Микробные биопленки представляют собой пространственно организованные сообщества микроорганизмов, прикрепленных к различным поверхностям и встроенных в самовоспроизводящийся матрикс, состоящий из внеклеточных полимерных веществ (EPS).
Образование биопленок часто происходит в пищевой промышленности из-за доступных питательных веществ, больших площадей для роста микроорганизмов и сложности перерабатывающих предприятий. Микробные биопленки представляют собой выдающуюся стратегию выживания в стрессовых условиях как для бактерий, вызывающих порчу, так и для патогенных бактерий во время обработки пищевых продуктов. Поэтому микробные биопленки печально известны как причины порчи продуктов питания, болезней пищевого происхождения и высоких затрат на устранение повреждений оборудования в пищевой промышленности.
Большинство знаний о пищевых биопленках основано на формировании и контроле одновидовых биопленок; однако в них игнорируется тот факт, что биопленки из представителей разных видов представляют собой наиболее частую форму загрязнения в пищевой промышленности, а взаимодействие бактерий может способствовать формированию свойств и поведения, совершенно отличных от одновидовых биопленок (Yuan et al., 2020). Лучшее понимание метаболической активности микроорганизмов в биопленках разных видов является сложной задачей, но, в свою очередь, будет полезно для разработки более эффективных стратегий борьбы с нежелательными биопленками в пищевой промышленности.
В связи с этим, данный обзор включает последние исследования по следующим темам:
(1) механизмы, лежащие в основе формирования биопленок различных видов;
(2) персистенция и сопротивляемость биопленок в условиях пищевой промышленности;
(3) разработка соответствующих методов изучения биопленок различных видов; и
(4) потенциальные новые стратегии контроля формирования биопленок различных видов.
В обзор вошли 4 оригинальные научные статьи из Австрии, Китая, Канады и Южной Кореи, представленные 24 авторами. Две статьи посвящены оценке образования биопленок разных видов, а 2 другие посвящены разработке потенциальных эффективных методов контроля образования многовидовых биопленок.
Voglauer et al. с помощью высокопроизводительного секвенирования генов 16S рРНК описали сложность многовидовых биопленок, образовавшихся в водопроводных шлангах на мясоперерабатывающем предприятии, причем наиболее часто в биопленках встречались Comamonadaceae и Pseudoxanthomonas. Оппортунистические патогены, включая роды Neochlamydia, Legionella и Pseudomonas, также были обнаружены с различной распространенностью. Однако знания о влиянии факторов окружающей среды на образование биопленок в водопроводных шлангах ограничены. Авторы также заявили, что необходимо принять стратегии контроля для предотвращения колонизации и образования биопленок в водопроводных шлангах, чтобы обеспечить безопасность воды для здоровья работников и потребителей.
В другом исследовании Nan et al. оценили образование и распространение биопленок различных видов Escherichia coli O103:H2 и молочнокислых бактерий или бактерий порчи при различных температурах, времени хранения и условиях влажности. Они заявили, что образование смешанных видовых биопленок может увеличить или уменьшить риск контаминации говядины E. coli O103:H2, в зависимости от сообщества бактерий и условий окружающей среды в процессе переработки говядины.
Обычно считается, что биопленки смешанного типа проявляют большую сопротивляемость стратегиям борьбы с биопленками на предприятиях пищевой промышленности по сравнению с одновидовыми биопленками. Это подчеркивает важность разработки эффективных методов борьбы с биопленками. Две исследовательские статьи связаны с контролем смешанных биопленок, образованных патогенными или микроорганизмами порчи в пищевой промышленности.
Yan et al. подтвердили высокую антибиопленочную эффективность слабокислой электролизованной воды путем предотвращения поверхностной адгезии и нарушения целостности мембран клеток биопленки. В данном исследовании также впервые изучено ингибирующее действие слабокислой электролизованной воды на смешанные виды Listeria monocytogenes Scott A и Staphylococcus aureus.
Технология Hurdle, сочетание двух или более стратегий контроля, была продемонстрирована как перспективная технология для эффективного удаления биопленок на предприятиях пищевой промышленности, поскольку они по-разному атакуют микроорганизмы (Yuan et al., 2021).
В другом исследовании Zhu et al. изучили синергетический эффект ε-полилилизина гидрохлорида и эфирного масла корицы против двухвидовых биопленок L. monocytogenes и Pseudomonas lundensis в мясопереработке. Комбинация двух консервантов продемонстрировала повышенный ингибирующий эффект против образования двухвидовых биопленок благодаря образованию тонких пространственных структур и снижению активности AI-2, а также значительно сократила уже сформированные двухвидовые биопленки.
Приведенные выше исследования расширили наше понимание данной темы, однако, для лучшего понимания многовидовых биопленок все еще необходимы соответствующие исследования (1) механизмов, лежащих в основе формирования многовидовых биопленок с помощью омики, и (2) разработка соответствующих методов для изучения многовидовых биопленок.
