Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Показанные здесь маленькие палочки - это молочнокислые бактерии, которые превращают лактозу и другие сахара в молочную кислоту . Продукты их метаболизма могут иметь доброкачественный консервант.
3D-модель низина , особенно эффективного консерванта, вырабатываемого некоторыми молочнокислыми бактериями.

Биоконсервация - это использование естественной или контролируемой микробиоты или противомикробных препаратов в качестве способа сохранения пищи и продления срока ее хранения . [1] Биоконсервация пищевых продуктов, особенно с использованием молочнокислых бактерий (ЛАБ), которые ингибируют микробы, вызывающие порчу пищевых продуктов, практиковалась с ранних лет, сначала бессознательно, но в конечном итоге с все более прочной научной основой. [2] Полезные бактерии или продукты ферментации, производимые этими бактериями, используются в биоконсервации для контроля порчи и обезвреживания патогенов в пищевых продуктах. [3]Существуют различные способы действия, с помощью которых микроорганизмы могут мешать росту других, например, производство органических кислот, что приводит к снижению pH и антимикробной активности недиссоциированных молекул кислоты, большого разнообразия небольших ингибирующих молекул, включая водород. пероксид и др. [2] Это безвредный экологический подход, который привлекает все большее внимание. [1]

Биоконсерванты и способы действия [ править ]

Молочнокислые бактерии [ править ]

Особый интерес представляют молочнокислые бактерии (ЛАБ). Молочнокислые бактерии обладают антагонистическими свойствами, что делает их особенно полезными в качестве биоконсервантов. Когда LAB конкурируют за питательные вещества, их метаболиты часто включают активные противомикробные вещества, такие как молочная и уксусная кислоты, перекись водорода и пептидные бактериоцины . Некоторые LAB продуцируют антимикробный низин, который является особенно эффективным консервантом. [4] [5]

В наши дни бактериоцины LAB используются как неотъемлемая часть барьерной технологии . Использование их в сочетании с другими методами консервирования может эффективно контролировать бактерии, вызывающие порчу, и другие патогенные микроорганизмы, а также может подавлять деятельность широкого спектра организмов, включая изначально устойчивые грамотрицательные бактерии » . [1] Молочнокислые бактерии и пропионибактерии были тщательно изучены. за их эффективность против порчи, вызывающей появление дрожжей и плесени при порче пищевых продуктов. [6]

[7] [8] [9] [10] Этот рисунок иллюстрирует путь сохранения пищи, сопровождаемый молочнокислыми бактериями с участием низина , а также путь сохранения пищи, сопровождаемый солью. Кроме того, проиллюстрирован и описан барьерный эффект сохранения пищевых продуктов, например, путем добавления молочнокислых бактерий и соли в пищевой продукт.

Дрожжи [ править ]

Сообщается, что помимо молочнокислых бактерий дрожжи также обладают эффектом биоконсервации из-за их антагонистической активности, основанной на конкуренции за питательные вещества, выработке и переносимости высоких концентраций этанола, а также на синтезе большого класса антимикробных соединений. проявляет широкий спектр активности против микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов, а также против патогенов растений, животных и человека. [11]

Бактерия / дрожжи, которые являются подходящим кандидатом для использования в качестве биоконсерванта, не обязательно должны ферментировать пищу. Однако, если условия подходят для роста микробов, тогда биоконсервативная бактерия будет хорошо конкурировать за питательные вещества с порчей и патогенными бактериями в пище. В качестве продукта метаболизма он также должен производить кислоты и другие противомикробные агенты, в частности, бактериоцины. Биоконсервативные бактерии, такие как молочнокислые бактерии, должны быть безвредными для человека. [3]

Бактериофаги [ править ]

