vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2018-56-1-109-121vestiag-285Research ArticleПЕРАПРАЦОЎКА І ЗАХАВАННЕ СЕЛЬСКАГАСПАДАРЧАЙ ПРАДУКЦЫІPROCESSING AND STORAGE OF AGRICULTURAL PRODUCTIONИЗУЧЕНИЕ РАЗНООБРАЗИЯ БАКТЕРИОФАГОВ ЛАКТОКОККОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВSTUDYING THE DIVERSITY OF LACTOCOCCI BACTERIOPHAGES OBTAINED FROM FERMENTED DAIRY PRODUCTS USING MOLECULAR GENETIC METHODSВасиленкоС. Л.VasilenkoS. I.

канд. биологических наук, заведующая лабораторией микробиологи- ческих исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий

Ph.D. (Biological)

vasylenko@tut.byФурикН. Н.FurykN. N.

кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе

Ph.D. (Engineering)

furik_nn@tut.byКазакА. Н.KazakA. N.

инженер лаборатории микробиологических исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий

yellowpooh@mail.ruИнститут мясо-молочной промышленности, МинскThe Institute of Meat and Dairy Industry, the National Academy of Sciences of Belarus201804042018561109121Copyright © Василенко С.Л., Фурик Н.Н., Казак А.Н., 20182018Василенко С.Л., Фурик Н.Н., Казак А.Н.Vasilenko S.I., Furyk N.N., Kazak A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/285

В производстве ферментированных молочных продуктов на территории Республики Беларусь чаще других используют молочнокислые бактерии, относящиеся к р. Lactococcus. Непрерывный фаговый мониторинг позволяет ограничить экономические потери от фаголизиса при производстве кисломолочных продуктов, а также снизить риск контаминации готовой продукции патогенной микробиотой. Для этого необходимо выделять, идентифицировать, определять свойства бактериофагов, циркулирующих на предприятиях, принимая во внимание, что на каждом отдельном предприятии присутствуют определенные виды (типы) фагов, что обусловлено ассортиментом выпускаемой продукции, применяемыми видами заквасок и соблюдением санитарно-гигиенических условий. В статье представлены исследования по выделению и характеристике бактериофагов лактококков. Из 51 фагосодержа- щего образца продукции, отобранного на территории Республики Беларусь, выделено 68 бактериофагов. Определен спектр их литической активности. На основании результатов ПЦР с видоспецифичными праймерами 39 бактериофагов отнесены к виду С2. Один бактериофаг по результатам ПЦР идентифицирован как вид Р335. Бактериофагов вида 936 среди выделенных вирусов не выявлено. Проведена дифференциация лактококкофагов вида С2. Проведен подбор рестриктаз, позволяющих различать фаги внутри вида С2. Разработана схема внутривидовой дифференциации бактериофагов лактококков с помощью ПДРФ-анализа. Использование ПДРФ-анализа позволило разделить 39 лактофагов вида С2 на шесть групп. Благодарности. Работа выполнена в рамках исследований по заданию 9.5.50 «Изучение видового разнообразия молочнокислых бактерий, выделенных из природных источников, изменчивости фагов лактококков, выделенных на молокоперерабатывающих предприятиях, в зависимости от сезонности и региональности» ГПНИ «Инновационные технологии в АПК».

For production of fermented milk products in the territory of the Republic of Belarus, lactic acid bacteria related to p. Lactococcus are used more often. Continuous phage monitoring makes it possible to limit economic losses due to phagolysis at production of fermented milk products, as well as to reduce the risk of contamination of finished products with pathogenic microbiota. It is necessary to identify and determine the properties of bacteriophages for that circulating at enterprises, considering that at each individual enterprise there are no specific types (kinds) of phages, which is due to the assortment of products, types of ferments used and hygiene conditions. The article dwells on studies on isolation and characterization of lactococci bacteriophages. Of the 51 phagocontaining samples of products selected in the territory of the Republic of Belarus, 68 bacteriophages have been isolated. The spectrum of their lytic activity was determined. Based on the results of PCR with species specific primers, 39 bacteriophages are classified as C2 type. One bacteriophage was identified as P335 according to PCR results. 939 type bacteriophages were not detected among the isolated viruses. Differentiation of C2 type lactococcal phages was carried out. A selection of the restriction enzymes allowing to distinguish phages inside the C2 type is carried out. A scheme of intraspecific differentiation of lactococci bacteriophages was developed using RFLP analysis. RFLP-analysis allowed to divide 39 lactophages of type C2 into six groups. Acknowledgements. The work was carried out within the framework of research under task 9.5.50 “Study of species diversity of lactic acid bacteria obtained from natural sources, variability of lactococci phages obtained at milk processing plants, depending on season and region” of GPNI “Innovative technologies in agro-industrial complex”.

