🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

Динамика микробных сообществ российских ржаных заквасок спонтанного брожения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. В настоящее время во всем мире уделяется большое внимание изучению микробиома хлебопекарных заквасок спонтанного брожения. Однако таксономическая структура микробиома российских заквасок спонтанной ферментации остается недостаточно изученной с применением метагеномных методов, несмотря на важную роль микробиома в обеспечении качества и безопасности хлеба.

Цель исследования. Изучение динамики микробных сообществ российских заквасок спонтанного брожения в процессе их длительного ведения.

Методы. Объектами исследования были восемь заквасок спонтанного брожения: четыре густые ржаные и четыре жидкие ржаные без заварки. Для приготовления заквасок были использованы четыре партии ржаной муки разных сортов («обойная» и «обдирная»). Состав микробных сообществ определяли с помощью высокопроизводительного секвенирования фрагментов гена 16S рРНК.

Результаты. Было показано, что в процессе последовательных освежений заквасок доля протеобактерий уменьшается, а доля Firmicutes увеличивается. Изменения в составе бактериальных сообществ совпали со снижением рН заквасок, а также значительным изменением запаха заквасок с неприятного гнилостного на выраженный заквасочный. В зрелых заквасках преобладали представители Firmicutes, преимущественно представленные молочнокислыми бактериями семейства Lactobacillaceae. Было обнаружено, что в процессе последовательных освежений заквасок водно-мучными питательными смесями происходят значительные изменения таксономической структуры микробиома заквасок на уровне семейства Lactobacillaceae. Так, относительная численность родов Latilactobacillus, Levilactobacillus, Lactiplantibacillus, Weissella, Pediococcus, Leuconostoc, Lactococcus, Enterococcus, характерных для молодых заквасок спонтанного брожения, снижается, при одновременном увеличении доли Fructilactobacillus и Companilactobacillus в густых заквасках, Limosilactobacillus и Fructilactobacillus в жидких заквасках без заварки. Лактобациллы Fructilactobacillus sanfranciscensis и Companilactobacillus sp. доминировали в зрелых густых ржаных заквасках, Limosilactobacillus pontis — в жидких ржаных заквасках без заварки на обдирной муке, а на обойной муке — L. pontis и F. sanfranciscensis.

Заключение. В результате проведенных исследований статистически значимых различий в альфа- и бета-разнообразии между заквасками, выведенными с использованием разных сортов и партий муки, выявлено не было. Показано, что параметры ведения российских заквасок (влажность, температура), которые отличаются от принятых за рубежом, оказывают решающее влияние на формирование микробиома заквасок спонтанного брожения на уровне видов лактобацилл.

Об авторах

Марина Николаевна Локачук

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Автор, ответственный за переписку.
Email: m.lokachuk@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0001-5074-2457
SPIN-код: 7622-8404

Санкт-Петербургский филиал

Россия, 196608, Санкт-Петербург, г. Пушкин, ш. Подбельского, д. 7

Олеся Александровна Савкина

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: 1103savkina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2372-4277
SPIN-код: 7310-0439

канд. техн. наук, Санкт-Петербургский филиал

Россия, 196608, Санкт-Петербург, г. Пушкин, ш. Подбельского, д. 7

Вадим Камильевич Хлесткин

Федеральный исследовательский центр институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dir2645@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9605-8028
SPIN-код: 6367-2970

канд. хим. наук

Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 10

Лина Ивановна Кузнецова

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: l.kuznetcova@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0002-1149-6043
SPIN-код: 9226-0790

д-р техн. наук, Санкт-Петербургский филиал

Россия, 196608, Санкт-Петербург, г. Пушкин, ш. Подбельского, д. 7

Ольга Ивановна Парахина

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: o.parakhina@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0002-0508-2813
SPIN-код: 1548-3089

