Lactobacilli as additional cultures in cheese making

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Production of cheeses from thermally processed milk at an industrial scale is impossible without using commercial bacterial starter cultures that include a limited number of species and strains of microorganisms. This leads to the fact that sensory indicators of mass-produced cheeses practically do not differ. Traditional cheeses from unpasteurized milk are distinguished by more pronounced and diverse tastes. Scientific literature describes the significant taxonomic variety of microbiota of traditional cheeses, including non-starter lactobacilli. Sensory indicators and safety of cheeses directly depend on the composition of this microbiota. This study examines the main moments of the taxonomic reform of lactobacilli, which resulted in union of two families Lactobacillaceae and Leuconostocaceae, and division of the genus Lactobacillus into 25 genera. New description of the family and several species of lactobacilli used in starter cultures is given. The authors demonstrate the complex autochthonous microbiota of cheeses and a possibility of stabilization of fermentation upon cheese making from raw milk and improvement of their quality without losing individuality due to the introduction of selected autochthonous additional cultures. When cheeses are made from pasteurized milk, these cultures improve sensory characteristics of a product and impart the original flavor to them. Several studies show that probiotic bacteria intensively develop and maintain viability for a long time even in long-ripened cheeses. Such cheeses can be carriers of live probiotics and their metabolites that are beneficial for the consumer health. This review summarizes information about promising directions of extension of the species spectrum of additional cultures for creation of domestic starter cultures for cheese making. Taking into consideration that microbiology of cheese making is quite a wide field that is not fully studied, the review does not claim to be the comprehensive analysis of all existing approaches.

Авторлар туралы

N. Sorokina

All-Russian Scientific Research Institute of Butter and Cheesemaking

Email: i.kucherenko@fncps.ru
19, Krasnoarmeysky Boulevard, Uglich, 152613, Yaroslavl Region

I. Kucherenko

All-Russian Scientific Research Institute of Butter and Cheesemaking

Email: i.kucherenko@fncps.ru
19, Krasnoarmeysky Boulevard, Uglich, 152613, Yaroslavl Region

A. Bruckaya

All-Russian Scientific Research Institute of Butter and Cheesemaking

Email: i.kucherenko@fncps.ru
19, Krasnoarmeysky Boulevard, Uglich, 152613, Yaroslavl Region

