Потенциал применения ДНК-технологий в пивоваренной отрасли

Представлен анализ литературных данных по проведению исследований, касающихся применения ДНК-технологий в рамках пивоваренной отрасли. Значительную актуальность среди них имеют работы по борьбе с широко распространенной фальсификацией пищевой продукции, в том числе алкогольной. Классические методы оценки качества и безопасности пива не позволяют выявить подмену заявленного производителем сырья — одного из широкомасштабных направлений фальсификации. Следовательно, актуальным является вопрос о применении новых подходов к оценке подлинности пивоваренной продукции. В частности, наиболее полно позволяют идентифицировать фальсификации в алкогольной промышленности молекулярно-генетические методы анализа. В данной статье рассмотрены методы экстракции нуклеиновых кислот, а также маркеры, используемые в качестве генетических мишеней в рамках ДНК-аутентификации алкогольной продукции. Проанализированный материал указывает на возможность применения молекулярно-генетических методов, основанных на полимеразной цепной реакции, в качестве современных лабораторных инструментов определения подлинности выпускаемых товаров. Кроме того, выявлен потенциал применения ДНК-технологий в борьбе с контаминацией отраслевых предприятий.

1. Clements, K. W., Lan, Y., Liu, H. (2020). Understanding alcohol consumption across countries. Applied Economics, 52(40), 4421-4439. https://doi.org/10.1080/00036846.2020.1735621

2. Anderson, K., Meloni, G., Swinnen, J. (2018). Global alcohol markets: Evolving consumption patterns, regulations, and industrial organizations. Annual Review of Resource Economics, 10, 105-132. https://doi.org/10.1146/annurev-resource-100517-023331

3. Обзор российского рынка алкогольной продукции. Электронный ресурс https://ac.gov.ru/uploads/2-PubHcations/alcogol/al%D1%81o.2020.4.pdf Дата доступа 6 февраля 2021 г.

4. De Keukeleirc, D. (2000). Fundamentals of beer and hop chemistry. Quimica Nova, 23(1), 108-112. https://doi.org/10.1590/s0100-40422000000100019

5. Bokulich, N. A., Bamforth, C. W. (2013). The microbiology of malting and brewing. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 77(2), 157-172. . https://doi.org/10.1128/MMBR.00060-12

6. Lachenmeier, D.W., Rehm, J. (2012). Is there a relationship between alcohol quality and health? Alcohol and Alcoholism, 48(1), 127-129. https://doi.org/10.1093/alcalc/ags101

7. Оганесянц, Л.А., Хуршудян, С.А., Галстян, А.Г. (2018). Мониторинг качества пищевых продуктов — базовый элемент стратегии. Food quality monitoring as the basic strategic element. Контроль качества продукции, 4, 56-59. (In Russian)

8. Lachenmeier, D. W., Frank, W., Humpfer, E., Schafer, H., Keller, S., Mort-ter, M., Spraul, M. (2005). Quality control of beer using high-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy and multivariate analysis. European Food Research and Technology, 220(2), 215-221. https://doi.org/10.1007/s00217-004-1070-7

9. Pokrivcak, J., Supekova, S. C., Lancaric, D., Savov, R., Toth, M., Vasina, R. (2019). Development of beer industry and craft beer expansion. Journal of Food and Nutrition Research, 58(1), 63-74.

10. Duarte, I., Barros, A., Belton, P. S., Righelato, R., Spraul, M., Humpfer, E., Gil, A. M. (2002). High-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy and multivariate analysis for the characterization of beer. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(9), 2475-2481. https://doi.org/10.1021/jf011345j

11. Fernandez, M. E., Figueiras, A. M., Benito, C. (2002). The use of ISSR and RAPD markers for detecting DNA polymorphism, genotype identification and genetic diversity among barley cultivars with known origin. Theoretical and Applied Genetics, 104(5), 845-851. https://doi.org/10.1007/S00122-001-0848-2

12. Rapacz, M., St^pien, A., Skorupa, K. (2012). Internal standards for quantitative RT-PCR studies of gene expression under drought treatment in barley (hordeum vulgare L.): The effects of developmental stage and leaf age. Acta Physiologiae Plantarum, 34(5), 1723-1733. https://doi.org/10.1007/s11738-012-0967-1

