“L.I. Medved Research Center of Preventive Toxicology, Food and Chemical Safety, Ministry of Health, Ukraine (State Enterprise)”, Kyiv, Ukraine

Abstract. Recent findings shows decreasing trend in case number of a “classic” pathogens (Salmonella). An emerging problem is multidrug resistance in nonhospital pathogenic, opportunistic and spoilage bacteria. A new methods for detection of food contamination by sensory analysis of foods may be a useful tool in microbial spoilage prevention. Perspective alternative to chemical conservation are nonthermal physical methods and natural biopreservatives based on microbial antagonism.
Key words: foodstuffs, microbiological safety, control methods.

Незважаючи на значний прогрес у справі мікробіологічного контролю харчових продуктів, захворювання та отруєння мікробної етіології, що пов’язані з харчовим фактором, залишаються серйозною медичною та економічною проблемою. Час від часу мають місце випадки групових захворювань, які викликають значний суспільний резонанс. Навіть у розвинутих країнах частка населення, яка страждає від захворювань, пов’язаних з харчовими продуктами, залишається доволі великою (30 %). Слід зауважити, що до 25 % вироблених у світі харчових продуктів втрачається через мікробне псування. Звіти 27 членів Європейського Союзу повідомляють про 43473 випадки таких захворювань, у тому числі 4695 госпіталізацій і 25 смертей в 2010 році. Етіологічним фактором переважно були бактерії роду Salmonella, бактеріальні токсини та ентеровіруси. В середині групи сальмонельозів збільшується питома вага S. enteritidis. Домінуючим сероваром сальмонел у домашньої птиці є S. infantis. Починаючи з 2008 року спостерігається тенденція до зменшення питомої ваги “класичних” патогенів (Salmonella, Yersinia), натомість ”нові” збудники зберігають своє значення, а роль деяких з них, як то Campylobacter та веротоксигенні Escherichia coli, навіть збільшується [5, 6]. Бактеріями Campylobacter викликано більшість випадків зоонозних інфекцій, особливо пов’язаних із вживанням м’яса птиці. Продукуючі Шига-токсин E. coli найчастіше виявлялись в м’ясі жуйних тварин. Зростає небезпека, пов’язана з контамінацією Staphylococcus aureus харчової сировини тваринного походження, яку виявляють все частіше [19]. Подальше інфікування людини може призводити як до харчового отруєння, так і бактеріоносійства (колонізації) патогенними стафілококами. Загрозливим є поширення полірезистентності до антибіотиків на різноманітні мікроорганізми, які не пов’язані з лікувальними закладами. Серед таких є патогенні, умовно-патогенні та непатогенні мікроорганізми-збудники мікробного псування продуктів. Доведено, що гени резистентності нерідко пов'язані з іншими “факторами вірулентності” і можуть легко передаватись у вигляді R-плазмід, збільшуючи агресивний потенціал мікроорганізмів [2]. Повідомляється про передачу стійкості до глікопептидних антибіотиків від ванкоміцин-резистентних ентерококів людського та тваринного походження до бактерій роду Listeria [16] та Staphylococcus [17]. Нещодавно стійкий до метициліну штам Staphylococcus aureus висіяли від свиней та інших сільськогосподарських тварин, у яких він не викликав симптомів захворювання [13]. Більшість таких штамів належить до клонального комплексу СС398 [20]. Генетичними дослідженнями доведено, що S. aureus СС398 були первісно адаптовані до людини, потім у наслідок мутацій колонізували свійських тварин і тепер відбувається їхня реадаптація до людини. До 86 % персоналу свиноферм стають транзиторними носіями метицилін-резистентних S. aureus CC398. Захворювання людей спричинені S. aureus CC398 сягають 10 % від усіх позагоспітальних інфекцій, викликаних метицилінрезистентними стафілококками. Запобіжні заходи ще не розроблено [10].

