique de la diversité alpha entre le soja fermenté séché et le soja fermenté humide en fonction de la diversité de Shannon (A). Diversité bêta parmi le soja fermenté séché et humide et le natto basée sur la dissimilitude de Bray-Curtis et PERMANOVA (B). Analyse de l’abondance différentielle entre le soja fermenté séché et humide aux niveaux phylum (C) et genre (D) à l’aide des méthodes ANCOM-BC; la valeur Q représente une valeur de P qui a été ajustée pour tenir compte du taux de fausses découvertes (FDR).

Les compositions bactériennes parmi le soja fermenté ont montré que Lampang avait le plus de genres bactériens (14 genres) avec ≥ 1% d’abondance relative, suivi de Chiang Mai, Chiang Rai, Phayao, Mae Hong Son et Lamphun (Fig. 2D). Fait intéressant, les protéobactéries avaient des abondances plus faibles à Chiang Rai et Phayao que dans les autres provinces (Fig. 2C).

Les diversités alpha en termes de diversité de Shannon, de diversité de Simpson, d’indice de Pielou et de diversité phylogénétique de Faith ont été comparées entre les six provinces à l’aide des tests de Kruskal-Wallis (Fig. S3). Les résultats statistiques ont indiqué que les diversités microbiennes entre les six provinces différaient considérablement dans l’état humide en fonction de la diversité phylogénétique de Faith (P = 0,0011; Figue. 4A). Toutefois, les diversités alpha n’étaient pas significativement différentes entre les six provinces à l’état sec (P = 0,06; Figue. 4B). Les diversités alpha à Chiang Rai, Chiang Mai et Lampang étaient plus élevées que celles de Lamphun, Mae Hong Son et Phayao. Les différences entre deux échantillons ont été mesurées en fonction de la dissimilitude de Bray-Curtis, de la distance de Jaccard, de la distance UniFrac pondérée et de la distance UniFrac non pondérée (Fig. S4). Les diversités bêta basées sur quatre mesures ont été analysées et visualisées à l’aide de diagrammes d’analyse des coordonnées principales (PCoA) (Fig. S4). PERMANOVA a indiqué des différences significatives dans les profils bactériens des six provinces (P = 0,001; Figue. 4C et S3).

Comparaison des diversités phylogénétiques bactériennes et de la dissimilitude du soja fermenté entre les provinces. Tests de signification statistique de la diversité alpha entre les provinces basés sur la diversité phylogénétique de Faith dans des conditions humides (n = 30) (A) et séchées (n = 35) (B) à l’aide de tests de Kruskal-Wallis. La diversité bêta parmi le soja fermenté séché et humide de six provinces et le natto japonais (n = 1) basée sur la dissimilitude de Bray-Curtis a été analysée via PERMANOVA (C).

Les niveaux de soja fermenté ont été mesurés pour leur taux d’AGCC. L’acétate (P = 2,8e−08), le propionate (P = 0,0044), le butyrate (P = 0,0021) et l’isovalérate (P = 0,017) étaient plus élevés dans le soja fermenté humide (n = 30) que dans le soja fermenté séché (n = 35) selon les tests de somme de rang Wilcoxon (Fig. 5A). Les formes séchée et humide du soja fermenté ne différaient pas significativement pour l’isobutyrate, le valérate, l’hexanoate ou les AGCC totaux (Fig. 5A). Les concentrations de fermentation dans les formes séchées et humides du soja fermenté étaient plus élevées pour l’acide acétique que pour les autres AGCC (figure 5A). L’acétate et l’isovalérate étaient les plus abondants à Chiang Rai et à Lampang; l’isobutyrate et les AGCC totaux étaient dominants à Chiang Rai (Fig. 5B). Lampang et Chiang Mai contenaient respectivement les quantités les plus élevées de propionate et de butyrate (Fig. 5B). Chiang Mai avait la plus grande quantité d’hexanoate (Fig. 5B). Les six provinces avaient les concentrations les plus élevées de fermentation d’acétate à Thua Nao (Fig. 5B).

Comparaison des concentrations d’AGCC dans le soja fermenté. Le soja fermenté séché (n = 35) et humide (n = 30) a été comparé à l’aide du test de somme de rang (A) de Wilcoxon et évalué dans six provinces à l’aide du test de Kruskal-Wallis avec un seuil de P < 0,05 (B).