Бактериофаги (по-гречески «пожиратель бактерий») или просто фаги - это вирусы, поражающие бактерии. [12] Большинство всех известных бактериофагов демонстрируют геном двухцепочечной ДНК внутри капсида вириона и принадлежат к отряду хвостатых фагов, Caudovirales. Хвостатые фаги можно разделить на три семейства: Podoviridae, которые характеризуются очень короткими хвостами; Myoviridae с более длинными, прямыми и сократительными хвостами; и Siphoviridae, которые можно идентифицировать по их длинным и гибким хвостам. Другая хорошо изученная группа фагов с множеством применений, хотя и незначительная с точки зрения видового разнообразия, представлена ​​нитчатыми фагами, которые демонстрируют геном одноцепочечной ДНК, украшенный спиральным белковым слоем, окружающим молекулу ДНК. [12] Бактериофаги повсеместно распространены в природе и также могут быть выделены из микрофлоры человека или животных. Их количество в десять раз превышает количество бактериальных видов-хозяев, что представляет собой наиболее многочисленную самовоспроизводящуюся сущность на Земле, насчитывающую всего около 1031 фага. [13]Идея использования фагов против нежелательных бактерий возникла вскоре после их открытия. С улучшениями в органической химии в 1950-х годах исследования и разработка антибиотиков широкого спектра действия вытеснили интерес к исследованиям бактериофагов. Несколько лабораторий проверяли пригодность изолятов бактериофагов для борьбы с определенными бактериальными патогенами. Значительный прогресс в этом исследовании был достигнут в Институте бактериофагов в Тбилиси, Грузия, где фаговая терапия обычно применяется в области медицинских исследований. Сегодня лечение устойчивых к антибиотикам бактерий является сложной задачей. В последнее время исследования бактериофагов получили дополнительный импульс в свете идентификации устойчивых к антибиотикам возбудителей инфекционных заболеваний, при которых применение антибиотиков неэффективно.поэтому исследования по применению бактериофагов интенсивно пересматриваются.[12] Бактериофаги недавно получили общепризнанный статус безопасных из-за отсутствия токсичности и других вредных воздействий на здоровье человека для применения в мясных продуктах в США. [14]

Фаговые препараты, специфичные для серотипов L. monocytogenes, E. coli O157: H7 и S. enterica , были коммерциализированы и одобрены для применения в пищевых продуктах или как часть протоколов обеззараживания поверхности. [14]

Биоконсервация мяса [ править ]

В мясопереработке биоконсервация широко изучалась в ферментированных мясных продуктах и ​​готовых к употреблению мясных продуктах. [15] [16] [17] Использование местной или искусственно созданной микробной популяции для улучшения здоровья и продуктивности животных и / или для уменьшения количества патогенных организмов было названо пробиотическим или конкурентным подходом к улучшению. [18] Разработанные стратегии повышения конкурентоспособности включают конкурентное исключение, добавление микробной добавки (пробиотика), которая улучшает здоровье желудочно-кишечного тракта, и добавление ограничивающего, не усваиваемого хозяином питательного вещества (пребиотика), которое обеспечивает существующий (или внедренный) комменсальный микробный у населения конкурентное преимущество в желудочно-кишечном тракте. [16]Каждый из этих подходов использует деятельность естественной микробной экосистемы против патогенов, используя естественную микробную конкуренцию. Вообще говоря, стратегии повышения конкурентоспособности предлагают естественный «зеленый» метод уменьшения количества патогенов в кишечнике пищевых животных. [16]

Биосохранение морепродуктов [ править ]

