DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1820264
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42326426
تاريخ النشر: 2026-06-04
المؤلف: James N. Nelon وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تدرس الدراسة التنوع المحدود للثقافات التجارية للبكتيريا اللبنية (LAB) في المنتجات الألبانية المخمرة، مع التأكيد على الحاجة إلى سلالات جديدة لتعزيز تفرد المنتج وجاذبيته الحسية. باستخدام نهج متكامل يعتمد على الميتاجينوميات وتقنيات الثقافة، قام الباحثون بتحليل خمسة أنواع من الأجبان الحرفية (بري، بلو، غودا العادية، غودا بذور الخردل، وغودا القراص) لتوصيف الميكروبيومات الخاصة بها وعزل سلالات LAB المحلية. كشفت التحليلات الميتاجينومية عن هيمنة *Lactococcus cremoris* و *Lactococcus lactis* في أجبان الغودا، بينما أظهرت جبنة البري مستويات عالية من *L. lactis* و *Streptococcus thermophilus*. أشار التحليل الوظيفي إلى مسارات هامة تتعلق باستخدام الكربون وعمليات الأيض للطاقة. تم الحصول على اثني عشر عزلة من LAB، حيث تم تحديد خمسة سلالات على أنها *L. lactis*، والتي أظهرت خصائص تخمير فعالة، حيث حققت التجلط في غضون 6 ساعات وأنتجت منتجات مخمرة بمحتوى بروتين معزز وملفات دهنية معدلة.
تسلط الخاتمة الضوء على إمكانية أجبان الحليب الخام كمخازن لسلالات LAB جديدة، والتي يمكن أن تسهم في صناعة الألبان التجارية من خلال تعزيز الخصائص الحسية والملمس التي تلبي تفضيلات المستهلكين. كما تؤكد على أهمية تخمير النطاق التجريبي والتقييمات الحسية لسلالات LAB الجديدة لضمان صلاحية المنتج. تدعو الدراسة إلى مزيد من الاستكشاف لمواقع جغرافية متنوعة ومنتجات ألبان لتحديد سلالات LAB إضافية ذات صفات مرغوبة، بما في ذلك تطبيقها في البدائل المخمرة غير الألبانية. بشكل عام، تُعتبر الأجبان الحرفية مصادر قيمة لتطوير ثقافات بدء مبتكرة في قطاع الألبان.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على أهمية البكتيريا اللبنية (LAB) في صناعة الألبان، خاصة في إنتاج المنتجات المخمرة مثل الزبادي والجبن. تعتبر LAB ضرورية لخفض الرقم الهيدروجيني، ومنع التلف، وتعزيز الخصائص الحسية، بينما تظهر أيضًا مرونة في البيئات الصعبة. يتم التأكيد على *Lactococcus lactis* لقدراتها الأيضية المتعلقة باللاكتوز وبروتينات الحليب، مما يجعلها لاعبًا رئيسيًا في إنتاج منتجات ألبان متسقة وآمنة. تنشأ ضرورة الثقافات التجارية من عملية البسترة، التي، على الرغم من فعاليتها في القضاء على البكتيريا الضارة، تزيل أيضًا الميكروبات المفيدة من الحليب الخام، مما يستلزم إضافة LAB للتخمر.
تشير الورقة أيضًا إلى الاتجاه بين المنتجين الحرفيين الذين يستخدمون الحليب الخام غير المبستر، والذي يمكن أن يحتوي على مجتمعات LAB فريدة تساهم في خصائص حسية وتغذوية مميزة في الجبن. يتم تقديم تطبيق الميتاجينوميات كأداة قوية لتحديد المجتمعات الميكروبية في هذه الأجبان الحرفية، مما يسهل دراسة التفاعلات الميكروبية والمسارات الأيضية. تهدف الدراسة إلى توصيف التركيب الميكروبي للأجبان المختارة وعزل سلالات LAB جديدة، وتقييم إمكانياتها كثقافات بدء من خلال اختبار صارم لقدراتها على التخمر وملفاتها الغذائية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام نهج مزدوج للتحقيق في التركيب الميكروبي للأجبان والخصائص الوظيفية لجينوماتها. شملت المنهجية الميتاجينوميات، التي سهلت توصيفًا شاملاً للمجتمعات الميكروبية الموجودة في عينات الجبن. سمحت هذه التقنية بتحديد أنواع ميكروبية متنوعة واستكشاف قدراتها الوظيفية بناءً على البيانات الميتاجينومية.
