Москва, Россия
Кемерово, Россия
Инфицирование и поражение стартовой культуры заквасочных микроорганизмов бактериофагами является главной причиной некачественной ферментации при производстве сыров, кисломолочных продуктов. Несмотря на реализацию различных стратегий контроля фагов на молочных предприятиях, таких как санитария, ротация культур, проектирование завода и технологического оборудования, их присутствие и устойчивость остаются серьезной биотехнологической проблемой. Сырое молоко является одним из главных источников высокомутирующих бактериофагов с разной степенью термоустойчивости на молочных предприятиях. Известно, что фаг более устойчив к нагреванию, чем штамм-хозяин и подавляющее большинство вегетативной микробиоты, но в литературе имеются противоречивые данные о влияние термического воздействия на всевозможные типы бактериофагов разных видов молочнокислых бактерий в различных средах. Режимы физических методов инактивации бактериофагов в промышленных условиях требуют дополнительной аргументации. В связи с этим целью исследования является обоснование режимов физических методов инактивации бактериофагов, пастеризации в рамках фагового мониторинга с корректирующим воздействием. Была проанализирована информация о типах, группах фагов молочнокислых бактерий, встречающихся на молочных заводах, о природе термостойкости фагов, их адаптивной эволюции, связанной с повышением сублетальной температуры. В работе проведены анализ и синтез данных по влиянию термического воздействия на бактериофаги молочнокислых бактерий, полученных в альтернативных условиях разных исследовательских лабораторий. Результатом исследований стало обоснование режимов термического воздействия на бактериофаги молочнокислых бактерий при производстве ферментированных молочных продуктов, что является необходимым условием в разработке системы эффективных практических противофаговых мер и Программы обязательных предварительных мероприятий, принимаемой исходя из анализа уровня и разнообразия фаговой инфекции (фагового мониторинга). Выявлены причины, по которым не поддерживается рекомендация всеобщего ужесточения тепловой обработки молочного сырья. Возможно использование термоинактивации фагов там, где используется кипячение или пропаривание.
молочнокислые бактерии, ферментация, бактериофаги, фаголизис стартовых культур, сырое молоко, термоустойчивость
1. Сорокина, Н. П. Спектр литической активности коллекционных бактериофагов, инфицирующих лактококки / Н. П. Сорокина [и др.] // Молочная промышленность. 2020. № 11. С. 27–29. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-11-27-29; https://elibrary.ru/ghsbgr
2. Ганина, В. И. Влияние температуры на выживаемость бактериофагов в биотехнологии кисломолочной продукции / В. И. Ганина // Молочная промышленность. 2020. № 3. С. 31–33. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-03-32-33; https://elibrary.ru/xmfoth
3. Veesler, D. A common evolutionary origin for tailed-bacteriophage functional modules and bacterial machineries / D. Veesler, C. Cambillau // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2011. Vol. 75(3). P. 423–433. https://doi.org/10.1128/MMBR.00014-11; https://elibrary.ru/phmktb
4. Kleppen, Н. Р. Bacteriophages in milk fermentations: Diversity fluctuations of normal and failed fermentations / H. P. Kleppen [et al.] // International Dairy Journal. 2011. Vol. 21(9). P. 592–600. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2011.02.010; https://elibrary.ru/ybyzfp
5. Mahony, J. Phages of lactic acid bacteria: The role of genetics in understanding phage-host interactions and their co-evolutionary processes / J. Mahony [et al.] // Virology. 2012. Vol. 434(2). P. 143–150. https://doi.org/10.1016/j.virol.2012.10.008; https://doi.org/10.1016/j.virol.2012.10.008
6. Pujato, S. Leuconostoc bacteriophages from blue cheese manufacture: Long-term survival, resistance to thermal treatments, high pressure homogenization and chemical biocides of industrial application / S. Pujato [еt al.] // International Journal of Food Microbiology. 2014. Vol. 177. P. 81–88. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2014.02.012
7. Frantzen, C. A. Unprecedented diversity of lactococcal group 936 bacteriophages revealed by amplicon sequencing of the portal protein gene / C. A. Frantzen, H. Holo // Viruses. 2019. Vol. 11(5). 443. https://doi.org/10.3390/v11050443
8. Marcó, M. B. Bacteriophages and dairy fermentations / M. B. Marcó, S. Moineau, A. Quiberoni // Bacteriophage. 2012. Vol. 2(3). P. 149–158. https://doi.org/10.4161/bact.21868