 

бактериофагилизатыПЦРрестрикцияПДРФ-анализbacteriophageslysatesPCRrestrictionRFLP analysisdairy productslytic activityReferencesКувалдина, Н. Как «обезопасить» молочную продукцию / Н. Кувалдина, Н. Сорокина // Сфера: мир продуктов. – 2005. – № 3. – С. 22–25.Kuvaldina N., Sorokina N. How to "secure" dairy products. Sfera: mir produktov [Sphere: the world of products], 2005, no. 3, pp. 22–25 (in Russian).Species and type phages of lactococcal bacteriophages / A. W. Jarvis [et al.] // Intervirology. – 1991. – Vol. 32, N 1. – P. 2–9. DOI: 10.1159/000150179Jarvis A. W., Fitzgerald G. F., Mata M., Mercenier A., Neve H., Powell I. B., Ronda C., Saxelin M., Teuber M. Species and type phages of lactococcal bacteriophages. Intervirology, 1991, vol. 32, no. 1, pp. 2–9. DOI: 10.1159/000150179Ackermann, H. W. Phage multiplication / H.–W. Ackermann, M. S. DuBow // Viruses of prokaryotes / H. W. Ackermann, M. S. DuBow. – Boca Raton, 1987. – Vol. 1 : General Properties of Bacteriophages. – Р. 49–85.Ackermann H.-W., DuBow M. S. Phage multiplication. Viruses of prokaryotes. Vol. 1. General properties of bacterio-phages. Boca Raton, 1987, pp. 49–85.Основы бактериофагии : учеб. пособие / под общ. ред. И. М. Габриловича. – Изд. 2-е. – Минск : Выш. шк., 1973. – 224 с.Gabrilovich I. M. (ed.) Bases of bacteriophagy. 2nd ed. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 1973. 224 p. (in Russian).Сельсков, А. Н. Биологическая характеристика и классификация бактериофагов молочнокислых стрептококков : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.07 / А. Н. Сельсков ; Акад. наук БССР, Ин-т микробиологии. – Минск, 1979. – 22 с.Sel’skov A. N. Biological characteristics and classification of bacteriophages of lactic streptococci. Abstract of doctoral thesis in biology Minsk, 1979. 22 p. (in Russian).Hammes, W. P. The Genera Lactobacillus and Carnobacterium / W. P. Hammes, N. Weiss, W. Holzapfel // The Prokaryotes : a handbook on the biology of bacteria: ecophysiology, isolation, identification, applications / ed.: A. Balows [et al.]. – Heidelberg, 1992. – Vol. 2. – P. 1535–1594.Hammes W. P., Weiss N., Holzapfel W. The Genera Lactobacillus and Carnobacterium. The Prokaryotes : a handbook on the biology of bacteria: ecophysiology, isolation, identification, applications. Heidelberg, 1992, vol. 2, pp. 1535–1594.Cluzel, P.–J. Interactions of Lactobacillus bulgaricus temperature bacteriophage 0448 with host strains / P.–J. Cluzel, J. Serio, J.–P. Accolas // Appl. a. Environmental Microbiology. – 1987. – Vol. 53, N 8. – P. 1850–1854.Cluzel P.-J., Serio J., Accolas J.-P. Interactions of Lactobacillus bulgaricus temperature bacteriophage 0448 with host strains. Applied and Environmental Microbiology, 1987, vol. 53, no. 8, pp. 1850–1854.Гудков, А. В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты / А. В. Гудков ; под ред. С. А. Гудкова. – М. : ДеЛи принт, 2003. – 799 с.Gudkov A. V., Gudkov S. A. (ed.) Cheese-making: technological, biological and physicochemical aspects. Moscow, DeLi print Publ., 2003. 