Пеницилл рокфоровый

Общеупотребительное русское название вида — пеницилл рокфоровый^[1]. В английском языке официального общеупотребительного названия не существует; чаще всего используется научное наименование Penicillium roqueforti или общее описательное название «голубая плесень» (англ. blue mould), применяемое к плесеням, используемым в голубых сырах^[2]. Латинское видовое название roqueforti происходит от названия французского сыра рокфор, который, в свою очередь, назван в честь деревни Рокфор-сюр-Сульзон (фр. Roquefort-sur-Soulzon) во Франции^[3].

Синонимика вида приведена согласно базе данных Species Fungorum^[1]:

• Penicillium roqueforti var. weidemannii Westling, 1911
• Penicillium weidemannii (Westling) Biourge, 1923
• Penicillium gorgonzola Weid., 1923
• Penicillium roqueforti var. viride Datt.-Rubbo, 1938
• Penicillium roqueforti var. punctatum S.Abe, 1956
• Penicillium conservandi Novobr., 1974

Penicillium roqueforti включает несколько генетически дифференцированных популяций, или экотипов, адаптированных к различным экологическим нишам. Геномные исследования выявили по меньшей мере четыре основные популяции, а недавние исследования указывают на существование пятой^[4]. К ним относятся две популяции, используемые в сыроделии, и две несырные популяции, встречающиеся в силосе/испорченных продуктах и на древесине/испорченных продуктах.

Сырные популяции:

• Популяция для сыра Рокфор: Эта популяция генетически более разнообразна и используется специально для производства сыров Рокфор с защищённым наименованием места происхождения (PDO). Штаммы этой популяции характеризуются более высокой эффективностью протеолиза и липолиза, что приводит к большему содержанию аминокислот, малых пептидов и летучих соединений, таких как метилкетоны и вторичные спирты, которые формируют сильный, интенсивный и пряный вкус, характерный для голубых сыров. Они также способствуют понижению активности воды в сыре, что важно для предотвращения порчи. Эта популяция демонстрирует больший процент голубой области в сырах, что указывает на лучшую колонизацию и споруляцию в полостях сыра^[5]. Для производства сыра Рокфор PDO официально используются традиционные штаммы P. roqueforti, происходящие из микроклимата природных пещер в коммуне Рокфор-сюр-Сульзон.
• Популяция для других голубых сыров (не-Рокфор): Представляет собой клональную линию с очень низким генетическим разнообразием, широко используемую для большинства других типов голубых сыров по всему миру^[5]. Фенотипически эта популяция сильно дифференцирована и обладает специфическими признаками, полезными для сыроделия, такими как более высокая устойчивость к соли, кислому pH и молочной кислоте^[4]. В экспериментальных условиях она показала более быстрое разложение трибутирина (тип липолиза) и более быстрый рост на сырной среде по сравнению с популяцией Рокфора. Она также обеспечивает больший процент голубой области в сырах и более привлекательные ароматы по сравнению с несырными популяциями. Эта популяция примечательна отсутствием выработки токсичной микофеноловой кислоты из-за делеции гена^[5].

Несырные популяции:

• Популяции из силоса/испорченных продуктов и древесины/испорченных продуктов: Эти популяции процветают в таких средах, как силос, древесина и различные испорченные продукты, включая изделия из пшеницы, фрукты и хлеб. Они обычно демонстрируют более быстрый рост на различных источниках углерода, таких как декстроза, пектин, сахароза, ксилоза и/или лактоза, что является преимуществом в их естественных экологических нишах^[4]. По сравнению с сырными популяциями, штаммы из силосных и древесных/испорченных пищевых популяций приводят к получению сыров с менее эффективным протеолизом и липолизом, что выражается в более низких уровнях желаемых летучих соединений и часто неприятных запахах. Они также образуют значительно меньший процент голубой области в сырах^[5]. Не было обнаружено, что эти популяции более устойчивы к фунгицидам, применяемым для обработки сельскохозяйственных культур^[4].

