Свойства продуцента белой плесени Galactomyces geotrichum из коллекции микроорганизмов НИИ биотехнологии Горского ГАУ

Abstract

T.R. Tuskaev, A.M. Hoziev, B.G. Tsugkiev, E.V. Ramonova, M.Y. Kachmazova

Currently due to sanctions the Russian Federation remains in international food isolation. Therefore, it is important to develop own food industry including the use of microorganisms isolated from various natural substrates. Strengthening food independence by expanding the range of functional food products is very relevant since products produced with the use of probiotic microorganisms activate physiological metabolic processes in humans and animals. Screening and selection of strains - producers for the realization of biopotential on an industrial scale is a modern trend in the field of biotechnology. The search and isolation of a pure crop of a highly productive strain of white mold was carried out on the basis of the Biotechnological SRI of Gorsky State Agrarian University. As a result, genetic research was undertaken and the antagonistic activity of the studied strain of white mold of local selection was established.

Keywords: producer, strain of local selection, mold, antagonistic activity, Galactomyces geotrichum.

Введение

Штамм продуцента из коллекции микроорганизмов НИИ биотехнологии Горского ГАУ - Galactomyces geotrichum был выделен из квашеной капусты, идентифицирован и депонирован в Биоресурсном центре Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика

Обзор литературы. Выделенные из естественных субстратов на территории РСО-Алания чистые культуры продуцентов обладают высоким нереализованным биопотенциалом [1-6]. Поиск эффективных комбинаций чистых культур штаммов микроорганизмов из коллекции НИИ Биотехнологии ФГБОУ ВО Горский ГАУ будет идти в направлении ускорения традиционных ферментационных процессов (кисломолочное и спиртовое брожение), а также в направлении получения новых полезных свойств пробиотических кисломолочных продуктов. Плесени обладают высокой протеолитической и липолитической активностью, являются основным фактором формирования органолептических особенностей плесневых сыров. Образование чужеродной плесени приводит к ухудшению качества продуктов питания. Напротив, благородная плесень не вредит организму, улучшает пищеварение, повышает аппетит и придает продуктам уникальный вкус и отличительные черты. Известно, что плесень Galactomyces geotrichum была выделена из молока, сыров и алкогольных напитков. G. geotrichum играет важную роль в экологии, где плесень используется для разложения различных опасных веществ и очистки сточных вод [7-16].

Для утилизации отходов агропромышленного комплекса используют чистые культуры микроорганизмов, получаемых из различных коллекций [17,18]. Так, например, при использовании кормовых дрожжей, культивированных на гидролизатах навоза, компенсируется дефицит протеина в рационе животных и повышается их продуктивность [19].

Чистые культуры микроорганизмов широко используются в составе заквасок для различных отраслей пищевой промышленности, а также в животноводстве и птицеводстве [20, 21]. Установлено, что пробиотики стимулируют секреторную деятельность желудка, улучшают аппетит, увеличивают бактерицидную силу желудочного сока, а также повышают усвояемость кормов. Только полноценное, сбалансированное кормление сельскохозяйственных животных будет способствовать реализации их генетически обусловленного потенциала к высокой продуктивности [22-25].

Цель исследований - изучить генетические особенности и биоресурсный потенциала продуцента белой плесени Galactomyces geotrichum селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ

Материалы и методы исследований

Материалом для исследований послужил штамм продуцента белой плесени из коллекции микроорганизмов НИИ биотехнологии Горского ГАУ - Galactomyces geotrichum (рис. 1).

Антибиотическую активность исследуемого штамма микроорганизма определяли методом диффузии в агар.

Генетические исследования штамма - продуцента плесени проводились в Национальном биоресурсном центре Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика:

Секвенирование проводилось на автоматическом секвенаторе АЕ3000.

Рис. 1. Морфологические особенности штамма Galactomyces geotrichum

Fig. 1. Morphological pecularities of the strain Galactomyces geotrichum

Для анализа секвенсов использовалась специализированная компьютерная программа BLAST

Результаты и их обсуждение

Для определения антагонистической активности исследуемого штамма-продуцента по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре был проведен опыт с тест-культурами: Escherichia coli, Staphylococcus aureus. Данные определения антибиотической активности штамма-продуцента белой плесени приведены в табл. 1.