بالإضافة إلى ذلك، شملت الأبحاث عزل وتوصيف سلالات البكتيريا اللبنية (LAB) المستخلصة من عينات الجبن. تم أيضًا تقييم قدرة هذه السلالات المعزولة من LAB على إنتاج الحليب المخمر والكريمة، مما يبرز أهميتها في عمليات التخمر الألباني. توفر المنهجيات المجمعة رؤى حول كل من التنوع الميكروبي والتطبيقات الوظيفية لـ LAB في إنتاج الجبن.
النتائج
في هذه الدراسة، خضعت خمسة أجبان حرفية لتسلسل الميتاجينوميات لتحليل هيكل مجتمعها الميكروبي. سهلت بيانات التسلسل إعادة بناء وتوصيف الوظائف للجينومات المجمعة من الميتاجينوم (MAGs) المستمدة من المجتمعات الميكروبية الموجودة في الأجبان. في الوقت نفسه، تم عزل خمسة سلالات من البكتيريا اللبنية (LAB) من الأجبان المختارة، وتم تسلسل جينوماتها الكاملة. تم تقييم أداء هذه السلالات من LAB في تخمير الحليب والكريمة، مما يوفر رؤى حول تطبيقاتها المحتملة في عمليات التخمر الألباني.
المناقشة
في هذه الدراسة، كشفت التحليلات الميتاجينومية لخمس أجبان من الحليب الخام الحرفي عن هيمنة البكتيريا اللبنية (LAB)، وخاصة *Lactococcus cremoris* و *Lactococcus lactis*، والتي تعتبر ضرورية لتطوير نكهة الجبن وعمليات التخمر. أظهرت التحليلات تنوعًا منخفضًا على مستوى الأنواع، ومع ذلك تم تحقيق دقة تصنيفية كبيرة على مستوى الجنس، مما يبرز التحديات التي تطرحها قواعد البيانات المرجعية المحدودة لـ LAB. تشير النتائج إلى أن الأجبان الحرفية تعمل كمخازن قيمة لسلالات LAB جديدة، والتي يمكن أن تعزز الخصائص الحسية والتغذوية للمنتجات الألبانية التجارية.
علاوة على ذلك، حددت الدراسة تفاعلًا معقدًا بين المجتمعات البكتيرية والفطرية داخل الأجبان، مع وجود أنواع فطرية ملحوظة مثل *Penicillium roqueforti* التي تساهم في الخصائص الفريدة لأنواع الجبن المختلفة. يبرز وجود جينات مرتبطة بتخليق الأحماض الأمينية وعمليات الأيض للطاقة، بما في ذلك ATPases من النوع F، القدرات الأيضية لـ LAB، مما يمكنها من الازدهار في البيئات الحمضية النموذجية لتخمر الجبن. تؤكد هذه الرؤى حول الديناميات الميكروبية والمسارات الأيضية في الأجبان الحرفية على إمكانياتها كمصادر لثقافات بدء مبتكرة في صناعة الألبان، مما يلبي مطالب المستهلكين للمنتجات المخمرة المتنوعة وعالية الجودة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1820264
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42326426
Publication Date: 2026-06-04
Author(s): James N. Nelon et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
The study investigates the limited diversity of commercial starter cultures of lactic acid bacteria (LAB) in fermented dairy products, emphasizing the need for novel strains to enhance product uniqueness and sensory appeal. Utilizing an integrated shotgun metagenomic and culture-based approach, the researchers analyzed five types of artisanal cheeses (brie, bleu, plain gouda, mustard seed gouda, and nettle gouda) to characterize their microbiomes and isolate native LAB strains. The metagenomic analysis revealed a predominance of *Lactococcus cremoris* and *Lactococcus lactis* in gouda cheeses, while brie cheese showed high levels of *L. lactis* and *Streptococcus thermophilus*. Functional profiling indicated significant pathways related to carbon utilization and energy metabolism. Twelve LAB isolates were obtained, with five strains identified as *L. lactis*, which demonstrated effective fermentation properties, achieving coagulation within 6 hours and producing fermented products with enhanced protein content and altered fatty acid profiles.
