Building a digital profile of food product with use of modern mathematical apparatus of basic matrices is a solution to the problem of designing innovative beverage recipes. In this regard, for the effective use of the food resource base, modeling and production of high-quality food products, there is an acute problem of developing a methodology for identifying food products using the full range of the currently available analytical base. The article discusses an algorithm for constructing a flexible experimental design for the new identification criteria development, taking into account the laboratory research peculiarities in the beverage industry. The application of software in experiment designing is considered and a practical example of integrated designing based on the construction of an identification criterion for wine materials is presented.

Ячменный солод - основной полуфабрикат для приготовления пива, влияющий на его аромат, вкус, цвет, стойкость и качество пены. Для эффективного контроля за соблюдением норматива допустимого порога частичной замены пивоваренного солода зерном или продуктами его переработки необходимо создание соответствующих методологических подходов. Поэтому целью настоящего исследования являлась разработка способа определения относительной доли ячменного солода в дробленых зернопродуктах методом конкурентной обратно-транскриптазной полимеразной цепной реакции (ОТ-ПЦР). При постановке ОТ-ПЦР с образцами экстрагированных нуклеиновых кислот из пробоподготовленного материала использовано сочетание коммерческих наборов Encyclo Plus PCR kit и MMLV RT kit, а также олигонуклеотидных праймеров серии Paz7 и Pazx, генерирующих амплификацию фрагментов длиной 376 bp (Band 1) и 282 bp (band 2) соответственно. Таким образом, предложенный способ предусматривает пробоподготовку, экстракцию и амплификацию нуклеиновых кислот ячменя, а также гель-электрофорезную детекцию амплифицированных ОТ-ПЦР-продуктов с последующим программным анализом сохраненной электрофореграммы в приложении Adobe Photoshop и построением соответствующей процентной шкалы. В ходе эксперимента выявлена визуальная прослеживаемость динамики увеличения яркости свечения амплифицированных фрагментов длиной 282 bp (Band 2) по мере повышения в контрольных образцах дробленых зернопродуктов доли ячменного солода, тогда как интенсивность свечения фрагментов длиной 376 bp (Band 1), наоборот, имела склонность к относительному падению яркости сигнала амплификации. Эта закономерность подтверждена программным анализом данных максимального значения серого в Adobe Photoshop и математическими расчетами показателей Band 1/Band 2 и ∑ Band 1/∑ Band 2. Протестированный в настоящей работе способ проведения конкурентной ОТ-ПЦР имеет ряд схожих и отличительных признаков с ранее апробированным прототипом, приводящих к получению принципиально отличимых результатов, требующих иной интерпретации. Подобранный интерпретационный подход раскрывает диагностический функционал разработки и повышает ее практическую значимость. Barley malt is the main semi-finished product for making beer, affecting its aroma, taste, color, persistence and foam quality. For effective control over compliance with the standard of the permissible threshold for the partial replacement of brewing malt with grain or products of its processing, it is necessary to create appropriate methodological approaches. Therefore, the aim of this study was to develop a method for determining the relative proportion of barley malt in crushed grain products by competitive reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR). When performing RT-PCR with samples of extracted nucleic acids from sample prepared material, a combination of commercial «Encyclo Plus PCR kit» and «MMLV RT kit», as well as oligonucleotide primers of the Paz7 and Pazx series, generating amplification of 376 bp fragments (Band 1) and 282 bp (band 2), respectively. Thus, the proposed method involves sample preparation, extraction and amplification of barley nucleic acids, as well as gel electrophoresis detection of amplified RT-PCR products, followed by software analysis of the stored electrophoregram in Adobe Photoshop and the construction of an appropriate percentage scale. During the experiment, visual traceability of the dynamics of the increase in the luminescence brightness of the amplified fragments 282 bp long (Band 2) was revealed as the proportion of barley malt in the control samples of crushed grain products increased, while the luminescence intensity of the 376 bp fragments (Band 1), on the contrary, tended to relative decrease in the brightness of the amplification signal. This pattern was confirmed by software analysis of the maximum gray value data in Adobe Photoshop and mathematical calculations of the Band 1/Band 2 and ∑ Band 1/∑ Band 2 values. The competitive RT-PCR method tested in this work has a number of similar and distinctive features with the previously tested prototype, leading to fundamentally different results that require a different interpretation. The selected interpretive approach reveals the diagnostic functionality of the development and increases its practical significance.