Таблица 1 / Table 1

Антибиотическая активность штамма-прордуцента белой плесени / Antibiotic activity of the white mold strain - producer (n = 10)

Источник: составлено авторами на основании экспериментальных данных. Source: compiled by the authors on the basis of experimental data.

Данные табл. 1 свидетельствуют, что штамм-продуцент белой плесени Galactomyces geotrichum отличается высокой антагонистической активностью по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре, что подтверждено показателями зоны задержки роста тест-культур Staph.aureus в среднем 30,0 мм, а по отношению кE. coli зона задержки роста составила 26,5 мм.

Идентификация штамма - продуцента белой плесени на основе анализа последовательности рибосомальных генов.

При секвенировании участка ДНК, кодирующего область ITS - D1/D2 рДНК исследуемого штамма, получена следующая последовательность:

Таблица 2

Источник: составлено авторами на основании экспериментальных данных. Source: compiled by the authors on the basis of experimental data.

Первичный скрининг по базе данных GenBank показал, что исследуемый штамм принадлежит к следующей систематической группе: Eukaryota; Fungi; Dikarya; Ascomycota; Saccharomycotina; Saccharomycetes; Saccharomycetales; Dipodascaceae; Geotrichum

Анализ филогенетического родства, построенный с использованием штаммов близкородственных микроорганизмов, показал, что наиболее близким к исследуемому штамму являются вид Galactomyces geotrichum (Geotrichum candidum).

пищевой биоресурсный микроорганизм galactomyces geotrichum

Заключение

Штамм-продуцент белой плесени Galactomyces geotrichum отличается высокой антагонистической активностью по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре, что подтверждено показателями зоны задержки роста тест-культур Staph.aureus и E. coli.

По результатам проведенного анализа нуклеотидных последовательностей установлено, что исследуемый штамм наиболее близок к виду Galactomyces geotrichum (Geotrichum candidum).

Список источников

1. Tzugkiev B.G., Kabisov R.G., Tzugkieva V.B., Rekhviashvili E.I., Bittirov A.M. Master seed microorganisms selected in the Gorsky State Agrarian University and their practical use // International Journal of Pharmacy and Technology (E-ISSN 0975766X - India - Scopus) iGpT. 2016. Vol.8. - Issue №4. Р 27413-27420.

2. Пат. 2441910 Российская Федерация, МПК C12N 1/20, C12R 1/46, A23C 9/12. Штамм Streptococcus thermophilus, используемый для приготовления кисломолочных продуктов [Текст] / Цугкиев Б.Г., Рамонова Э.В., Козырева И.И., Бочарова Т.С.; заявитель и патентообладатель Горский государственный аграрный университет; №2010119742/10; заявл. 17.05.2010; опубл. 10.02.12. Бюл. № 4.

3. Характеристика выделенных в РСО-Алания молочнокислых бактерий и их использование / Б.Г. Цугкиев [и др.] // Материалы Международной научно-практической конференции «Биотехнология и общество в XXI веке» 15-18 сентября. Барнаул. 2015. С. 288-293.

4. Tsugkiev B.G., Ramonova E.V., Kabisov R.G., Hoziev A.M., Petrukovich A.G., Tsugkieva I.B. Antagonistic Activity of Lactic Acid Bacteria // AJP-MP - Asian Journal of Pharmaceutics (ISSN 09738398 - India-Scopus; WoS-ESCI), 568763.2018. Vol.12 (3). Р 162-165.

5. Пат. 2476591 Российская Федерация, МПК C12N 1/20, A23C 9/127, A6^ 35/74, A23L 1/29, C12R 1/01. Штамм Enterococcus hirae, используемый для приготовления кисломолочных продуктов [Текст] / Цугкиев Б.Г., Козырева И.И., Рамонова Э.В.; заявитель и патентообладатель Горский государственный аграрный университет; №2011134931/10

6. Пат. 2477313 Российская Федерация, МПК C12N 1/20, A23C 9/127, A6^ 35/74, A23L 1/29, C12R 1/01. Штамм Enterococcus hirae, используемый при производстве кисломолочных продуктов [Текст] / Цугкиев Б.Г., Рамонова Э.В., Козырева И.И.; заявитель и патентообладатель Горский государственный аграрный университет; №2011135537/10; заявл. 25.08.2011; опубл. 10.03.2013. Бюл. №7.