Les corrélations (R) entre les abondances bactériennes et les concentrations d’AGCC basées sur le coefficient de corrélation de Spearman étaient faibles et non significatives (P > 0,05) (Fig. 6 et Tableau S4). Les valeurs de R les plus élevées ont été trouvées entre l’augmentation des abondances de Weissella (R = 0,45), de Lactobacillus (R = 0,47) ou de Clostridium_sensu_stricto-18 (R = 0,46) et les concentrations d’acétate (tableau S4). En utilisant un seuil de 1% pour l’abondance relative, Weissella a été trouvé à Chiang Rai, Lampang et Phayao; Lactobacillus a été trouvé à Chiang Rai et Lampang, et Clostridium_sensu_stricto-18 a été trouvé seulement à Lampang (tableau S4). Pour augmenter les niveaux de propionate, les abondances de Globicatella (R = 0,40), Ignatzschineria (R = 0,5), Clostridium_sensu_stricto-15 (R = 0,44), Clostridium_sensu_stricto-18 (R = 0,66), Paenalcaligenes (R = 0,40) ou Staphylococcus (R = 0,46) étaient les plus grands membres bactériens du soja fermenté (tableau S4). Globicatella et Clostridium_sensu_stricto-15 ont été trouvés à Lampang; Ignatzschineria a été trouvé à Lampang, Chiang Mai et Chiang Rai; Paenalcaligenes a été trouvé à Lampang et Chiang Mai, et Staphylococcus a été trouvé à Chiang Mai et Phayao, avec une abondance relative ≥ 1% (tableau S3). Comparativement à d’autres abondances bactériennes, Globicatella (R = 0,44), Ignatzschineria (R = 0,56), Corynebacterium (R = 0,49), Sphingobacterium (R = 0,49), Clostridium_sensu_stricto-15 (R = 0,50), Clostridium_sensu_stricto-18 (R = 0,59), Vagococcus (R = 0,41), Paenalcaligenes (R = 0,40), Staphylococcus (R = 0,44) et Comamonas (R = 0,40) ont eu le plus d’impact sur l’augmentation des concentrations de butyrate (tableau S4). De plus, l’augmentation des AGCC totaux était fondée sur l’augmentation de l’abondance de Weissella (R = 0,44) et de Lactobacillus (R = 0,46) (tableau S4). Corynebacterium a été trouvé à Chiang Mai; Sphingobacterium a été trouvé à Lampang; Vagococcus a été trouvé à Lampang et Chiang Mai, et Comamonas a été trouvé à Mae Hong Son, tous avec une abondance relative ≥ 1% (tableau S3).

Les corrélations par paires entre les AGCC et les genres bactériens dominants avec les abondances totales les plus élevées dans les échantillons de > de 0,1 % en utilisant le coefficient de corrélation de Spearman.

Dans cette étude, nous avons caractérisé le microbiote de Thua Nao dans différentes régions du nord de la Thaïlande et identifié les bactéries bénéfiques synthétisant potentiellement les AGCC. Nous avons émis l’hypothèse que les matières premières utilisées dans la production de Thua Nao (c’est-à-dire le soja et la flore naturelle de chaque région) donneraient divers résultats de classification bactérienne. Nous avons également évalué deux types de Thua Nao, humide et séché, en utilisant le séquençage du gène de l’ARNr 16S, une méthode indépendante de la culture. Au niveau du phylum, Firmicutes était le plus abondant et le plus commun dans les produits de soja fermentés humides et séchés (Fig. 2A). Les membres de Firmicutes comprennent principalement des bactéries bénéfiques qui jouent un rôle important dans la relation entre les bactéries intestinales et la santé humaine. Certains membres de Firmicutes peuvent fermenter les fibres alimentaires des légumineuses en métabolites finaux, y compris les AGCCA8. Nous avons ensuite analysé les genres prédominants de Firmicutes avec ≥ 1% d’abondance. Les résultats actuels suggèrent que Bacillus était le plus abondant dans les échantillons humides et séchés, ce qui concorde avec les compositions microbiennes précédemment déclarées2,4,9. Comme prévu, Bacillus était également le genre bactérien prédominant dans l’échantillon de natto, qui était le témoin dans ce travail. Cependant, nous n’avions qu’un seul échantillon pour le natto, ce qui ne nous a pas permis d’effectuer un test statistique entre le natto et le Thua Nao.