799 p. (in Russian).Bacteriophages of the genus Lactobacillus / T. Sozzi [et al.] // Intervirology. – 1981. – Vol. 16, N 3. – Р. 129–135. DOI: 10.1159/000149259Sozzi T., Watanabe K., Stetter K., Smiley M. Bacteriophages of the genus Lactobacillus. Intervirology, 1981, vol. 16, no. 3, pp. 129–135. DOI: 10.1159/000149259Состояние фагового фона на отечественных молочных предприятиях / В. И. Ганина [и др.] // Молоч. пром-сть. – 2005. – № 10. – С. 20–21.Ganina V. I., Volkova I. R., Kalinina L. V., Borisova L. A. State of phage background at domestic dairy enterprises. Molochnaya promyshlennost’ [Dairy Industry], 2005, no. 10, pp. 20–21 (in Russian).Скотт, Р. Производство сыра: научные основы и технологии / Р. Скотт, Р. К. Робинсон, Р. А. Уилби ; пер. с англ. 3-го изд. ; под общ. ред. К. К. Горбатовой. – СПб. : Профессия, 2005. – 460 с. DOI: 10.1007/978-1-4615-5819-4Scott R., Robinson R. K., Wilbey R. A. Cheesemaking practice. 3nd ed. Gaithersburg, Aspen Publishers Inc., 1998. 449 p. DOI: 10.1007/978-1-4615-5819-4Brussow, H. Phages of dairy bacteria / H. Brussow // Annu. Rev. of Microbiology. – 2001. – Vol. 55. – Р. 283–303. DOI: 10.1146/annurev.micro.55.1.283Brussow H. Phages of dairy bacteria. Annual Review of Microbiology, 2001, vol. 55, pp. 283–303. DOI: 10.1146/ annurev.micro.55.1.283Снятковский, М. В. Бактериофаги в молочном производстве и борьба с ними / М. В. Снятковский, Р. З. Карычев, Г. П. Шаманова // Перераб. молока. – 2006. – № 5. – С. 20–21.Snyatkovskii M. V., Karychev R. Z., Shamanova G. P. Bacteriophages in dairy production and their control. Pererabotka moloka [Processing of milk], 2006, no. 5, pp. 20–21 (in Russian).Characterization of lactococcal bacteriophages from Quebec cheese plants / S. Moineau [et al.] // Canad. J. of Microbiology. – 1992. – Vol. 38, N 9. – P. 875–882.DOI: 10.1139/m92-143Moineau S., Fortier J., Ackermann H. W., Pandian S. Characterization of lactococcal bacteriophages from Quebec cheese plants. Canadian Journal of Microbiology, 1992, vol. 38, no. 9, pp. 875–882. DOI: 10.1139/m92-143Biodiversity and classification of lactococcal phages / H. Deveau [et al.] // Appl. a. Environmental Microbiology. – 2006. – Vol. 72, N 6. – P. 4338–4346. DOI: 10.1128/aem.02517-05Deveau H., Labrie S. J., Chopin M. C., Moineau S. Biodiversity and classification of lactococcal phages. Applied and Environmental Microbiology, 2006, vol. 72, no. 6, pp. 4338–4346. DOI: 10.1128/aem.02517-05Isolation and characterization of lactococcal bacteriophages from cultured buttermilk plants in the United States / S. Moineau [et al.] // J. of Dairy Science. – 1996. – Vol. 79, N 12. – P. 2104–2111. DOI: 10.3168/jds.s0022-0302(96)76584-0Moineau S., Borkaev M., Holler B. J., Walker S. A., Kondo J. K., Vedamuthu E. R., Vandenbergh P. A. Isolation and characterization of lactococcal bacteriophages from cultured buttermilk plants in the United States. Journal of Dairy Science, 1996, vol. 79, no. 12, pp. 2104–2111. DOI: 10.3168/jds.s0022-0302(96)76584-0Фенотипическая характеристика лактофагов молочных продуктов / А. Райский [и др.] // Наука и инновации. – 2008. – № 4. – С. 36–40.Raiskii A., Bataev A., Novik G., Belyasova N. Phenotypic characteristics of lactoccocal phages of dairy products. Nauka i innovatsii [Science and Innovation], 2008, no. 4, pp. 36–40 (in Russian).