13. Oganesyants, L. A., Vafin, R. R., Galstyan, A. G., Semipyatniy, V. K., Khurshudyan, S. A., Ryabova, A. E. (2018). Prospects for DNA authentication in wine production monitoring. Foods and Raw Materials, 6(2), 438-448. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2018-2-438-448

14. Nakamura, S., Tsushima, R., Ohtsubo, K. (2013). A novel method for the preparation of template DNA for PCR from beer to detect materials and to develop DNA markers to evaluate the quality of beer. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 77(4), 820-831. https://doi.org/10.1271/bbb.120969

15. Nakamura, S., Haraguchi, K., Mitani, N., Ohtsubo, K. (2007). Novel preparation method of template DNAs from wine for PCR to differentiate grape (vitis vinifera L.) cultivar. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(25), 10388-10395. https://doi.org/10.1021/jf072407u

16. Baxter, E. D., Hughes, P. S. (2001). An overview of the malting and brewing processes. Chapter in a book: Beer Quality, Safety and Nutritional Aspects. RSC: Cambridge, U.K., 2001. 1-13.

17. Bamforth, C.W. (2006). Scientific Principles of Malting and Brewing. American Society of Brewing Chemists: MN, USA, 2006.

18. Абдуллина, И.Р., Вафин, Р.Р., Зайнуллин, Л.И., Алимова, Ф.К. (2012). Выявление аллельного варианта Wx-A1G Waxy-гена у генотипов яровой пшеницы отечественной селекции. Ученые записки Казанского Университета. Серия: естественные науки, 154(4), 158-163.

19. Абдуллина, И.Р., Вафин, Р.Р., Ржанова, И.В., Гараева, А.Л., Асхадул-лин, Д.Ф., Асхадуллин, Д.Ф. и др. (2013). Молекулярная идентификация генотипов яровой пшеницы по аллельным вариантам Waxy-генов. Фундаментальные исследования, 1-1,13-17.

20. Yamaguchi, O., Baba, T., Furusho, M. (1998). Relationship between genotype of hordein and malting quality in japanese barley. Breeding Science, 48(3), 309-314. https://doi.org/10.1270/jsbbs1951.48.309

21. Pulido, A., Bakos, F., Devic, M., Barnabas, B., Olmedilla, A. (2009). HvPG1 and ECA1: Two genes activated transcriptionally in the transition of barley microspores from the gametophytic to the embryogenic pathway. Plant Cell Reports, 28(4), 551-559. https://doi.org/10.1007/s00299-008-0662-2

22. Pomortsev, A.A., Lialina, E.V., Martynov, S.P. (2008). Polymorphism of hordei-coding loci in near eastern local populations of cultivated barley (Hordeum vulgare L.). Russian journal of genetics, 44(6), 709-721. https://doi.org/10.1134/S1022795408060112

23. Lyalina, E.V., Boldyrev, S.V., Pomortsev, A.A. (2016). Current state of the genetic polymorphism in spring barley (Hordeum vulgare L.) from Russia assessed by the alleles of hordein-coding loci. Russian journal of genetics, 52(6), 565-577. https://doi.org/10.1134/S1022795416060077

24. Washington, J.M., Box, A., Barr, A.R. (2000, 22-27 October). Developing waxy barley cultivars for food, feed and malt. International Barley Genetics. Volume: VIII. Adelaide, Australia.

25. Knox, C. A. P., Sonthayanon, B., Chandra, G. R., Muthukrishnan, S. (1987). Structure and organization of two divergent a-amylase genes from barley. Plant Molecular Biology, 9(1), 3-17. https://doi.org/10.1007/BF00017982

26. Paris, M., Jones, M. G. K., Eglinton, J. K. (2002). Genotyping single nucleotide polymorphisms for selection of barley p-amylase alleles. Plant Molecular Biology Reporter, 20(2), 149-159. https://doi.org/10.1007/BF02799430

27. Rasmussen, S. K., Klausen, J., Hejgaard, J., Svensson, B., Svendsen, I. (1996). Primary structure of the plant serpin BSZ7 having the capacity of chymotrypsin inhibition. Biochimica Et Biophysica Acta — Protein Structure and Molecular Enzymology, 1297(2), 127-130. https://doi.org/10.1016/S0167-4838(96)00115-X

