Современные тенденции в микробиологии пищевых продуктов

  • Авторы: С.Н. Кузьминский, Н.А. Стадничук, Т.И. Мороз, Г.Т. Архипчук
  • УДК: 579.841:579.68
Скачать вложения:

С.Н. Кузьминский, Н.А. Стадничук, Т.И. Мороз, Г.Т. Архипчук

ГП «Научный центр превентивной токсикологии, пищевой и химической безопасности имени академика Л.И. Медведя МЗ Украины, г. Киев, Украина
Резюме. Современные исследования демонстрируют тенденцию снижения частоты пищевых инфекций, вызываемых «классическими» патогенами (Salmonella). Возникает проблема полирезистентности негоспитальных штаммов патогенных, условно-патогенных и непатогенных микрооганизмов-возбудителей микробной порчи продуктов. Новые методы определения микробной контаминации с использованием сенсорного анализа пищевых продуктов могут быть полезным инструментом предотвращения микробной порчи. Перспективной альтернативой химическим консервантам является использование нетермических физических методов, а также природных биоконсервантов, использующих микробный антагонизм.
Ключевые слова: пищевые продукты, микробиологическая безопасность, методы контроля.

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.