Compte tenu des différences de diversité bactérienne entre Thua Nao humide et séché, les analyses d’abondance différentielle ont montré des abondances élevées de bactéries productrices d’acide lactique (LAB). Les inoculants LAB sont utilisés pour produire divers produits animaux et végétaux et pour développer des saveurs, des arômes et des textures dans les aliments fermentés10. Les différentes proportions de LAB dans les échantillons humides et séchés pourraient être des facteurs de viabilité de LAB dans Thua Nao préservé. Deux genres de LAB, Lactobacillus et Enterococcus, très abondants dans les échantillons humides, ont été signalés comme étant capables d’hydrolyser les protéines de soja11,12. Les espèces du genre Lactobacillus sont couramment utilisées comme probiotiques pour les suppléments humains et animaux, et les cultures mixtes de Lactobacillus sont utilisées pour fermenter la farine de soja13. Bien que certains entérocoques soient considérés comme des déterminants pathogènes, ces bactéries ont également plusieurs caractéristiques positives. De nombreuses souches d’entérocoques efficaces ont été décrites comme des démarreurs potentiels dans divers produits fermentés. L’utilisation d’entérocoques comme cultures de démarrage ou co-cultures a considérablement augmenté. Cependant, les facteurs naturels mixtes des substrats de soja et d’autres bactéries prédominantes (telles que Bacillus, LAB et d’autres membres bactériens) ainsi que d’autres microbes (tels que les levures et les moisissures) pourraient créer des saveurs, des arômes, des textures et des valeurs nutritives uniques dans Thua Nao humide.

Thua Nao est un aliment fermenté populaire dans le nord de la Thaïlande car il peut être utilisé comme ingrédient pour augmenter la saveur des aliments cuits et peut être consommé directement avec du riz gluant ou du riz1. Divers facteurs dans la fabrication de Thua Nao, y compris les types et la quantité de fibres dans le soja brut, le microbiote naturel, l’environnement et la durée de la fermentation varient d’une province à l’autre, ce qui donne des profils de microbiome distincts et des goûts différents de Thua Nao. Nos résultats indiquent que les échantillons de Thua Nao de Lampang, Chiang Mai et Chiang Rai présentaient une diversité microbienne plus élevée que ceux de Lamphun, Mae Hong Son et Phayao à l’état humide (Fig. 4A).

Thua Nao contient de fortes concentrations de glucides non digestibles, qui ne peuvent pas être digérés par des enzymes endogènes dans l’estomac et l’intestin grêle, mais constituent un substrat de fermentation potentiel pour les microbes bénéfiques dans l’intestin et sont considérés comme des prébiotiques14,15,16. La fermentation utilisant des microbes bénéfiques naturels dans la production d’aliments fermentés consiste à hydrolyser des glucides non digestibles en sucres, qui sont ensuite fermentés pour produire principalement des AGCC ainsi que du H2 et du CO216,17. Plusieurs études ont révélé que les types et les quantités d’AGCC dépendent grandement de la digestibilité bactérienne ainsi que de la fermentabilité et de la viscosité des fibres16,17. Les trois principaux AGCC, l’acide acétique (C2), l’acide propionique (C3) et l’acide butyrique (C4), aident à libérer de l’énergie pour la croissance microbienne intestinale et les effets physiologiques chez l’homme16. Les AGCC sont volatils et peuvent être produits par fermentation anaérobie de fibres alimentaires6,18. Ces métabolites étaient significativement plus élevés dans le Thua Nao humide que dans le Thua Nao séché (Fig. 5A), peut-être en raison de leur volatilité et de leurs activités enzymatiques anaérobies détruites pendant le processus de séchage15,18,19.

