Dairy industry Dairy industry Молочная промышленность 1019-8946 89979 10.21603/1019-8946-2024-5-8 Научная статья Research Article Научная статья Optimal Methods for DNA Extraction from Goat Milk and Derivatives Поиск оптимальных методов выделения ДНК из козьего молока и продуктов его переработки https://orcid.org/0009-0007-6106-6088 Хан Алексей Владимирович Khan Aleksej V. https://orcid.org/0009-0004-1491-7423 Коваль Дарья Дмитриевна Koval Daria D. d_koval@vnimi.org https://orcid.org/0000-0002-8069-9661 Лазарева Екатерина Германовна Lazareva Ekaterina G. https://orcid.org/0000-0001-7852-3790 Фоменко Олег Юрьевич Fomenko Oleg Yu.

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation 24 10 2024 24 10 2024 5 42 47 16 05 2024 23 09 2024 https://moloprom.kemsu.ru/en/nauka/article/89979/view

Растущий интерес потребителей к продуктам на основе козьего молока и повышение объемов их производства сопровождается увеличением рисков фальсификации – замены козьего молока коровьим. Поэтому важным аспектом является создание точных методов для выявления подлинности молока мелких жвачных животных. Для проведения анализа по установлению видовой принадлежности данной продукции необходимо выделить ДНК из соматических клеток молока. В качестве объектов исследования выбраны образцы сырого, стерилизованного, пастеризованного и сухого козьего молока. Для выбора оптимального набора для экстракции ДНК мы проанализировали широко распространенные в России коммерческие наборы. Эти наборы основаны на различных методах экстракции ДНК: «ДНК-Сорб-С-М» (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия) использует метод с применением кремниевых частиц; «ДНК-Экстран-2» (ООО «НПФ Синтол», Россия) основан на высаливании нуклеиновых кислот; «ГМО-Сорб-Б» (ООО «НПФ Синтол», Россия) использует органическую экстракцию; «ГМО-Магносорб» (ООО «НПФ Синтол», Россия) – магнитные частицы. Для оценки образцов выделенной ДНК применялась качественная симплексная ПЦР с последующей постановкой гель-электрофореза. В качестве гена-мишени выбран фрагмент D-петли митохондриальной ДНК Capra hircus. Полученные данные демонстрируют преимущества сорбентных методов выделения нуклеиновых кислот в контексте молекулярно-генетического определения происхождения продукции из козьего молока. Таким образом, использование сорбентных методов может значительно упростить и ускорить процесс молекулярно-генетического определения происхождения молочной продукции, что имеет важное значение для обеспечения качества и безопасности молочных продуктов на рынке. В целом, данное исследование вносит значительный вклад в развитие методов мониторинга молока мелкого рогатого скота, что способствует повышению доверия потребителей к продукции этого сектора.

Goat dairy products keep growing in popularity and production volumes. However, the risks of counterfeiting also increase as more and more goat milk is substituted with cow milk. Inspecting authorities need reliable methods to check the authenticity of milk obtained from small ruminants. The type of ruminant can be determined by isolating DNA from somatic cells in the milk. This research featured samples of raw, sterilized, pasteurized, and powdered goat milk. The research objective was to select the optimal kit for DNA extraction from a number of commercial kits available in Russia. The DNK-Sorb-S-M was developed at the Central Research Institute of Epidemiology, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, Russia, and employs silicon particles. The Sintol Research and Production Company, Russia, designed three DNA kits. The DNK-Extran-2 relies on salting out nucleic acids; the GMO-Sorb-B uses the organic extraction method; the GMO-Magnosorb is based on magnetic particles. This research involved a high-quality simplex PCR followed by gel electrophoresis to define the isolated DNA samples. A fragment of the D-loop of mitochondrial DNA of Capra hircus served as the target gene. The sorbent methods for nucleic acid extraction proved more efficient as they were able to simplify and accelerate molecular genetic tests, thus ensuring the quality and safety of commercial dairy products. New control methods increase consumer confidence in goat dairy products.

 мелкий рогатый скот козье молоко ДНК ПЦР экстракция фальсификация small heminant goat milk DNA PCR extraction isolation

