Ферментированные продукты занимают особое место в мировой культуре питания, сочетая в себе древние традиции и современные технологии. Их богатство вкусов и целебных свойств обусловлено разнообразием и сложной динамикой микробных сообществ, взаимодействующих в процессе ферментации. В последние десятилетия развитие биотехнологий и методов секвенирования нового поколения позволило глубже изучить генетические и функциональные особенности микроорганизмов, обеспечивающих эти процессы. В этом контексте ключевым значением обладает система ODFM – Omics Database of Fermentative Microbes. ODFM – это специализированный интернет-ресурс, разработанный для хранения, анализа и предоставления обширных данных о микроорганизмах, участвующих в ферментации широчайшего спектра продуктов: от традиционных корейских ферментированных овощей, таких как кимчи, до сыра, пива, йогурта и соевых продуктов.
Этот проект реализован на базе Института кимчи в Южной Корее и финансируется государственными структурами. Главная цель ODFM – объединить в единой базе геномы, метагеномы, метатаксономы и транскриптомные данные бактерий, архей, эукариотических микроорганизмов и вирусов, обнаруженных в экосистемах ферментированных материалов. В базе ODFM на текущий момент содержатся данные более чем по 130 бактериальным, около 40 архейным и почти 30 эукариотическим геномам. Среди них представлены ключевые представители родов Lactobacillus, Leuconostoc, Weissella, а также особи, играющие различные роли в ферментативных процессах – от полезных пробиотических культур до нежелательных возбудителей порчи. Значительное внимание уделяется именно корейским традиционным продуктам, что обуславливает уникальный состав микрофлоры и специфические генетические характеристики, связанные с географическими и технологическими особенностями производства.
ODFM предоставляет пользователям удобные инструменты для поиска и анализа данных. Веб-интерфейс поддерживает различные типы запросов: от простого поиска по таксономии и названиям видов до более сложных аналитических функций, таких как выравнивание последовательностей с помощью BLAST и вычисление средней нуклеотидной идентичности (ANI) для оценки генетического родства между штаммами. Пользователи могут загружать собственные геномные данные и сравнивать их с представленными в базе, что делает ресурс ценным средством для исследователей и производителей, заинтересованных в селекции и контроле культур-стартеров. Кроме геномных и метагеномных данных, ODFM интегрирует информацию из нескольких авторитетных баз аннотаций – KEGG, COGs и других, что расширяет функциональные возможности анализа. Возможность визуализации геномов через встроенные инструменты – JBrowse и GView – обеспечивает наглядное ознакомление с генетическим материалом, облегчая сопоставление и интерпретацию результатов.
Развитие отрасли ферментированных продуктов требует инновационных подходов к обеспечению качества, безопасности и аутентичности продукции. В этом смысле база ODFM играет роль важнейшего стандартизирующего и исследовательского инструмента, способствующего выявлению типичных микробных сигнатур для разных продуктов и регионов. Понимание геномных особенностей микроорганизмов позволяет не только улучшать рецептуры и технические условия ферментации, но и разрабатывать эффективные стратегии по снижению рисков порчи и распространения патогенов. Традиционное кимчи служит ярким примером продуктивного использования ODFM в практике. Исследования на базе этой базы данных выявили роли различных бактерий, таких как Leuconostoc mesenteroides и Lactobacillus sakei, в формировании характерного вкуса, аромата и полезных метаболитов, включая маннитол и гамма-аминомасляную кислоту.
Кроме того, портал способствует изучению взаимодействия между микроорганизмами, что важно для понимания микробиологических преобразований на каждом этапе ферментации. Немаловажным аспектом ODFM является поддержка культуры открытого доступа и открытого кода. Данные, представленные на платформе, доступны под лицензией Creative Commons, что обеспечивает их свободное использование в научных и коммерческих целях. Аналитические инструменты и архитектура системы построены с использованием современных технологий: клиентская часть основана на AngularJS, сервер — на Java с применением Spring Framework, что гарантирует стабильность и масштабируемость сервиса. Кроме того, ODFM сотрудничает с различными международными базами данных, способствуя глобальному обмену информации.
Геномные последовательности также депонируются в NCBI GenBank и EBI, что повышает видимость и доступность данных для мировой научной общественности. Перспективы развития ODFM включают расширение архива микроорганизмов с учетом мировых предпочтений в ферментированных продуктах, а также интеграцию дополнительных омникс-технологий, таких как протеомика и метаболомика. Это позволит получить более комплексное понимание ферментативных сообществ, их динамики и воздействий на пищевые свойства конечной продукции. Для производителей продуктов питания и ферментированных культур ODFM – это не только источник знаний, но и практический инструмент для выбора высококачественных и безопасных штаммов. Использование геномных данных помогает минимизировать риски, связанные с непредсказуемой активностью микроорганизмов, и оптимизировать рецептуры для достижения нужных вкусовых показателей и длительного срока хранения.