L’acide acétique était le SCFA le plus abondant dans les échantillons de Thua Nao humides et séchés. Des études antérieures ont révélé que les principaux producteurs d’acide acétique dans la fermentation solide comprenaient le Clostridium anaérobie, l’Ignatzschineria, le LAB et les bactéries aérobies de l’acide acétique (AAB)20,21,22. Dans cette étude, Clostridium sensu stricto, Ignatzschineria, LAB (c.-à-d. Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus, Enterococcus, Globicatella, Vagococcus et Weissella) et AAB (c.-à-d. Acetobacter) dans Thua Nao pourraient être associés à la production d’acide acétique pendant la fermentation. Les deux concentrations les plus élevées d’acide acétique trouvées à Chiang Rai et Lampang correspondaient à la prédominance de LAB, AAB, Ignatzschineria et Clostridium spp.

Les trois principales voies de formation du propionate sont les voies du succinate, de l’acrylate et du propanediol23. Propionibacterium et Clostridium, qui sont anaérobies, ont été explorés en tant que producteurs potentiels de propionate par la voie du succinate 20,24. L’analyse de corrélation a montré que les concentrations de propionate étaient étroitement liées aux abondances de Globicatella, Ignatzschineria, Clostridium sensu stricto, Paenalcaligenes et Staphylococcus. Clostridium, Ignatzschineria et Paenalcaligenes seraient des producteurs potentiels d’acide propionique25,26. Bien qu’Ignatzschineria et Paenalcaligenes appartiennent au phylum Proteobacteria, impliqués dans les infections humaines27, ces genres ont été trouvés en très faibles quantités (< 1%) dans Thua Nao séché (tableau S2). La plus grande quantité d’acide propionique a été observée à Lampang, suivie de Chiang Mai, et correspondait aux plus fortes abondances relatives de Globicatella, Clostridium sensu stricto et Staphylococcus.

L’analyse de corrélation a montré que les concentrations de butyrate étaient étroitement liées aux abondances de Globicatella, Ignatzschineria, Corynebacterium, Sphingobacterium, Clostridium sensu stricto, Vagococcus, Paenalcaligenes, Staphylococcus et Comamonas. Des études antérieures ont montré que le butyrate peut être généré à partir de la fermentation de LAB tels que Globicatella, Vagococcus, Staphylococcus; Bacillus spp.; Corynebacterium, Comamonas, Sphingobacterium, Ignatzschineria; et Clostridium sensu stricto28,29,30. La plus grande quantité d’acide butyrique a été observée à Chiang Mai, suivie de Lampang, et correspondait aux plus fortes abondances relatives de Corynebacterium à Chiang Mai, Sphingobacterium et Vagococcus à Chiang Mai et Lampang, Globicatella et Clostridium sensu stricto à Lampang, et Comamonas à Mae Hong Son. L’analyse de corrélation a montré que les concentrations totales d’AGCC étaient étroitement liées aux abondances relatives de Weissella et de Lactobacillus. Les quantités les plus élevées d’AGCC totaux observées à Chiang Rai correspondaient aux abondances relatives les plus élevées de Weissella et de Lactobacillus.

Nos résultats indiquent que le Thua Nao humide et séché des provinces du nord de la Thaïlande sont des sources potentielles d’AGCC. Notamment, nous avons utilisé une approche du microbiome basée sur l’amplicon pour observer les communautés bactériennes à Thua Nao, et les résultats étaient basés sur des bactéries au niveau du genre. Cette étude donne un aperçu des associations AGCC-microbiote à Thua Nao, qui pourraient être utilisées pour développer une culture de démarrage pour la production de soja fermenté enrichi en AGCC en tant qu’aliment supplémentaire pour moduler la santé tout au long de la vie. L’effet du microbiome de Thua Nao sur les produits finaux de fermentation des AGCC devrait être étudié plus en détail à l’aide d’autres approches, y compris la métagénomique au fusil de chasse, le séquençage du génome et la métabolomique.

Soixante-cinq produits Thua Nao (échantillons de soja naturellement fermentés) composés de 30 échantillons humides et 35 échantillons séchés ont été collectés dans 36 villages de six provinces du nord de la Thaïlande: Chiang Rai (14 secs, 5 humides), Chiang Mai (5 séchés, 5 humides), Mae Hong Son (5 séchés, 5 humides), Lampang (5 séchés, 8 humides), Lamphun (5 séchés, 5 humides), et Phayao (1 séché, 2 humide). Nous avons également utilisé du natto, un soja du Japon fermenté à l’aide d’un agent levant comme témoin. Dans 27 des 36 villages, nous avons recueilli des échantillons de soja fermenté humide et séché. La teneur en humidité a été analysée pour la détermination du poids.