Коллекция бактериофагов и индикаторных культур молочнокислых бактерий / Н. Фурик [и др.] // Наука и инновации. – 2008. – № 1. – С. 31–33.Furik N., Safronenko L., Dudko N., Kononovich E. Collection of bacteriophages and indicator cultures of lactic acid bacteria. Nauka i innovatsii [Science and Innovation], 2008, no. 1, pp. 31–33 (in Russian).Raiski, A. Biodiversity of Lactococcus lactis bacteriophages in the Republic of Belarus / A. Raiski, N. Belyasova // Intern. J. of Food Microbiology. – 2009. – Vol. 130, N 1. – P. 1–5. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.12.024Raiski A., Belyasova N. Biodiversity of Lactococcus lactis bacteriophages in the Republic of Belarus. International Journal of Food Microbiology, 2009, vol. 130, no. 1, pp. 1–5. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.12.024Райский, А. П. Биоразнообразие и идентификация распространенных на молочных комбинатах Беларуси лактофагов / А. П. Райский, С. Н. Шпилевский, Н. А. Белясова // Тр. БГТУ. Сер. IV, Химия и технология орган. веществ. – 2008. – Вып. 16. – С. 166–168.Raiskii A. P., Shpilevskii S. N., Belyasova N. A. Biodiversity and identification of prevalent lactophages at dairy plants of Belarus. Trudy BGTU. Seriya IV. Khimiya i tekhnologiya organicheskikh veshchestv [Proceedings of the Belarusian State Technological University. Series IV. Chemistry and Technology of Inorganic substances], 2008, no. 16, pp. 166–168 (in Russian).Biodiversity of Lactococcus lactis bacteriophages in Polish dairy environment / A. K. Szczepańska [et al.] // Acta Biochimica Polonica. – 2007. – Vol. 54, N 1. – Р. 151–158.Szczepańska A. K., Hejnowicz M. S., Kołakowski P., Bardowski J. Biodiversity of Lactococcus lactis bacteriophages in Polish dairy environment. Acta Biochimica Polonica, 2007, Vol. 54, no. 1, pp. 151–158.De Man, J. C. A medium for the cultivation of lactobacilli / J. C. de Man, M. Rogosa, M. E. Sharpe // J. of Appl. Bacteriology. – 1960. – Vol. 23, N 1. – Р. 130–135. DOI: 10.1111/j.1365-2672.1960.tb00188.xDe Man J. C., Rogosa M., Sharpe M. E. A medium for the cultivation of lactobacilli. Journal of Applied Bacteriology, 1960, vol. 23, no. 1, pp. 130–135. DOI: 10.1111/j.1365-2672.1960.tb00188.xBrody, J. R. Sodium boric acid: a Tris-free, cooler conductive medium for DNA electrophoresis / J. R. Brody, S. E. Kern // BioTechniques. – 2004. – Vol. 36, N 2. – P. 214–216.Brody J. R., Kern S. E. Sodium boric acid: a Tris-free, cooler conductive medium for DNA electrophoresis. BioTechniques, 2004, vol. 36, no. 2, pp. 214–216.Казак, А. Н. Изучение распространенности бактериофагов в ферментированных молочных продуктах / А. Н. Казак, С. Л. Василенко, Н. Н. Фурик // Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья : сб. науч. тр. / Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по продовольствию, Ин-т мясо-молоч. пром-сти ; редкол.: А. В. Мелещеня [и др.]