The conclusion highlights the potential of raw milk cheeses as reservoirs for novel LAB strains, which can contribute to the commercial dairy industry by enhancing sensory and textural characteristics that meet consumer preferences. It emphasizes the importance of pilot-scale fermentation and sensory evaluations for new LAB strains to ensure product viability. The study advocates for further exploration of diverse geographic locations and dairy products to identify additional LAB strains with desirable traits, including their application in non-dairy fermented alternatives. Overall, artisanal cheeses are positioned as valuable sources for developing innovative starter cultures in the dairy sector.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significance of lactic acid bacteria (LAB) in the dairy industry, particularly in the production of fermented products like yogurt and cheese. LAB are essential for lowering pH, inhibiting spoilage, and enhancing sensory attributes, while also demonstrating resilience in challenging environments. Lactococcus lactis is emphasized for its metabolic capabilities related to lactose and milk proteins, making it a key player in producing consistent and safe dairy products. The necessity of commercial starter cultures arises from the pasteurization process, which, while effective in eliminating harmful bacteria, also removes beneficial microbiota from raw milk, necessitating the addition of LAB for fermentation.
The paper also notes the trend among artisanal producers who utilize raw, unpasteurized milk, which can harbor unique LAB communities that contribute to distinct sensory and nutritional qualities in cheese. The application of shotgun metagenomics is presented as a powerful tool for identifying microbial communities in these artisanal cheeses, facilitating the study of microbial interactions and metabolic pathways. The study aims to characterize the microbial composition of selected cheeses and isolate novel LAB strains, assessing their potential as starter cultures through rigorous testing of their fermentation capabilities and nutritional profiles.
Methods
In this study, a dual approach was employed to investigate the microbial composition of cheeses and the functional properties of their genomes. The methodology included shotgun metagenomics, which facilitated a comprehensive characterization of the microbial communities present in the cheese samples. This technique allowed for the identification of various microbial taxa and the exploration of their functional capabilities based on the metagenomic data.
Additionally, the research involved the isolation and characterization of lactic acid bacteria (LAB) strains obtained from the cheese samples. The potential of these isolated LAB strains to produce fermented milk and cream was also evaluated, highlighting their significance in dairy fermentation processes. The combined methodologies provide insights into both the microbial diversity and the functional applications of LAB in cheese production.
Results
In this study, five artisanal cheeses underwent shotgun metagenomic sequencing to analyze their microbial community structure. The sequencing data facilitated the reconstruction and functional annotation of metagenome-assembled genomes (MAGs) derived from the microbial communities present in the cheeses. Concurrently, five lactic acid bacteria (LAB) strains were isolated from selected cheeses, and their whole genomes were sequenced. The performance of these LAB strains in fermenting milk and cream was subsequently evaluated, providing insights into their potential applications in dairy fermentation processes.
Discussion
In this study, the metagenomic analysis of five artisanal raw milk cheeses revealed a predominance of lactic acid bacteria (LAB), particularly Lactococcus cremoris and Lactococcus lactis, which are essential for cheese flavor development and fermentation processes. The analysis indicated low diversity at the species level, yet significant taxonomic resolution was achieved at the genus level, highlighting the challenges posed by limited reference databases for LAB. The findings suggest that artisanal cheeses serve as valuable reservoirs for novel LAB strains, which could enhance the sensory and nutritional attributes of commercial dairy products.
Furthermore, the study identified a complex interplay between bacterial and fungal communities within the cheeses, with notable fungal species such as Penicillium roqueforti contributing to the unique characteristics of different cheese types. The presence of genes associated with amino acid synthesis and energy metabolism, including F-type ATPases, underscores the metabolic capabilities of the LAB, enabling them to thrive in acidic environments typical of cheese fermentation. These insights into the microbial dynamics and metabolic pathways in artisanal cheeses emphasize their potential as sources for innovative starter cultures in the dairy industry, addressing consumer demands for diverse and high-quality fermented products.