L’ADN génomique total a été extrait de 67 échantillons à l’aide du kit microbien DNeasy® Power Food® (Qiagen, MD, États-Unis). La concentration d’ADN a été déterminée à l’aide d’un instrument Nanodrop (Thermo Scientific, États-Unis). L’intégrité de l’ADN a été surveillée sur du gel d’agarose à 1 %. Les échantillons d’ADN extraits ont été expédiés au Centre d’innovation de Génome Québec (Université McGill, Montréal, QC, Canada) pour l’amplification par PCR, la préparation de la bibliothèque et le séquençage. La PCR a été réalisée pour produire les régions V4 du gène de l’ADNr 16S en utilisant les amorces conservées 515F (5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′) et 806R (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′). Un système de PCR haute fidélité FastStart® (Roche, Mannheim, Allemagne) a été utilisé pour 26 cycles d’amplification. Un échantillon blanc sans modèle d’ADN a été utilisé comme témoin négatif. La bibliothèque a été séquencée sur une plate-forme Illumina MiSeq selon le protocole de l’entreprise, et des lectures d’extrémité appariées de 250 bp ont été générées. Une communauté fictive (Zymo Research, États-Unis), comprenant 10 espèces bactériennes, a été utilisée comme témoin positif.

L’analyse des AGCC a été réalisée par chromatographie en phase gazeuse selon les méthodes de31,32 avec de légères modifications. Un gramme d’échantillons de Thua Nao moulus a été mélangé avec 3 mL de solution étalon interne (acide heptanoïque, échantillon de 5,04 μM/g). Les échantillons ont été vortex et centrifugés à 2 500 × g à 4 °C pendant 10 minutes, puis 10 μL d’acide phosphorique 1 M ont été ajoutés à 300 μL du surnageant. Le surnageant a été filtré à travers un filtre en nylon avec une taille de pores de 0,45 μm, et 0,2 μL du filtrat a été injecté dans un chromatographe en phase gazeuse équipé d’un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID, modèle 7890A; Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) et colonne capillaire (DB-FFAP, 30 m × 0,53 mm × 0,5 μm). La température initiale du four a été maintenue à 90 °C pendant 1 min, puis augmentée de 20 °C/min à 190 °C et maintenue pendant 2,5 min. Les températures de l’injecteur et du détecteur ont été réglées à 210 °C. L’hélium a été utilisé comme gaz porteur avec les débits de gaz et les taux de purge du septum à 7,7 et 3,0 mL/min, respectivement. Un mélange standard d’AGCC contenant de l’acétate, du propionate, du butyrate, de l’isobutyrate, du valérate, de l’isovalérate et de l’hexanoate ainsi que du phénol et du p-crésol a été utilisé pour le calcul. Les concentrations d’AGCC ont été calculées en μM/g. La quantification a été effectuée en fonction de la surface relative des pics de chaque étalon de l’AGCC, en ajustant la quantité en fonction de l’étalon interne.

Les séquences étaient des lectures d’extrémités appariées de 250 pb au format FASTQ. Les séquences ont été importées dans QIIME2-2022.233. Les adaptateurs et les amorces ont été coupés à partir de l’avant des lectures avant et arrière à l’aide de q2-cutadapt. Les séquences ont été tronquées aux positions avant et arrière; Les lectures d’extrémités appariées ont ensuite été fusionnées avec des régions qui se chevauchent en séquences représentatives de l’ARNr V4 16S, et les séquences chimériques ont été rejetées à l’aide de q2-dada2. Les séquences prétraitées ont été regroupées en entités basées sur la méthode de la variante de séquence amplicon, et le nombre de caractéristiques dans les échantillons a été organisé dans un tableau d’abondance34. Les caractéristiques ont été annotées taxonomiquement sur la base de SILVA v13835. La normalisation de raréfaction a été appliquée pour rendre tous les échantillons comparables au nombre égal de lectures. Les abondances taxonomiques de tous les échantillons ont été calculées à l’aide de q2-classify-sklearn.