7. Дзиццоева З.Л., Кабисов РГ. Производство сыра мягкого комбинированного без созревания // Известия Горского государственного аграрного университета. 2011. Т 48. №2. С. 287-290.

8. Пат. 2480017, Российская Федерация, МПК A23C 13/16. Способ производства сметаны «Лакомка» [Текст] / Цугкиев Б.Г., Кабисов Р.Г., Петрукович А.Г., Рамонова Э.В., Адамович И.А.; заявитель и патентообладатель Горский государственный аграрный университет; №2011125259/10; заявл. 17.06.2011; опубл. 27.04.2013. Бюл. №12.

9. Пат. 2746523, Российская Федерация, МПК A23C 9/12. Способ производства кисломолочного продукта [Текст] / Цугкиев Б.Г., Кабисов Р.Г., Рамонова Э.В., Петрукович А.Г., Хозиев А.М., Цугки- ева И.Б., Козонова С.Т; заявитель и патентообладатель Горский государственный аграрный университет № 2020110524; заявл. 12.03.2020; опубл.15.04.2021. Бюл. №11.

10. Применение лактобактерий, выделенных с поверхности клеверов в производстве пробиотических продуктов / А.М. Хозиев [и др.] // Известия Горского государственного аграрного университета. 2021. Т. 58. №2. С.152-157.

11. Пат. 2529963, Российская Федерация, МПК A23C 17/02. Способ производства простокваши из пахты [Текст] / Цугкиев Б.Г., Кабисов Р.Г., Петрукович А.Г., Рамонова Э.В., Дулаев Т.А.; заявитель и патентообладатель Горский государственный аграрный университет №2012140624/10; заявл. 21.09.2012; опубл.10.10.2014. Бюл. №28.

12. Кисломолочный продукт функционального назначения с добавлением ягод шелковицы / А.А. Абаева [и др.] // Достижения науки - сельскому хозяйству: материалы Всероссийской научно-практической конференции (заочной). Владикавказ. 2017. Т. 2. С.259-262.

13. Рамонова Э.В., Цугкиев Б.Г., Кабисов РГ Биотехнологические аспекты производства кисломолочного продукта с добавлением биологически активных природных компонентов растительного происхождения // Перспективы развития АПК в современных условиях (18-19) апреля: материалы VIII Международной научно-практической конференции Горского ГАУ Владикавказ. 2019. С. 307-311.

14. Биотехнология продуктов функционального питания на основе лактобактерий селекции НИИ биотехнологии ГГАУ / Б.Г. Цугкиев [и др.] // Veterinary, agricultural, biological and chemical sciences: state prospects of development in the XXI century. Materials digest of the XIX International Scientific and Practical Conference and the I stage of Research Analitics Championships in biological, veterinary, chemical and agricultural Sciences. London, February 15 - February 20, 2012. P. 9-12.

15. Поликомбинированный кисломолочный продукт «Мульти-Биолакт» / РГ. Кабисов [и др.] // Перспективы развития АПК в современных условиях: материалы 10-й Международной научно-практической конференции 10-11 июня, Владикавказ, 2021. Ч. 2. С. 193-196.

16. Цугкиев Б.Г, Рамонова Э.В., Кабисов РГ Разработка технологии производства функционального продукта питания с использованием муки из корневищ цикория // Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию Горского ГАУ 29-30 ноября. Владикавказ. 2018. Часть 2. С.185-187.

17. Перспективы использования Candida parapsilosis в производстве кормового белка / З.Л. Дзиццоева [и др.] // Известия Горского государственного аграрного университета. 2017. Т.54. №3. С.162-165.

18. Систематическое разнообразие микробиоты в Республике Северная Осетия-Алания / Б.Г. Цугкиев [и др.] // Биотехнология: состояние и перспективы развития: материалы Международного конгресса. Выпуск 17. 25-27 февраля. Москва. 2019. С. 579-581.

19. Хозиев А.М., Петрукович А.Г., Дзасохов Ч.Б. Утилизация мелассной барды штаммом дрожжей Б-1 // Достижения науки - сельскому хозяйству: материалы региональной научно-практической конференции (заочный) декабрь. Владикавказ, 2016. С.144-147.

