Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Микробиота молока и молочных продуктов играет ключевую роль в формировании их качества, безопасности и аутентичности. Современные молекулярно-генетические методы позволяют проводить детальный анализ данной микробиоты, однако эффективность этих исследований во многом зависит от качества выделенной ДНК. Высокое содержание жиров, белков и других ингибиторов экстракции затрудняет процесс выделения ДНК, что требует подбора оптимальных методов экстракции и очистки. Целью работы являлась систематизация современных методов выделения ДНК из микробиоты молочных продуктов, оценка их эффективности, выявление основных ограничений, связанных с молочной матрицей, и выделение наиболее перспективных подходов к экстракции. Обзор основан на анализе публикаций, представленных в базах данных Google Scholar, ScienceDirect, PubMed, Web of Science и eLIBRARY.RU за период 2010–2024 гг. Для обеспечения комплексного анализа были рассмотрены как теоретические, так и экспериментальные работы, включая сравнительные исследования различных методов экстракции. Рассмотрены основные группы методов экстракции: химические, ферментативные, механические и сорбционные, в том числе их комбинированные варианты. Особое внимание уделено влиянию компонентов молока (липидов, белков, кальция) на чистоту и выход ДНК. Приведены стратегии минимизации ингибирования полимеразных реакций, включая применение органических растворителей, силика-колонок и магнитных сорбентов. Наиболее перспективной является разработка универсальных и экономически оправданных протоколов, сочетающих эффективность и воспроизводимость, что расширит возможности их применения в пищевой биотехнологии и контроле качества молочных продуктов.
ДНК, молоко, молочные продукты, микробиота молока, ПЦР-анализ
1. Новикова, И. С. Сравнение развития ассоциации молочнокислых бактерий при росте на молоке различных сельскохозяйственных животных / И. С. Новикова, А. В. Бегунова // Молодые исследователи агропромышленного и лесного комплексов – регионам. Том 2. Вологда-Молочное: Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина, 2021. С. 270–273. https://www.elibrary.ru/46488579
2. Залисская, Е. В. Сравнение методов определения антиоксидантной активности в продукте, выработанном на закваске природной ассоциации микроорганизмов / Е. В. Залисская // Пищевая промышленность. 2021. № 5. С. 8–12. https://doi.org/10.52653/PPI.2021.5.5.001; https://elibrary.ru/xcetnp
3. Семенихина, В. Ф. Влияние микрофлоры на качество творога / В. Ф. Семенихина [и др.] // Молочная промышленность. 2016. № 3. С. 51–53. https://elibrary.ru/vmbqtp
4. Rakib, M. R. H. Starter Cultures Used in the Production of Probiotic Dairy Products and Their Potential Applications: A Review / M. R. H. Rakib [et al.] // Chemical and Biomolecular Engineering. 2017. Vol. 2(2). P. 83–89. https://doi.org/10.11648/j.cbe.20170202.12
5. Рожкова, И. В. Развитие микробиологии кисломолочных продуктов, в том числе с пробиотическими свойствами / И. В. Рожкова, В. Ф. Семенихина, А. В. Бегунова // Идеи академика Владимира Дмитриевича Харитонова в наукоемких технологиях переработки молока. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности, 2021. С. 227–242. https://elibrary.ru/qxmtak
6. Vandera, E. Approaches for enhancing in situ detection of enterocin genes in thermized milk, and selective isolation of enterocin-producing Enterococcus faecium from Baird-Parker agar / E. Vandera [et al.] // International Journal of Food Microbiology. 2018. Vol. 281. P. 23–31. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2018.05.020
7. Cremonesi, P. Bovine Milk Microbiota: Comparison among Three Different DNA Extraction Protocols To Identify a Better Approach for Bacterial Analysis / P. Cremonesi [et al.] // Microbiology Spectrum. 2021. Vol. 9(2). e0037421. https://doi.org/10.1128/spectrum.00374-21
8. Hedman, J. Overcoming inhibition in real-time diagnostic PCR / J. Hedman [et al.] // Methods in Molecular Biology. 2013. Vol. 943. P. 17–48. https://doi.org/10.1007/978-1-60327-353-4_2
9. Ganda, E. DNA extraction and host depletion methods significantly impact and potentially bias bacterial detection in a biological fluid / E. Ganda [et al.] // mSystems. 2021. Vol. 6(3). e0061921. https://doi.org/10.1128/mSystems.00619-21
10. Schwenker, J. A. Bovine milk microbiota: Evaluation of different DNA extraction protocols for challenging samples / J. A. Schwenker [et al.] // Microbiology Open. 2022. Vol. 11(2). e1275. https://doi.org/10.1002/mbo3.1275
11. Yegin, Z. A metagenomic survey of bacterial communities from kurut: The fermented cow milk in Kyrgyzstan / Z. Yegin [et al.] // Chemistry & Biodiversity. 2024. Vol. 21(2). e202301374. https://doi.org/10.1002/cbdv.202301374
12. Natarajan, V. P. A Modified SDS-Based DNA Extraction Method for High Quality Environmental DNA from Seafloor Environments / V. P. Natarajan [et al.] // Frontiers in microbiology. 2016. Vol. 7: 986. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00986