Інфікування патогенними бактеріями може сприяти зараженню умовно-патогенними мікроорганізмами. Відомі випадки ко-інфекції Vibrio cholerae та поширених у харчових продуктах та воді найпростіших паразитів Giardia duodenalis. Віковий розподіл випадків діареї тісно пов’язаний з рівнем ко-інфекції Giardia duodenalis.

Як відомо, основними джерелами мікробної контамінації харчових продуктів є харчова сировина, відхилення від технології приготування та зберігання продукції, порушення режиму прибирання та дезінфекції. Для оперативного моніторингу цих процесів необхідні чутливі експрес-методи контролювання мікробного забруднення.

Одним з них є так званий “електронний ніс”, який дозволяє швидко виявити ознаки мікробного росту шляхом ідентифікацій специфічних летючих органічних сполук мікробного походження в харчових продуктах [3, 7]. “Електронний ніс” — це комплекс неселективних хімічних сенсорів та системи розпізнавання образів з використанням вуглецевих нано-трубочок або металоорганічних каркасних структур з величезною активною поверхнею [8]. Поріг визначення у таких систем сягає 1 частки на мільярд. Мультисенсорні системи з сенсорів одного типу на думку спеціалістів є найбільш перспективними.

Зберігають свою актуальність і питання контролю харчових інтоксикацій, викликаних Bacillus cereus. Завдяки обмеженому характеру поширення, коротким перебігом та складністю диференціальної діагностики реальний рівень інтоксикацій токсинами B. cereus істотно перевищує офіційно визнаний. В останні роки в країнах ЄС кількість підтверджених випадків зросла на 122 % [4]. Більшість штамів B. cereus здатна продукувати ентеротоксини — високомолекулярні (гемолітичний та негемолітичний), які викликають діарею, а також низькомолекулярний термо- та кислотостійкий пептидний токсин, що викликає блювоту — цереулін або ЕТЕ (emetic thermostabile enterotoxin). Останній продукується окремою гомогенною групою штамів (emetic B. cereus)-носіями ces-гену токсиноутворення. Для виявлення гемолітичного та негемолітичного ентеротоксину B. cereus у харчових продуктах доступні комерційні імунохроматографічні експрес-тести (“Duopath”, Merck, Germany). Як і у випадку з S. aureus, продукт забруднений термостабільним ентеротоксином B. cereus зберігає свою отруйну дію і після термічної обробки і відповідно зменшення кількості бактерій-продуцентів токсину до 102 в 1 г і менше. Традиційно інтоксикації B. cereus пов’язували з багатими на крохмаль продуктами, проте відомі випадки таких захворювань і після вживання рослинних, молочних, рибних та м’ясних продуктів. Messelhausser із співавторами [14] з використанням lux-штаму B. cereus, який здатний випромінювати фотони під час продукування еметичного токсину, дослідили значну кількість різноманітних харчових продуктів і визначили групи з високим, середнім та низьким ризиком токсиноутворення. Наявність у харчових продуктах доступних цукрів, вітамінів та іонів калію сприяє синтезу токсину B. cereus. Не дивно, що збагачені сухі суміші для дитячого харчування опинилися в групі високого ризику.

Екологічно налаштований споживач надає перевагу свіжим продуктам без хімічних консервантів. У цьому плані перспективним є пошук нових методів збереження харчових продуктів, альтернативних хімічним. Повідомляється про успішне застосування нетермічного електромагнітного випромінювання для мікробної деконтамінації готових до вживання продуктів, в тому числі фруктів та овочів [9]. Встановлено бактерицидний ефект опромінення видимим світлом з довжиною хвилі 450 нм стосовно дріжджів, дріжджоподібних та плісеневих грибів [15]. Іншим альтернативним консервантом можуть бути молочнокислі бактерії — відомі продуценти органічних кислот, пероксиду водню та бактеріоцинів [11]. Молочнокислі мікроорганізми використовують як природні консерванти для пригнічення Listeria monocytogenes у м’ясних і рибних продуктах [1, 18], а також наносять на полімерні плівки, надаючи пакувальним матеріалам антимікробних властивостей [12].