28. Hirota, N., Kaneko, T., Kuroda, H., Kaneda, H., Takashio, M., Ito, K., Takeda, K. (2005). Characterization of lipoxygenase-1 null mutants in barley. Theoretical and Applied Genetics, 111(8), 1580-1584. https://doi.org/10.1007/s00122-005-0088-y

29. Lakhneko O. R., Morgun B. V., Kalendar R. M., Stepanenko, A.I., Troianovska, A.V., Rybalka, O.I. (2016). SSR analysis in the study of genetic diversity and similarity of barley cultivars. Biotechnologia Acta, 9(3)61-68. https://doi.org/10.15407/biotech9.03.061

30. Tomka, M., Urminska, D., Chnapek, M., Galova, Z. (2017). Potential of selected SSR markers for identification of malting barley genotypes. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 6(6), 1276-1279. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2017.6.6.1276-1279

31. Palumbo, F., Galla, G., Barcaccia, G. (2017). Developing a molecular identification assay of old landraces for the genetic authentication of typical agro-food products: The case study of the barley ‘agordino’. Food Technology and Biotechnology, 55(1), 29-39. https://doi.org/10.17113/ftb.55.01.17.4858

32. Chiapparino, E., Lee, D., Donini, P. (2004). Genotyping single nucleotide polymorphisms in barley by tetra-primer ARMS-PCR. Genome, 47(2), 414-420. https://doi.org/10.1139/g03-130

33. Hayden, M. J., Tabone, T., Mather, D. E. (2009). Development and assessment of simple PCR markers for SNP genotyping in barley. Theoretical and Applied Genetics, 119(5), 939-951. https://doi.org/10.1007/s00122-009-1101-7

34. Kurbakov, K.A., Konorov, E.A., Minaev, M. Yu., Kuznetsova, O.A. (2019). Multiplex real-time PCR with HRM for detection of Lactobacillus sakei and Lactobacillus curvatus in Food Samples. Food Technology and Biotechnology, 57(1), 97-104. https://doi.org/10.17113/ftb.57.01.19.5983

35. Lu, X., Fang, Y., Tian, B., Tong, T., Wang, J., Wang, H. at al. (2019). Genetic variation of HvXYN1 associated with endoxylanase activity and TAX content in barley (Hordeum vulgare L.). BMC Plant Biology, 19(1). https://doi.org/10.1186/s12870-019-1747-5

36. Ohtsubo, K., Nakamura, S., Yoza, K., Shishido, K. (2001). Identification of glutinous rice cultivars using rice cake as samples by the PCR method. Journal of the Japanese Society for Food Science and Technology, 48, 306310. https://doi.org/10.3136/nskkk.48.306

37. Tsukada, Y., Kitamura, K., Harada, K., Kaizuma, N. (1986). Genetic Analysis of Subunits of Two Major Storage Proteins (p-Conglycinin and Gly-cinin) in Soybean Seeds. Japanese Journal of Breeding, 36(4), 390-400. https://doi.org/10.1270/jsbbs1951.36.390

38. Silletti, S., Morello, L., Gavazzi, F., Gian'i, S., Braglia, L., Breviario, D. (2019). Untargeted DNA-based methods for the authentication of wheat species and related cereals in food products. Food Chemistry, 271, 410418. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.178

39. Xu, Z., Xu, R., Soteyome, T., Deng, Y., Chen, L., Liang, Y. at al. (2020). Genomic analysis of a hop-resistance lactobacillus brevis strain responsible for food spoilage and capable of entering into the VBNC state. Microbial Pathogenesis, 145 Article 104186 https://doi.org/10.1016/j.mic-path.2020.104186

40. Schonling, J., Pick, E., Peter, U., Britton, S. (2019). Effect of autolytic byproducts on PCR-detection of beer spoilers in yeast slurry. BrewingScience, 72(9-10), 168-172. https://doi.org/10.23763/BrSc19-18schoenling

41. Schneiderbanger, J., Jacob, F., Hutzler, M. (2019). Genotypic and phenotypic diversity of lactobacillus rossiae isolated from beer. Journal of Applied Microbiology, 126(4), 1187-1198. https://doi.org/10.1111/jam.14202