تجزیه و تحلیل متاژنومیکس جمعیت میکروبی در یک پنیر محلی ایرانی

نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 16، دوره 17، شماره 4 - شماره پیاپی 70، مهر و آبان 1400، صفحه 631-645   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v16i6.87933

نویسندگان

نفیسه دعوتی^{* 1}؛ سحر بهرامی²

¹گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی بهار، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

²گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی بهار، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

چکیده

در این مطالعه، یک پنیر محلی از شیر گاو براساس دستورالعمل محلی تهیه گردید. جمعیت میکروبی پنیر و توانایی عملکردی آن برای رسیدگی توسط توالی‌یابی کامل متاژنوم بررسی گردید. پنیر سنتی به‌وسیله کشت آغازگر مزوفیلیک تولید شد. پنیر در دمای °C 10 به‌مدت 3 ماه دوره رسیدگی خود را طی کرد. نمونه‌ها از سطح پنیر جمع‌آوری گردید. بعد از خالص‌سازی کلنی‌ها، جدایه‌های گرم مثبت و کاتالاز منفی از لحاظ فنوتیپی در سطح جنس توسط تست‌های فیزیولوژی شامل قابلیت تولید گاز، رشد در pHهای مختلف (6/9 و 4/4)، تحمل نمک (5/6 و 18 درصد) و دماهای مختلف (10 و 45 درجه سانتی‌گراد) شناسایی شدند. نتایج شناسایی فنوتیپی نشان داد که اکثر سویه‌های باکتری‌های اسید لاکتیک متعلق به Streptococcus, Lactococcus  و Lactobacillus بودند. همچنین نتایج آنالیز متاژنومیکس نشان داد که جنس‌های متعددی شاملStreptococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Acinetobacter, Enterococcus  Glutamicibacter,  و Weissella در پنیر وجود دارند. Streptococcus thermophilus, Lactococcus lactis و Lactobacillus helveticus به‌عنوان گونه‌های غالب شناسایی شدند. باکتری‌های بیماری‌زا نظیر Enterobacter, Listeria  و Staphylococcus نیز به‌مقدار جزئی یافت شدند و بنابراین تقریباً نگرانی برای مصرف‌کنندگان و سلامت انسان وجود ندارد. میکروبیوم این پنیر، توانایی عملکردی برای سنتز رنج وسیعی از ترکیبات بو و مرتبط با توسعه طعم در این محصول را نشان داد که با متابولیسم و بیوسنتز متان، اسیدهای آمینه شاخه‌دار (ایزولوسین، والین، لوسین)، اسیدهای آمینه آروماتیک (تیروزین، تریپتوفان و فنیل‌آلانین)، سایر اسیدهای آمینه (ال-لیزین، بتا-آلانین)، اسیدهای چرب (آراشیدونات، پالمیتات، استئارات) و مونوساکاریدها در ارتباط بود. آنزیم‌های مرتبط با بیوسنتز و متابولیسم اسیدهای آمینه درطی رسیدگی این پنیر یافت شدند. این آنزیم‌ها شامل 4-hydroxy-tetrahydrodipicolinate reductase, 2-isopropylmalate synthase, 3-dehydroquinate dehydratase, 3-hydroxyisobutyryl-CoA hydrolase, 5-carboxymethyl-2-hydroxymuconate delta-isomerase, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase. بودند. براساس نتایج KAAS (سرور حاشیه‌نویسی اتوماتیک KEGG)، پروتئین‌های درگیر در مسیرهای متابولیکی جامعه میکروبی روی سطح پنیر سنتی شامل موارد زیر بودند: Cytochrome P450 Photosynthesis Proteins, Peptidases & Inhibitors, Glycosyltransferases, Lipopolysaccharide Biosynthesis Proteins, Peptidoglycan Biosynthesis and Degradation Proteins, Lipid Biosynthesis Proteins, Protein Kinases, Polyketide Biosynthesis Proteins
Prenyltransferases, Protein Phosphatases & Associated Proteins, and Amino Acid Related Enzymes.. پنیر تحت‌مطالعه به‌عنوان یک غذای عملگر، فواید سلامتی برای مصرف‌کنندگان به‌واسطه حضور باکتری‌های پروبیوتیک و ژن‌های مرتبط با بیوسنتز ترکیبات با ارزش شامل آنتی‌بیوتیک‌ها، داروها و آنتی‌­اکسیدان‌ها را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

پنیر؛ متاژنومیکس؛ طعم؛ باکتری اسید لاکتیک

مراجع

Aparna, G., Bimlesh, M., Rajesh, K., & Sangwan, R. B., 2010, Identification of antioxidant peptides in cheddar cheese made with adjunct culture Lactobacillus casei ssp. casei 300. Milchwissenschaft, 65(4), 396-399.