Для геноидентификации технических сортов винограда может быть применен молекулярно-генетический анализ по локусу гена UFGT (UDP-glucose:flavonoid 3-O-glucosyltransferase - уридиндифосфат-глюкоза:флавоноид 3-О-глюкозилтрансфераза) Vitis vinifera L. длиной 705 нуклеотидов, насчитывающий 34 полиморфные позиции (1 INDEL и 33 SNPs). Тогда как при ДНК-аутентификации виноматериалов и вин целесообразен анализ локуса меньшей длины (из-за сильной фрагментации остаточных нуклеиновых кислот винограда, экстрагируемых из винного дебриса), затрагивающий 5 детектируемых полиморфных позиций (1 INDEL и 4 SNPs), интерпретация которых может позволить охарактеризовать 13 UFGT-ген-ассоциированных групп не только методом прямого секвенирования специфичного ПЦР-продукта, но и другими подходами, требующими отработки. Поэтому целью настоящего исследования являлась прогнозная оценка применимости ПЦР-ПДРФ-анализа для детекции 5 диагностически значимых полиморфных позиций и последующей идентификации 13 UFGT -ген-ассоциированных групп Vitis vinifera L. при тестировании сортового многообразия винограда, а также производимого из него виноматериала. Выделение ДНК из пробоподготовленного биоматериала может быть выполнено коммерческим набором innuPREP Plant DNA Kit, а постановка ПЦР с праймерами UFGT-F1 и UFGT-R2 - Phire Plant Direct PCR Master Mix. ПДРФ-анализ осуществляется с подобранными эндонуклеазами рестрикции ( Pst I, Bsa XI, Bts I Mut I и Hinf I). Детекция ПЦР-ПДРФ-фрагментов выполняется визуализацией электрофореграмм в УФ-трансиллюминаторе. Выравнивание и рестрикционное картирование референсных нуклеотидных последовательностей локуса UFGT гена Vitis vinifera L. проведено с применением программ BLAST, ClustalW и NEBcutter V2.0, с последующим моделированием соответствующих ПЦР-ПДРФ-профилей. В результате исследования установлено, что применимость ПЦР-ПДРФ-анализа для идентификации 13 UFGT -ген-ассоциированных групп Vitis vinifera L. прогнозируемо достигается подбором диагностически ценных эндонуклеаз рестрикции, каждая из которых способна дискриминировать определенную полиморфную позицию, включая последнюю, детектируемую благодаря модификации обратного праймера UFGT-R2, приводящего к искусственно создаваемому сайту рестрикции для Hinf I при SNP c заменой цитозина (C) на гуанин (G). For the genoidentification of industrial grape varieties, molecular genetic analysis can be used for the locus of the UFGT gene (UDP-glucose:flavonoid 3-O-glucosyltransferase) Vitis vinifera L. 705 nucleotides long, with 34 polymorphic positions (1 INDEL and 33 SNPs). Whereas, for DNA authentication of wine materials and wines, it is advisable to analyze a shorter locus (due to strong fragmentation of residual grape nucleic acids extracted from wine debris), affecting 5 detectable polymorphic positions (1 INDEL and 4 SNPs), the interpretation of which can characterize 13 UFGT -gene-associated groups not only by direct sequencing of a specific PCR product, but also by other approaches that require development. Therefore, the aim of this study was a predictive assessment of the applicability of PCR-RFLP analysis for the detection of 5 diagnostically significant polymorphic positions and the subsequent identification of 13 UFGT -gene-associated groups of Vitis vinifera L. when testing the grape varietal diversity, as well as the wine material produced from it. Isolation of DNA from the sample prepared biomaterial can be performed using the commercial kit «innuPREP Plant DNA Kit», and PCR with primers UFGT-F1 and UFGT-R2 can be performed using the «Phire Plant Direct PCR Master Mix». RFLP analysis is performed with selected restriction endonucleases ( Pst I, Bsa XI, Bts I Mut I and Hinf I). Detection of PCR-RFLP fragments is performed by visualization of electrophoregrams in a UV transilluminator. Alignment and restriction mapping of the reference nucleotide sequences of the UFGT locus of the Vitis vinifera L. gene was carried out using the BLAST, ClustalW, and NEBcutter V2.0 programs, followed by modeling of the corresponding PCR-RFLP profiles. As a result of the study, it was found that the applicability of PCR-RFLP analysis for the identification of 13 UFGT -gene-associated groups of Vitis vinifera L. is predictably achieved by the selection of diagnostically valuable restriction endonucleases, each of which is able to discriminate a certain polymorphic position, including the last one, detected due to the modification of the reverse primer UFGT-R2, leading to an artificially created restriction site for Hinf I in SNP with the replacement of cytosine by guanine.

