Which pathway is used by Streptococcus thermophilus for...

Q.1

ICAR AIEEA PG 2024 - Dairy Science (Q.32)

Match the Following +4 −1

Match each microorganism with the correct activity:

(ii) Flavour production

(iii) Spoilage

(iv) Acid Production

प्रत्येक सूक्ष्मजीव को उसकी सही गतिविधि से सुमेलित करें:

(ii) स्वाद/सुगंध उत्पादन (Flavour production)

(iii) विकृति (Spoilage)

(iv) अम्ल उत्पादन (Acid Production)

List - I		List - II
A	Pseudomonas Pseudomonas	I	Pathogenic and spoilage both Pathogenic and spoilage both
B	S. thermophilus, L. lactis ssp. lactis S. thermophilus, L. lactis ssp. lactis	II	Flavour production Flavour production
C	Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae	III	Spoilage Spoilage
D	L. lactis subsp. lactis bv. diacetylactis L. lactis subsp. lactis bv. diacetylactis	IV	Acid Production Acid Production

(A) - (III), (B) - (IV), (C) - (I), (D) - (II) (A) - (III), (B) - (IV), (C) - (I), (D) - (II) (A) - (II), (B) - (III), (C) - (IV), (D) - (I) (A) - (II), (B) - (III), (C) - (IV), (D) - (I) (A) - (III), (B) - (II), (C) - (I), (D) - (IV) (A) - (III), (B) - (II), (C) - (I), (D) - (IV) (A) - (IV), (B) - (I), (C) - (II), (D) - (III) (A) - (IV), (B) - (I), (C) - (II), (D) - (III)

Correct matching is:

Pseudomonas $\rightarrow$ (III) Spoilage (psychrotrophic production of heat-stable lipases and proteases causing bitter, fruity, or rancid defects).
S. thermophilus, L. lactis ssp. lactis $\rightarrow$ (IV) Acid Production (ferments lactose to lactic acid).
Enterobacteriaceae $\rightarrow$ (I) Pathogenic and spoilage both (includes pathogenic Salmonella/E. coli as well as coliforms that cause gas and off-flavors).
L. lactis subsp. lactis bv. diacetylactis $\rightarrow$ (II) Flavour production (ferments citrate to diacetyl, giving characteristic buttery aroma).

सही सुमेलन है:

स्यूडोमोनास (Pseudomonas) $\rightarrow$ (III) विकृति (Spoilage - ताप-स्थिर लाइपेस और प्रोटीएज का साइक्रोट्रोफिक उत्पादन जो कड़वा, फल जैसा या बासी दोष पैदा करता है)।
S. thermophilus, L. lactis ssp. lactis $\rightarrow$ (IV) अम्ल उत्पादन (Acid Production - लैक्टोज को लैक्टिक एसिड में किण्वित करता है)।
एंटरोबैक्टीरियासी (Enterobacteriaceae) $\rightarrow$ (I) रोगजनक और विकृति दोनों (Pathogenic and spoilage both - इसमें रोगजनक Salmonella / E. coli के साथ-साथ कोलीफॉर्म शामिल हैं जो गैस और दुर्गंध पैदा करते हैं)।
L. lactis subsp. lactis bv. diacetylactis $\rightarrow$ (II) स्वाद/सुगंध उत्पादन (Flavour production - साइट्रेट को डायसेटाइल में किण्वित करता है, जिससे विशिष्ट मक्खन जैसी सुगंध मिलती है)।

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Q.2

ICAR AIEEA PG Dairy Science 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.42)

MCQ (Single Correct) +4 −1

In the citrate metabolic pathway, reduction of diacetyl results in the formation of which compound?

सिट्रेट उपापचयी पथ (citrate metabolic pathway) में, डायएसिटिल (diacetyl) के अपचयन से किस यौगिक का निर्माण होता है?

Oxaloacetate ऑक्सालोएसिटेट Pyruvate पाइरूवेट Acetoin एसिटोइन $\alpha$-acetolactate $\alpha$-एसिटोलैक्टेट

Biochemical pathways of starter citrate fermentation in LAB:
In aroma-producing lactic acid bacteria (Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis and Leuconostoc mesenteroides):

Citrate is cleaved by citrate lyase into oxaloacetate and acetate, which is further decarboxylated to pyruvate.
Pyruvate condensation yields $\alpha$-acetolactate, which oxidatively decarboxylates to diacetyl (the primary buttery aroma compound).
When milk fermentations are over-incubated, bacterial diacetyl reductase (acetoin dehydrogenase) reduces diacetyl to Acetoin (3-hydroxy-2-butanone), which has a much higher flavor threshold (bland flavour). Acetoin may be further reduced to 2,3-butanediol.

Therefore, reduction of diacetyl yields Acetoin, matching option 3.

