Новые исследования в области пищевой микробиологии: 2021 год (аннотация)
Мы вступаем в третье десятилетие XXI века, и особенно в последние годы, достижения ученых в области микробиологии были исключительными и привели к крупным успехам.
Некоторые статьи данного обзора посвящены хорошим и полезным аспектам микроорганизмов в пищевой продукции, в то время как другие перечисляют и исследуют пагубные эффекты нежелательных микроорганизмов в пище. Среди списка исследуемых микроорганизмов можно перечислить следующие: Salmonella, Shigella, Шига-токсин продуцирующие Escherichia coli (STEC), Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes и Staphylococcus aureus.
Ферментация пищевых продуктов является одной из основ прошлого, настоящего и будущего развития человечества. В литературном обзоре Skowron et al. впервые перечислены все преимущества ферментированных продуктов (продление срока хранения продуктов, ингибирование роста патогенных микроорганизмов, улучшение органолептических свойств, повышение усвояемости продукта и тд.). Ферментация продуктов питания также может быть источником риска, если проводится в неконтролируемых условиях (присутствие нежелательных, патогенных микроорганизмов, энтеротоксигенных или энтерогеморрагических бактерий). Даже после тысячелетий практики еще многое предстоит сделать для того, чтобы все страны мира обеспечивали население здоровыми ферментированными продуктами.
Несмотря на то, что современные тенденции в области исследования пищевых продуктов склоняются в сторону белков насекомых, клеточного мяса или мяса, состоящего на 100% из растительных белков, животные белки по-прежнему широко потребляются, и все теперь знают о взаимосвязи между здоровьем животных и здоровьем человека. Monte et al. провели большое исследование биоразнообразия штаммов Salmonella Heidelberg с множественной лекарственной резистентностью, выделенных из цепочки птицеводства в Бразилии, одного из крупнейших производителей мяса птицы в мире. Авторы подчеркнули необходимость постоянных программ по смягчению последствий для мониторинга распространения этого высокоприоритетного патогена, сочетая молекулярные методы, такие как WGS и генотипирование на основе CRISPR.
Свинина - еще один крупный источник животных белков в мире. Крупномасштабное животноводство, часто являющееся синонимом большого количества животных на небольшой площади, вызывает патологии, лечащиеся антибиотиками. Использование, злоупотребление и ненадлежащее применение антибиотиков в животноводческих хозяйствах может привести к развитию резистентности к противомикробным препаратам (AMR) у различных микроорганизмов.
Koskinen et al. определили AMR 1016 патогенных штаммов свиной Yersinia enterocolitica 4/O:3, происходящих из Великобритании, Бельгии, Германии, Италии, России, Испании, Финляндии, Латвии и Эстонии. Среди выводов этих авторов можно отметить, что ситуация в области здравоохранения в разных странах неодинакова. Чем больше антибиотиков для здоровья животных импортируется и используется в стране, тем больше увеличивается AMR. Парентеральные препараты следует предпочитать массовым препаратам, вводимым перорально, а разумное использование антимикробных препаратов необходимо для контроля AMR на уровне ферм.
Патогенные для человека микроорганизмы могут распространяться в животноводстве, но также могут присутствовать в цепочке переработки пищевых продуктов. Иногда пищевые фабрики огромны, и контаминация на линии нарезки может вызвать тысячи случаев пищевого отравления. Spampinato et al. исследовали микробную нагрузку и химико-физические характеристики вареной ветчины в упаковке с модифицированной атмосферой (MAP) от пяти итальянских производителей, которые контролировались в течение 12 дней после вскрытия упаковки (т.е. вторичный срок хранения). Целый набор методов (сенсорные свойства, летучие метаболиты, микробиота, отслеживаемая с помощью профилирования генов 16S рибосомальной РНК и культуральные методы) позволил авторам сделать некоторые рекомендации для пищевой промышленности. В настоящее время наблюдается тенденция к запрету на использование нитритов в мясных изделиях, поэтому исследования такого рода имеют большое значение.
Сырое молоко, употребляемое как есть или используемое для приготовления сыров и других молочных продуктов без какой-либо термической обработки, также является микробиологически чувствительным продуктом питания. Oliveira et al. исследовали распространенность и генетическое разнообразие Staphylococcus aureus и стафилококковых энтеротоксинов (SEs) в сыром молоке из основного молочного региона материковой Португалии. Даны рекомендации по развитию более широкого скрининга SEs при контроле безопасности пищевых продуктов, так как было обнаружено, что большинство энтеротоксигенных изолятов содержат гены, кодирующие SEs (SEG, SEH и SEI), которые не подвергаются рутинному скринингу.