13. Minas, K. Optimization of a high-throughput CTAB-based protocol for the extraction of qPCR-grade DNA from rumen fluid, plant and bacterial pure cultures / K. Minas [et al.] // FEMS Microbiology Letters. 2011. Vol. 325(2). P. 162–169. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2011.02424.x
14. Breitenwieser, F. Complementary Use of Cultivation and High-Throughput Amplicon Sequencing Reveals High Biodiversity Within Raw Milk Microbiota / F. Breitenwieser [et al.] // Frontiers in Microbiology. 2020. Vol. 11. 1557. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01557
15. Gapp, C. Serial fermentation in milk generates functionally diverse community lineages with different degrees of structure stabilization / C. Gapp [et al.] // mSystems. 2024. Vol. 9(8). e00445-24. https://doi.org/10.1128/msystems.00445-24
16. Капустин, Д. В. Высокоэффективный метод одностадийного выделения ДНК для ПЦР-диагностики Mycobacterium tuberculosis / Д. В. Капустин [и др.] // Acta Naturae (русскоязычная версия). 2014. Т. 6. № 2(21). С. 52–57. https://elibrary.ru/slbmrz
17. Demirci, T. A metagenomic approach to homemade back-slopped yogurts produced in mountainous villages of Turkey with the potential next-generation probiotics / T. Demirci [et al.] // LWT - Food Science and Technology. 2022. Vol. 154. 112860. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112860
18. Biolcati, F. High-throughput sequencing approach to investigate Italian artisanal cheese production / F. Biolcati [et al.] // Journal of Dairy Science. 2020. Vol. 103(11). P. 10015–10021. https://doi.org/10.3168/jds.2020-18208
19. Porcellato, D. Viable cells differentiation improves microbial dynamics study of fermented milks / D. Porcellato [et al.] // International Dairy Journal. 2015. Vol. 47. P. 136–142. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2015.03.006
20. Du, B. Impacts of Milking and Housing Environment on Milk Microbiota / B. Du [et al.] // Animals. 2020. Vol. 10(12). 2339. https://doi.org/10.3390/ani10122339
21. Xue, Z. Impact of DNA Sequencing and Analysis Methods on 16S rRNA Gene Bacterial Community Analysis of Dairy Products / Z. Xue, M. E. Kable, M. L, Merco // mSphere. 2018. Vol. 3(5). e00410-18. https://doi.org/10.1128/mSphere.00410-18
22. Cissé, H. Molecular characterization of Bacillus, lactic acid bacteria and yeast as potential probiotic isolated from fermented food / H. Cissé [et al.] // Scientific African. 2019. Vol. 6. e00175. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2019.e00175
23. Sultana, R. Assessment of bacterial composition of locally processed back-slopped yogurt through next-generation sequencing / R. Sultana [et al.] // Pakistan Journal of Zoology. 2023. Vol. 55(6). 2723. https://doi.org/10.17582/journal.pjz/20220619100617
24. Quigley, L. A comparison of methods used to extract bacterial DNA from raw milk and raw milk cheese / L. Quigley [et al.] // Journal of Applied Microbiology. 2012. Vol. 113(1). P. 96–105. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05294.x
25. Siebert, A. Amplicon-sequencing of raw milk microbiota: impact of DNA extraction and library-PCR / A. Siebert [et al.] // Applied Microbiology and Biotechnology. 2021. Vol. 105. P. 4761–4773. https://doi.org/10.1007/s00253-021-11353-4
26. Xue, Z. Improved assessments of bulk milk microbiota composition via sample preparation and DNA extraction methods / Z. Xue [et al.] // PLoS ONE. 2022. Vol. 17(9). e0267992. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0267992
27. Kour, G. A simple modification in the DNA extraction process to extract good quality bacterial DNA from milk / G. Kour [et al.] // Indian Journal of Animal Sciences. 2020. Vol. 90(4). P. 525–529. https://doi.org/10.56093/ijans.v90i4.104187
28. Shangpliang, H. N. J. Bacterial community in naturally fermented milk products of Arunachal Pradesh and Sikkim of India analysed by high-throughput amplicon sequencing / H. N. J. Shangpliang [et al.] // Scientific Reports. 2018. Vol. 8(1). 1532. https://doi.org/10.1038/s41598-018-19524-6
29. Mertens, K. Comparative evaluation of eleven commercial DNA extraction kits for real-time PCR detection of Bacillus anthracis spores in spiked dairy samples / K. Mertens [et al.] // International Journal of Food Microbiology. 2014. Vol. 170. P. 29–37. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2013.11.009
30. Psifidi, A. A comparison of six methods for genomic DNA extraction suitable for PCR-based genotyping applications using ovine milk samples / A. Psifidi [et al.] // Molecular and Cellular Probes. 2010. Vol. 24(2). P. 93–98. https://doi.org/10.1016/j.mcp.2009.11.001
31. Markusková, B. Impact of DNA extraction methods on 16S rRNA-based profiling of bacterial communities in cheese / B. Markusková [et al.] // Journal of Microbiological Methods. 2021. Vol. 184. 106210. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2021.106210