канд. техн. наук, Санкт-Петербургский филиал

Россия, 196608, Санкт-Петербург, г. Пушкин, ш. Подбельского, д. 7

Список литературы

  1. Gobbetti M, Minervini F, Pontonio E, et al. Drivers for the establishment and composition of the sourdough lactic acid bacteria biota. Int J Food Microbiol. 2016;239:3–18. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.05.022
  2. Montemurro M, Pontonio E, Gobbetti M, Rizzello CG. Investigation of the nutritional, functional and technological effects of the sourdough fermentation of sprouted flours. Int J Food Microbiol. 2019;302:47–58. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.08.005
  3. Lutter L, Jõudu I, Andreson H. Volatile organic compounds and their generation in sourdough. Agron Res. 2023;21(S2):504–536. doi: 10.15159/AR.23.017
  4. Easterbrook-Smith G. By bread alone: baking as leisure, performance, sustenance, during the COVID-19 crisis. Leisure Sci. 2022;43(1–2):164–170. doi: 10.1080/01490400.2020.1773980
  5. Reese AT, Madden AA, Joossens M, et al. Influences of ingredients and bakers on the bacteria and fungi in sourdough starters and bread. mSphere. 2020;5(1):e00950–19. doi: 10.1128/msphere.00950-19
  6. Corsetti A, Settanni L, López CC, et al. A taxonomic survey of lactic acid bacteria isolated from wheat (Triticum durum) kernels and non-conventional flours. Syst Appl Microbiol. 2007;30(7):561–571. doi: 10.1016/j.syapm.2007.07.001
  7. Calvert MD, Madden AA, Nichols LM, et al. A review of sourdough starters: Ecology, practices, and sensory quality with applications for baking and recommendations for future research. PeerJ. 2021;9:11389. doi: 10.7717/peerj.11389
  8. Martín-Garcia A, Riu-Aumatell M, López-Tamames E. Influence of process parameters on sourdough microbiota, physical properties and sensory profile. Food Rev Int. 2023;39(1):334–348. doi: 10.1080/87559129.2021.1906698
  9. Mayrink Lima TT, de Oliveira Hosken B, De Dea Lindner J, et al. How to deliver sourdough with appropriate characteristics for the bakery industry? The answer may be provided by microbiota. Food Biosci. 2023;56:103072. doi: 10.1016/j.fbio.2023.103072
  10. De Vuyst L, González-Alonso V, Wardhana YR, Pradal I. Taxonomy and species diversity of sourdough lactic acid bacteria. In: Gobbetti M, Gänzle M, editors. Handbook on sourdough biotechnology. Springer, Cham: Springer International Publishing; 2023. P. 97–160. doi: 10.1007/978-3-031-23084-4_6
  11. De Vuyst L, Comasio A, Kerrebroeck SV. Sourdough production: fermentation strategies, microbial ecology, and use of non-flour ingredients. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023;63(15):2447–2479. doi: 10.1080/10408398.2021.1976100
  12. De Vuyst L, Van Kerrebroeck S, Leroy F. Microbial ecology and process technology of sourdough fermentation. Adv Appl Microbiol. 2017;100:49–160. doi: 10.1016/bs.aambs.2017.02.003
  13. Van Kerrebroeck S, Bastos FCC, Harth H, De Vuyst L. A low pH does not determine the community dynamics of spontaneously developed backslopped liquid wheat sourdoughs but does influence their metabolite kinetics. Int J Food Microbiol. 2016;239:54–64. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.07.019
  14. Arora K, Ameur H, Polo A, et al. Thirty years of knowledge on sourdough fermentation: A systematic review. Trends Food Sci Technol. 2021;108:71–83. doi: 10.1016/j.tifs.2020.12.008
  15. Landis EA, Oliverio AM, McKenney EA, et al. The diversity and function of sourdough starter microbiomes. Elife. 2021;10:e61644. doi: 10.7554/eLife.61644
  16. Costa LF, Kothe CI, Grassotti TT, et al. Evolution of the spontaneous sourdoughs microbiota prepared with organic or conventional whole wheat flours from South Brazil. An Acad Bras Ciênc. 2022;94(S4): 0001–3765202220220091. doi: 10.1590/0001-3765202220220091