9. Одегов, Н. И. Актуальные аспекты проблемы бактериофагии в сыроделии / Н. И. Одегов, Р. В. Дорофеев, В. В. Ткаченко // Пищевая индустрия. 2016. № 1(27). С. 23–25. https://elibrary.ru/vjzclb
10. Murphy, J. Impact of thermal and biocidal treatments on lactococcal 936-type phages / J. Murphy [et al.] // International Dairy Journal. 2014. Vol. 34(1). P. 56–61. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2013.06.011
11. Лапшевич, И. Бактериофаги - невидимый враг молочных продуктов / И. Лапшевич // Молочная промышленность. 2020. № 10. С. 33–35. https://elibrary.ru/izpseq
12. Чуксина, Т. А. Характеристика генома двух новых фагов Lactococcus lactis phage vL_296 и vL_20A / Т. А. Чуксина [и др.] // Acta Naturae (русскоязычная версия). 2024. Т. 16, № 3. С. 102–109. https://doi.org/10.32607/actanaturae.27468; https://elibrary.ru/mphyaa
13. Quiberoni, A. Streptococcus thermophilus bacteriophages / A. Quiberoni [et al.] // International Dairy Journal. 2010. Vol. 20. P. 657–664. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2010.03.012
14. Hanemaaijer, L. Biodiversity of Phages Infecting the Dairy Bacterium Streptococcus thermophilus / L. Hanemaaijer [et al.] // Microorganisms. 2021. Vol. 9(9). 1822. https://doi.org/10.3390/microorganisms9091822
15. Feyereisen, M. Biodiversity and Classification of Phages Infecting Lactobacillus brevis / M. Feyereisen [et al.] // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. 2396. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02396
16. Ackermann, H-W. Phages examined in the electron microscope / H-W. Ackermann // Archives of Virology. 2007. Vol. 152. P. 227–243. https://doi.org/10.1007/s00705-006-0849-1
17. Oliveira, J. Biodiversity of bacteriophages infecting Lactococcus lactis starter cultures / J. Oliveira [et al.] // Journal of Dairy Science. 2018. Vol. 101(1). P. 96–105. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13403
18. Castro-Nallar, E. Population genomics and phylogeography of an Australian dairy factory derived lytic bacteriophage / E. Castro-Nallar [et al.] // Genome Biology and Evolution. 2012. Vol. 4. P. 382–393. https://doi.org/10.1093/gbe/evs017
19. Chmielewska-Jeznach, M. Lactococcus ceduovirus phages isolated from industrial dairy plants-from physiological to genomic analyses / M. Chmielewska-Jeznach, J. K. Bardowski, A. K. Szczepankowska // Viruses. 2020. Vol. 12(3). 280. https://doi.org/10.3390/v12030280
20. Atamer, Z. Thermal inactivation of the heat-resistant Lactococcus lactis bacteriophage P680 in modern cheese processing / Z. Atamer, J. Hinrichs // International Dairy Journal. 2010. Vol. 20(3). P. 163–168. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2009.09.006
21. Lázaro, E. Evolutionary adaptation of an RNA bacteriophage to the simultaneous increase in the within-host and extracellular temperatures / E. Lázaro [еt al.] // Scientific reports. 2018. Vol. 5(8). 8080. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26443-z
22. Kering, K. K. Application of adaptive evolution to improve the stability of bacteriophages during storage / K. K. Kering [et al.] // Viruses. 2020. Vol. 12(4). 423. https://doi.org/10.3390/v12040423
23. Lee, J. The application of adaptively evolved thermostable bacteriophage ΦYMFM0293 to control Salmonella spp. in poultry skin / J. Lee, D. Kim, M. Kim // Food Research International. 2023. Vol. 167. 112665. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112665
24. Chen, X. Thermal and chemical inactivation of Lactobacillus virulent bacteriophage / X. Chen [et al.] // Journal of Dairy Science. 2017. Vol. 100(9). P. 7041–7050. https://doi.org/10.3168/jds.2016-12451
25. Capra, M. L. Characterization of a New Virulent Phage (MLC-A) of Lactobacillus paracasei / M. L. Capra [et al.] // Journal of Dairy Science. 2006. Vol. 89. P. 2414–2423. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(06)72314-1
26. Madera, C. Milk contamination and resistance to processing conditions determine the fate of Lactococcus lactis bacteriophages in dairies / C. Madera [et al.] // Applied and Environmental Microbiology. 2004. Vol. 70(12). Vol. 7365–7371. https://doi.org/10.1128/AEM.70.12.7365-7371.2004.
27. Ганина, В. И. Бактериофаги и способы снижения их количества / В. И. Ганина // Молочная промышленность. 2016. № 2. С. 41–43. https://elibrary.ru/vkzrmt
28. Moroni, O. Inactivation of lactococcal bacteriophages in liquid media using dynamic high pressure / O. Moroni [et al.] // International Dairy Journal. 2002 Vol. 12. P. 907–913. https://doi.org/10.1016/S0958-6946(02)00118-8