Таким чином, сучасні дослідження показують тенденцію до зменшення частоти харчових інфекцій, викликаних “класичними” патогенами (Salmonella). Виникає проблема полірезистентності негоспітальних штамів патогенних, умовно-патогенних та непатогенних мікроорганізмів-збудників мікробного псування продуктів. Нові методи визначення мікробної контамінації з використанням сенсорного аналізу харчових продуктів можуть слугувати корисним інструментом запобігання мікробному псуванню. Перспективною альтернативою хімічним консервантам є застосування нетермічних фізичних методів, а також природних біоконсервантів, які використовують мікробний антагонізм.

Література

1. Anacarso I. B. A bacteriocin-like substance produced from Lactobaccillus pentosus 39 is a natural antagonist for the control of Aeromonas hydrophila and Listeria monocytogenes in salmon fillets / I.B. Anacarso, P.A. Messi, C.V. Condo // LWT-Food Science and Technology. —2014. —V. 55. —P. 604–611.

2. Bennett P.M.. Plasmid encoded antibiotic resistance:acquisition and transfer of antibiotic resistance genes in bacteria. / P.M. Bennett. British Journal of Pharmacology. —2008. —V. 153. —S. 1. —P. S347–S357.

3. Concina I.M. Electronic noses as flexible tools yo assess food quality and safety: should we trust them? / I.M. Concina. M.K. Falasconi, V.S. Sberveglieri // IEEE Sensors Journal. 2012. —V. 12. —№ 11. —P. 3232–3237.

4. European Food Safety Authority. The European Union summary report on trends and sources of Zoonoses, zootic agents and food-borne outbreaks in 2011 // EFSA Journal. —2013. —V. 11. —№ 4. —Art. ID 3129.

5. European Food Safety Authority. The European Union summary report on trends and sources of Zoonoses, zootic agents and food-borne outbreaks in 2010 // EFSA Journal. —2012. —V. 10. —№ 3. —P. 2597.

6. European Food Safety Authority. The European Union summary report on trends and sources of Zoonoses, zootic agents and food-borne outbreaks in 2016 // EFSA Journal. —2015. —V. 14. —№ 12. —P. 4634.

7. Falasconi M. Elecronic nose for microbiological quality control of food products / M.I. Falasconi, I.M. Concina, E.H. Gobbi, V.S. Sberveglieri // International Journal of Elecrochemistry. —2012. —Art. ID 715763. —12 p.

8. Gardner J. A brief history of electronic noses / J.A. Gardner, J.W. Gardner, P.N. Bartlet // Sensors&Actuators. —1994. —V. 18. —№ 1–3. —P. 211–221.

9. Ghate V. Antibacterial effect of light emitting diodes of visible wavelengths on selected foodborne pathogens at different illumination temperatures / K.G. Ng, W.I. Zhou // International Journal of Food Microbiology. —2013. —V. 166. —№ 3. —P. 399–406.

10. Golrge T. MRSA colonization and infections among persons with occupational livestock exposure in Europe. Prevalence, preventive options and evidence / T. Golrge, M.D. Lorenz, S.J. van Alen, N-O. Hubner, K.A. Becker // Veterinary Micribiology. —2017. —V. 200. —P. 6–12.

11. Holzapfel W. Biological preservation of foods with reference to protective cultures, bacteriocins and food-grade enzymes / W. Holzapfel // International Journal of Food Microbiology. —1995. —V. 24. —№ 3. —P. 343–362.

12. Iseppi R F. Anti-listerial activity of coatings entrapping living bacteria / R.F. Iseppi, S. de Niederhausern, I.B. Anacarso // Soft Matter. —2011. —V. 7. —№ 18. —P. 8542–8548.

13. Larson K.M. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus in pork production shower facilities / K.M. Larson, A.H. Harper, B.N. Hanson // Applied and Environtmental Micribiology. —2011. —V. 77. —№ 2. —P. 696–698.