Әдебиет тізімі

  1. Лепилкина, О. В., Григорьева, А. И. (2023). Ферментативный протеолиз при преобразовании молока в сыр. Пищевые системы, 6(1), 36–45.
  2. McSweeney, P.L.N., Cotter, P.D., Everett, D.W. (2017). Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Academic Press, 2017.
  3. Chessa, L., Paba, A., Daga, E., Dupré, I., Piga, C., Di Salvo, R. et al. (2021). Autochthonous natural starter cultures: A chance to preserve biodiversity and quality of Pecorino Romano PDO Cheese. Sustainability, 13(15), Article 8214. https://doi.org/10.3390/su13158214
  4. Rozos, G., Voidarou, C., Stavropoulou, E., Skoufos, I., Tzora, A., Alexopoulos, A. et al. (2018). Biodiversity and microbial resistance of lactobacilli isolated from the traditional greek cheese kopanisti. Frontiers in Microbiology, 9, Article 517. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00517
  5. Tsisaryk, O., Slyvka І., Musiy, L. (2017). Screening of technological properties of natural strains of lactic acid bacteria. Scientific Messenger LNUVMB, 19(80), 88–92.
  6. Vos, P., Garrity, G. M., Jones, D., Krieg, N. R., Ludwig, W., Rainey, F. A. et al. (2009). Bergey’s manual of systematic bacteriology. Springer New York, NY, 2009.
  7. Abarquero, D., Duque, C., Bodelón, R., López, I., Muñoz, J., María Fresno, J. et al. (2024). Autochthonous cultures to improve the quality of PGI Castellano cheese: Impact on proteolysis, microstructure and texture during ripening. Food Research International, 186, Article 114306. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114306
  8. Margalho, L. P., Jorge, G. P., Noleto, D. A. P., Silva, C. E., Abreu, J. S., Piran, M. V. F. et al. (2021). Biopreservation and probiotic potential of a large set of lactic acid bacteria isolated from Brazilian artisanal cheeses: From screening to in product approach. Microbiological Research, 242, Article 126622. https://doi.org/10.1016/j.micres.2020.126622
  9. Çetin, B., Usal, M., Aloğlu, H. Ş., Busch, A., Dertli, E., Abdulmawjood, A. (2024). Characterization and technological functions of different lactic acid bacteria from traditionally produced Kırklareli white brined cheese during the ripening period. Folia Microbiologica, 5. https://doi.org/10.1007/s12223-024-01141-8
  10. Гудков, А.В. (2004). Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты. М.: ДеЛи принт, 2004.
  11. Елисеева, Т. (2020). Бактериальные культуры «Crealat» и натуральные ферменты «Crearen» — ваш успех в производстве сыров. Сыроделие и маслоделие, 2, 28–29.
  12. Кашина, Е. Д. (2020). Возможности расширения горизонтов. Сыроделие и маслоделие, 3, 33–35.
  13. Siedler, S., Rau, M. H., Bidstrup, S., Vento, J. M., Aunsbjerg, S. D., Bosma, E. F. et al. (2020). Competitive exclusion is a major bioprotective mechanism of lactobacilli against fungal spoilage in fermented milk products. Applied and Environmental Microbiology, 86(7), Article e02312–19. https://doi.org/10.1128/AEM.02312-19
  14. Chr. Hansen. (2021). Chr. Hansen представляет новое поколение защитных культур FreshQ® для молочных продуктов. Молочная промышленность, 6, 30–31.
  15. Жданеева, Н. П., Рыбченко, Т. В. (2019). Защитные культуры «Crealat» для сохранения качества молочных продуктов. Молочная промышленность, 12, 44–45.
  16. Келяшова, Ю. (2017). Опыт применения защитных культур в производстве полутвердых сыров. Сыроделие и маслоделие, 4, 38–39.
  17. Hadef, S., Idoui, T., Sifour, M., Genay, M., Dary-Mourot, A. (2023). Screening of wild lactic acid bacteria from Algerian traditional cheeses and goat butter to develop a new probiotic starter culture. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 15(2), 387–399. https://doi.org/10.1007/s12602-022-10000-2
  18. Мордвинова, В. А., Свириденко, Г.М. (2015). Факторы, влияющие на качество сыров типа «Маасдам». Сыроделие и маслоделие, 3, 28–30.
  19. Орлова, Т.Н., Функ, И.А., Отт, Е.Ф., Дорофеев, Р.В. (2020). Пропионовокислые бактерии и их значение. Сыроделие и маслоделие, 1, 28–29.