Продукты рыболовства являются источником широкого спектра ценных питательных веществ, таких как белки, витамины, минералы, жирные кислоты омега-3, таурин и т. Д. Однако продукты рыболовства также связаны с интоксикацией и инфекциями человека. Примерно от 10 до 20% болезней пищевого происхождения связаны с потреблением рыбы. [19] Изменение потребительского спроса привело к снижению привлекательности традиционных процессов, применяемых к морепродуктам (например, соления, копчения и консервирования), по сравнению с мягкими технологиями, предполагающими более низкое содержание соли, более низкую температуру приготовления и вакуумную упаковку (VP) / упаковку в модифицированной атмосфере (MAP). . Эти продукты, разработанные как легкие консервированные рыбные продукты (LPFP), обычно производятся из свежих морепродуктов, и их дальнейшая обработка увеличивает риск перекрестного загрязнения. [19]Этих более мягких обработок обычно недостаточно для уничтожения микроорганизмов, и в некоторых случаях психротолерантные патогенные бактерии и бактерии, вызывающие порчу, могут развиваться в течение длительного срока хранения LPFP. Многие из этих продуктов также едят в сыром виде, поэтому минимизация присутствия и предотвращение роста микроорганизмов имеет важное значение для качества и безопасности пищевых продуктов. [19] Микробиологическая безопасность и стабильность пищевых продуктов основаны на применении консервантов, называемых препятствиями. [20] Нежная текстура и аромат морепродуктов очень чувствительны к технологиям обеззараживания, таким как приготовление пищи, и более поздним мягким технологиям, таким как импульсный свет, высокое давление, озон и ультразвук. Химические консерванты, которые представляют собой не процессы, а ингредиенты, не пользуются популярностью у потребителей из-за спроса на натуральные консерванты. Альтернативным решением, которое привлекает все больше внимания, является технология биоконсервации. [20] [21] [22] При переработке рыбы биоконсервация достигается за счет добавления противомикробных препаратов или повышения кислотности мышц рыбы. Большинство бактерий перестают размножаться при pH ниже 4,5. [19]Традиционно кислотность повышали путем ферментации , маринования или путем прямого добавления уксусной, лимонной или молочной кислоты в пищевые продукты. Другие консерванты включают нитриты , сульфиты , сорбенты , бензоаты и эфирные масла . [4] Основная причина менее задокументированных исследований применения защитных микроорганизмов, бактериофагов или бактериоцинов в морепродуктах для биоконсервации по сравнению с молочными или мясными продуктами, вероятно, заключается в том, что ранние стадии биоконсервации произошли в основном в ферментированных пищевых продуктах, которые не так развиты среди морепродукты. [19] Выбор потенциальных защитных бактерий в морепродуктах является сложной задачей из-за того, что они нуждаются в адаптации к матрице морепродуктов (бедные сахаром и их метаболическая активность не должны изменять исходные характеристики продукта, то есть из-за подкисления, и не вызывать порчу, которая может привести к сенсорному отторжению. [19] Среди микробиоты, выявленной в свежих или переработанных морепродуктах, LAB остается категорией, которая предлагает самый высокий потенциал для прямого применения в качестве биозащитной культуры или для производства бактериоцина. [19]

Коммерческие приложения и продукты [ править ]

Различные фаговые препараты успешно внедряются по всему миру. Были разработаны различные способы применения / доставки в пищевых продуктах. Бактериофаги и их эндолизины могут быть включены в пищевые системы несколькими способами, такими как распыление, окунание или иммобилизация, по отдельности или в сочетании с другими препятствиями. [23] Получение фаговой LMP-1O2 был впоследствии коммерчески как "ListShield" Intralyx, Inc . Было показано, что он эффективен против 170 различных штаммов L. monocytogenes , значительно (в 10-1000 раз) снижая заражение листериями при распылении на готовые к употреблению продукты без изменения общего состава, вкуса и запаха пищи. или цвет. [14]Компания Intralytix также выпустила на рынок противомикробные препараты на основе фагов, такие как SalmoFresh и SalmoLyse, для борьбы с S. enterica . [24] SalmoFresh приготовлен из смеси природных литических бактериофагов, которые избирательно и специфически убивают сальмонеллы, включая штаммы, принадлежащие к наиболее распространенным / высокопатогенным серотипам Typhimurium, Enteritidis, Heidelberg, Newport, Hadar, Kentucky и Thompson. По заявлению производителя, SalmoFresh специально разработан для обработки продуктов с высоким риском заражения сальмонеллой.«заражение. В частности, красное мясо и птицу можно обрабатывать перед измельчением для значительного снижения заражения сальмонеллой. SalmoLyse - это переработанный фаговый коктейль, полученный из SalmoFresh, в котором были заменены два из шести фагов в исходном коктейле. [24] Были составлены и упомянуты дополнительные препараты бактериофагов, которые можно использовать для снижения микробной нагрузки животных перед убоем, и они коммерчески доступны от Omnilytics, такие как линия продуктов BacWash против Salmonella Omnilytics . Еще одно коммерческое применение было разработано, Listex_ P100 от Micreos в Нидерланды и получил общепризнанный статус безопасности (GRAS) от FDA и USDA для использования во всех пищевых продуктах. [23]