14. Messelhausser U. Emetic Bacillus cereus are more volatile than thought. Recent foodborn outbreaks and prevalence studies in Bavaria (2007–2013) / U. Messelhausser, E.K. Frenzel, C.Z. Blochinger, R.L. Zucker, P.C. Kampf [et al.] // Biomed Research International. —2014. —Art. ID 465603. —9 p.

15. Murdoch L. Lethal effects of high-intensity violet 405-mm light on Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans and on dormant and germinating spores of Aspergillus niger / L. Murdoch, K.B. McKenzie, M.C. Maclean, S.A. MacGregor, L.D. Anderson // J. Fungal Biology. —2013. —V. 117. —№. 7–8. —P. 519–527.

16. Niederhausern S. de. Glycopeptide-resistance transferability from vancomycin-resistance entero-cocci of human and animal source to Listeria spp / S. de Niederhausern, C.L. Sabia, P.N. Messi, E.I. Guerrieri, G.V. Manicardi [et al.] // Letters in Applied Microbiology. —2004. —V. 39. —№ 6. —P. 483–489.

17. Niederhausern S. de. Vancomycin-resistance transferability from VanA enterococci to Staphylococcus aureus / S. de Niederhausern, M.C. Bondi, P.N. Messi // Current Micribiology. —2011. —V. 62. —№ 5. —P. 1363–1367.

18. Sabia C. Bactericin-producing Enterococcus casseliflavus IM 416K1, a natural antagonist for control of Listeria monocytogenes in Italian sausages (“cacciatore”) / C.Sabia, S. de Niederhausern, P.N. Messi [et al.] // International Journal of Food Microbiology. —2003. —V. 287. —№ 1–2. —P. 3173–179.

19. Scallan E. Foodborn illness acquired in the United States — major pathogens / E. Scallan, R.J. Hoekstra, F.N. Anguo // Emerging Infedtious Diseases. —2011. —V. 17. —№ 1. —P. 7–15.

20. Sharma M. Livestock-assosiated Methicillin Resistant S.aureus (LA-MRSA) Clonal Complex (CC) 398 isolated from UK animals belong to European Lineages / M. Sharma, J.L. Nunez-Garcia, A.C. Kearans, M.R. Doamith [et al.] // Frontiers in Microbiology. —2016. —Nov. 9–7. —P. 17–41.

REFERENCES

1. Anacarso I. B. A bacteriocin-like substance produced from Lactobaccillus pentosus 39 is a natural antagonist for the control of Aeromonas hydrophila and Listeria monocytogenes in salmon fillets / I.B. Anacarso, P.A. Messi, C.V. Condo // LWT-Food Science and Technology. —2014. —V. 55. —P. 604–611.

2. Bennett P.M.. Plasmid encoded antibiotic resistance:acquisition and transfer of antibiotic resistance genes in bacteria. / P.M. Bennett. British Journal of Pharmacology. —2008. —V. 153. —S. 1. —P. S347–S357.

3. Concina I.M. Electronic noses as flexible tools yo assess food quality and safety: should we trust them? / I.M. Concina. M.K. Falasconi, V.S. Sberveglieri // IEEE Sensors Journal. 2012. —V. 12. —№ 11. —P. 3232–3237.

4. European Food Safety Authority. The European Union summary report on trends and sources of Zoonoses, zootic agents and food-borne outbreaks in 2011 // EFSA Journal. —2013. —V. 11. —№ 4. —Art. ID 3129.

5. European Food Safety Authority. The European Union summary report on trends and sources of Zoonoses, zootic agents and food-borne outbreaks in 2010 // EFSA Journal. —2012. —V. 10. —№ 3. —P. 2597.

6. European Food Safety Authority. The European Union summary report on trends and sources of Zoonoses, zootic agents and food-borne outbreaks in 2016 // EFSA Journal. —2015. —V. 14. —№ 12. —P. 4634.

7. Falasconi M. Elecronic nose for microbiological quality control of food products / M.I. Falasconi, I.M. Concina, E.H. Gobbi, V.S. Sberveglieri // International Journal of Elecrochemistry. —2012. —Art. ID 715763. —12 p.