लैक्टिक जीवाणुओं में सिट्रेट उपापचय पथ:
सुगंध उत्पादक स्टार्टर जीवाणुओं में मक्खन जैसी सुगंध देने वाला डायएसिटिल बनता है:

सिट्रेट से पाइरूवेट और फिर $\alpha$-एसिटोलैक्टेट से डायएसिटिल बनता है।
जब किण्वन लंबे समय तक चलता है, तो जीवाणुओं का डायएसिटिल रिडक्टेस (diacetyl reductase) एंजाइम डायएसिटिल का अपचयन करके इसे 'एसिटोइन' (Acetoin - 3-hydroxybutanone) में बदल देता है, जिससे मक्खन जैसी सुगंध क्षीण हो जाती है।

अतः विकल्प 3 (एसिटोइन) सही उत्तर है।

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Q.3

ICAR AIEEA PG Dairy Science 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.47)

Match the Following +4 −1

Match List-I with List-II:

Choose the correct answer from the options given below:

सूची-I को सूची-II से सुमेलित कीजिए:

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

List - I		List - II
A	Gassiness गैस निर्माण / गैसीनेस (Gassiness)	I	Kefiran केफिरान (Kefiran)
B	Leuconostoc sp. ल्यूकोनॉस्टॉक प्रजाति (Leuconostoc sp.)	II	Implant in intestinal tract आंत्र पथ में प्रत्यारोपण (Implant in intestinal tract)
C	Lactobacillus acidophilus लैक्टोबैसिलस एसिडोफिलस (Lactobacillus acidophilus)	III	Cultured butter milk संवर्धित छाछ (Cultured butter milk)
D	Polysaccharide पॉलीसेकेराइड (Polysaccharide)	IV	Kluyveromyces क्लुइवेरोमाइसेस (Kluyveromyces)

(A)-(IV), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(I) (A)-(IV), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(I) (A)-(I), (B)-(II), (C)-(III), (D)-(IV) (A)-(I), (B)-(II), (C)-(III), (D)-(IV) (A)-(I), (B)-(II), (C)-(IV), (D)-(III) (A)-(I), (B)-(II), (C)-(IV), (D)-(III) (A)-(III), (B)-(IV), (C)-(I), (D)-(II) (A)-(III), (B)-(IV), (C)-(I), (D)-(II)

Biological associations in fermented dairy foods:

Gassiness in dairy products is caused by lactose-fermenting yeasts like Kluyveromyces marxianus (K. lactis) generating copious $CO_2$ $\to$ (IV).
Leuconostoc sp. (Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris) is the essential aroma- and diacetyl-producing starter used in the manufacture of Cultured buttermilk $\to$ (III).
Lactobacillus acidophilus is a human-origin probiotic capable of bile tolerance and surviving gastric transit to implant/colonize the intestinal tract $\to$ (II).
Polysaccharide (specifically the soluble capsular exopolysaccharide Kefiran) is synthesized by Lactobacillus kefiranofaciens within kefir grains $\to$ (I).

Therefore, the correct match is (A)-(IV), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(I), matching option 1.

किण्वित डेयरी उत्पादों और सूक्ष्मजीवों का मिलान:

गैसीनेस (Gassiness): लैक्टोज किण्वन करने वाले खमीर जैसे क्लुइवेरोमाइसेस (Kluyveromyces) द्वारा अत्यधिक गैस ($CO_2$) बनाने से होती है $\to$ (IV)
ल्यूकोनॉस्टॉक प्रजाति: संवर्धित छाछ (Cultured buttermilk) में सुगंध व डायएसिटिल उत्पन्न करने वाला मुख्य स्टार्टर है $\to$ (III)
लैक्टोबैसिलस एसिडोफिलस: मानव आंत में जीवित रहकर आंत्र पथ में स्थापित (Implant in intestinal tract) होने वाला प्रोबायोटिक है $\to$ (II)
पॉलीसेकेराइड: केफिर के दानों में पाया जाने वाला चिपचिपा बहिःपॉलीसेकेराइड 'केफिरान' (Kefiran) है $\to$ (I)

अतः सही मिलान (A)-(IV), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(I) है, जो विकल्प 1 में दिया गया है।

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Q.4

ICAR AIEEA PG Dairy Science 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.52)

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which pathway is used by Streptococcus thermophilus for galactose metabolism?

गैलेक्टोज उपापचय के लिए स्ट्रेप्टोकोकस थर्मोफिलस (Streptococcus thermophilus) द्वारा किस पथ का उपयोग किया जाता है?