20. Кабисов РГ. Использование штаммов лактобактерий при выращивании бройлеров // Птицеводство. 2010. №5. С. 40-41.

21. Кабисов РГ. Молочнокислые микроорганизмы в кормлении цыплят // Птицеводство. 2010. №7. С. 28-29.

22. Влияние молочнокислых микроорганизмов на показатели крови цыплят / РГ. Кабисов [и др.] // Ветеринария. 2011. № 2. С. 17-18.

23. Петрукович А.Г, Хозиев А.М., Кабисов РГ. Влияние пробиотиков местной селекции на показатели крови цыплят-бройлеров // Известия Горского государственного аграрного университета. 2013. Т.50. №1. С. 295-297.

24. Кабисов РГ Влияние молочнокислых микроорганизмов на развитие цыплят // Птицеводство. 2010. №6. С. 29-30.

25. Рамонова Э.В., Кабисов РГ, Цугкиев Б.Г. Эффективность использования пробиотиков в кормлении свиней // Аграрная наука. 2010. №11. С. 22-23.

References

1. Tzugkiev B.G., Kabisov R.G., Tzugkieva V.B., Rekhviashvili E.I., Bittirov A.M. Master seed microorganisms selected in the Gorsky State Agrarian University and their practical use. International Journal of Pharmacy & Technology. 2016;8(4): 27413-27420.

2. Tsugkiev B.G., Ramonova E.V., Kozyreva I.I., Bocharova T.S., inventors; Gorsky State Agrarian University, assignee. Streptococcus thermophilus strain used for the preparation of fermented milk products. RU patent 2441910. 2012 Febr. 10. (In Russ.).

3. Tsugkiev B.G., Kabisov R.G., Petrukovich A.G., Ramonova E.V. Characteristics of lactic acid bacteria isolated in North Ossetia-Alania and their use. In: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference «Biotechnology and Society in the 21st Century» 15-18 September, Barnaul. Barnaul: 2015. p. 288-293. (In Russ.).

4. Tsugkiev B.G., Ramonova E.V., Kabisov R.G., Hoziev A.M., Petrukovich A.G., Tsugkieva I.B. Antagonistic Activity of Lactic Acid Bacteria. AJP-MP - Asian Journal of Pharmaceutics. 2018;12(3): 162-165. (ISSN 09738398 - India-Scopus; WoS-ESCI), 568763.

5. Tsugkiev B.G., Kozyreva I.I., Ramonova E.V, inventors; Gorsky State Agrarian University, assignee. Enterococcus hirae strain used for the preparation of fermented milk products. RU patent 2476591.2013 Feb. 27. (In Russ.).

6. Tsugkiev B.G., Ramonova E.V, Kozyreva I.I., inventors; Gorsky State Agrarian University, assignee. Enterococcus hirae strain used in the production of fermented milk products. RU patent 2477313. 2013 March 10. (In Russ.).

7. Dzitsoeva Z.L., Kabisov R.G. Production of soft combined cheese without maturing. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2011;48(2): 287-290. (In Russ.).

8. Tsugkiev B.G., Kabisov R.G., Petrukovich A.G., Ramonova E.V, Adamovich I.A., inventors; Gorsky State Agrarian University, assignee. Method for the production of sour cream «Lakomka». RU patent 2480017. 2013 April 27. (In Russ.).

9. Tsugkiev B.G., Kabisov R.G., Ramonova E.V., Petrukovich A.G., Khoziev A.M., Tsugkieva I.B., et al., inventors; Gorsky State Agrarian University, assignee. Method for the production of fermented milk product. RU patent 2746523. 2021 April 15. (In Russ.).

10. Hoziev A.M., Kabisov R.G., Tsugkieva I.B., Petrukovich A.G., Ramonova E.V. The use of lactobacilli isolated from the clover surface in the production of probiotic products. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2021;58(2): 152-157. (In Russ.).

11. Tsugkiev B.G., Kabisov R.G., Petrukovich A.G., Ramonova E.V., Dulaev T.A., inventors; Gorsky State Agrarian University, assignee. Method for the production of curdled milk from buttermilk. RU patent 2529963. 2014 Oct. 10.

