Новый инструмент поможет контролировать качество при производстве сыра
Голландские сыры, такие как эдам и гауда, производятся с использованием сложных заквасочных культур, применяемых веками. Из-за изменений в составе штаммов внутри культуры качество часто колеблется. Норвежские исследователи разработали инструмент для высокоточного мониторинга штаммов в культуре с целью поддержания качества сыра. Исследование опубликовано в Applied and Environmental Microbiology.
Качество обычно падает, когда бактериальные штаммы в заквасочных культурах заражаются вирусами-бактериофагами. Это особенно проблематично в промышленном производстве сыра, использующем «замороженную посевную культуру» (frozen batch inoculum). В отличие от традиционного метода «обратного засева» (back-slopping), замороженная культура предотвращает эволюцию бактерий и вариабельность продукта.
Однако, предотвращая эволюцию бактерий, этот метод не останавливает эволюцию фагов. В итоге фаги часто получают преимущество над неизменными бактериями.
Мониторинг позволит оперативно выявлять проблемы с качеством, чтобы быстро принять контрмеры, — говорит автор исследования Хельге Холо.
Например, инструмент может выявить штаммы, наиболее важные для качества сыра. Затем эти штаммы можно модифицировать для устойчивости к фагам или заменить на менее восприимчивые штаммы с аналогичным влиянием на вкус и качество.
Метод: секвенирование гена epsD
Инструмент, разработанный исследователями, — это использование секвенирования нового поколения (next generation sequencing) для анализа гена epsD. Этот ген кодирует белок, производящий экзополисахарид — важное соединение из сахаров на поверхности клеток, которое, среди прочего, участвует в защите от фагов.
В исследовании из трёх коммерческих заквасочных культур выделили более 200 штаммов бактерий. Из них отсеквенировали геномы 95 штаммов и нашли наиболее вариабельный ген, присутствующий у всех штаммов, — epsD (он был у 93 из 95 штаммов).
Каждый штамм имеет слегка отличающуюся последовательность epsD, что позволяет идентифицировать штамм по этому гену. Кроме того, инструмент может количественно определять число последовательностей epsD от конкретного штамма, что показывает численность бактерий этого штамма.
«Потеря обилия или исчезновение последовательности epsD указывает на проблему, например, на атаку фага», — поясняет д-р Холо.
Смешанные заквасочные культуры для голландских сыров состоят из неопределённых смесей определённых подвидов Lactococcus lactis и видов рода Leuconostoc.
Высокая степень вариабельности последовательности epsD отражает эволюционную диверсификацию, указывающую на историю давления отбора. Большая часть этого давления, вероятно, возникает при заражении фагами одного или нескольких штаммов. Фаги очень специфичны и заражают ограниченное число бактериальных штаммов.
«Присутствие фагов может быть движущей силой для сохранения генов epsD. Эволюционная диверсификация epsD может отражать долгую историю воздействия фагов с разной специфичностью», — заключает д-р Холо.