Leloir pathway लेलॉयर पथ Tagatose 6-p-pathway टैगाटोज 6-पी-पथ Phosphoketolase pathway फॉस्फोकीटोलेस पथ Glycolytic pathway ग्लाइकोलाइटिक पथ

Galactose fermentation enzymology in thermophilic starters:

Streptococcus thermophilus metabolizes galactose via the Leloir pathway. Galactose is transported across the membrane and converted to glucose-1-phosphate via sequential reactions catalyzed by the gal operon enzymes: galactokinase (GalK), galactose-1-phosphate uridylyltransferase (GalT), and UDP-galactose 4-epimerase (GalE).
Tagatose 6-phosphate pathway is used by Lactococcus lactis and Staphylococcus aureus for phosphorylated galactose from lactose-PTS.
Phosphoketolase pathway is used by heterofermentative leuconostocs and lactobacilli.
Glycolysis (Embden-Meyerhof pathway) metabolizes glucose, not direct galactose.

Therefore, option 1 (Leloir pathway) is the correct answer.

स्ट्रेप्टोकोकस थर्मोफिलस में गैलेक्टोज उपापचय का पथ:

लेलॉयर पथ (Leloir pathway): स्ट्रेप्टोकोकस थर्मोफिलस गैलेक्टोज को ग्लूकोज-1-फॉस्फेट में बदलने के लिए लेलॉयर पथ का उपयोग करता है, जिसमें गैलेक्टोकाइनेज (GalK), गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट यूरिडिलिलट्रांसफरेज (GalT) और UDP-गैलेक्टोज 4-एपिमरेज (GalE) एंजाइम कार्य करते हैं।
टैगाटोज 6-फॉस्फेट पथ लैक्टोकोकस लैक्टिस द्वारा उपयोग किया जाता है।
फॉस्फोकीटोलेस पथ विषम-किण्वक जीवाणुओं में पाया जाता है।
ग्लाइकोलिसिस ग्लूकोज का उपापचय करता है।

अतः विकल्प 1 (लेलॉयर पथ) सही उत्तर है।

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Q.5

ICAR AIEEA PG Dairy Science 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.53)

Statement Based +4 −1

Given below are two statements

Statement (I) : Leuconostocs are lactic acid bacteria containing phosphoketolase.

Statement (II) : Leuconostocs metabolize lactose through 6-P-gluconate pathway and produce equimolar amount of $CO_2$, lactate and acetate/ethanol.

In light of the above statements, choose the most appropriate answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं

कथन (I) : ल्यूकोनॉस्टॉक (Leuconostocs) ऐसे लैक्टिक अम्ल जीवाणु हैं जिनमें फॉस्फोकीटोलेज (phosphoketolase) एंजाइम होता है।

कथन (II) : ल्यूकोनॉस्टॉक 6-पी-ग्लूकोनेट पथ (6-P-gluconate pathway) के माध्यम से लैक्टोज का उपापचय करते हैं और $CO_2$, लैक्टेट और एसिटेट/एथेनॉल की सममोलर (equimolar) मात्रा उत्पन्न करते हैं।

उपरोक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनिए:

Both Statement (I) and Statement (II) are true. कथन (I) और कथन (II) दोनों सही हैं। Both Statement (I) and Statement (II) are false. कथन (I) और कथन (II) दोनों गलत हैं। Statement (I) is true but Statement (II) is false. कथन (I) सही है लेकिन कथन (II) गलत है। Statement (I) is false but Statement (II) is true. कथन (I) गलत है लेकिन कथन (II) सही है।

Heterofermentative metabolism of the genus Leuconostoc:

Statement (I) is true: Leuconostocs lack fructose-1,6-bisphosphate aldolase and exclusively possess the key diagnostic enzyme phosphoketolase, making them obligately heterofermentative lactic acid bacteria.
Statement (II) is true: Leuconostocs oxidize hexoses through the 6-phosphogluconate (pentose phosphoketolase) pathway. Ribulose-5-phosphate is decarboxylated to yield $CO_2$ and xylulose-5-phosphate, which is cleaved by phosphoketolase to yield glyceraldehyde-3-phosphate (forming lactate) and acetyl phosphate (forming acetate or ethanol) in equimolar amounts ($1\text{ mol }CO_2 : 1\text{ mol lactate} : 1\text{ mol acetate/ethanol}$ per mole glucose).

Therefore, both Statement (I) and Statement (II) are true, matching option 1.

ल्यूकोनॉस्टॉक के विषम-किण्वन (Heterofermentative) उपापचय के सिद्धांत:

कथन (I) सही है: ल्यूकोनॉस्टॉक प्रजातियों में एल्डोलेज़ एंजाइम नहीं होता है बल्कि इनमें प्रमुख फॉस्फोकीटोलेज (phosphoketolase) एंजाइम पाया जाता है।
कथन (II) सही है: ये जीवाणु 6-फॉस्फोग्लूकोनेट पथ के माध्यम से शर्करा का किण्वन करते हैं और प्रति अणु ग्लूकोज से समान आणविक अनुपात (equimolar) में कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$), लैक्टिक अम्ल (लैक्टेट) और एसिटेट या एथेनॉल उत्पन्न करते हैं।

अतः कथन (I) और कथन (II) दोनों सही हैं (विकल्प 1)।

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