Микробиология порчи продуктов в вашем холодильнике
Каждый, кто хоть раз оставлял хлеб, продукты или остатки еды, а потом возвращался и наблюдал, что природа уже взяла свое, имеет опыт использования 5 органов чувств (глаза, нос, [надеюсь, реже] вкусовые рецепторы и даже уши - крышка контейнера «хлопает»), чтобы распознать порчу продуктов.
Но задумывались ли вы когда-нибудь, какие микроорганизмы можно вырастить в лаборатории из разлагающейся пищи в вашем холодильнике? Чтобы удовлетворить свое любопытство, Мэтью Петтенгилл, научный руководитель отдела клинической микробиологии в больнице Университета Томаса Джефферсона (США), решил взять пробы различных обычных продуктов питания из собственного дома (или из местного продуктового магазина), которые либо имели видимые признаки гниения, либо были просрочены по сроку годности.
Цель: определить, какие организмы в них присутствуют, используя микроскопию с окрашиванием по Граму или лактофеноловым хлопковым синим, а также провести базовый бактериальный анализ (основные среды, такие как шоколадный агар и агар Макконки, и масс-спектрометрия MALDI-TOF). Здесь он описывает свои наблюдения и делится выводами. Следуйте за ним, внимательно изучите представленные изображения и посмотрите, сможете ли вы идентифицировать организмы раньше него!
Примечание 1: Пожалуйста, не пытайтесь делать это дома. Для проведения этих анализов потребовались специальные лабораторные знания, оборудование и помещения.
Примечание 2: Все фото ниже сделаны Мэтью Петтенгиллом.
Случай 1: Невскрытый сыр фета до истечения срока годности
Наблюдения:
Мне очень хотелось приготовить греческий салат, но когда я достал из холодильника сыр фета, он выглядел не так, как надо, со слизкой обесцвеченной поверхностью. Поэтому я принес его в лабораторию для проверки!
Вверху: осклизлый сыр фета. Внизу: рост микроорганизмов из образца сыра фета на Сабуро декстрозном агаре.
Эксперименты:
Насколько я мог судить, пакет был хорошо запечатан, поэтому я открыл его и окрасил образец по Граму, что позволило обнаружить почкующиеся дрожжи при рассмотрении под микроскопом. Образец был посеян на Сабуро декстрозный агар и оставлен расти при 30ºC. Через несколько дней один из моих коллег проверил образец на MALDI-TOF.
Идентификация:
Выделенный организм был идентифицирован как Kluyveromyces lactis. K. lactis - это дрожжи, используемые в производстве сыра в качестве замены животного сычужного фермента, который служит для свертывания молока. Возможно, рост в данной упаковке сыра фета был вызван каким-то нарушением процесса пастеризации или производства - K. lactis был обнаружен к примеру в испорченной фете, полученной в ходе исследования на Сардинии.
Случай 2: "Антистрептококковое" яблочное пюре
Наблюдения:
Осенью моя семья любит делать собственное яблочное пюре и консервировать его, чтобы есть в течение всего года. Однажды я заметил, что в банке с яблочным пюре, которая простояла в холодильнике несколько месяцев, появилась обычная плесень.
Эксперименты:
Чтобы определить, что растет на моем яблочном пюре, я сначала с помощью лабораторного скотча, похожего на упаковочную ленту, аккуратно снял одну из зеленых пушистых колоний непосредственно с продукта. Затем я окрасил снятую колонию лактофеноловым синим и рассмотрел ее под микроскопом.
Вверху: зеленовато-серые колонии плесени на поверхности яблочного пюре. Внизу: лактофеноловое окрашивание микроорганизмов из яблочного пюре.
Идентификация:
Структура конидиофоров и фиалид, а также зеленовато-серый цвет колонии наводят на мысль, что это Penicillium, распространенная экологическая плесень, которая принесла миру много пользы, подарив нам пенициллин! Однако я не рекомендую делать пенициллин в домашних условиях - его следует использовать только по назначению врача и приобретать в аптеке (а не из плесени).
Случай 3: Невскрытая упаковка хлеба после истечения срока годности
Наблюдения:
Далее я решил исследовать нераспечатанную буханку хлеба, которая затерялась в кладовке, и в ее нераспечатанной упаковке обнаружилась колония зеленой плесени приличного размера.
Эксперименты:
Я снова снял скотчем плесень прямо с пищевого продукта, окрасил лактофеноловым синим и рассмотрел слайд в микроскоп.
Вверху: заплесневелый хлеб из магазина. Внизу: лактофеноловая окраска микроорганизмов из образца хлеба.
Идентификация:
Это еще один пример Penicllium. Вы можете видеть, как он протягивает свои руки с фиалидными пальцами, чтобы схватить мой багет!
