Аннотация

Явление бактериофагии на пищевых производствах приводит к нарушению биотехнологического процесса ферментированных видов продукции и резкому ухудшению ее качества, а также к экономическим потерям. Цель исследования – изучение биоразнообразия и эволюции свойств бактериофагов, способных лизировать молочнокислые бактерии и применяемых в биотехнологии ферментированных видов молочной и мясной продукции.
Исследовались образцы молочной и мясной продукции и бактериофаги, выделенные из них. Образцы отбирались на предприятиях, где выявлены случаи торможения процессов ферментации сырья. В работе использовали микробиологические, органолептические, физико-химические, генетические и математические методы исследования, а также методы электронной микроскопии и оптической реассоциации.
Анализ результатов свидетельствует о наличии бактериофагов в продукции с нарушением технологии процесса ферментации. Из исследованных образцов кисломолочных продуктов, творожной сыворотки, сыровяленых и сырокопченых колбас выделено 20 бактериофагов, лизирующих молочнокислые бактерии рода Lactococcus ssp., 11 – Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, 5 – Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Изучено разнообразие выделенных бактериофагов и их молекулярно-биологические характеристики. Определены титр и диапазон новых хозяев. Выявлены отличия вновь выделенных бактериофагов от коллекционных. Установлено, что бактериофаги могут поражать широкий круг молочнокислых бактерий.
Установлено изменение биоразнообразия и эволюции бактериофагов за счет расширения спектра их литического действия и вирулентности, независимо от питательной среды (молочное или мясное сырье), в которой они могут лизировать молочнокислые бактерии. Расширена коллекция бактериофагов и линейка тест-культур для их выявления. Полученные результаты позволят достоверно выявлять бактериофаги на ранних стадиях их развития в ферментированных видах продукции и своевременно осуществлять корректирующие мероприятия.

Ключевые слова

Бактериофаги, лизис, молочнокислые бактерии, закваски, стартовые культуры, ферментированные продукты