  17. Ercolini D, Pontonio E, De Filippis F, et al. Microbial ecology dynamics during rye and wheat sourdough preparation. Appl Environ Microbiol. 2013;79(24):7827–7836. doi: 10.1128/AEM.02955-13
  18. Minervini F, De Angelis M, Di Cagno R, Gobbetti M. Ecological parameters influencing microbial diversity and stability of traditional sourdough. Int J Food Microbiol. 2014;171:136–146. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2013.11.021
  19. Harth H, Van Kerrebroeck S, De Vuyst L. Community dynamics and metabolite target analysis of spontaneous, backslopped barley sourdough fermentations under laboratory and bakery conditions. Int J Food Microbiol. 2016;228:22–32. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.04.011
  20. Oshiro M, Zendo T, Nakayama J. Diversity and dynamics of sourdough lactic acid bacteriota created by a slow food fermentation system. J Biosci Bioeng. 2021;131(4):333–340. doi: 10.1016/j.jbiosc.2020.11.007
  21. Alvarez-Sieiro P, Montalbán-López M, Mu D, Kuipers OP. Bacteriocins of lactic acid bacteria: extending the family. Appl Microbiol Biotechnol. 2016;100:2939–2951. doi: 10.1007/s00253-016-7343-9
  22. Sadiq FA, Yan B, Tian F, et al. Lactic acid bacteria as antifungal and anti-mycotoxigenic agents: a comprehensive review. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2019;18(5):1403–1436. doi: 10.1111/1541-4337.12481
  23. Darbandi A, Asadi A, Mahdizade Ari M, et al. Bacteriocins: properties and potential use as antimicrobials. J Clin Lab Anal. 2022;36(1):e24093. doi: 10.1002/jcla.24093
  24. Gänzle MG, Zheng J. Lifestyles of sourdough lactobacilli — Do they matter for microbial ecology and bread quality? Int J Food Microbiol. 2019;302:15–23. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.08.019
  25. Kosovan AP, editor. Collection of modern bakery technologies. Moscow: Moscow Printing House No. 2; 2008. (In Russ.)
  26. Bessmeltseva M, Viiard E, Simm J, et al. Evolution of bacterial consortia in spontaneously started rye sourdoughs during two months of daily propagation. PLoS One. 2014;9(4):0095449. doi: 10.1371/journal.pone.0095449
  27. McKenney EA, Nichols LM, Alvarado S, et al. Sourdough starters exhibit similar succession patterns but develop flour-specific climax communities. PeerJ. 2023;11:e16163. doi: 10.7717/peerj.16163
  28. Boreczek J, Litwinek D, Żylińska-Urban J, et al. Bacterial community dynamics in spontaneous sourdoughs made from wheat, spelt, and rye wholemeal flour. MicrobiologyOpen. 2020;9:e1009. doi: 10.1002/mbo3.1009
  29. Afanasyeva OV. Microbiological control of bakery production. Moscow; 1976. (In Russ.)
  30. Khlestkin VK, Lokachuk MN, Savkina OA, et al. Taxonomic structure of bacterial communities in sourdoughs of spontaneous fermentation. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(4):385–393. doi: 10.18699/VJGB-22-47 EDN: CYDECO
  31. Lokachuk MN, Frolova JM. Study of the microbiota species composition and biotechnological properties of spontaneous sourdough during propagation. In: Proceedings of the International scientific and practical conference of young scientists and specialists “Current issues and modern solutions in food systems”; 2022 Sept 20–22; Moscow. EDN: LPJONE
  32. Kuznetsova LI, Parakhina OA, Savkina OA, Burykina MS. Starting compositions of microorganisms for sourdoughs. Bakery and confectionery forum. 2021;49:54–57. (In Russ.)
  33. Afanasyeva OV. Microbiology of bakery production. Saint Petersburg; 2003. (In Russ.)
  34. Picozzi C, Gallina S, Fera TD, Foschino R. Comparison of cultural media for the enumeration of sourdough lactic acid bacteria. Ann Microbiol. 2005;55(4):317–320.