Другая известная бактерия, Listeria monocytogenes, трудно поддается контролю по всей цепочке производства продуктов питания. Только долгосрочные исследования позволяют понять, как одни штаммы способны выживать и распространяться, в то время как другие "исчезают". Gattuso et al. сообщили о полных последовательностях 132 клинических штаммов, которые были использованы для определения эволюционного родства между подтипами L. monocytogenes, выделенными в Италии с 2010 по 2016 год. Авторы подчеркнули, что филогенетические исследования, основанные на данных полногеномной последовательности Listeria monocytogenes с использованием мультилокусного типа последовательности основного генома, способны выявить появление высокорезистентных патогенных вариантов, способствуя улучшению характеристики опасности L. monocytogenes для человека.
Бактериофаги начинают использоваться в некоторых частях мира для борьбы с бактериальными инфекциями у людей, особенно когда нет активных антибиотиков. Rogovski et al. предлагают использовать бактериофаги в качестве инструментов борьбы с бактериями и индикаторов экологической безопасности в контексте пищевой цепи. Экология пищевой цепи - это процесс, который очень чувствителен к окружающей среде, присутствующим микроорганизмам и их смене во времени. В прошлом были допущены ошибки, например, при попытке свести к нулю микробную жизнь в процессах, создавая тем самым девственное поле для контаминантов. В ближайшие годы потребуется провести множество дополнительных исследований, чтобы в полной мере оценить преимущества использования бактериофагов в пищевой цепи.
Уничтожение (патогенных) микроорганизмов с помощью дезинфицирующих средств на предприятиях пищевой промышленности является желательным и обязательным. Однако оно сталкивается с появлением растущей резистентности. Gundolf et al. использовали ионные жидкости, рассматриваемые как новый класс перспективных противомикробных препаратов, которые, как сообщается, эффективны против резистентных штаммов, поскольку они взаимодействуют с бактериальными клетками множеством способов. Среди изучаемых характеристик - взаимосвязь структуры и активности, эффекты боковых цепей, катионные головные группы, влияние на насосы многостороннего потока лекарственных средств.
Пищевая микробиология - это также вопрос (i) обнаружения микробных патогенов в большом разнообразии продуктов питания и (ii) разработки точных прогностических моделей роста, выживания или гибели этих микробных патогенов в большом разнообразии продуктов питания. Обнаружение патогенов пищевого происхождения все чаще основывается на молекулярных методах, но старые, хорошо зарекомендовавшие себя методы все еще актуальны и интересны. В качестве примера, McMahon et al. продемонстрировали, что в культуре обогащения пищевых продуктов может возникать микробный антагонизм, что приводит к ингибированию видов Escherichia coli (STEC) и Shigella, продуцирующих токсин Шига. В данной работе была проведена оценка впечатляющего производства антимикробных соединений в бесклеточных экстрактах из 200 бактериальных штаммов и 332 бульонов обогащения пищи. Учитывая все представленные результаты, выявление некоторых патогенов пищевого происхождения, таких как Shigella sonnei, является важной задачей для пищевых микробиологов и технологов.
Прогнозирование количества пищевых микроорганизмов с помощью моделирования является быстро развивающейся областью исследований. Представленные модели многочисленны, и была продемонстрирована их адекватность некоторым продуктам питания. Li et al. разработали модель размерного анализа (DAM), которую они применили для Pseudomonas в Niuganba, традиционной китайской ферментированной говядине сухого вяления. Исследование показало, что модель DAM является простой, унифицированной и эффективной моделью для прогнозирования количества микроорганизмов и времени хранения.
На протяжении тысячелетий люди ферментировали различные сельскохозяйственные продукты для получения алкоголя. Это распространено по всей планете. В своих экспериментах, посвященных крепкому ароматическому ликеру, также известному в Китае как крепкий ароматический Baijiu, Tong et al. описали разнообразие, функциональность и влияние Bacillaceae в процессе производства этого напитка. Ключевыми моментами являются смешение нескольких микроорганизмов и совместный процесс ферментации.
Также зародившись в Азии несколько тысяч лет назад, пигменты Monascus год за годом распространяются по всему миру, и использование таких пигментов в продуктах питания вскоре возрастет с развитием штаммов нитчатых грибов, не содержащих микотоксинов, т.е. цитринов. Abdel-Raheam et al. вместо того, чтобы использовать пропаренный рис, как это обычно делается, решили производить пигменты из пищевых отходов, образующихся при производстве картофельных чипсов. Полученные в результате биосинтеза грибковые пигменты были использованы в качестве красителей для леденцов, получив высокую оценку потребителей.
Мы надеемся, что этот обзор будет способствовать развитию исследований в области пищевой микробиологии. Прокормить жителей планеты, не истощая ее ресурсы, - главная задача человечества.