Изоляты P. roqueforti были получены из различных источников, включая разные типы голубых сыров, силос, фрукты, хлеб, мясо, человеческую мокроту и пробку, для изучения их морфологического и генетического разнообразия. Одомашнивание сырных популяций предполагается на основе их генетических и фенотипических отличий от несырных популяций, с развитием признаков, специфически полезных для производства сыра, таких как более быстрый рост на сырной среде, но также более низкая фертильность и пониженная приспособленность в условиях недостатка питательных веществ. Более низкое генетическое разнообразие и эффект бутылочного горлышка в сырных популяциях также указывают на доместикацию^[5].

Колонии Penicillium roqueforti на стандартных питательных средах обычно быстрорастущие, большинство штаммов спорулируют в течение 7 дней. Основным цветом колоний считается сине-зелёный. Также колонии могут быть тускло-зелёными (от бежевого до серовато-зелёного на обратной стороне) на агаре с солодовым экстрактом (MEA) или оливково-коричневыми (тёмно-зелёные до чёрных на обратной стороне) на агаре Чапека с дрожжевым автолизатом (CYA) или агаре с дрожжевым экстрактом и сахарозой (YES), в зависимости от среды выращивания. В целом, цвет варьируется от бледно-жёлтого до тёмно-серовато-зелёного, темнея со временем^[6]. Текстура колоний на MEA имеет арахноидные (паутинообразные) края, а на CYA или YES агаре текстура бархатистая. В целом, колонии могут иметь бархатистую или порошкообразную, пушистую текстуру^[7]. Диаметр колоний на MEA достигает 50 мм, а на CYA или YES агаре обычно составляет 40 мм^[6].

Penicillium roqueforti образует бесполые споры (конидии) в фиалидах, которые имеют характерную кистевидную конфигурацию, называемую пенициллом^[6]. Конидиеносцы (специализированные гифы, несущие конидии) могут быть неразветвлёнными или сильно разветвлёнными, гиалиновые, с гладкими или шероховатыми стенками. Фиалиды могут образовываться из разветвлённых метул, придавая кистевидный вид; пеницилл может содержать как ветви, так и метулы (предпоследние ветви, несущие мутовку фиалид). Фиалиды обычно имеют колбовидную форму, состоящую из цилиндрической базальной части и отчётливой шейки, или ланцетную (с узкой базальной частью, сужающейся к несколько заострённой вершине). Они производят цепочки одноклеточных конидий в базипетальной последовательности (самая молодая конидия находится у основания цепочки)^[7]. Размеры микроскопических структур:

• Конидиеносцы (stipes): 200—575 мкм в длину и 3,0-3,5 мкм в ширину, бивертициллярные (двухъярусные), с шероховатыми стенками.
• Метулы: 9,0-10,5 мкм в длину и 4,0-6,0 мкм в ширину, обычно по 5 метул.
• Фиалиды: ампуловидные (колбообразные), сужающиеся в очень тонкую шейку, 8,5-9,5 мкм в длину и 3,0-4,0 мкм в ширину, по 5-7 фиалид на метулу.
• Конидии: от овальных до широковеретеновидных, с мелкошероховатыми стенками, 3,5-4,5 мкм в длину и 2,0-3,0 мкм в ширину^[8].

Культура плесени Penicillium roqueforti используется для производства многих сортов голубых сыров, придавая им характерный вкус, аромат и внешний вид. К таким сырам относятся:

• Рокфор^[9]
• Горгонцола^[9]
• Стилтон^[9]
• Данаблю (Danablu)^[9]
• Камбоцола^[10]
• Дорблю (Dör Blue)^[10]
• Блё д'Овернь (Bleu d’Auvergne)^[10]
• Блё де Же (Bleu de Gex), также известный как Блё де Косс (Bleu de Coz)^[11]
• Блё д’Аоста (Bleu d’Aosta)^[12]
• Бавария Блю (Bavaria Blue)^[10]
• Мицелла (Mycella)^[9]

Помимо использования в сыроделии, Penicillium roqueforti может выступать как агент порчи пищевых продуктов и продуцировать микотоксины.