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chaplygina TV, Prosekov AYu, Babich OO, Pavsky VA, Ivanova SA. Functional dairy products are protection during pandemic. Dairy Industry. 2020;(6):26–28. (In Russ.). https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-06-26-28
2. Belmer SV. Fermented milk products: from history to the present. Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics. 2019;64(6):119–125. (In Russ.). https://doi.org/10.21508/1027-4065-2019-64-6-119-125
3. Зобкова З. С. Зависимость относительной биологической ценности кисломолочных напитков от вида заквасочных микроорганизмов // Молочная промышленность. 2020. № 8. С. 36–37.
4. Горощенко Л. Г. Динамика производства кисломолочных продуктов в 2020 г // Молочная промышленность. 2021. № 8. С. 63–64.
5. Khrundin DV, Ponomarev VYa, Yunusov ESh. Fermented oat milk as a base for lactose-free sauce. Foods and Raw Materials. 2022;10(1):155–162. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-1-155-162
6. Gavrilova N, Chernopolskaya N, Molyboga E, Shipkova K, Dolmatova I, Demidova V, et al. Biotechnology application in production of specialized dairy products using probiotic cultures immobilization. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019;8(6):642–648.
7. Zakharova LM, Gorbunchikova MS. A new synbiotic fermented dairy product: technological production features. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(1):17–28. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-1-17-28
8. Martinchik AN, Keshabyants EE, Peskova EV, Mikhaylov NA, Baturin AK. Dairy products and obesity: pro and contra, Russian experience. Problems of Nutrition. 2018;87(4):39–47. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10040
9. Vinicius de Melo Pereira G, de Carvalho Neto DP, Junqueira ACO, Karp SG, Letti LAJ, Magalhães Júnior AI, et al. A review of selection criteria for starter culture development in the food fermentation industry. Food Reviews International. 2020;36(2):135–167. https://doi.org/10.1080/87559129.2019.1630636
10. Tamang JP, Cotter PD, Endo A, Han NS, Kort R, Liu SQ, et al. Fermented foods in a global age: East meets West. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2020;19(1):184–217. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12520
11. Bintsis T. Lactic acid bacteria as starter cultures: An update in their metabolism and genetics. AIMS Microbiology. 2018;4(4):665–684. https://doi.org/10.3934/microbiol.2018.4.665
12. Yang Y, Babich OO, Sukhikh SA, Zimina MI, Milentyeva IS. Identification of total aromas of plant protein sources. Foods and Raw Materials. 2020;8(2):377–384. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-2-377-384
13. Maske BL, de Melo Pereira GV, da Silva Vale A, Marques Souza DS, De Dea Lindner J, Soccol CR. Viruses in fermented foods: are they good or bad? Two sides of the same coin. Food Microbiology. 2021;98. https://doi.org/10.1016/j.fm.2021.103794
14. Muhammed MK, Kot W, Neve H, Mahony J, Castro-Mejía JL, Krych L, et al. Analysis of dairy bacteriophages: Extraction method and pilot study on whey samples derived from using undefined and defined mesophilic starter cultures. Applied and Environmental Microbiology. 2017;83(19). https://doi.org/10.1128/AEM.00888-17
15. McDonnell B, Mahony J, Hanemaaijer L, Neve H, Noben J-P, Lugli GA, et al. Global survey and genome exploration of bacteriophages infecting the lactic acid bacterium Streptococcus thermophilus. Frontiers in Microbioligy. 2017;8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01754
16. de Melo Pereira GV, de Carvalho Neto DP, Maske BL, de Dea Lindner J, Vale AS, Favero GR, et al. An updated review on bacterial community composition of traditional fermented milk products: what next-generation sequencing has revealed so far? Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020;62(7):1870–1889. https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1848787
17. Garmaeva S, Sinha T, Kurilshikov A, Fu J, Wijmenga C, Zhernakova A. Studying the gut virome in the metagenomic era: Challenges and perspectives. BMC Biology. 2019;17(1). https://doi.org/10.1186/s12915-019-0704-y
18. Dugat-Bony E, Lossouarn J, de Paepe M, Sarthou A-S, Fedala Y, Petit M-A, et al. Viral metagenomic analysis of the cheese surface: A comparative study of rapid procedures for extracting viral particles. Food Microbiology. 2020;85. https://doi.org/10.1016/j.fm.2019.103278
19. Laranjo M, Potes ME, Elias M. Role of starter cultures on the safety of fermented meat products. Frontiers in Microbiology. 2019;10. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00853
20. Ганина В. И. Бактериофаги и способы снижения их количества // Молочная промышленность. 2016. № 2. С. 41–43.
21. Briggiler Marcó M, Mercanti DJ. Bacteriophages in dairy plants. Advances in Food and Nutrition Research. 2021;97:1–54. https://doi.org/10.1016/bs.afnr.2021.02.015
22. Pujato SA, Quiberoni A, Mercanti DJ. Bacteriophages on dairy foods. Journal of Applied Microbiology. 2018;126(1):14–30. https://doi.org/10.1111/jam.14062
23. Briggiler Marcó M, Suárez VB, Quiberoni A, Pujato SA. Inactivation of dairy bacteriophages by thermal and chemical treatments. Viruses. 2019;11(5). https://doi.org/10.3390/v11050480
24. Спектр литической активности коллекционных бактериофагов, инфицирующих лактококки / Н. П. Сорокина [и др.] // Молочная промышленность. 2020. № 11. С. 27–29.
25. Ganina VI. The temperature effect on the survival of bacteriophages in the biotechnology of fermented milk products. Dairy Industry. 2020;(3):31–33. (In Russ.). https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-03-32-33
26. Изучение биологических свойств коллекционных бактериофагов молочнокислых бактерий / А. В. Бусленко [и др.] // Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья. 2019. № 13. С. 47–55.
27. Ткаченко В. В., Одегов Н. И., Дорофеев Р. В. Приготовление «стерильных» фаголизатов // Молочная промышленность. 2017. № 1. С. 48–49.
28. Ackermann H-W, Kropinski AM. Curated list of prokaryote viruses with fully sequenced genomes. Research in Microbiology. 2007;158(7):555–566. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2007.07.006
29. Andreou L-V. Isolation of plasmid DNA from bacteria. Methods in Enzymology. 2013;529:135–142. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-418687-3.00010-0
30. Esteban-Torres M, Ruiz L, Sanchez-Gallardo R, van Sinderen D. Isolation of chromosomal and plasmid DNA from bifidobacteria. Methods in Molecular Biology. 2021;2278:21–29. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1274-3_3
31. Plata CA, Marni S, Maritan A, Bellini T, Suweis S. Statistical physics of DNA hybridization. Physical Review E. 202;103(4). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.103.042503
32. Oliveira J, Mahony J, Hanemaaijer L, Kouwen TRHM, van Sinderen D. Biodiversity of bacteriophages infecting Lactococcus lactis starter cultures. Journal of Dairy Science. 2018;101(1):96–105. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13403
33. Lavelle K, Murphy J, Fitzgerald B, Lugli GA, Zomer A, Neve H, et al. Decade of Streptococcus thermophilus phage evolution in an Irish dairy plant. Applied and Environmental Microbiology. 2018;84(10). https://doi.org/10.1128/AEM.02855-17
34. Chmielewska- Jeznach V, Bardowski JK, Szczepankowska AK. Molecular, physiological and phylogenetic traits of Lactococcus 936-type phages from distinct dairy environments. Scientific Reports. 2018;8(1). https://doi.org/10.1038/s41598-018-30371-3
35. Chen X, Guo J, Liu Y, Chai S, Ma R, Munguntsetseg B. Characterization and adsorption of a Lactobacillus plantarum virulent phage. Journal of Dairy Science. 2019;102(5):3879–3886. https://doi.org/10.3168/jds.2018-16019
36. Eller MR, Dias RS, de Moraes CA, de Carvalho AF, Oliveira LL, Silva EAM, et al. Molecular characterization of a new lytic bacteriophage isolated from cheese whey. Archives of Virology. 2021;157(12):2265–2272. https://doi.org/10.1007/s00705-012-1432-6
37. Greer GG, Dilts BD, Ackermann H-W. Characterization of a Leuconostoc gelidum bacteriophage from pork. I International Journal of Food Microbiology. 2007;114(3):370–375. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2006.09.021
38. Pringsulaka O, Patarasinpaiboon N, Suwannasai N, Atthakor W, Rangsiruji A. Isolation and characterisation of a novel Podoviridae-phage infecting Weissella cibaria N 22 from Nham, a Thai fermented pork sausage. Food Microbiology. 2011;28(3):518–525. https://doi.org/10.1016/j.fm.2010.10.011