  35. Gobbetti M, Rizzello CG, editors. Basic methods and protocols on sourdough. New York: Humana Press; 2024. 176 p. doi: 10.1007/978-1-0716-3706-7
  36. Bates ST, Berg-Lyons D, Caporaso JG, et al. Examining the global distribution of dominant archaeal populations in soil. ISME J. 2010;5(5):908–917. doi: 10.1038/ismej.2010.171
  37. Bolger AM, Lohse M, Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 2014;30(15):2114–2120. doi: 10.1093/bioinformatics/btu170
  38. McMurdie PJ, Holmes S. phyloseq: An R package for reproducible interactive analysis and graphics of microbiome census data. PLoS ONE. 2013;8(4):e61217. doi: 10.1371/journal.pone.0061217
  39. Wright ES. Using DECIPHER v2.0 to analyze big biological sequence data in R. The R Journal. 2016;8(1):352–359. doi: 10.32614/RJ-2016-025
  40. Caporaso JG, Kuczynski J, Stombaugh J, et al. QIIME allows analysis of highthroughput community sequencing data. Nat Methods. 2010;7(5): 335–336. doi: 10.1038/nmeth.f.303
  41. Menezes LAA, Salvo Sardaro ML, Duarte RTD, et al. Sourdough bacterial dynamics revealed by metagenomic analysis in Brazil. Food Microbiol. 2020;85:103302. doi: 10.1016/j.fm.2019.103302
  42. von Gastrow L, Michel E, Legrand J, et al. Microbial community dispersal from wheat grains to sourdoughs: A contribution of participatory research. Mol Ecol. 2023;32(10):2413–2427. doi: 10.1111/mec.16630
  43. Bilska A, Wochna K, Habiera M, Serwańska-Leja K. Health hazard associated with the presence of clostridium bacteria in food products. Foods. 2024;13(16):2578. doi: 10.3390/foods13162578
  44. Liu X, Zhou M, Jiaxin C, et al. Bacterial diversity in traditional sourdough from different regions in China. LWT. 2018;96(2):251–259. doi: 10.1016/j.lwt.2018.05.023
  45. Oleinikova Y, Amangeldi A, Zhaksylyk A, et al. Sourdough microbiota for improving bread preservation and safety: Main directions and new strategies. Foods. 2025;14(14):2443. doi: 10.3390/foods14142443
  46. Ceresino EB, Juodeikiene G, Schwenninger SM, da Rocha JMF, editors. Sourdough microbiota and starter cultures for industry. Switzerland: Springer International Publishing AG; 2024. 495 p. doi: 10.1007/978-3-031-48604-3
  47. Van Kerrebroeck S, Maes D, De Vuyst L. Sourdoughs as a function of their species diversity and process conditions, a meta-analysis. Trends Food Sci Technol. 2017;68:152–159. doi: 10.1016/j.tifs.2017.08.016

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение 1
Скачать (340KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Таксономическая структура микробиома муки ржаной обдирной и обойной (на уровне филумов).

Скачать (145KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Таксономическая структура прокариотного микробиома муки ржаной по данным анализа метагенома 16S рРНК на уровне родов (чем интенсивнее красный цвет, тем выше (в %) представленность таксона; самый интенсивный красный цвет соответствует 60%, наименее интенсивный — 0%).

Скачать (195KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Изменение биотехнологических свойств: a — густых ржаных заквасок; b — жидких ржаных заквасок без заварки в процессе ведения в течение одного месяца. В шифре заквасок указан тип закваски (Г — густые, Ж — жидкие) и партия муки (1, 2, 3, 4).

Скачать (334KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Таксономическая структура микробиома заквасок (на уровне филумов прокариот): a — густая закваска; b — жидкая закваска. В шифре заквасок указан тип закваски (Г — густые, Ж — жидкие) и партия муки (1, 2, 3, 4).

Скачать (220KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Состав микробиома: a — густые ржаные закваски; b — жидкие ржаные закваски без заварки по данным анализа метагенома 16S рРНК.

Скачать (386KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


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».