Метатранскриптомика показывает температуру

Научные отчеты, том 6, Номер статьи: 21871 (2016) Цитировать эту статью

7003 Доступа

123 цитаты

21 Альтметрика

Подробности о метриках

Традиционные сыры содержат сложные микробные консорциумы, которые играют важную роль в формировании типичных сенсорных свойств. Однако считается, что микробный метаболизм трудно контролировать. Преемственность микробного сообщества и связанная с ним экспрессия генов были проанализированы во время созревания традиционного итальянского сыра, определяя параметры, которые можно изменить для ускорения созревания. После этого мы модулировали условия созревания и наблюдали последовательные изменения в структуре и функциях микробного сообщества. Мы приводим конкретные доказательства существенного вклада нестартерных молочнокислых бактерий в деятельность, связанную со созреванием. Повышение температуры созревания способствовало экспрессии генов, связанных с протеолизом, липолизом и катаболизмом аминокислот/липидов, и значительно увеличивало скорость созревания сыра. Более того, микробный метаболизм, стимулируемый температурой, соответствовал метаболомным профилям белков и летучих органических соединений в сыре. Результаты ясно показывают, как можно модулировать реакции микробиома, вызванные обработкой, чтобы оптимизировать эффективность производства и качество продукции.

Сыр представляет собой биологически и биохимически динамическую матрицу, в которой на структуру и активность микробиоты влияют методы производства и условия окружающей среды. В традиционных сырах либо используются естественно отобранные закваски с обширным генетическим разнообразием, либо вообще не используется закваска1,2. Таким образом, традиционные сыры содержат богатую и сложную микробиоту, возникающую в результате использования неопределенных натуральных сывороточных культур (NWC), используемых в соответствии с процедурой обратного отвода, а также сырого молока и молочной среды3, роль которых в процессе производства и созревания заключается в следующем. признаны, но часто недостаточно изучены. Производство сыра характеризуется сменой различных видов молочнокислых бактерий (МКБ). Закисление творога в основном обусловлено термофильными молочнокислыми бактериями, в основном Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii и Lb. helveticus2,4,5, тогда как мезофильные нестартовые LAB (NSLAB) берут верх во время созревания и могут участвовать в развитии вкуса и текстуры сыра6,7,8,9,10,11. Микробиота играет важную роль в формировании типичных сенсорных свойств сыра12,13. Тем не менее, эти сложные микробные консорциумы зачастую трудно контролировать, а их динамику и эволюцию в процессе производства и созревания сыра нелегко предсказать. Понимание поведения микробов во время созревания сыра и того, как применяемые технологические параметры могут повлиять на динамику производства сыра и качество конечного продукта, являются ключевыми шагами для обеспечения безопасности и качества3,14. Более того, ускорение кинетики созревания посредством модуляции микробной активности может быть чрезвычайно важным для традиционных, мелких и более промышленно развитых молочных заводов. Благодаря этому контролю они могут снизить эксплуатационные расходы, увеличить оборачиваемость камер дозревания и оптимизировать эффективность процесса, уделяя приоритетное внимание качеству сыра. Изучение динамической микробной экологии и метаболизма во время производства сыра с использованием мультиомных подходов может помочь повысить эффективность14,15. Метатранскриптомика недавно использовалась для изучения инокулированных культур штаммов модельных сыров16,17, однако динамика транскриптов сложных сообществ остается неизученной. С другой стороны, микробные сообщества ферментированных пищевых продуктов не так сложны, как в других природных средах, и могут быть воспроизводимой и управляемой системой для изучения динамики микробной сборки и того, как ими могут манипулировать абиотические факторы18.

Продольная характеристика структуры микробного сообщества и экспрессии генов была проведена во время созревания традиционного итальянского сыра Качокавалло Силано. Это типичный сыр «паста-филата» средней зрелости, произведенный с добавлением NWC в качестве натуральной закваски. Первоначальное расследование, о котором сообщается здесь, выявило параметры, которые можно изменить для ускорения созревания. Поэтому мы поставили второй эксперимент, в котором модулировались условия созревания и наблюдались последовательные изменения в структуре и функциях микробного сообщества. Выявлено, как повышение температуры созревания влияет на микробный обмен, что существенно увеличивает скорость созревания сыра.