Еще одним важным приложением коммерческого бактериофаг является ELICOSALI, широкий спектр анти - Salmonella и « кишечная палочка » фага коктейль, для обработки сельскохозяйственных продуктов , разработанных Элиава института в Тбилиси, Республика Грузия Элиава института . [14]

Безопасность [ править ]

Биоконсервация разумно использует антимикробный потенциал природных микроорганизмов в продуктах питания и / или их метаболитов с долгой историей безопасного использования. Бактериоцины, бактериофаги и ферменты, кодируемые бактериофагами, подпадают под эту теорию. Долгая и традиционная роль молочнокислых бактерий в ферментации пищевых продуктов и кормов является основным фактором, связанным с использованием бактериоцинов в биоконсервации. LAB и их бактериоцины употреблялись непреднамеренно в течение многих лет, что свидетельствует о долгой истории их безопасного использования. Их антимикробный спектр ингибирования, бактерицидный способ действия, относительная толерантность к условиям обработки (pH, NaCl, термообработка) и отсутствие токсичности по отношению к эукариотическим клеткам усиливают их роль в качестве биоконсервантов в пище. [25] Оценка любых новых противомикробных активных веществ в мясе проводится Министерством сельского хозяйства США, которое полагается на оценку GRAS FDA среди других данных о пригодности.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Ananou S, Maqueda M, Martínez-Bueno M и Valdivia E (2007) «Биоконсервация, экологический подход для повышения безопасности и срока годности пищевых продуктов». Архивировано 26 июля 2011 г. на Wayback Machine . Мендес-Вилас (ред.) « Распространение информации о текущих исследованиях и образовательных темах и тенденциях в прикладной микробиологии» , Formatex. ISBN  978-84-611-9423-0 .
  2. ^ a b Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации пищевых продуктов и напитков - 1. Определение новых защитных культур и компонентов культур для биоконсервации пищевых продуктов. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt009273P1/protective-cultures-antimicrobial/identifying-new-protective
  3. ^ a b Юсеф AE и Кэролайн Карлстром C (2003) Пищевая микробиология: лабораторное руководство Wiley, стр. 226. ISBN 978-0-471-39105-0 . 
  4. ^ a b ФАО: Методы сохранения Департамент рыболовства и аквакультуры, Рим. Обновлено 27 мая 2005 г. Проверено 14 марта 2011 г.
  5. ^ Альзамора, Стелла; Тапиа, Мария Соледад; Лопес-Мало, Аурелио (2000). Минимально обработанные фрукты и овощи: основные аспекты и применение . Springer. п. 266. ISBN. 978-0-8342-1672-3.
  6. ^ Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации пищевых продуктов и напитков - 2. Противогрибковые молочнокислые бактерии и пропионибактерии для биоконсервации пищевых продуктов. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt009274A1/protective-cultures-antimicrobial/antifungal-lactic-acid
  7. ^ Адамс, Мартин Р., Морис О. Мосс и Питер МакКлюр. Пищевая микробиология. 4-е изд. Np: Королевское химическое общество, 2014. Печать.
  8. ^ «Молочнокислые бактерии - их использование в пище». EUFIC. Европейский совет по продовольственной информации, январь 2016 г. Web. 26 ноября 2016 г.
  9. ^ Приход, Микки. "Как соль и сахар предотвращают микробную порчу?" Scientific American. Scientific American, подразделение Nature America, Inc., 17 февраля 2006 г., Web. 27 ноября 2016 г.
  10. ^ Soomro, Айджаз Хуссейн, Тарик Масуда и Anwaar Киран. «Роль молочнокислых бактерий (LAB) в сохранении пищевых продуктов и здоровье человека - обзор». ResearchGate. Азиатская сеть научной информации, январь 2002 г. Web. 27 ноября 2016 г.
  11. ^ Muccilli, S .; Рестучча, К. (2015). «Биозащитная роль дрожжей» . Микроорганизмы . 3 (4): 588–611. DOI : 10.3390 / microorganisms3040588 . PMC 5023263 . PMID 27682107 .  