Idamokoro, E. M. The significance of goat milk in enhancing nutrition security: a scientiometric evaluation of research studies from 1966 to 2020 / E. M. Idamokoro // Agriculture & Food Security. 2023. Vol. 12. №. 1. P. 34. https://doi.org/10.1186/s40066-023-00441-5 Idamokoro, E. M. The significance of goat milk in enhancing nutrition security: a scientiometric evaluation of research studies from 1966 to 2020 / E. M. Idamokoro // Agriculture & Food Security. 2023. Vol. 12. №. 1. P. 34. https://doi.org/10.1186/s40066-023-00441-5 Захарова, И. Н. Смеси на основе козьего молока в питании детей раннего возраста: что мы знаем о них сегодня? / И. Н. Захарова, Т. Э. Боровик, А. Н. Касьянова [и др.] // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2018. Т. 63, № 6. С. 31–36. https://doi.org/10.21508/1027-4065-2018-63-5-31-36; https://www.elibrary.ru/yqzjmd Zaharova, I. N. Smesi na osnove koz'ego moloka v pitanii detey rannego vozrasta: chto my znaem o nih segodnya? / I. N. Zaharova, T. E. Borovik, A. N. Kas'yanova [i dr.] // Rossiyskiy vestnik perinatologii i pediatrii. 2018. T. 63, № 6. S. 31–36. https://doi.org/10.21508/1027-4065-2018-63-5-31-36; https://www.elibrary.ru/yqzjmd Maathuis, A. Protein Digestion and Quality of Goat and Cow Milk Infant Formula and Human Milk Under Simulated Infant Conditions / A. Maathuis // Journal of pediatric gastroenterology and nutrition. 2017. Vol. 65(6). P. 661–666. https://doi.org/10.1097/ MPG.0000000000001740 Maathuis, A. Protein Digestion and Quality of Goat and Cow Milk Infant Formula and Human Milk Under Simulated Infant Conditions / A. Maathuis // Journal of pediatric gastroenterology and nutrition. 2017. Vol. 65(6). P. 661–666. https://doi.org/10.1097/ MPG.0000000000001740 Wang, Z. Evaluation of the nutrition and function of cow and goat milk based on intestinal microbiota by metagenomic analysis / Z. Wang [et al.] // Food & Function. 2018. Vol. 9, Iss. 4. P. 2320–2327. https://doi.org/10.1039/c7fo01780d Wang, Z. Evaluation of the nutrition and function of cow and goat milk based on intestinal microbiota by metagenomic analysis / Z. Wang [et al.] // Food & Function. 2018. Vol. 9, Iss. 4. P. 2320–2327. https://doi.org/10.1039/c7fo01780d Haenlein, G. F. W. Goat milk in human nutrition / G. F. W. Haenlein // Small Ruminant Research. 2004. Vol. 51(2). P. 155–163. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2003.08.010 Haenlein, G. F. W. Goat milk in human nutrition / G. F. W. Haenlein // Small Ruminant Research. 2004. Vol. 51(2). P. 155–163. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2003.08.010 Мельденберг, Д. Н. Разработка комплексной оценки белкового состава молока сырья различных сельскохозяйственных животных для выработки продуктов функциональной направленности / Д. Н. Мельденберг, О. С. Полякова, Е. С. Семенова, Е. А. Юрова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2020. № 3. С. 118–133. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.352; https://elibrary.ru/ifwhek Mel'denberg, D. N. Razrabotka kompleksnoy ocenki belkovogo sostava moloka syr'ya razlichnyh sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh dlya vyrabotki produktov funkcional'noy napravlennosti / D. N. Mel'denberg, O. S. Polyakova, E. S. Semenova, E. A. Yurova // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ya. 2020. № 3. S. 118–133. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.352; https://elibrary.ru/ifwhek Юрова, Е. А. Изучение состава и свойств молока сельскохозяйственных животных как основы для производства продуктов функциональной направленности / Е. А. Юрова, С. А. Фильчакова, О. С. Полякова, Н. А. Жижин // Молочная промышленность. 2020. № 12. С. 7–9. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-12-7-9; https://elibrary.ru/sscbfb Yurova, E. A. Izuchenie sostava i svoystv moloka sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh kak osnovy dlya proizvodstva produktov funkcional'noy napravlennosti / E. A. Yurova, S. A. Fil'chakova, O. S. Polyakova, N. A. Zhizhin // Molochnaya promyshlennost'. 2020. № 12. S. 7–9. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-12-7-9; https://elibrary.ru/sscbfb Verruck, S. Functionality of the components from goat’s milk, recent advances for functional dairy products development and its implications on human health / S. Verruck [et al.] // Journal of Functional Foods. 2019. Vol. 52. P. 243–257. https://doi.org/10.1016/j.jff.2018.11.017 Verruck, S. Functionality of the components from goat’s milk, recent advances for functional dairy products development and its implications on human health / S. Verruck [et al.] // Journal of Functional Foods. 2019. Vol. 52. P. 243–257. https://doi.org/10.1016/j.jff.2018.11.017 Куликова, Н. И. Современное состояние и перспективы развития отрасли козоводства / Н. И. Куликова, А. С. Козубов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2022. № 183. С. 130–138. https://doi.org/10.21515/1990-4665-183-012; https://elibrary.ru/bbhahg Kulikova, N. I. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya otrasli kozovodstva / N. I. Kulikova, A. S. Kozubov // Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022. № 183. S. 130–138. https://doi.org/10.21515/1990-4665-183-012; https://elibrary.ru/bbhahg Гильманов Х. Х. Проблема фальсификации видовой принадлежности молока / Х. Х. Гильманов, Р. Р. Вафин, В. Г. Блиадзе, И. Ю. Михайлова // Актуальные вопросы молочной промышленности, межотраслевые технологии и системы управления качеством. 2020. Т. 1, № 1(1). С. 125–129. https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-125-129; https://elibrary.ru/rvzgvt Gil'manov H. H. Problema fal'sifikacii vidovoy prinadlezhnosti moloka / H. H. Gil'manov, R. R. Vafin, V. G. Bliadze, I. Yu. Mihaylova // Aktual'nye voprosy molochnoy promyshlennosti, mezhotraslevye tehnologii i sistemy upravleniya kachestvom. 2020. T. 1, № 1(1). S. 125–129. https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-125-129; https://elibrary.ru/rvzgvt Pokorska, J. New Rapid Method of DNA Isolation from Milk Somatic Cells / J. Pokorska // Animal Biotechnology. 2016. Vol. 27, № 2. P. 113–117. https://doi.org/10.1080%2F10495398.2015.1116446 Pokorska, J. New Rapid Method of DNA Isolation from Milk Somatic Cells / J. Pokorska // Animal Biotechnology. 2016. Vol. 27, № 2. P. 113–117. https://doi.org/10.1080%2F10495398.2015.1116446 Amills, M. Isolation of genomic DNA from milk samples by using Chelex resin / M. Amills [et al.] // The Journal of dairy research . 1997. Vol. 64, № 2. P. 231–238. https://doi.org/10.1017/s0022029997002161 Amills, M. Isolation of genomic DNA from milk samples by using Chelex resin / M. Amills [et al.] // The Journal of dairy research . 1997. Vol. 64, № 2. P. 231–238. https://doi.org/10.1017/s0022029997002161 D’Angelo, F. Technical note: a simple salting-out method for DNA extraction from milk somatic cells: investigation into the goat CSN1S1 gene / F. D’Angelo [et al.] // Journal of dairy science. 2007. Vol 90(7). P. 3550–3552. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0149 D’Angelo, F. Technical note: a simple salting-out method for DNA extraction from milk somatic cells: investigation into the goat CSN1S1 gene / F. D’Angelo [et al.] // Journal of dairy science. 2007. Vol 90(7). P. 3550–3552. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0149 Usman, T. Comparison of methods for high quantity and quality genomic DNA extraction from raw cow milk / T. Usman [et al.] // Genetics and Molecular Research. 2014. Vol. 13, № 2. P. 3319–3328. https://doi.org/10.4238/2014.april.29.10 Usman, T. Comparison of methods for high quantity and quality genomic DNA extraction from raw cow milk / T. Usman [et al.] // Genetics and Molecular Research. 2014. Vol. 13, № 2. P. 3319–3328. https://doi.org/10.4238/2014.april.29.10 Deng, L. Detection of the Bovine Milk Adulterated in Camel, Horse, and Goat Milk Using Duplex PCR / L. Deng, [et al.] // Food Analytical Methods. 2020. Vol. 13(4). P. 560–567. https://doi.org/10.1007/s12161-019-01678-2 Deng, L. Detection of the Bovine Milk Adulterated in Camel, Horse, and Goat Milk Using Duplex PCR / L. Deng, [et al.] // Food Analytical Methods. 2020. Vol. 13(4). P. 560–567. https://doi.org/10.1007/s12161-019-01678-2 Benitez-Velásquez, M. Assessment of four different DNA extraction methodologies for the molecular detection of phage λ and Bacillus sp. in raw bovine milk samples / M. Benitez-Velásquez [et al.] // International Dairy Journal. 2024. Vol. 151. 105862. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2023.105862 Benitez-Velásquez, M. Assessment of four different DNA extraction methodologies for the molecular detection of phage λ and Bacillus sp. in raw bovine milk samples / M. Benitez-Velásquez [et al.] // International Dairy Journal. 2024. Vol. 151. 105862. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2023.105862 Yalçınkaya, B. Comparison of DNA extraction methods for meat analysis / B. Yalçınkaya [et al]. // Food Chemistry. 2017. Vol. 221. P. 1253–1257. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.11.032 Yalçınkaya, B. Comparison of DNA extraction methods for meat analysis / B. Yalçınkaya [et al]. // Food Chemistry. 2017. Vol. 221. P. 1253–1257. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.11.032 Schrader, C. PCR inhibitors–occurrence, properties and removal / C. Schrader [et al.] // Journal of applied microbiology. 2012. Vol. 113. №. 5. P. 1014–1026. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05384.x Schrader, C. PCR inhibitors–occurrence, properties and removal / C. Schrader [et al.] // Journal of applied microbiology. 2012. Vol. 113. №. 5. P. 1014–1026. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05384.x