Случай 4: Хлеб домашней выпечки
Наблюдения:
Далее мне стало любопытно посмотреть, как рост микроорганизмов на просроченной буханке магазинного хлеба соотносится с ростом микроорганизмов на буханке домашнего хлеба, в котором не было консервантов и который также подвергался воздействию наружного воздуха (рядом с открытым окном). Когда я заметил первую колонию плесени на домашнем хлебе, я положил его в пластиковый пакет, чтобы взять с собой на работу для тестирования. Но я забыл о нем и оставил в рюкзаке на несколько недель. Когда я вспомнил, что буханка там, я достал ее для проверки.
Слева вверху: заплесневелый домашний хлеб. Справа и снизу: лактофеноловое окрашивание микроорганизмов из образца хлеба.
Эксперименты:
Я снова снял скотчем образец прямо с пищевого продукта, окрасил лактофеноловым синим и рассмотрел слайд в микроскоп.
Идентификация:
Я привел изображения 3 характерных структур типа плесени, но их, вероятно, было больше. Правый верхний вид плесени демонстрировал конидиофоры, фиалиды и конидии, что наводит на мысль об Aspergillus, распространенной плесени, которая может вызывать серьезные инфекции у людей, особенно с ослабленным иммунитетом. Однако этот вид не был похож на одну из распространенных клинических разновидностей, и я предположил, основываясь на сравнении с известным распределением фиалид и конидий, что это может быть A. glaucus.
Форма конидий нижнего левого типа плесени, по-видимому, говорит в пользу Paecilomyces, хотя фиалиды больше напоминают его близкого родственника Penicillium. Paecilomyces - еще один род грибов, который часто встречается в окружающей среде. Ряд видов Paecilomyces являются известными патогенами растений. Однако, хотя заражение человека возможно (особенно при ослабленном иммунитете), оно встречается реже.
Правая нижняя структура состояла из обильных, крупных, бугристых конидий, характерных для Sepedonium - экологической плесени, которая обычно не ассоциируется с заболеваниями человека (было зарегистрировано несколько случаев заражения).
Случай 5: "Пушистая", сморщенная брокколи
Наблюдения:
Эта головка брокколи осталась незамеченной в глубине холодильника и была пушистой и серой на соцветиях - все еще в термоусадочной упаковке, когда я ее обнаружил. На ней не было указано срока годности.
Эксперименты:
Я снова сделал отпечаток плесни прямо с продукта, окрасил лактофеноловым хлопковым синим и рассмотрел слайд в микроскоп.
Вверху: фотография заплесневелого соцветия брокколи. Внизу: окрашивание лактофеноловым синим микроорганизмов из образца брокколи.
Идентификация:
На отпечатке было обнаружено несколько красивых септальных гиф и крупных конидий с продольными и поперечными септами, характерными для плесени Alternaria. Темно-серый цвет пуха на брокколи наводил на мысль, что это демациановая плесень, которая вырабатывает пигмент меланин. Alternaria также распространена в окружающей среде, но может вызывать серьезные кожные и глазные инфекции у людей (в основном с ослабленным иммунитетом).
Пример 6: Весенняя зелень с "флуоресцентной" заправкой
Наблюдения:
В состав весенней салатной смеси обычно входят нежные листья салата-латука, шпината и других съедобных растений. Этот продукт был извлечен из холодильника в оригинальной упаковке и взят на пробу до истечения срока годности. На некоторых листьях я заметил черные разжиженные наросты.
Эксперименты:
Образец этого продукта питания был взят путем втыкания микробиологической петли прямо в черный кусочек красного салата ромэн или красного дубового листа. Затем я провел окрашивание по Граму, которое выявило обильные грамотрицательные бациллы. Я посеял микроорганизм на агар Макконки.
Вверху: разлагающаяся салатная смесь. В центре: окрашивание по Граму микроорганизмов из образца. Внизу: микроорганизмы на агаре Макконки.
Идентификация:
В культуре выросла грамотрицательные бациллы, не ферментирующие лактозу, с хорошим результатом MALDI в пользу Pseudomonas fluorescens. Хотя P. fluorescens иногда может вызывать заболевания у людей (в основном у иммунокомпрометированных), она обладает некоторыми полезными свойствами в сельском хозяйстве, например, контролирует рост других, более вредных организмов, и возможно, что эти бактерии намеренно использовались на фермах, откуда была привезена смесь весенней зелени.
Случай 7: Испорченный шпинат
Наблюдения:
Делая покупки в нашем местном продуктовом магазине, я заметил пакет шпината, который портился, с темными разжижающимися листьями, и купил его, чтобы включить в свои эксперименты.