. – Минск, 2014. – Вып. 8. – С. 117–129.Kazak A. N., Vasilenko S. L., Furik N. N. Study of bacteriophages occurence in fermented dairy products. Aktual’nye voprosy pererabotki myasnogo i molochnogo syr’ya: sbornik nauchnykh trudov [Topical issues of processing of meat and milk raw materials: a collection of research papers]. Minsk, 2014, no. 8, pp. 117–129 (in Russian).Pillidge, C. J. DNA restriction maps and classification of the lactococcal bacteriophages c2 and sk1 / C. J. Pillidge, A. W. Jarvis // New Zealand J. of Dairy Science a. Technology. – 1988. – Vol. 23. – P. 411–416.Pillidge C. J., Jarvis A. W. DNA restriction maps and classification of the lactococcal bacteriophages c2 and sk1. New Zealand Journal of Dairy Science and Technology, 1988, vol. 23, pp. 411–416.Sequencing and analysis of the prolate-headed lactococcal bacteriophage c2 genome and identification of the structural genes / M. W. Lubbers [et al.] // Appl. а. Environmental Microbiology. – 1995. – Vol. 61, N 12. – P. 4348–4356.Lubbers M. W., Waterfield N. R., Beresford T. P., Le Page R. W., Jarvis A. W. Sequencing and analysis of the prolate-headed lactococcal bacteriophage c2 genome and identification of the structural genes. Applied and Environmental Microbiology, 1995, vol. 61, no. 12, pp. 4348–4356.Transcription analysis of the prolate-headed lactococcal bacteriophage c2 / M. W. Lubbers [et al.] // J. of Bacteriology. – 1998. – Vol. 180, N 17. – P. 4487–4496.Lubbers M. W., Schofield K., Waterfield N. R., Polzin K. M. Transcription analysis of the prolate-headed lactococcal bacteriophage c2. Journal of Bacteriology, 1998, vol. 180, no. 17, pp. 4487–4496.Schouler, C. Sequence and organization of the lactococcal prolate-headed bIL67 phage genome / C. Schouler, S. D. Ehrlich, M. C. Chopin // Microbiology. – 1994. – Vol. 140, N 11. – P. 3061–3069. DOI: 10.1099/13500872-140-11-3061Schouler C., Ehrlich S. D., Chopin M. C. Sequence and organization of the lactococcal prolate-headed bIL67 phage genome. Microbiology, 1994, vol. 140, no. 11, pp. 3061–3069. DOI: 10.1099/13500872-140-11-3061Ackermann, H. W. Curated list of prokaryote viruses with fully sequenced genomes / H. W. Ackermann, A. M. Kropinski // Research in Microbiology. – 2007. – Vol. 158,N 7. – P. 555–566. DOI: 10.1016/j.resmic.2007.07.006Ackermann H. W., Kropinski A. M. Curated list of prokaryote viruses with fully sequenced genomes. Research in Microbiology, 2007, vol. 158, no. 7, pp. 555–566. DOI: 10.1016/j.resmic.2007.07.006Labrie, S. Multiplex PCR for detection and identification of lactococcal bacteriophages / S. Labrie, S. Moineau // Appl. a. Environmental Microbiology. – 2000. – Vol. 66, N 3. – P. 987–994. DOI: 10.1128/aem.66.3.987-994.2000Labrie S., Moineau S. Multiplex PCR for detection and identification of lactococcal bacteriophages. Applied and Environmental Microbiology, 2000, vol. 66, no. 3, pp. 987–994. DOI: 10.1128/aem.66.3.987-994.2000Multiplex PCR for the detection and identification of dairy bacteriophages in milk / B. del Rio [et al.] // Food Microbiology. – 2007. – Vol. 24, N 1. – P. 75–81. DOI: 10.1016/j.fm.2006.03.001Del Rio B., Binetti A. G., Martín M. C., Fernández M., Magadán A. H., Alvarez M. A. Multiplex PCR for the detection and identification of dairy bacteriophages in milk. Food Microbiology, 2007, vol. 24, no. 1, pp. 75–81. DOI: 10.1016/j. fm.2006.03.001

The authors declare that there are no conflicts of interest present.