Les abondances taxonomiques au niveau du genre ont été utilisées pour calculer les mesures de diversité. La diversité alpha basée sur la diversité de Shannon, la diversité de Simpson, la régularité de Pielou et la distance phylogénétique de Faith ont été estimées pour tous les échantillons. La diversité alpha a été comparée entre les types de soja à l’aide des tests de somme de rang de Wilcoxon et évaluée entre les provinces à l’aide des tests Kruskal-Wallis. Des comparaisons par paires entre les provinces ont été effectuées à l’aide des tests de somme de rang de Wilcoxon avec de multiples corrections d’hypothèses. La diversité bêta en termes de dissimilitude de Bray-Curtis, d’indice de Jaccard, de distance phylogénétique UniFrac et de distance phylogénétique UniFrac pondérée a été calculée pour tous les échantillons. La PCoA a été réalisée à l’aide de Phyloseq v1.36.036.

ANCOM-BC v1.2.237,38,39 a été réalisée pour identifier les microbes abondants différentiellement entre le soja fermenté humide et séché avec le critère P < 0,05.

Les taxons dont l’abondance relative totale < 0,1 % ont été exclus du tableau taxonomique. Les corrélations par paires entre les profils taxonomiques et les concentrations d’AGCC ont été calculées à l’aide du coefficient de corrélation de Spearman et visualisées à l’aide de ggplot2 v3.3.5.

Les tests de somme de rang de Wilcoxon et les tests de Kruskal-Wallis ont été effectués dans R, v4.1.0. Les boxplots et les plots PCoA ont été créés à l’aide de ggplot2 v3.3.5.

Les données de séquençage ont été soumises au NCBI SRA avec les numéros d’acquisition SRR20217885– SRR20217951 sous le numéro d’acquisition du BioProjet PRJNA852866.

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Nous remercions Traci Raley, MS, ELS, d’Edanz (www.edanz.com/ac) d’avoir édité une ébauche de ce manuscrit.

PJI a été soutenu par le Health Research Award 2019 de BRAND et la subvention MU-KMUTT Biomedical Engineering and Biomaterials Consortium 2021.

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Thidathip Wongsurawat et Sawannee Sutheeworapong.

Division de bioinformatique médicale, Département de recherche, Faculté de médecine Siriraj Hospital, Mahidol University, Bangkok, 10700, Thaïlande

Thidathip Wongsurawat & Piroon Jenjaroenpun

Siriraj Long-Read Lab (Si-LoL), Faculté de médecine Siriraj Hospital, Bangkok, 10700, Thaïlande

Thidathip Wongsurawat & Piroon Jenjaroenpun

Laboratoire de biologie des systèmes et de bioinformatique, Institut de développement et de formation des usines pilotes, Université de technologie du roi Mongkut Thonburi, Bangkok, 10150, Thaïlande

Sawannee Sutheeworapong

Département des sciences et technologies alimentaires, Faculté de l’agro-industrie, Université Kasetsart, Bangkok, 10900, Thaïlande

Suvimol Charoensiddhi

Programme de bioinformatique et de biologie des systèmes, École de bioressources et de technologie et École de technologie de l’information, Université de technologie du roi Mongkut Thonburi, Bangkok, 10150, Thaïlande

Ahmad Nur ad-Din Khoiri

Département de médecine tropicale moléculaire et de génétique, Faculté de médecine tropicale, Université Mahidol, Bangkok, 10400, Thaïlande

Supachai Topanurak

Département de protozoologie, Faculté de médecine tropicale, Université Mahidol, Bangkok, 10400, Thaïlande

Chantira Sutthikornchai

Département de nutrition tropicale et des sciences alimentaires, Faculté de médecine tropicale, Université Mahidol, Bangkok, 10400, Thaïlande

Pornrutsami Jintaridth

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Tous les auteurs ont examiné le manuscrit.

Correspondance avec Thidathip Wongsurawat ou Pornrutsami Jintaridth.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Wongsurawat, T., Sutheeworapong, S., Jenjaroenpun, P. et al. L’analyse du microbiome du soja fermenté traditionnel thaïlandais révèle des taxons bactériens associés aux acides gras à chaîne courte. Sci Rep 13, 7573 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34818-0

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Reçu: 27 août 2022

Acceptée: 08 mai 2023

Publication : 10 mai 2023

DEUX : https://doi.org/10.1038/s41598-023-34818-0

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