Ячменный солод является основным ингредиентом для производства ферментированных напитков, формирующим их вкус, цвет и аромат, а применительно к пиву еще и стойкость и качество пены. Для контроля за соблюдением норматива технического регламента ЕАЭС 047/2018 по допустимому порогу частичной замены пивоваренного солода зерном или продуктами его переработки необходимо создание новых методологических подходов, в том числе на основе молекулярно-генетических методов исследования. Поэтому цель настоящей работы заключалась в разработке способов определения относительной доли ячменного солода в дробленых зернопродуктах методами ОТ-ПЦР и ПЦР. Экстракцию нуклеиновых кислот из пробоподготовленного материала осуществляли коммерческим набором innuPREP Plant DNA Kit по рекомендованному производителем протоколу 2. Постановку ОТ-ПЦР и ПЦР с образцами выделенных нуклеиновых кислот ячменя выполняли коммерческим набором OneTube RT-PCRmix c использованием олигонуклеотидных праймеров серий Pazx и Actin, инициирующих амплификацию ген-специфичных продуктов длиной 282 bp и 369 bp соответственно. В ходе экспериментов выявлена общая тенденция к увеличению яркости свечения амплифицированных продуктов по мере повышения в контрольных образцах дробленых зернопродуктов доли ячменного солода. Разработанные способы основаны на ОТ-ПЦР- и ПЦР-анализе амплифицируемых локусов генов pazx и actin-7 Hordeum vulgare L. гель-электрофорезной детекцией с визуальной и программной интерпретацией получаемой электрофореграммы для последующего построения соответствующей процентной шкалы. При этом один из предложенных способов имеет сходство с ранее апробированным прототипом в части задействованных праймеров серии Pazx, но отличается протоколом постановки генетического теста. Дополнительно протестированный набор праймеров серии Actin, инициирующий амплификацию локуса гена «домашнего хозяйства» actin-7, проявил диагностический потенциал в определении относительной доли солода в дробленых зернопродуктах и может эффективно применяться при аналогичной оценке пивоваренного сырья даже из мутантных генотипов ячменя с дефицитом серпинов. Barley malt is the main ingredient for the production of fermented drinks, forming their taste, color and aroma, and in relation to beer, also the stability and quality of the foam. To control compliance with the standard of the technical regulation of the EEU 047/2018 on the permissible threshold of partial replacement of brewing malt with grain or products of its processing, it is necessary to create new methodological approaches, including those based on molecular genetic research methods. Therefore, the aim of this work was to develop methods for determining the relative proportion of barley malt in crushed grain products by RT-PCR and PCR. Extraction of nucleic acids from the sample prepared material was carried out using the commercial kit innuPREP Plant DNA Kit according to the protocol 2 recommended by the manufacturer. RT-PCR and PCR with samples of isolated barley nucleic acids were performed using the commercial kit OneTube RT-PCRmix using oligonucleotide primers of the Pazx and Actin series, initiating the amplification of gene-specific products with a length of 282 bp and 369 bp, respectively. In the course of the experiments, a general trend was revealed towards an increase in the brightness of the glow of the amplified products as the proportion of barley malt in the control samples of crushed grain products increased. The developed methods are based on RT-PCR and PCR analysis of amplifiable loci of the pazx and actin-7 genes of Hordeum vulgare L. by gel electrophoresis detection with visual and software interpretation of the resulting electrophoregram for subsequent construction of the corresponding percentage scale. At the same time, one of the proposed methods is similar to the previously tested prototype in terms of the involved primers of the Pazx series, but differs in the protocol for setting up a genetic test. An additionally tested set of primers of the Actin series, initiating amplification of the actin-7 housekeeping gene locus, showed diagnostic potential in determining the relative proportion of malt in crushed grain products, and can be effectively used in a similar assessment of brewing raw materials even from serpin-deficient barley mutant genotypes.

