Determination of the core and pan kombucha microbiomes
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2023-06-13
Department
Major/Subject
Biomass Refining
Mcode
CHEM3021
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
40+8
Series
Abstract
Kombucha is a tea fermented by a microbial community consisting of yeast and bacteria. Even though it is globally produced in industrial scale and by households, the microbial diversity and the microbes needed for kombucha fermentation are only scarcely resolved. In this study the kombucha core and pan microbiomes were determined by collecting all publicly available next-generation sequencing datasets containing amplicon sequences from the 16S rRNA genes and ITS DNA region in kombucha microbiome samples. The dataset consisted of 184 16S rRNA and 178 ITS samples, respectively. The samples were re-analyzed using the DADA2 pipeline (Callahan et al., 2016), and the data processing parameters were specifically tuned for each amplicon region and sequencing set up. The detected amplicon sequence variants were assigned with taxonomy down to the level of family and genus. Based on the taxonomic assignment Acetobacteracea was the most abundant bacterial family and Saccharomycetaceae the most abundant fungal family. The genus Komagataeibacter was determined to form the bacterial core of kombucha microbiome but for fungi the yeast genera present varied between Saccharomyces and Dekkera. Thirteen bacterial genera were identified in the pan kombucha microbiome Komagataeibacter, Acetobacter, Gluconoacetobacter, Gluconobacter, Oenococcus, Lactobacillus, Sporolactobacillus, Candidatus endoecteinascidia, Listeria, Staphylococcus, Bacillus, Anoxybacillus, and Zymomonas and seven fungal genera Lachancea, Saccharomyces, Torulaspora, Zygosaccharomyces, Hanseniaspora, Dekkera, and Pichia. Thus, among genera likely beneficial for the fermentation process also spoilage species including genera were detected in the kombucha pan microbiome. The understanding of the core and pan kombucha microbiomes create a basis for assembling designer tea fermenting microbiomes and provide microbiological resolution to the fermentation and flavor development of kombucha tea. The species and their interactions in the kombucha microbiomes are also of high interest for future biomaterial development due to the bacterial cellulose pellicle hosting the fermenting species.Kombucha te fermenteras av ett mikrobiom som består av jäst och bakterier. Trots att kombucha teet produceras både i hushåll och på en industriell skala, är den mikrobiella mångfalden och de mikrober som krävs för fermenteringen ännu inte helt kända. I denna studie bestämdes kombuchas kärn- och panmikrobiom genom att samla in all offentlig nästa generations sekvenserings data av amplicon sekvenser från 16S rRNA genen och ITS regionen i kombucha-mikrobiomprover. Datamängden resulterade i 184 16S rRNA och 178 ITS prover. Sekvenserna analyserades på nytt med den bioinformatiska programvaran DADA2 (Callahan et al., 2016). Dataprocesseringsparametrarna justerades specifikt för varje amplifierade region och sekvenseringsuppsättning. De detekterade amplikon sekvensvarianterna annoterades taxonomi ner till familje och släkte nivå. Baserat på den taxonomiska annoteringen var Acetobacteracea den mest förekommande bakteriefamiljen och Saccharomycetaceae den mest förekommande svampfamiljen. Bakteriesläktet Komagataeibacter ansågs höra kombuchas kärnmikrobiom, medan jästsläktena varierade mellan Saccharomyces och Dekkera. Kombuchas panmikrobiom identifierades att bestå av 13 bakteriesläkten: Komagataeibacter, Acetobacter, Gluconoacetobacter, Gluconobacter, Oenococcus, Lactobacillus, Sporolactobacillus, Candidatus en-doecteinascidia, Listeria, Staphylococcus, Bacillus, Anoxybacillus och Zymomonas, och sju svampsläkten: Lachancea, Saccharomyces, Torulaspora, Zygosaccharomyces, Hanseniaspora, Dekkera och Pichia. Både släkten som kan antas vara fördelaktiga och ogynsamma för fermenteringen var identifierade i pan-mikrobiomet. Förståelsen om kombuchas kärn- och panmikrobiom möjliggör sammansättningen av planerade mikrobiom för fermentering av te och ger en mikrobiologisk klarhet för fermenteringsprocessen och smaksättningen av kombucha. Interaktionerna mellan arterna i kombucha-mikrobiomet är av stort intresse för framtida biomaterialutveckling på grund av den bakteriella cellulosan de fermenterade arterna lever i.Description
Supervisor
Jouhten, PaulaThesis advisor
Jouhten, PaulaMekki, Celma
Keywords
Kombucha, kombucha tea, fermentation, DADA2