P. roqueforti является частой причиной порчи хлеба, силоса, фруктов, джема и других продуктов питания^[6].

Penicillium roqueforti способен продуцировать ряд микотоксинов, среди которых наиболее известны PR-токсин, рокфортин C и микофеноловая кислота.

• PR-токсин: Бициклический сесквитерпен, считается одним из наиболее цитотоксичных метаболитов. Вызывает дозозависимый цитотоксический эффект (включая некроз и воспаление) in vitro^[13].
• Рокфортин C: Циклодипептидный микотоксин. В высоких дозах является мощным нейротоксином, однако в низких концентрациях, обнаруживаемых в сырах (0,05-1,47 мг/кг), считается безопасным. Обладает бактериостатической активностью против грамположительных бактерий^[13].
• Микофеноловая кислота (МФК, C₁₇H₂₀O₆)^[14][15]: Сопряжена с рисками, такими как потеря беременности, врождённые пороки развития, инфекции, злокачественные новообразования, дискразии крови и желудочно-кишечные осложнения. Вредна при проглатывании, предположительно вызывает генетические дефекты и повреждает органы при длительном или многократном воздействии^[15][14].

Penicillium roqueforti — широко распространённый сапротрофный гриб. Его природные местообитания и субстраты включают почву, разлагающиеся органические вещества, растения^[16], корма, силос, испорченные продукты (хлеб, фрукты, джем) и древесину. Вид P. roqueforti встречается в природе в пещерах Комбалу (Рокфор, Франция); эта плесень естественным образом произрастает в почве и на стенах этих пещер, где условия способствуют её росту, особенно в контексте созревания сыра Рокфор^[17][6]. Он также может быть обнаружен на внутренних стенках холодильников. P. roqueforti способен расти в широком диапазоне температур; например, при созревании сыров температура составляет от 8 до 14 °C, а для оптимального производства силоса — 20-30 °C^[18]. Гриб может расти в широком диапазоне pH от 3 до 8^[16], устойчив к органическим кислотам и способен расти при низких значениях pH^[19]. В сырах типа Рокфор pH составляет около 4,7, а в силосе может варьироваться от 3,7 до 5^[18]. Вид широко распространён в природе по всему миру^[16], генетически разнообразен, его штаммы выделены из различных сред по всему миру^[18].

Пищевая ценность голубых сыров с Penicillium roqueforti (усреднённые данные на 100 г продукта):

• Калорийность: около 344 ккал
• Белки: около 19 г
• Жиры: около 28 г^[20]
• Углеводы: около 2-2,3 г^[21]

Основные минералы:

• Натрий: 1146 мг
• Кальций: 528 мг
• Фосфор: 387 мг

В 2023 году объём мирового импорта голубых сыров (с Penicillium roqueforti) превысил 722 млн долларов США. Основными импортёрами являлись Германия (14,9 %), Испания (9,8 %) и Франция (9,42 %). Объём мирового экспорта превысил 749 млн долларов США. Ключевыми экспортёрами были Италия (33 %), Франция (18,5 %) и Дания (17,5 %)^[22]. В России производство сыров с плесенью (включая голубые) увеличилось с 6,3 тыс. тонн в 2019 году до 11,0 тыс. тонн в 2023 году^[23]. В 2012 году импорт голубых сыров в Россию составлял 4,9 тыс. тонн. Точные официальные данные по объёмам экспорта и импорта голубых сыров в России в тоннах и долларах из общедоступных источников не найдены; по данным TrendEconomy, доля России в мировом импорте/экспорте голубых сыров по стоимости в 2023 году составила 0,00 %^[22].