Высокий уровень присутствия в обороте пищевой продукции некачественных и фальсифицированных продуктов питания определил необходимость разработки и внедрения государственной программы «Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года». При этом значительный акцент в Стратегии 2030 сделан на мониторинге качества пищевой продукции. В статье рассматриваются два возможных направления его реализации. Первое направление представляет собой ограниченный функционал мониторинга - определение качества пищевых продуктов, проводимое испытательными лабораториями (центрами), и передача данных (протоколов) в реестр информационной системы. Данное направление мониторинга ограничивает доступ некачественной продукции в торговый оборот, но при этом не позволяет влиять непосредственно на процесс повышения качества пищевой продукции в процессе производства. Второе направление предполагает непосредственное участие испытательных центров в управлении повышением качества продуктов на основе полученных результатов испытаний, разработки предложений по повышению качества продукции и передачи соответствующих документов производителю. Реализация данного направления подразумевает создание отраслевых центров мониторинга (ОЦМ) качества продукции на базе испытательных центров отраслевых институтов пищевого профиля в рамках Национального центра мониторинга качества пищевой продукции, создание которого является необходимым условием реализации Стратегии-2030. ОЦМ могут быть созданы на базе испытательных центров, обладающих достаточным потенциалом, в отличие от испытательных лабораторий с ограниченными возможностями. Оперативная связь ОЦМ с предприятиями в рамках мониторинга качества пищевой продукции не только сократит сроки реализации Стратегии-2030, но и позволит придать существенный импульс взаимодействию лабораторий НИИ с предприятиями пищевой отрасли страны. The high level of presence in the circulation of food products of poor quality and adulterated foods identified the need for the development and implementation of the state program «Quality Improvement Strategy of food products in the Russian Federation up to 2030». At the same time, a significant emphasis in Strategy-2030 is placed on monitoring the quality of food products. The article discusses two possible directions for its implementation. The first direction is limited monitoring functionality - determining the quality of foods, conducted testing laboratories (centers) and data transfer (protocols) in the register of information system. This monitoring direction restricts access of substandard products in the turnover, but it does not allow direct influence on the process of improving the quality of food products in the production process. The second direction involves the direct participation of test centers in the management of improving the quality of products based on the test results obtained, developing proposals for improving the quality of products and transferring the relevant documents to the manufacturer. The implementation of this direction implies the creation of a sectoral monitoring center (SMC) of product quality on the basis of testing centers of sectoral institutes of the food profile within the framework of the National Center for Monitoring Food Quality, the creation of which is a prerequisite for the implementation of the Strategy-2030. SMC can be created on the basis of testing centers with sufficient capacity, in contrast to testing laboratories with limited capabilities. SMC immediate connection with the companies within the food quality monitoring not only reduce the time implementation of the Strategy-2030, but will give a significant impetus to cooperation with the Research Institute laboratories enterprises of food industry of the country.