8. Gardner J. A brief history of electronic noses / J.A. Gardner, J.W. Gardner, P.N. Bartlet // Sensors&Actuators. —1994. —V. 18. —№ 1–3. —P. 211–221.

9. Ghate V. Antibacterial effect of light emitting diodes of visible wavelengths on selected foodborne pathogens at different illumination temperatures / K.G. Ng, W.I. Zhou // International Journal of Food Microbiology. —2013. —V. 166. —№ 3. —P. 399–406.

10. Golrge T. MRSA colonization and infections among persons with occupational livestock exposure in Europe. Prevalence, preventive options and evidence / T. Golrge, M.D. Lorenz, S.J. van Alen, N-O. Hubner, K.A. Becker // Veterinary Micribiology. —2017. —V. 200. —P. 6–12.

11. Holzapfel W. Biological preservation of foods with reference to protective cultures, bacteriocins and food-grade enzymes / W. Holzapfel // International Journal of Food Microbiology. —1995. —V. 24. —№ 3. —P. 343–362.

12. Iseppi R F. Anti-listerial activity of coatings entrapping living bacteria / R.F. Iseppi, S. de Niederhausern, I.B. Anacarso // Soft Matter. —2011. —V. 7. —№ 18. —P. 8542–8548.

13. Larson K.M. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus in pork production shower facilities / K.M. Larson, A.H. Harper, B.N. Hanson // Applied and Environtmental Micribiology. —2011. —V. 77. —№ 2. —P. 696–698.

14. Messelhausser U. Emetic Bacillus cereus are more volatile than thought. Recent foodborn outbreaks and prevalence studies in Bavaria (2007–2013) / U. Messelhausser, E.K. Frenzel, C.Z. Blochinger, R.L. Zucker, P.C. Kampf [et al.] // Biomed Research International. —2014. —Art. ID 465603. —9 p.

15. Murdoch L. Lethal effects of high-intensity violet 405-mm light on Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans and on dormant and germinating spores of Aspergillus niger / L. Murdoch, K.B. McKenzie, M.C. Maclean, S.A. MacGregor, L.D. Anderson // J. Fungal Biology. —2013. —V. 117. —№. 7–8. —P. 519–527.

16. Niederhausern S. de. Glycopeptide-resistance transferability from vancomycin-resistance entero-cocci of human and animal source to Listeria spp / S. de Niederhausern, C.L. Sabia, P.N. Messi, E.I. Guerrieri, G.V. Manicardi [et al.] // Letters in Applied Microbiology. —2004. —V. 39. —№ 6. —P. 483–489.

17. Niederhausern S. de. Vancomycin-resistance transferability from VanA enterococci to Staphylococcus aureus / S. de Niederhausern, M.C. Bondi, P.N. Messi // Current Micribiology. —2011. —V. 62. —№ 5. —P. 1363–1367.

18. Sabia C. Bactericin-producing Enterococcus casseliflavus IM 416K1, a natural antagonist for control of Listeria monocytogenes in Italian sausages (“cacciatore”) / C.Sabia, S. de Niederhausern, P.N. Messi [et al.] // International Journal of Food Microbiology. —2003. —V. 287. —№ 1–2. —P. 3173–179.

19. Scallan E. Foodborn illness acquired in the United States — major pathogens / E. Scallan, R.J. Hoekstra, F.N. Anguo // Emerging Infedtious Diseases. —2011. —V. 17. —№ 1. —P. 7–15.

20. Sharma M. Livestock-assosiated Methicillin Resistant S.aureus (LA-MRSA) Clonal Complex (CC) 398 isolated from UK animals belong to European Lineages / M. Sharma, J.L. Nunez-Garcia, A.C. Kearans, M.R. Doamith [et al.] // Frontiers in Microbiology. —2016. —Nov. 9–7. —P. 17–41.

Надійшла до редакції 16.11.2017 р.