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"10.29235/1817-7204-2026-64-3-252-264vestiag-879Research ArticleПЕРАПРАЦОЎКА І ЗАХАВАННЕ СЕЛЬСКАГАСПАДАРЧАЙ ПРАДУКЦЫІPROCESSING AND STORAGE OF AGRICULTURAL PRODUCTIONГенотипирование газо- и ароматобразующих заквасочных культур с использованием молекулярных методовGenotyping of gas- and aroma- forming starter cultures using molecular methodsБирюкЕ. Н.BirukA. N.

Бирюк Елена Николаевна – кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией микробиологических, молекулярно-генетических, биохимических исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий

Партизанский пр., 172, 220075, Минск

Alena N. Biruk – Ph. D. (Agriculture), Head of the Laboratory of Microbiological, Molecular Genetic and Biochemical Research and the Collection of Industrial Microorganisms of the Department of Biotechnologies

172, Partizanskiy Av., 220075, Minsk

biohimbel@yandex.byЖабаносН. К.ZhabanosN. K.

Жабанос Наталья Константиновна – кандидат технических наук, доцент, заведующий отделом биотехнологий

Партизанский пр., 172, 220075, Минск

Natallia K. Zhabanos – Ph. D. (Engineering), Head of the Department of Biotechnologies

172, Partizanskiy Av., 220075, Minsk

nzhabanos@gmail.comСоглаеваА. А.SoglaevaA. A.

Соглаева Алла Анатольевна, старший научный сотрудник лаборатории микробиологических, молекулярно-генетических, биохимических исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий

Партизанский пр., 172, 220075, Минск

Alla A. Soglaeva – Senior Researcher of the Laboratory of Microbiological, Molecular Genetic and Biochemical Research and the Collection of Industrial Microorganisms of the Department of Biotechnologies

172, Partizanskiy Av., 220075, Minsk

soglaevaalla@gmail.comСавельеваТ. А.SavelyevaT. A.

Савельева Тамара Александровна – кандидат ветеринарных наук, доцент, ученый секретарь

Партизанский пр., 172, 220075, Минск

Tamara A. Savelyeva – Ph. D. (Veterinary), Associate Professor, Academic Secretary

172, Partizanskiy Av., 220075, Minsk

tams-11@mail.ruКорягинаД. С.KarahinaD. S.

Корягина Дарья Сергеевна – младший научный сотрудник лаборатории микробиологических, молекулярно-генетических, биохимических исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий

Партизанский пр., 172, 220075, Минск

Darya S. Karahina – Junior Researcher of the Laboratory of Microbiological, Molecular Genetic and Biochemical Research and the Collection of Industrial Microorganisms of the Department of Biotechnologies

172, Partizanskiy Av., 220075, Minsk

koryagina.darya06@gmail.comИнститут мясо-молочной промышленности, Национальная академии наук БеларусиБеларусьInstitute for the Meat and Dairy Industry, National Academy of Sciences of BelarusBelarus202604082026643252264Copyright © Бирюк Е.Н., Жабанос Н.К., Соглаева А.А., Савельева Т.А., Корягина Д.С., 20262026Бирюк Е.Н., Жабанос Н.К., Соглаева А.А., Савельева Т.А., Корягина Д.С.Biruk A.N., Zhabanos N.K., Soglaeva A.A., Savelyeva T.A., Karahina D.S.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/879

Представлены результаты исследований разрешающей способности методов RAPD- и Rep-ПЦР для выявления генетической гетерогенности газо- и ароматобразующих молочнокислых бактерий, выделенных из сырого молока. Изучение типирующей способности Rep-ПЦР в отношении лейконостоков показало, что изоляты, выделенные из разных природных источников, образуют отличающиеся профили ампликонов при использовании праймеров BOXA1R, BOXA2R, ERIC2-1. Типирующая способность Rep-ПЦР в отношении изолятов диацетильного лактококка выявлена только с праймерами BOXA2R и ERIC2-1. Метод RAPD-ПЦР обладает типирующей способностью в отношении лейконостоков при использовании праймеров XD8, P15, P16 и RAPD-mes. Анализ профилей фрагментов изолятов диацетильного лактококка, полученных с помощью RAPD-ПЦР с праймерами XD8 и Р16, подтвердил способность метода выявлять гетерогенность внутри биоварианта Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis. Результаты исследований используются для выделения новых штаммов и пополнения Республиканской коллекции промышленных штаммов заквасочных культур и их бактериофагов РУП «Институт мясо-молочной промышленности». 