  12. ^ a b c Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации пищевых продуктов и напитков - 6. Бактериофаги и безопасность пищевых продуктов. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt009277EL/protective-cultures-antimicrobial/bacteriophages-food-safety
  13. ^ BRUSSOW Н и Куттер Е (2005). «Экология фагов». В Kutter E и Sulakvelidze A (eds) Bacteriophages - Biology and Application, New York, CRC Press, 13 1 pp.
  14. ^ a b c d Перес Пулидо, Рубен; Гранде Бургос, Мария Хосе; Гальвес, Антонио; Лукас Лопес, Росарио (2015). «Применение бактериофагов в послеуборочной борьбе с патогенными бактериями человека и бактериями, портящими пищу». Критические обзоры в биотехнологии . 36 (5): 1–11. DOI : 10.3109 / 07388551.2015.1049935 . ISSN 0738-8551 . PMID 26042353 .  
  15. ^ Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации пищевых продуктов и напитков - 7. Использование антимикробных культур, бактериоцинов и бактериофагов для снижения переносимости бактериальных патогенов пищевого происхождения домашней птицей. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt009277U3/protective-cultures-antimicrobial/using-antimicrobial-cultures
  16. ^ a b c Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации продуктов питания и напитков - 8. Использование антимикробных культур, бактериоцинов и бактериофагов для снижения переноса патогенов пищевого происхождения у крупного рогатого скота и свиней. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt009278K1/protective-cultures-antimicrobial/using-antimicrobial-cultures-2
  17. ^ Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации пищевых продуктов и напитков - 12. Применение защитных культур, бактериоцинов и бактериофагов в ферментированных мясных продуктах. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00927AP3/protective-cultures-antimicrobial/applications-protective-4
  18. Перейти ↑ Fuller, R (1989). «Пробиотики у человека и животных» . J. Appl. Бактериальный . 66 (5): 365–378. DOI : 10.1111 / j.1365-2672.1989.tb05105.x . PMID 2666378 . 
  19. ^ a b c d e f g Лакруа, Кристоф. (2011). Защитные культуры, антимикробные метаболиты и бактериофаги для биоконсервации продуктов питания и напитков - 13. Применение защитных культур, бактериоцинов и бактериофагов в свежих морепродуктах и ​​морепродуктах. Издательство Вудхед. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt00927B0C/protective-cultures-antimicrobial/applications-protective-2
  20. ^ a b RODGERS s (2001), «Сохранение неферментированных охлажденных продуктов с микробными культурами: обзор», Trends in Food Science and Technology 12,276-284.
  21. ^ DORTU c и THONART P (2009), «Бактериоцины из молочнокислых бактерий: интерес для биоконсервации пищевых продуктов», Biotechnol Agron Soc Environ 13, 143-154.
  22. ^ CALO-MATA P, ARLINDO S, BOEHME K, DE MIGUEL T, PASCOAL A и BARROSVELAZQUEZ J (2008), «Текущие применения и будущие тенденции молочнокислых бактерий и их бактериоцинов для биоконсервирования водных пищевых продуктов», Food andBioprocess Technology 1,43-63.
  23. ^ a b Hagens, S; Лесснер, MJ (2010). «Бактериофаг для биоконтроля патогенов пищевого происхождения: расчеты и соображения». Curr Pharm Biotechnol . 11 (1): 58–68. DOI : 10.2174 / 138920110790725429 . PMID 20214608 . S2CID 11806178 .  
  24. ^ а б Вулстон, Дж; Парки, АР; Абуладзе, Т; и другие. (2013). «Бактериофаги, литические для сальмонеллы, быстро снижают заражение сальмонеллами на стеклянных и нержавеющих поверхностях» . Бактериофаг . 3 (3): e25697. DOI : 10,4161 / bact.25697 . PMC 3821689 . PMID 24228226 .  
  25. ^ Гарсия, Пилар; Родригес, Лорена; Родригес, Ана; Мартинес, Беатрис (2010). «Биоконсервация пищевых продуктов: многообещающие стратегии с использованием бактериоцинов, бактериофагов и эндолизинов». Тенденции в пищевой науке и технологиях . 21 (8): 373–382. DOI : 10.1016 / j.tifs.2010.04.010 . hdl : 10261/51440 .