Metagenomická analýza mikrobiómu srvátky využitím Oxford Nanopore sekvenovania

Primárne karty

Metagenomická analýza mikrobiómu srvátky využitím Oxford Nanopore sekvenovania

Nikola Klištincová1 , Francesca Maisto , Mária Bučková , Domenico Pangallo , Janka Koreňová2 , Tomáš Kuchta ,
1 Ústav molekulárnej biológie SAV, Dúbravská cesta 21, Bratislava, Slovensko
2 Výskumný ústav potravinársky, Národné poľnohospodárske a potravinové centrum, Bratislava, Slovensko
nikola.klistincova@savba.sk

Slovenská bryndza je tradičný syr vyrobený z ovčieho mlieka, ktorý sa vyrába na väčšine územia Slovenska a má štatút chráneného zemepisného označenia v rámci Európskej únie. Aby sa zachovali jeho typické organoleptické vlastnosti, najmä aróma, nie je pri jeho výrobe odporúčané používať bežné komerčné štartovacie kultúry mliečnych baktérií. Výrobcovia, ktorí dodržiavajú tradičnú technológiu výroby na báze nespracovaného ovčieho mlieka, potrebujú vhodné štartovacie kultúry na kontrolu procesu zrenia a priemyselní výrobcovia používajúci pasterizované mlieko by ocenili nové štartovacie kultúry na zlepšenie organoleptických vlastností slovenskej bryndze a podobných syrov. Cieľom našej práce bola metagenomická analýza mikrobiómu srvátky ako vedľajšieho produktu pri výrobe bryndze. pomocou amplifikácie úseku 16S rDNA génu (v prípade analýzy prokaryotickej mikrobioty) a 28S rDNA génu (NL1/NL4 oblasť; pre analýzu eukaryotického zastúpenia). Z amplifikovaných úsekov bola vyrobená knižnica pre nanopórové sekvenovanie platformou MinION (Oxford Nanopore Technologies, Oxford, UK) pomocou Ligation Sequencing Kit (SQK-LSK109). Sekvencie, ktoré sme získali, sme pomocou bioinformatickej analýzy dát spracovali a vizualizovali. Analyzovali sme dve vzorky srvátky z nepasterizovaného mlieka. Prvá vzorka bola odobraná z čerstvej srvátky (4 hodiny pri 23°C) po koagulácií mlieka, druhá vzorka bola odobraná z fermentovanej srvátky (2 dni pri 23°C). V oboch vzorkách dominovali kmene Firmicutes, Proteobaacteria (v prípade analýzy prokaryotickej mikrobioty) a Ascomycota (pre analýzu eukaryotického zastúpenia). Pozorovali sme, že vo vzorke sladkej srvátky dominoval kmeň Proteobaacteria (65%) nad kmeňom Firmicutes (35%). Vo fermentovanej srvátke dominoval kmeň Firmicutes (98%) nad kmeňom Proteobaacteria (2%). V oboch vzorkách dominoval aj fungálny kmeň Ascomycota. Nanopórové sekvenovanie a analýza metagenómu nám poskytla pohľad na zloženie mikrobiómu v dvoch druhoch srvátky a poskytla informácie o bakteriálnych a fungálnych kmeňoch dôležitých pre bezpečnosť výroby bryndze. Nárast baktérií čelade Lactobacillaceae kmeňa Firmicutes  počas fermentácie poukazuje na dôležitosť tohto procesu nielen z hľadiska kvality syra ale aj z hľadiska bezpečnosti nakoľko niektoré druhy baktérií radu Enterobacterales kmeňa Proteobacteria sú producentmi enterotoxínov a môžu byť nebezpečné pre konzumenta a škodlivé pre kvalitu syra. Prítomnosť eukaryotického kmeň Ascomycota je dôležitá nakoľko v oboch srvátkach bol najpočetnejší rad Saccharomycetes (70% v sladkej a 77% vo fermentovanej srvátke). Kvasinky rodov Pichia Kluyveromyces radu Saccharomycetes sú prospešná pre kvalitu bryndze a môžu byť zodpovedné za produkciu dôležitých aromatických zlúčenín počas ich predĺženej aktivity pri zrení syra.

Poďakovanie: 

Práca bola podporená Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy APVV-20-0001.

Zdroje: 

Markusková B., Lichvariková A., Szemes T., Koreňová J., Kuchta T. a Drahovská H. (2018) Genome analysis of lactic acid bacterial strains selected as potential starters for traditional Slovakian bryndza cheese. FEMS microbiology letters, 365(23), fny257.

Sádecká J., Šaková N., Pangallo D., Koreňová J., Kolek E., Puškárová A., Bučková M., Valík L. a Kuchta T. (2016) Microbial diversity and volatile odour-active compounds of barrelled ewes' cheese as an intermediate product that determines the quality of winter bryndza cheese. LWT, 70, 237-244.

Tomáška M., Čaplová Z., Sádecká J., Šoltys K., Kopuncová M., Budiš J., Drončovský M., Kolek E., Koreňová J. a Kuchta T. (2019). Microorganisms and volatile aroma-active compounds in" nite" and" vojky" cheeses. Journal of Food & Nutrition Research, 58(2).

Šaková N., Sádecká J., Lejková J., Puškárová A., Koreňová J., Kolek E., Valík Ľ., Kuchta T. a Pangallo D. (2015). Characterization of May bryndza cheese from various regions in Slovakia based on microbiological, molecular and principal volatile odorants examination. Journal of Food and Nutrition Research (ISSN 1336-8672), 54(3), 239-251.

Sádecká J., Šaková N., Pangallo D., Koreňová J., Kolek E., Puškárová A., Bučková M., Valík L. a Kuchta, T. (2016). Microbial diversity and volatile odour-active compounds of barrelled ewes' cheese as an intermediate product that determines the quality of winter bryndza cheese. LWT, 70, 237-244.