  20. Сорокина, Н.П., Кураева, Е.В., Шпак, А.В. (2021). Состав и свойства заквасочной микрофлоры для полутвёрдых сыров. Сыроделие и маслоделие, 3, 42–46. https://doi.org/10.31515/2073-4018-2021-3-42-46
  21. Леванова, Г.Ф., Ефимов, Е.И. (2009). Фенотаксономия и геносистематика лактобацилл. Н. Новгород: изд. Ю. А. Николаев, 2009.
  22. Mattarelli, P., Holzapfel, W., Franz, C. M. A. P., Endo, A., Felis, G. E., Hammes, W. et al. (2014). Recommended minimal standards for description of new taxa of the genera Bifidobacterium, Lactobacillus and related genera. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 64(4), 1434–1451. https://doi.org/10.1099/ijs.0.060046-0
  23. Ботина, С. Г. Климина, К. М., Коробан, Н.В., Амерханова, А. М., Зинченко, В.В., Даниленко, В.Н. (2010). Реклассификация отечественных пробиотических культур рода Lactobacillus. Генетика, 46(11), 1485–1492.
  24. Skerman, V. B. D., Sneath, P. H. A., Mcgowan, V. (1980). Approved lists of bacterial names. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 30(1), 225–420. https://doi.org/10.1099/00207713-30-1-225
  25. Oberg, T. S., McMahon, D. J., Culumber, M. D., McAuliffe, O., Oberg, C. J. (2022). Invited review: Review of taxonomic changes in dairy-related Lactobacilli. Journal Dairy Sciences, 105(4), 2750–2770. https://doi.org/10.3168/jds.2021-21138
  26. Salvetti, E., Harris, H. M. B., Felis, G. E., O’Toole, P. W. (2018). Comparative genomics of the genus Lactobacillus reveals robust phylogroups that provide the basis for reclassification. Applied and Environmental Microbiology, 84(17), Article e00993–18.
  27. Zheng, J., Wittouck, S., Salvetti, E., Franz, C. M. A. P., Harris, H. M. B., Mattarelli, P. et al. (2020). A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 70(4), 2782–2858. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004107
  28. Pot, B., Salvettic, E., Mattarellid, P., Felisc, G. E. (2019). The potential impact of the Lactobacillus name change: The results of an expert meeting organised by the Lactic Acid Bacteria Industrial Platform (LABIP). Trends in Food Science and Technology, 94, 105–113. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.07.006
  29. Будинов, Л.Т. (1908). Сравнительное изучение бактериального населения сыров русско-швейцарского и эмментальского. Вестник Бактериолого- агрономической станции, 14, 43–97.
  30. Королёв, С.А. (1924). Микрофлора процесса созревания русского бакштейна. Труды Вологодского Молочно-Хозяйственного Института, 2(4), 111–126.
  31. Богданов, В. (1935). Применение протеолитически активных рас молочнокислых микробов (типа Bact. casei) для ускорения созревания сыров. Молочная промышленность, 2(5), 15–18.
  32. Рунов, Е.В. (1947). Подбор бактериальных заквасок для голландского сыра. М.: Пищепромиздат, 1947.
  33. Бударина, М.Н., Калинина, Г.А., Трофимова, Т.И. (1967). Применение молочнокислых палочек при выработке сыра с низкой температурой второго нагревания. Молочная промышленность, 9, 23–25.
  34. Дьяченко, П.Ф., Шидловская, В.П. (1966). Исследование казеинолитической активности молочнокислых бактерий. Прикладная биохимия и микробиология, 2(3), 239–247.
  35. Диланян, З.Х., Туманян, В.А. (1968). Накопление свободных аминокислот протеолитически активными молочнокислыми палочками. Биологический журнал Армении, 21(8), 37–42.
  36. Гудков, А.В., Алексеева, К.П. (1970). Взаимодействие молочнокислых палочек и маслянокислых бактерий, вызывающих порчу сыра. Молочная промышленность, 1, 25–28.
  37. Щетинин, М.П. (2021). Развитие отечественного сыроделия в условиях санкционной политики Евросоюза. Сыроделие и маслоделие, 5, 4–7. https://doi.org/10.31515/2073-4018-2021-5-4-7
  38. Мордвинова, В.А. (2021). Актуальные вопросы ассортиментной политики сыродельного предприятия. Сыроделие и маслоделие, 5, 8–9.
