Bakteriofager i meieriene

Lactic acid bacteria are crucial in cheese production, hence bacteriophages (viruses that kill them) are a serious threat. The phages are show strain specificity, and dairies partly overcome the phage problem by using mixtures of strains in cheese production. But not all mixtures give a good cheese. We have shown that the most popular mixed cheese culture is particularly susceptible to phage attack. We have isolated more than 100 different phages against this culture from one cheese plant. Many of the phages have wide inhibitory spectra, and a mixture of only eight phages was shown to drastically reduce the culture's activity. DNA sequencing of 120 phages showed our isolates to be very different from known phages and that they constitute distinct subgroups of the C2 and 936 groups of lactococcal phages. An important goal of this project is to rapidly identify phage problems to enable effective counter measures. We have developed such a method and tested it in one of Tine's cheese factories. The method is quick and and can predict slow acidification and later quality problems. Cultur D is the moste widely used starter for cheese in Tine. We have shown that different populations of bacterial strains can be isolated depending on the growth medium used. For culture D, the ratio of strains isolated by the two different media tested was 3:1, while for other cultures the ratio was 2:1 and 1:1, respectively. We have isolated tsrans from all, and the genomes of 95lactococcal strains have been sequenced. All the cheese cultures used contain Leuconostoc in addition to Lactococcus. Contrary to what we saw for Lactococcus, we found no phages attacking Leuconostoc in samples from cheese produced with culture D. We have isolated Leuconostoc from several starter cultures. Like Lactococcus, most of the Leuconostoc strains would not grow on ordinary growth media, but we modified a milk based medium which permitted growth of all the leuconostoc strains. Forty strains were genome sequenced. In a collaboration with European and American scientists we have done a comparative genomics study of dairy leuconostocs. The analyses show that the dairy strains are very different from other leuconostocs and that Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris has evolved from Leuconostoc mesenteroides subpsp. mesenteroides in a process involving loss of a number of genes, possibly during prolonged cultivation in milk. Most of the Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris from culture D were very different from known strains and constitute a distinct group within subsp. cremoris. Two of the starter cultures were dominated by Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, but two other were totally dominated by Leuconostoc pseudomesenteroides, a species described for the first time in 1989. We have sequenced in total 95 different lactococcus strains froom three starter cultures. Our data show that these strains differ considerably from most known lactococcus strains. Bioinformatic tools are being used to find correlations between the bacterial genome sequences and bacteriophage sensitivity. This will be included in the phD thesis of Cyril Frantzen.

Bakteriofager er virus som dreper bakterier. Det benyttes bakterier til produksjon av meireiprodukter som f eks ost, og bakteriofagangrep kan ha fatale konsekvenser for produksjonen. I et nybrottsarbeid viste Dr. Hans Petter Kleppen (tidligere prosjekt på UMB med støttet av Tine og NFR) at bakteriofager er et langt mer omfattende problem i norske meierier enn tidligere antatt. Vi mangler mye kunnskap om bakteriofagene i meieriindustrien. Det er spesielt behov for å kunne forstå den genetiske diversiteten som finnes og som stadig utvikles hos bakteriofager. Med en slik kunnskap gjennom vil det bli lettere å gjennomføre analyser i forkant av når problemene oppstår og dermed komme problemet i forkjøpet og redusere det. I dette prosjektet vil man karakteris ere bakteriofager fra Tines anlegg b.l.a. ved sekvensering av hele deres DNA med nye, billigere og mer omfattende teknologier enn det man kunne for få år siden. Dette gir nye muligheter til å presist beskrive bakteriofagenes utbredelse, vertsspesifisitet og smitteveier og gir det et godt grunnlag for effektive analyser av bakteriofager. Det er et mål å utvikle raske, enkle og så robuste bakteriofaganalyser til bruk på Tines produksjonsanlegg. Analysene skal kunne brukes til å forutse bakteriofagangrep og utløse nødvendige mottiltak før produksjonen skades. Prosjektet vil være tilknyttet et større internasjonalt prosjekt med ledende forskere og forskningsinstitusjoner og Chr. Hansen, en ledende leverandør av starterkulturer. Forskningsresultatene kan b li av stor betydning for utvikling av starterkulturer som er mer robuste mot bakteriofagangrep. Ved at Tine deltar i et slikt samarbeid vil vi ha mulighet til at «norske bakteriofager» blir tatt hensyn til i utviklingen av kulturer.