The article presents the results of studies on the resolving power of the RAPD and Rep-PCR methods for revealing the genetic heterogeneity of gas- and aroma-forming lactic acid bacteria isolated from raw milk. The study of the typing ability of Rep-PCR in relation to leuconostocs showed that isolates obtained from different natural sources form different amplicon profiles when using primers BOXA1R, BOXA2R, ERIC2-1. The typing ability of Rep-PCR for diacetyl lactococci isolates was demonstrated only with primers BOXA2R and ERIC2-1. The RAPD-PCR method showed typing ability for leuconostocs using primers XD8, P15, P16, and RAPD-mes. The analysis of the fragment profiles of diacetyl lactococcal isolates obtained by RAPD-PCR with primers XD8 and P16 confirmed the ability of the method to detect heterogeneity within the biovariant of Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis. The results of the research are used to isolate new strains and replenish the Republican collection of industrial strains of starter cultures and their bacteriophages of RUE “Institute of Meat and Dairy Industry”.

генотипированиеRAPD-ПЦРRep-ПЦРзаквасочные культурылейконостокидиацетильный лактококкgenotypingRAPD-PCRRep-PCRstarter culturesleuconostocsdiacetyl lactococcusРабота выполнена в рамках мероприятия 100 (93) «Разработать технологию получения газо- и ароматобразующих микроорганизмов на основе методов молекулярно-генетического типирования и освоить производство заквасок для творога с их использованием» подпрограммы «Инновационные биотехнологии» Государственной программы «Наукоемкие технологии и техника» на 2021–2025 годы (срок выполнения – 2021–2023 гг.). Авторы выражают благодарность М. А. Шукшиной за помощь в получении экспериментальных данных, использованных при подготовке статьи.This work was carried out within the framework of Activity 100 (93) “To develop a technology for obtaining gas- and aroma-forming microorganisms based on molecular genetic typing methods and to establish the production of starter cultures for cottage cheese using them,” subprogramme “Innovative Biotechnologies” of the State Programme “Science-Intensive Technologies and Equipment” for 2021–2025 (implementation period: 2021–2023). The authors express their gratitude to M. A. Shukshina for her assistance in obtaining the experimental data used in the preparation of this article.ReferencesOrganic acids production from lactic acid bacteria: a preservation approach / S. P. Bangar, S. Suri, M. Trif, F. Ozogul // Food Bioscience. – 2022. – Vol. 46. – Art. 101615. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101615Bangar S. P., Suri S., Trif M., Ozogul F. Organic acids production from lactic acid bacteria: a preservation approach. Food Bioscience, 2022, vol. 46, art. 101615. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101615Bintsis, T. Lactic acid bacteria as starter cultures: an update in their metabolism and genetics / T. Bintsis // AIMS Microbiology. – 2018. – Vol. 4, № 4. – P. 665–684. https://doi.org/10.3934/microbiol.2018.4.665Bintsis T. Lactic acid bacteria as starter cultures: an update in their metabolism and genetics. AIMS Microbiology, 2018, vol. 4, no. 4, pp. 665–684. https://doi.org/10.3934/microbiol.2018.4.665Smid, E. J. Production of aroma compounds in lactic fermentations / E. J. Smid, M. Kleerebezem // Annual Review of Food Science and Technology. – 2014. – Vol. 5. – P. 313–326. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030713-092339Smid E. J., Kleerebezem M. Production of aroma compounds in lactic fermentations. Annual Review of Food Science and Technology, 2014, vol. 5, pp. 313–326. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030713-092339Impact of lactic acid bacteria and their metabolites on the techno-functional properties and health benefits of fermented dairy products / H. Sharma, F. Ozogul, E. Bartkiene, J. M. Rocha // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2023. – Vol. 63, № 21. – P. 4819–4841. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.2007844Sharma H., Ozogul F., Bartkiene E., Rocha J. M. Impact of lactic acid bacteria and their metabolites on the technofunctional properties and health benefits of fermented dairy products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2023, vol. 63, no. 21, pp. 4819–4841. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.2007844Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides SJRP55 reduces Listeria monocytogenes growth and impacts on fatty acids profile and conjugated linoleic acid content in fermented cream / D. O. Borges, M. M. Matsuo, C. S. Bogsan [et al.] // LWT. – 2019. – Vol. 107. – P. 264–271. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.085Borges D. O., Matsuo M. M., Bogsan C. S., da Silva T. F., Casarotti S. N., Penna A. L. B. Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides SJRP55 reduces Listeria monocytogenes growth and impacts on fatty acids profile and conjugated linoleic acid content in fermented cream. LWT, 2019, vol. 107, pp. 264–271. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.085Coelho, M. Lactic acid bacteria in raw-milk cheeses: from starter cultures to probiotic functions / M. Coelho, F. X. Malcata, C. Silva // Foods. – 2022. – Vol. 11, № 15. – Art. 2276. https://doi.org/10.3390/foods11152276Coelho M., Malcata F. X., Silva C. Lactic acid bacteria in raw-milk cheeses: from starter cultures to probiotic functions. Foods, 2022, vol. 11, no. 15, art. 2276. https://doi.org/10.3390/foods11152276Fatma, C. H. Isolation and identification of Leuconostoc mesenteroides producing bacteriocin isolated from Algerian raw camel milk / C. H. Fatma, Z. Benmechernene // African Journal of Microbiology Research. – 2013. – Vol. 7, № 23. – P. 2961–2969. https://doi.org/10.5897/AJMR2013.5753Fatma C. H., Benmechernene Z. Isolation and identification of Leuconostoc mesenteroides producing bacteriocin isolated from Algerian raw camel milk. African Journal of Microbiology Research, 2013, vol. 7, no. 23, pp. 2961–2969. https://doi.org/10.5897/AJMR2013.5753Aroma formation during cheese ripening is best resembled by Lactococcus lactis retentostat cultures / O. van Mastrigt, D. G. Tejeda, M. N. Kristensen [et al.] // Microbial Cell Factories. – 2018. – Vol. 17, № 1. – Art. 104. https://doi.org/10.1186/s12934-018-0950-7Mastrigt O. van, Tejeda D. G., Kristensen M. N., Abee T., Smid E. J. Aroma formation during cheese ripening is best resembled by Lactococcus lactis retentostat cultures. Microbial Cell Factories, 2018, vol. 17, no. 1, art. 104. https://doi.org/10.1186/s12934-0180950-7Прикладная биотехнология: от фундаментальных исследований к промышленным технологиям / Н. К. Жабанос, Н. Н. Фурик, Е. Н. Бирюк, Т. А. Савельева // Наука и инновации. – 2024. – № 10 (260). – С. 12–18.Zhabanos N., Furik N., Biryuk E., Savelyeva N. Applied biotechnology: from fundamental research to industrial technologies. Nauka i innovatsii = Science & Innovations, 2024, no. 10 (260), pp. 12–18 (in Russian).Локачук, М. Н. Видовая идентификация чистых культур заквасочных лактобацилл / М. Н. Локачук, Ю. М. Фролова // Пищевые системы. – 2021. – Т. 4, № 3S. – С. 184–187. https://doi.org/10.21323/2618–9771-2021-4-3S-184-187Lokachuk M. N., Frolova J. M. Species identification of lactobacilli for the sourdough. Pishchevye sistemy = Food Systems, 2021, vol. 4, no. 3S, pp. 184–187 (in Russian). https://doi.org/10.21323/2618–9771-2021-4-3S-184-187.Выделение и идентификация молочнокислых бактерий для ферментированных молочных продуктов / Т. Н. Орлова, И. А. Функ, Р. В. Дорофеев [и др.] // Ползуновский вестник. – 2019. – № 2. – С. 47–50. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2019.02.009Orlova T. N., Funk I. A., Dorofeev R. V., Ott E. F., Shevchenko K. E. Isolation and identification of lactic acid bacteria for fermented milk products. Polzunovskiy vestnik, 2019, no. 2, pp. 46–50 (in Russian). https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2019.02.009Грачева, И. В. Принципы формирования коллекционных фондов штаммов микроорганизмов / И. В. Грачева, А. В. Осин, В. В. Кутырев // Проблемы особо опасных инфекций. – 2021. – № 2. – С. 16–23. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2021-2-16-23Gracheva I. V., Osin A. V., Kutyrev V. V. Principles of formation of collection funds of microorganism strains. Problemy osobo opasnykh infektsii = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2021, no. 2, pp. 16–23 (in Russian). https://doi.org/10.21055/03701069-2021-2-16-23Проблемы генотипирования микроорганизмов / Р. А. Волкова, Е. С. Сколотнева, Е. В. Эльберт [и др.] // Биопрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. – 2016. – Т. 16, № 3 (59). – С. 139–144.Volkova R. A., Skolotneva E. S., Elbert E. V., Mytsa E. D., Davydov D. S., Movsesyants A. A., Merkulov V. A., Bondarev V. P., Borisevich I. V. Genotyping problems of microorganisms. Biopreparaty. Profilaktika, diagnostika, lechenie = Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment, 2016, vol. 16, no. 3, pp. 139–144 (in Russian).Development of a selective medium for the enumeration of lactic acid bacteria and bifidobacteria in food products / J. H. Yoon, J. Y. Kim, J. H. Yoo, S. Y. Lee // Food Science and Biotechnology. – 2023. – Vol. 32, № 5. – P. 713–721. https://doi.org/10.1007/s10068-022-01202-zYoon J. H., Kim J. Y., Yoo J. H., Lee S. Y. Development of a selective medium for the enumeration of lactic acid bacteria and bifidobacteria in food products. Food Science and Biotechnology, 2023, vol. 32, no. 5, pp. 713–721. https://doi.org/10.1007/s10068-022-01202-zIdentification, typing, and functional characterization of Leuconostoc spp. strains from traditional, starter-free cheeses / Á. Alegría, S. Delgado, A. B. Flórez, B. Mayo // Dairy Science and Technology. – 2013. – Vol. 93, № 6. – P. 657–673. https://doi.org/10.1007/s13594-013-0128-3Alegría Á., Delgado S., Flórez A. B., Mayo B. Identification, typing, and functional characterization of Leuconostoc spp. strains from traditional, starter-free cheeses. Dairy Science and Technology, 2013, vol. 93, no. 6, pp. 657–673. https://doi.org/10.1007/s13594013-0128-3DNA profiling of Leuconostoc mesenteroides strains isolated from fermented food and farm produce in Korea by repetitive- element PCR / J. Kaur, S. Lee, A. Sharma, Y.-S. Park // Food Science and Biotechnology. – 2017. – Vol. 26, № 6. – P. 1667–1673. https://doi.org/10.1007/s10068-017-0189-9Kaur J., Lee S., Sharma A., Park Y.-S. DNA profiling of Leuconostoc mesenteroides strains isolated from fermented food and farm produce in Korea by repetitive-element PCR. Food Science and Biotechnology, 2017, vol. 26, no. 6, pp. 1667–1673. https://doi.org/10.1007/s10068-017-0189-9Генетическое типирование Salmonella enterica с помощью ПЦР / В. В. Слизень, Ж. Ф. Циркунова, Е. И. Гудкова, О. Ч. Глаз // Медицинский журнал. – 2014. – № 3 (49). – С. 93–97.Slizen V. V., Tsyrkunova Z. F., Gudkova E. I., Glaz O. C. Genetic typing of salmonella Enterica by ERIC and RAPD PCR. Meditsinskii zhurnal = Medical Journal, 2014, no. 3 (49), pp. 93–97 (in Russian).Lee, H. J. Multiplex PCR-based detection and identification of Leuconostoc species / H. J. Lee, S. Y. Park, J. Kim // FEMS Microbiology Letters. – 2000. – Vol. 193, № 2. – P. 243–247. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2000.tb09431.xLee H. J., Park S. Y., Kim J. Multiplex PCR-based detection and identification of Leuconostoc species. FEMS Microbiology Letters, 2000, vol. 193, no. 2, pp. 243–247. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2000.tb09431.xVan de Peer, Y. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment / Y. Van de Peer, R. De Wachter // Computer Applications in the Biosciences: CABIOS. – 1994. – Vol. 10, № 5. – P. 569–570. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/10.5.569Van de Peer Y., De Wachter R. TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Computer Applications in the Biosciences: CABIOS, 1994, vol. 10, no. 5, pp. 569–570. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/10.5.569

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