Ведущий научный сотрудник лаборатории метагеномики и пищевых биотехнологий Воронежского госуниверситета инженерных технологий (ВГУИТ) Михаил Сыромятников получил грантовую поддержку своего исследования. Грант предоставили в рамках конкурса Российского научного фонда «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» президентской программы исследовательских проектов. Михаил разрабатывает новые методы молекулярно-генетического анализа качества стартовых культур, применяемых в промышленном производстве кисломолочных и мясных продуктов. Подробнее о достижении ученого – в материале РИА «Воронеж».
Вкус зависит от качества бактерий
Стартовые культуры, или закваски, применяются в пищевой промышленности для производства кисломолочной и некоторых видов мясной продукции. Закваски – это не что иное, как сообщество бактерий, среди которых есть полезные: лактобактерии, бифидобактерии, молочнокислый стрептококк. В результате работы этих бактерий получаются такие продукты, как кефир, йогурт, сыры. И вкусовые качества этих продуктов, а также их полезность напрямую зависят от качества заквасок. Прежде всего бактерии в них должны соответствовать заявленному составу и быть жизнеспособными.
– Когда мы исследовали рынок заквасок, то выяснили, что анализ их качества практически не проводится. Фактически производитель кисломолочной продукции просто доверяет продавцу, который сообщает, какие именно бактерии есть в закваске. Мы провели пробный эксперимент, проанализировали несколько заквасок, доступных на российском рынке, и увидели, что зачастую заявленный продавцом набор бактерий в закваске не совпадает с тем, что есть на самом деле, – рассказал Михаил Сыромятников.
Чаще всего для производства заквасок используется лишь четыре рода бактерий: лактококкус, лактобациллус, лейконосток, стрептококкус. Изредка – энтерококкус. Производители выращивают бактерии и смешивают их в разных пропорциях: как правило, в закваске бывает два, иногда три вида бактерий. Но качество заквасок нестабильно, ведь это сообщество живых микроорганизмов и через некоторое время их состояние и состав могут измениться, а значит, контроль должен быть регулярным.
При этом какие именно бактерии находятся в заквасках, трудно определить классическими микробиологическими методами, которыми располагают обычные производственные лаборатории. Ведь микробиологи ищут только заданные бактерии, а случайно попавшие посторонние остаются незамеченными. Неопытный микробиолог даже может спутать выращенные в чашках Петри лейконостоки с лактококками, уж слишком они похожи. А если не знать точно, какие бактерии использованы для изготовления закваски, задача еще усложняется.
Микроорганизмы вычислят по ДНК
Михаил Сыромятников разработал генетический метод определения состава стартовых культур на основе анализа ДНК.
– Это так называемый метод высокопроизводительного секвенирования. Большими преимуществами здесь являются точность и возможность определить не только заявленный состав бактерий, но и посторонние микроорганизмы, условно-патогенную микрофлору, которой вообще не должно там быть, но она тем не менее попала в закваску случайно. Метод позволяет обнаруживать весь набор бактерий в закваске, – объяснил ученый.
Проект, созданный в лаборатории метагеномики и пищевых биотехнологий ВГУИТ, заключается в разработке системы, которая может быстро определять на основе генетики состав стартовых культур. Грант Российского научного фонда позволит Сыромятникову и его команде в течение двух лет проводить исследования.
– Мы будем апробировать метод контроля качества заквасок для приготовления кисломолочной и некоторой мясной продукции. Необходимое оборудование для этого у нас уже есть. В течение первого года станем разрабатывать методы анализа на основе секвенирования, то есть расшифровки ДНК. Второй год посвятим созданию экспресс-системы контроля качества заквасок на основе ПЦР, которую можно будет использовать в производственных лабораториях. Метод ПЦР позволит быстро определить в закваске целевые бактерии, а если возникнет подозрение, что в составе есть «лишние» микроорганизмы, выявить их можно будет с помощью анализа ДНК, – рассказал Михаил.
По словам ученого, в последнее время анализ ДНК уже не является таким сложным и дорогостоящим, как раньше. Фактически он даже менее трудоемкий, чем классический микробиологический посев культур. Выпускаются специальные приборы и наборы реагентов, существуют доступные методики.
– Хотя методы секвенирования сегодня применяются в самых разных отраслях, для анализа состава заквасок они почему-то не использовались. Во всяком случае упоминания об этом в научной литературе мы не нашли. И написали о нашем методе в иностранный журнал, сейчас статья проходит рецензирование, – отметил Михаил.
Изобретением воронежского ученого уже заинтересовались производители. Михаил Сыромятников планирует создать апробированный рабочий метод, доступный для широкого применения.
Также команда Михаила активно вникает в тему редактирования генома для улучшения качеств бактерий и дрожжей и в коллаборации с ведущими научными центрами планирует развивать эти технологии.
– Редактирование генома микроорганизмов – очень перспективное направление. Можно задать интересные свойства тем же заквасочным культурам или защитным биопрепаратам для сельского хозяйства, – поделился ученый.
){kind=link}