12. Abaeva A.A., Tsugkiev B.G., Ramonova E.V., Kabisov R.G. Fermented milk product of functional purpose with the addition of mulberries. In: Achievements of science - agriculture: materials of the All- Russian Scientific and Practical Conference (correspondence). Vladikavkaz: Gorsky State Agrarian University; 2017;(2): p.259-262. (In Russ.).

13. Ramonova E.V., Tsugkiev B.G., Kabisov R. G. Biotechnological aspects of the production of fermented milk product with the addition of biologically active natural components of plant origin. In: Materials of the VIII International scientific and practical Conference of the Gorsky State Agrarian University «Prospects for the development of agriculture in modern conditions», 18-19 April 2019, Vladikavkaz. Vladikavkaz: Gorsky State Agrarian University; 2019. p. 307-311. (In Russ.).

14. Tsugkiev B.G., Kabisov R.G., Petrukovich A.G., Tsugkieva I.B., Ramonova E.V. Biotechnology of functional nutrition products based on lactobacilli selection of the Research Institute of Biotechnology GGAU. In: Veterinary, agricultural, biological and chemical sciences: state prospects of development in the XXI century: Materials digest of the XIX International Scientific and Practical Conference and the I stage of Research Analitics Championships in biological, veterinary, chemical and agricultural Sciences. February 15 -20, London, 2012. London: 2012. p. 9-12.

15. Kabisov R.G., Tsugkiev B.G., Ramonova E.V, Kozonova S.T. Polycombined fermented milk product «Multi-Biolact». In: Prospects for the development of the agro-industrial complex in modern conditions: materials of the 10th International scientific and practical conference on June 10-11. Vladikavkaz, 2021;(2): p. 193-196. (In Russ.).

16. Tsugkiev B.G., Ramonova E.V., Kabisov R.G. Development of technology for the production of a functional food product using flour from chicory rhizomes. In: Scientific support for the sustainable development of the agro-industrial complex of mountain and foothill territories: materials of the International scientific and practical conference dedicated to the 100th anniversary of the Gorsky State Agrarian University on November 29-30. Vladikavkaz, 2018. Vladikavkaz; 2018:(2): p.185-187. (In Russ.).

17. Dzitsoeva Z.L., Hoziev A.M., Tsugkieva V.B., Ullubieva N.A. Prospects ofusing Candida parapsilosis the production of feed protein. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2017 ;54(3): 162-165. (In Russ.).

18. Tsugkiev B.G., Solovieva Yu.V., Kabisov R.G., Hoziev A.M., Ramonova E.V., Petrukovich A.G., et al. Systematic diversity of microbiota in the Republic of North Ossetia-Alania. In: Biotechnology: state and development prospects: materials of the International Congress, 25-27 February 2019, Moscow. Moscow: 2019;(17): p. 579-581. (In Russ.).

19. Hoziev A.M., Petrukovich A.G., Dzasokhov Ch.B. Utilization of molasses stillage by yeast strain B-1. In: Achievements of science - agriculture: materials of the regional scientific-practical conference (correspondence) December. Vladikavkaz; 2016. p. 144-147. (In Russ.).

20. Kabisov R.G. The use of lactobacillus strains in the cultivation of broilers. Ptitsevodstvo. 2010;(5): 40-41. (In Russ.).

21. Kabisov R.G. Lactic acid microorganisms in feeding chickens. Ptitsevodstvo. 2010;(7): 28-29. (In Russ.).

22. Kabisov R.G., Tsugkiev B.G., Murzabekov A.A, Arsagov V.A. The influence of lactic acid microorganisms on the blood parameters of chickens. Veterinary medicine. 2011;(2): 17-18. (In Russ.).

23. Petrukovich A.G., Hoziev A.M., Kabisov R.G. The influence of probiotics of local selection on the blood parameters of broiler chickens. Proceedings of Gorsky State Agrarian University. 2013;50(1): 295297. (In Russ.).

24. Kabisov R.G. The influence of lactic acid microorganisms on the development of chickens. Ptitsevodstvo. 2010;(6): 29-30. (In Russ.).

25. Ramonova E.V., Kabisov R.G., Tsugkiev B.G. The effectiveness of the use of probiotics in pig feeding. Agrarian science. 2010;(11): 22-23. (In Russ.).

Размещено на Allbest.Ru