Основное применение Penicillium roqueforti в кулинарии — производство голубых сыров.

Штаммы Penicillium roqueforti, используемые в производстве голубых сыров, различаются по ферментативным характеристикам. Официальной таксономической классификации пищевых (сыроваренных) групп штаммов P. roqueforti не существует. Однако деление штаммов происходит на основе генетических кластеров/популяций и эмпирического деления по активности:

• Штаммы с высокой/очень быстрой липолитической и протеолитической активностью (например, ABIA PR № 42, Penicillium Roqueforti BMB PR10) способствуют интенсивному вкусу и аромату^[24].
• Штаммы с умеренной активностью (например, Penicillium Roqueforti Далтон) обеспечивают более мягкий аромат и плотную консистенцию.

Цвет мицелия может варьироваться от серого до зелёного. Некоторые штаммы придают сырам очень мягкий, пикантный аромат, слегка плотную консистенцию, низкое содержание несвязанной влаги и длительный срок хранения^[10].

При производстве голубых сыров культура Penicillium roqueforti обычно добавляется в молоко в начале процесса сыроварения, часто одновременно с молочнокислыми заквасками^[25]. Стандартные параметры внесения культуры для промышленного производства обычно указываются в дозах на объём молока (например, 1-2 дозы на 1000 литров молока) или в упаковках, рассчитанных на определённый объём (500-5000 литров молока). Критически важным этапом является прокалывание сырных головок длинными тонкими металлическими иглами. Это необходимо, так как P. roqueforti является аэробной плесенью и требует кислорода для роста и развития; прокалывание создаёт воздушные каналы внутри сырной массы^[26].

Точные условия созревания голубых сыров варьируются в зависимости от сорта:

• Температура: обычно от 8 до 12 °C (рост плесени замедляется ниже 8 °C).
• Относительная влажность: высокая, от 85 % до 100 % (часто 90-95 %).
• pH сыра: изменяется с 4,7-5,0 до 6,0-7,0 к концу созревания^[27].
• Продолжительность созревания: от 1 до 4 месяцев (например, Рокфор — не менее 90 дней).
• Содержание соли: оптимальное содержание соли для роста голубой плесени составляет от 0 % до 3 %.

Единых универсальных официальных стандартов для всех голубых сыров не существует, однако для сыров с защищённым наименованием места происхождения (PDO) могут действовать строгие правила.

Для культивирования Penicillium roqueforti и получения спор в лабораторных или промышленных условиях используются различные питательные среды:

• Картофельно-декстрозный агар (PDA)^[28]
• Картофельно-декстрозный бульон (PDB)^[28]
• Среды с лактозой или глюкозой^[29]
• Скорлупа какао (для производства липазы)^[30]
• Агар с дрожжевым экстрактом, глюкозой и хлорамфениколом (для изучения прорастания спор)^[31]

Оптимальные условия для роста и споруляции:

• Температура: для роста in vitro — 20 ± 1 °C^[29]; для культивирования спор (прорастания конидий) — 26,9 °C (также упоминаются 25 °C^[28] и 23,5 °C на гречневой крупе).
• pH: для роста in vitro — 6,0 ± 0,1^[29]; для культивирования спор — 6,0.
• Активность воды (a_w): для культивирования — a_w 0,65-0,90; для производства липазы — a_w 0,888^[30]; для прорастания спор — a_w 0,9^[31].

Для получения спор инкубация обычно требуется от 4 до 7 дней. Споры собирают соскабливанием с поверхности агара, например, с использованием стерильных стеклянных шариков и Твин 80. Хранить гриб можно в силикагеле и глицерине при −80 °C^[30].

Рекордные показатели активности липазы, полученные из штаммов Penicillium roqueforti, составляют 53 ± 5 Ед/г (штамм Penicillium roqueforti ATCC 10110)^[29].