Аннотация

Микробиологические показатели продукции на молочных предприятиях – одни из важнейших факторов, влияющие на возможные риски безопасности производства. Бактериофаги, лизирующие заквасочную микрофлору, могут инициировать возникновение рисков нарушения процессов ферментации при получении молочной продукции. Цель исследования – изучить факторы, оказывающие влияние на развитие фаговой ситуации при производстве ферментированных видов молочной продукции в разные сезоны года; вновь выделенные бактериофаги и системы защиты от них у изученных штаммов лактококков. Объекты исследования – молоко, сливки и обезжиренное молоко сырые; сухое цельное и обезжиренное молоко; творожная и подсырная сыворотки; штаммы лактококков разных видов из биобанка ООО «Угличская биофабрика» с разным индексом фагоустойчивости, депонированные в Биоресурсном центре «Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов»; два вновь выделенных бактериофага ph. 1622 и ph. 1623. Применяли стандартные микробиологические, генетические и математические методы анализа. Количество мезофильных аэробных и анаэробных микроорганизмов определяли методом посева на плотную питательную среду (ГОСТ 32904-2014); титр бактериофагов – двухслойным методом посевов; геномную ДНК бактериофагов выделяли фенол-хлороформной экстракцией с последующим осаждением изопропанолом, а ее целостность определяли электрофоретическим разделением в агарозном геле. Получены данные об изменении количества фаговых частиц в сырье, изменчивости по отношению к фагам мезофильных лактококков по сезонам года, а также о генетике вновь выделенных бактериофагов из промышленных образцов. Наибольшее количество фаговых частиц выявили в молочном сырье летнего периода, а наименьшее – зимнего. Количество фаговых частиц коррелировало с бактериальной обсемененностью образцов. Индекс фагоустойчивости у Lactococcus lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris и L. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis менялся по сезонам, наибольшая изменчивость зафиксирована у L. lactis subsp. lactis – кислотообразователя заквасок. Для создания панелей фагоальтернативных штаммов у фагов ph. 1622 и ph. 1623, выделенных из промышленных образцов, изучены ДНК и аминокислотные последовательности белков фагов. Результаты исследования показывают сезонную изменчивость изученных культур молочнокислых бактерий и активности бактериофагов, влияющих на качество и безопасность молочной продукции. ДНК фагов ph. 1622 и ph. 1623 отличаются друг от друга по паттерну рестрикции, следовательно, это разные фаги. Сравнение их геномов выявило сходство с ранее изученным и известным бактериофагом с2, поражающим L. lactis. Новые бактериофаги могут проявлять разные системы поражения клеток лактококков. Вставка в геноме фага ph. 1623 кодирует орфанную ДНК-метилтрансферазу, потенциально подавляющую иммунные системы бактерий. Однако необходимы дальнейшие исследования по определению профилей фагочувствительности штаммов лактококков и их защитных систем.