  39. Markusková, B., Lichvariková, A., Szemes, T., Koreňová, J., Kuchta, T., Drahovská, H. (2018). Genome analysis of lactic acid bacterial strains selected as potential starters for traditional Slovakian bryndza cheese. FEMS Microbiology Letters, 365(23), Article fny257. https://doi.org/10.1093/femsle/fny257
  40. Choi, J., In Lee, S., Rackerby, B., Frojen, R., Goddik, L., Ha, S.-D. et al. (2020). Assessment of overall microbial community shift during Cheddar cheese production from raw milk to aging. Applied Microbiology and Biotechnology, 104(14), 6249–6260. https://doi.org/10.1007/s00253-020-10651-7
  41. Wilbey, R.A. (2014). Heat treatment of foods. Principles of Pasteurization. Chapter in book: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition). Academic Press, 2014. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384730-0.00159-2
  42. Кирик, И.В., Казак, А.Н., Василенко, С.Л., Фурик, Н.Н. (2016). Изучение физиолого-биохимических свойств бактерий Lactobacillus rhamnosus и Lactobacillus fermentum для обеспечения их промышленного культивирования. Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья, 10, 86–100.
  43. Gobbetti, M., De Angelis, M., Di Cagno, R., Mancini, L., Fox, P. F. (2015). Pros and cons for using non-starter lactic acid bacteria (NSLAB) as secondary/adjunct starters for cheese ripening. Trends in Food Science and Technology, 45(2), 167–178. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.07.016
  44. de Souza, M. T. P., Fagnani, R., Aragon Alegro, L. C., de Santana, E. H. W. (2024). Non-starter lactic acid bacteria and citrate fermenting bacteria in milk supply chain: Are they easily controlled? International Dairy Journal, 149, Article 105839, https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2023.105839
  45. Gatti, M., Bottari, B., Lazzi, C., Neviani, E., Mucchetti, G. (2014). Invited review: Microbial evolution in raw-milk, long-ripened cheeses produced using undefined natural whey starters. Journal of Dairy Science, 97(2), 573–591. https://doi.org/10.3168/jds.2013-7187
  46. De Pasquale, I., Di Cagno, R., Buchin, S., De Angeli, S. M., Gobbetti, M. (2019). Use of autochthonous mesophilic lactic acid bacteria as starter cultures for making Pecorino Crotonese cheese: Effect on compositional, microbiological and biochemical attributes. Food Research International, 116, 1344–1356. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.10.024
  47. Aljewicz, M., Cichosz, G., Nalepa, B., Kowalska, M. (2014). Influence of probiotics on proteolysis of edam cheese. Food Technology and Biotechnology, 52(4), 439–447. https://doi.org/10.17113/ftb.52.04.14.3659
  48. Nicosia, F.D., Pino, A., Maciel, G.L.R., Sanfilippo, R.R., Caggia, C., de Carvalho, A.F. et al. (2023). Technological characterization of lactic acid bacteria strains for potential use in cheese manufacture. Foods, 12(6), Article 1154. https://doi.org/10.3390/foods12061154
  49. Carafa, I., Stocco, G., Franceschi, P., Summer, A., Tuohy, KM., Bittante, G. et al. (2019). Evaluation of autochthonous lactic acid bacteria as starter and non-starter cultures for the production of Traditional Mountain cheese. Food Research International, 115, 209–218. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.08.069
  50. Araújo-Rodrigues, H., dos Santos, M. T. P. G., Ruiz-Moyano, S., Tavaria, F. K., Martins, A. P. L., Alvarenga, N. et al. (2021). Technological and protective performance of LAB isolated from Serpa PDO cheese: Towards selection and development of an autochthonous starter culture. LWT, 150, Article 112079. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112079
  51. Pino, A., Liotta, L., Randazzo, CL., Todaro, A., Mazzaglia, A., De Nardo, F. et al. (2018). Polyphasic approach to study physico-chemical, microbiological and sensorial characteristics of artisanal Nicastrese goat’s cheese. Food Microbiology, 70, 143–154. https://doi.org/10.1016/j.fm.2017.09.005
  52. Pisano, M.B., Fadda, M.E., Viale, S., Deplano, M., Mereu, F., Blažić, M. et al. (2022). Inhibitory effect of Lactiplantibacillus plantarum and Lactococcus lactis autochtonous strains against Listeria monocytogenes in a laboratory cheese model. Foods, 11(5), Article 715. https://doi.org/10.3390/foods11050715