Ben Lawlor, J., Delahunty, C. M., Wilkinson, M. G., & Sheehan, J., 2003, Swiss‐type and Swiss–Cheddar hybrid‐type cheeses: effects of manufacture on sensory character and relationships between the sensory attributes and volatile compounds and gross compositional constituents. International journal of dairy technology, 56(1), 39-51.

Bertuzzi, A. S., Walsh, A. M., Sheehan, J. J., Cotter, P. D., Crispie, F., McSweeney, P. L., & Rea, M. C., 2018, Omics-based insights into flavor development and microbial succession within surface-ripened cheese. MSystems, 3(1). 

Broadbent, J. R., Brighton, C., McMahon, D. J., Farkye, N. Y., Johnson, M. E., & Steele, J. L., 2013, Microbiology of Cheddar cheese made with different fat contents using a Lactococcus lactis single-strain starter. Journal of dairy science, 96(7), 4212-4222.

Cardinal, M. J., Meghrous, J., Lacroix, C., & Simard, R. E., 1997, Isolation of Lactococcus lactis strains producing inhibitory activity against Listeria. Food Biotechnology, 11(2), 129-146.

Duru, I. C., Laine, P., Andreevskaya, M., Paulin, L., Kananen, S., Tynkkynen, S., & Smolander, O. P., 2018, Metagenomic and metatranscriptomic analysis of the microbial community in Swiss-type Maasdam cheese during ripening. International journal of food microbiology, 281, 10-22.

Escobar-Zepeda, A., Sanchez-Flores, A., & Baruch, M. Q., 2016, Metagenomic analysis of a Mexican ripened cheese reveals a unique complex microbiota. Food microbiology, 57, 116-127.

Fitzsimons, N. A., Cogan, T. M., Condon, S., & Beresford, T., 1999, Phenotypic and genotypic characterization of non-starter lactic acid bacteria in mature cheddar cheese. Applied and environmental microbiology, 65(8), 3418-3426.

Ganesan, B., Weimer, B. C., Pinzon, J., Kong, N. D., Rompato, G., Brothersen, C., & McMahon, D. J., 2014, Probiotic bacteria survive in Cheddar cheese and modify populations of other lactic acid bacteria. Journal of applied microbiology, 116(6), 1642-1656.

Harrigan, W., 1998, Laboratory methods in food microbiology: Gulf Professional Publishing.

https://www.genome.jp/kegg/.

https://www.genome.jp/kegg/kaas/

Johnson, M. E., 2014, Mesophilic and thermophilic cultures used in traditional cheesemaking. Cheese and Microbes, 73-94.

Kergourlay, G., Taminiau, B., Daube, G., & Vergès, M. C. C., 2015, Metagenomic insights into the dynamics of microbial communities in food. International journal of food microbiology, 213, 31-39. 

Lahtinen, S., Ouwehand, A. C., Salminen, S., & von Wright, A. (Eds.), 2011, Lactic acid bacteria: microbiological and functional aspects. Crc Press.

Liggett, R. E., Drake, M. A., & Delwiche, J. F., 2008, Impact of flavor attributes on consumer liking of Swiss cheese. Journal of dairy science, 91(2), 466-476.

Lordan, R., Walsh, A., Crispie, F., Finnegan, L., Demuru, M., Tsoupras, A., Zabetakis, I., 2019, Caprine milk fermentation enhances the antithrombotic properties of cheese polar lipids. Journal of Functional Foods, 61, 103507.

Marilley, L., & Casey, M. G., 2004, Flavours of cheese products: metabolic pathways, analytical tools and identification of producing strains. International journal of food microbiology, 90(2), 139-159.

 McSweeney, P. L. H., Hayaloglu, A. A., O'Mahony, J. A., & Bansal, N., 2006, Perspectives on cheese ripening. Australian journal of dairy technology, 61(2), 69.

Murtaza, M. A., Ur-Rehman, S., Anjum, F. M., Huma, N., & Hafiz, I., 2014, Cheddar cheese ripening and flavor characterization: a review. Critical reviews in food science and nutrition, 54(10), 1309-1321.

Pritchard, S. R., Phillips, M., & Kailasapathy, K., 2010, Identification of bioactive peptides in commercial Cheddar cheese. Food research international, 43(5), 1545-1548.

Smit, G., Smit, B. A., & Engels, W. J., 2005, Flavour formation by lactic acid bacteria and biochemical flavour profiling of cheese products. FEMS microbiology reviews, 29(3), 591-610.

Smit, G., Smit, B. A., & Engels, W. J., 2005, Flavour formation by lactic acid bacteria and biochemical flavour profiling of cheese products. FEMS microbiology reviews, 29(3), 591-610.

Swearingen, P. A., O'sullivan, D. J., & Warthesen, J. J., 2001, Isolation, characterization, and influence of native, nonstarter lactic acid bacteria on Cheddar cheese quality. Journal of Dairy Science, 84(1), 50-59