Эксперименты:
На следующее утро после покупки я взял пробы гниющих листьев, окрасил их по Граму и посеял на агар Макконки.
Вверху: разлагающийся шпинат. Внизу: окрашивание по Граму микроорганизмов из образца шпината.
Идентификация:
Снова выросло большое количество грамотрицательных бацилл. С помощью MALDI были идентифицированы 2 различные бактерии, не ферментирующие лактозу: Erwinia persicina и Serratia liquefaciens (последняя при определенном терпении может продемонстрировать медленную ферментацию лактозы). Обе эти бактерии ассоциируются с повреждением салата (и, по-видимому, шпината).
Случай 8: Гниющий лук из кладовки
Ничто не пахнет хуже, чем испорченный картофель или лук. Разумеется, это субъективное утверждение, но мы с семьей время от времени ориентируемся на свои носы, чтобы найти картофель или лук, затерявшийся в глубине кладовки. Когда мы нашли этот лук, он был уже давно гнилым (мягкая/разжиженная внешняя кожица), поэтому я принес его в лабораторию в пластиковом пакете для тестирования - моя попытка обуздать сильный запах.
Вверху: гниющий лук. Внизу: окраска по Граму микроорганизмов из образца лука.
Эксперименты:
Я воткнул петлю объемом 1 мкл в гнилостную мякоть поверхности лука, чтобы получить образец для окрашивания по Граму, и снова посеял на агаровые среды (на основе окрашивания по Граму я включил среды Макконки, с овечью кровью, шоколадный агар и декстрозный агар Сабуро).
Идентификация:
В образце были обнаружены как грибки, так и бактерии. Грибки по какой-то причине не выросли в субкультуре, но я заметил, что морфологически они соответствуют Candida (и многим другим обычным грибкам).
Что касается бактерий, то мы получили хорошую подборку, идентифицированную методом MALDI: Lysinibacillus boronitolerans (предположительно грамположительная палочка, которую видно на окраске по Граму), Enterobacter cloacae, Achromobacter xylosoxidans, Klebsiella oxytoca, Ewingella americana и Sphingobacterium multivorans. Некоторые из них являются общепризнанными патогенами, особенно Enterobacter и Klebsiella.
Случай 9: "Пушистая" клубника
Наблюдения:
Клубника имеет довольно короткий срок хранения, поэтому довольно часто можно встретить заплесневелые плоды дома или даже в магазине. Эти ягоды пролежали в нашем холодильнике несколько дней, прежде чем я заметил, что они побелели.
Эксперименты:
Я снова сделал отпечаток скотчем прямо с продукта, окрасил лактофеноловым синим и рассмотрел слайд в микроскоп.
Вверху: заплесневелая клубника. Внизу: окрашивание лактофеноловым синим микроорганизмов из образца клубники.
Идентификация:
В данном случае отпечатки плесени дали обильные септальные гифы и достаточно характерных конидий, чтобы указать на род Scedosporium (хотя я не видел достаточно хороших примеров конидиофоров, чтобы сказать, что это не Lomentospora prolificans). Scedosporium - распространенная экологическая плесень, которая может стать настоящей клинической проблемой из-за резистентности к противогрибковым препаратам. Она ассоциируется с серьезными инфекциями, возникающими после контакта с водой и ранений, полученных во время водных стихийных бедствий (наводнения, торнадо, ураганы).
Заключение
Рекогносцировка холодильника Петтенгилла выявила смесь бактерий и грибков, питающихся его хлебом и продуктами. Интересно и, возможно, неудивительно, что многие из выявленных им видов часто встречаются в окружающей среде и либо функционируют как условно-патогенные микроорганизмы, либо обычно не связаны с заболеваниями человека. Когда Петтенгилла спросили, стала ли работа в микробиологической лаборатории причиной его большей или меньшей озабоченности микроорганизмами в лаборатории и за ее пределами, он ответил: «Когда я рос, при первых признаках порчи продуктов они сразу же отправлялись в мусорное ведро. Я и сейчас так отношусь к бактериальному росту и неприятному запаху, но маленькое зеленое пушистое пятнышко на хлебе меня уже не пугает». Он объяснил, что многие клинические микробиологи, с которыми он работал, приняли бактерии и грибки как часть жизни и, похоже, беспокоятся о них меньше, чем обычные люди.
«Я бы больше беспокоился о хлебе, который не способствует росту плесени, поскольку в нем, скорее всего, есть куча консервантов, которые я, возможно, не захочу есть»,
- сказал он, добавив, что ему понравилось узнавать больше о микробиологии в своем холодильнике и кладовке, и он надеется, что другие тоже захотят. «В будущем я постараюсь лучше справляться с задачей опережения (роста)!» - пошутил он.