  53. Behera, S. S., Ray, R. C., Zdolec, N. (2018). Lactobacillus plantarum with functional properties: An approach to increase safety and shelf-life of fermented foods. BioMed Research International, 2018, 1–18. https://doi.org/10.1155/2018/9361614
  54. Сорокина, Н.П., Кучеренко, И.В., Бруцкая, А.Л. (2022). Выделение и идентификация молочнокислых палочек, перспективных для сыроделия. Сыроделие и маслоделие, 5, 38–41. https://doi.org/10.31515/2073-4018-2022-5-38-41
  55. Кабисов, Р.Г., Козонова, С.Т., Рамонова, Э.В., Рехвиашвили, Э.И., Ваниев, А.Г. (2020). Выделение молочнокислых бактерий из растительных субстратов. Известия Горского государственного аграрного университета, 57(2), 145– 151.
  56. Барейко, А.А., Сидоренко, А.В., Новик, Г.И. (2016). Выделение и характеристика молочнокислых бактерий из растительных источников. Микробные биотехнологии: фундаментиальные и прикладные аспекты. Сборник научных трудов. Минск: Издательский дом Белорусская наука, 2016.
  57. Келяшова, Ю. (2016). Низкожирные сыры: актуальный тренд российского рынка. Сыроделие и маслоделие, 2, 36–37.
  58. Вахрушева, Д. С. (2021). Влияние лактобацилл на формирование органолептического профиля сыров пониженной жирности. Пищевые системы, 4(3S), 31–36. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2021-4-3S-31-36
  59. Свириденко, Г.М., Вахрушева, Д.С., Свириденко Ю. Я., Мордвинова В. А. (2022). Низкожирный сыр в фокусе диетического питания. Вопросы питания, 91(5), 105–115. https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-5-105-115
  60. Двоеженова, Е.А., Жабанос, Н.К., Муха, Д.В., Фурик Н. Н. (2022). Биохимическая активность культур молочнокислых бактерий, перспективных для использования при изготовлении сыров с пониженным содержанием жира. Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья, 17, 129–139.
  61. Китаевская, С. В., Пономарев, В. Я., Решетник, О. А. (2022). Оценка протеолитической активности новых штаммов лактобацилл с криорезистентными свойствами. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология,12(1), 76–86. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2022-12-1-76-86
  62. Albano, C., Morandi, S., Silvetti, T., Casiraghi, M. C., Manini, F., Brasca, M. (2018). Lactic acid bacteria with cholesterol-lowering properties for dairy applications: In vitro and in situ activity. Journal of Dairy Science, 101(12), 10807– 10818. https://doi.org/10.3168/jds.2018-15096
  63. Coelho, M. C., Malcata, F. X., Silva, C. C. G. (2022). Lactic acid bacteria in rawmilk cheeses: From starter cultures to probiotic functions. Foods, 11(15), Article 2276. https://doi.org/10.3390/foods11152276
  64. Загайнова, А.В., Федец, З.Е., Панькова, М.Н., Новожилов, К.А., Грицюк, О. В. Курбатова, И.В. (2022). Лактобациллы как составная часть микробиоты кишечника и их значение в физиологическом состоянии человека. Russian Journal of Environmental and Rehabilitation Medicine, 4, 12–25.
  65. Petrova, P., Ivanov, I., Tsigoriyna, L., Valcheva, N., Vasileva, E., Parvanova-Mancheva, T. et al. (2021). Traditional Bulgarian dairy products: Ethnic foods with health benefits. Microorganisms, 9(3), Article 480. https://doi.org/10.3390/microorganisms9030480
  66. Функ, И. А., Отт, Е. Ф., Дорофеев, Р. В. (2019). Пробиотический полутвердый сыр. Ползуновский вестник, 3, 29–32.
  67. Terzić-Vidojević, A., Veljović, K., Tolinački, M., Živković, M., Lukić, J., Lozo, J. et al. (2020). Diversity of non-starter lactic acid bacteria in autochthonous dairy products from Western Balkan Countries — Technological and probiotic properties. Food Research International, 136, Article 109494. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109494

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Sorokina N.P., Kucherenko I.V., Bruckaya A.L., 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».