Ключевые слова

Бактериофаги, безопасность, кисломолочные продукты, сыры, лактококки, закваски

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ефимочкина Н. Р. Этиология и эпидемиологические аспекты наиболее значимых пищевых инфекций. Молочная промышленность. 2022. № 2. С. 30-33. https://elibrary.ru/ZOQVMG
2. Горощенко Л. Г. Ценовая конъюнктура на российском рынке молочной продукции в 2024 году: кисломолочные продукты, сметана. Молочная промышленность. 2024. № 5. С. 8-14. https://elibrary.ru/FUNJVN
3. Агеева Н. В., Кочетов В. А., Литвиненко Е. Ю. Практические решения по внедрению на предприятиях пищевой промышленности системы менеджмента безопасности пищевых продуктов. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2020. № 2-3. С. 104-107. https://doi.org/10.26297/0579-3009.2020.2-3.27
4. Garda-Anaya MC, Sepulveda DR, Saenz-Mendoza AI, Rios-Velasco C, Zamudio-Flores PB, et al. Phages as biocontrol agents in dairy products. Trends in Food Science and Technology. 2020;95:10-20. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.10.006
5. Сорокина Н. П., Кучеренко И. В., Кураева Е. В., Кушнаренко Л. В. Современные проблемы бактериофагии. Молочная промышленность. 2019. № 2. С. 32-34. https://elibrary.ru/YYGBMD
6. Казак А. Н., Василенко С. Л., Фурик Н. Н. Изучение распространенности бактериофагов в ферментированных молочных продуктах. Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья. 2013. № 8. С. 117-129.
7. Ганина В. И., Машенцева Н. Г., Ионова И. И. Исследование бактериофагов, лизирующих молочнокислые бактерии. Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 2. С. 361-374. https:// doi.org/10.21603/2074-9414-2022-2-2371
8. Сорокина Н. П. О проблемах в заквасочном деле России. Молочная промышленность. 2022. № 4. С. 7-10. https://elibrary.ru/ NLQEOJ
9. Payne LJ, Meaden S, Mestre MR, Palmer C, Toro N, et al. PADLOC: A web server for the identification of antiviral defence systems in microbial genomes. Nucleic acids research. 2022;50(W1):W541-W550.
10. Chen S, Zhou Y, Chen Y, Gu J. fastp: An ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor. Bioinformatics. 2018;34(17):i884-i890. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty560
11. Seemann Т. Prokka: Rapid prokaryotic genome annotation. Bioinformatics. 2014;30(14):2068-2069. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu153
12. Bouras R, Nepal G, Houtak G, Psaltis AJ, Wormald P-J, et al. Pharokka: A fast scalable bacteriophage annotation tool. Bioinformatics. 2023;39(1):btac776. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btac776
13. Рябцева С. А., Ганина В. И., Панова Н. М. Микробиология молока и молочных продуктов: учебное пособие для вузов. СПБ: Лань; 2021. 192 с.
14. Pujato SA, Quiberoni AD, Mercanti J. Bacteriophages on dairy foods. Journal of Applied Microbiology. 2019;126(1): 14-30. https://doi.org/10.1111/jam.14062
15. Ганина В. И. Влияние температуры на выживаемость бактериофагов в биотехнологии кисломолочных продуктов. Молочная промышленность. 2020. № 3. С. 31-32. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-03-32-33
16. Герасимович А. Д., Сидоренко А. В. Бактериофаги молочнокислых бактерий и их устойчивость к физико-химическим факторам. Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты: сборник науч. трудов. Минск, 2020. Т. 12. С. 40-58.
17. Грязнова М. В., Буракова И. Ю., Смирнова Ю. Д., Нестерова Е. Ю., Родионова Н. С. и др. Динамика изменения бактериального состава молочной основы в процессе ферментации. Техника и технология пищевых производств. 2023. Т. 53. № 3. С. 554-564. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-3-2456
18. Lavelle K, Murphy J, Fitzgerald B, Lugli GA, Zomer A, et al. A decade of Streptococcus thermophilus phage evolution in an Irish dairy plant. Applied and Environmental Microbiology. 2018;84(10):e02855. https://doi.org/10.1128/ AEM.02855-17
19. Лапшевич И. Как так? Бактериофаги - невидимый враг молочных продуктов. Сыроделие и маслоделие. 2021. № 3. С. 16-17. https://elibrary.ru/CXKKRB
20. Ганина В. И. Критически опасное количество фагов в биотехнологии кисломолочной продукции. Молочная промышленность. 2022. № 3. С. 13-15. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2022-03-13-15
21. Jarvis AW, Lubbers MW, Waterfield NR, Collins LJ, Polzin KM. Sequencing and analysis of the genome of lactococcal phage c2. International Dairy Journal. 1995;5(8):963-976. https://doi.org/10.1016/0958-6946(95)00040-2
22. Cumby N, Edwards AM, Davidson AR, Maxwell KL. The bacteriophage HK97 gp15 moron element encodes a novel superinfection exclusion protein. Journal of Bacteriology. 2012;194(18):5012-5019. https://doi.org/10.1128/jb.00843-12
23. Murphy J, Mahony J, Ainsworth S, Nauta A, van Sinderen D. Bacteriophage orphan DNA methyltransferases: Insights from their bacterial origin, function, and occurrence. Applied and Environmental Microbiology. 2013;79(24):7547-7555. https://doi.org/10.1128/aem.02229-13