Войти
Маленькие стержни, показанные здесь, - это молочнокислые бактерии, которые превращают лактозу и другие сахара в молочную кислоту. Продукты их метаболизма могут иметь доброкачественный консервант. 
3D-модель в виде карандаша низина, особенно эффективного консерванта, вырабатываемого некоторыми молочнокислыми бактериями. Биоконсервация - это использование натуральных или контролируемая микробиота или противомикробные препараты как способ сохранения пищевых продуктов и продления их срока хранения. Биоконсервация пищевых продуктов, особенно с использованием молочнокислых бактерий (LAB), которые препятствуют микробам, вызывающим порчу пищевых продуктов, практиковалась с раннего возраста, сначала бессознательно, но в конечном итоге с все более прочной научной основой. Полезные бактерии или продукты ферментации, продуцируемые этими бактериями, используются при биоконсервации для контроля порчи и обезвреживания патогенов в пищевых продуктах. Существуют различные способы действия, с помощью которых микроорганизмы могут препятствовать росту других, например, производство органических кислот, что приводит к снижению pH и антимикробной активности недиссоциированных молекул кислоты, широкого спектра небольших ингибирующих молекул, включая водород. перекисью и др. Это щадящий экологический подход, который привлекает все большее внимание.
Особый интерес представляют молочнокислые бактерии (LAB). Молочнокислые бактерии обладают антагонистическими свойствами, что делает их особенно полезными в качестве биоконсервантов. Когда LAB конкурируют за питательные вещества, их метаболиты часто включают активные противомикробные препараты, такие как молочная и уксусная кислоты, пероксид водорода и пептид бактериоцины. Некоторые LAB производят антимикробный низин, который является особенно эффективным консервантом.
В наши дни LAB-бактериоцины используются как неотъемлемая часть барьерной технологии. Использование их в сочетании с другими методами консервирования может эффективно контролировать бактерии, вызывающие порчу, и другие патогенные микроорганизмы, а также может подавлять активность широкого спектра организмов, включая изначально устойчивые грамотрицательные бактерии. «Молочнокислые бактерии и пропионибактерии были тщательно изучены на предмет их эффективности против порчи, вызывающей дрожжи и плесень при порче пищевых продуктов.
Этот рисунок иллюстрирует путь сохранения пищевых продуктов, за которым следуют молочнокислые бактерии с участием низина, а также путь сохранения пищевых продуктов, за которым следует соль. Кроме того, проиллюстрирован и описан барьерный эффект консервирования пищевых продуктов, такой как добавление молочнокислых бактерий и соли в пищевой продукт. В дополнение к молочнокислые бактерии, дрожжи также обладают эффектом биоконсервации из-за их антагонистической активности, зависящей от конкуренции за питательные вещества, производства и толерантности к высоким концентрациям этанола, а также синтез большого класса антимикробных соединений, проявляющих широкий спектр активности против микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов, а также против патогенов растений, животных и человека.
Бактерия / дрожжи, которые являются подходящим кандидатом для использования в качестве Биоконсервант не обязательно должен сбраживать пищу. Однако, если условия подходят для роста микробов, тогда биоконсервативная бактерия будет хорошо конкурировать за питательные вещества с порчей и патогенными бактериями в пище. В качестве продукта метаболизма он также должен производить кислоты и другие противомикробные агенты, в частности, бактериоцины. Биоконсервативные бактерии, такие как молочнокислые бактерии, должны быть безвредными для человека.
Бактериофаги (по-гречески «поедатель бактерий») или просто фаги - это вирусы, заражающие бактерии. Большинство всех известных бактериофагов демонстрируют геном двухцепочечной ДНК внутри капсида вириона и относятся к отряду хвостатых фагов, Caudovirales. Хвостатые фаги можно разделить на три семейства: Podoviridae, которые характеризуются очень короткими хвостами; Myoviridae с более длинными, прямыми и сократительными хвостами; и Siphoviridae, которые можно идентифицировать по их длинным и гибким хвостам. Другая хорошо изученная группа фагов с множеством применений, хотя и незначительная с точки зрения видового разнообразия, представлена нитчатыми фагами, которые демонстрируют геном одноцепочечной ДНК, украшенный спиральным белковым слоем, окружающим молекулу ДНК. Бактериофаги повсеместно распространены в природе и также могут быть выделены из микрофлоры человека или животных. Их количество в десять раз превышает количество бактериальных видов-хозяев, что представляет собой наиболее многочисленную самовоспроизводящуюся сущность на Земле, насчитывающую всего около 1031 фага. Идея использования фагов против нежелательных бактерий возникла вскоре после их открытия. С улучшениями в органической химии в 1950-х годах исследования и разработка антибиотиков широкого спектра действия вытеснили интерес к исследованиям бактериофагов. Несколько лабораторий проверяли пригодность изолятов бактериофагов для борьбы с определенными бактериальными патогенами. Значительный прогресс в этом исследовании был достигнут в Институте бактериофагов в Тбилиси, Грузия, где фаговая терапия обычно применяется в области медицинских исследований. Сегодня лечение устойчивых к антибиотикам бактерий является сложной задачей. В последнее время исследования бактериофагов получили дополнительный импульс в свете выявления устойчивых к антибиотикам патогенов инфекционных заболеваний, при которых применение антибиотиков неэффективно, поэтому исследования по применению бактериофагов интенсивно пересматриваются. Бактериофаги недавно получили общепризнанный статус безопасных на основании их отсутствия токсичности и других пагубных последствий для здоровья человека для применения в мясных продуктах в США.
Препараты фага, специфичные для L. monocytogenes, E. coli O157: Серотипы H7 и S. enterica были коммерциализированы и одобрены для применения в пищевых продуктах или как часть протоколов поверхностной дезактивации.
В мясопереработке биоконсервация в ферментированном мясе широко изучалась продукты и готовые к употреблению мясные продукты. Использование местной или искусственно введенной микробной популяции для улучшения здоровья и продуктивности животных и / или для уменьшения количества патогенных организмов было названо подходом пробиотического или конкурентного улучшения. Разработанные стратегии конкурентного повышения включают конкурентное исключение, добавление микробной добавки (пробиотика), которая улучшает здоровье желудочно-кишечного тракта, и добавление ограничивающего, не усваиваемого хозяином питательного вещества (пребиотика), которое обеспечивает существующую (или внедренную) популяцию комменсальных микробов конкурентоспособной. преимущество в желудочно-кишечном тракте. Каждый из этих подходов использует активность естественной микробной экосистемы против патогенов, используя естественную микробную конкуренцию. Вообще говоря, стратегии повышения конкурентоспособности предлагают естественный «зеленый» метод уменьшения количества патогенов в кишечнике пищевых животных.
Продукты рыболовства являются источником широкого спектра ценных питательных веществ, таких как белки, витамины, минералы, омега-3 жирные кислоты, таурин и т. д. Продукты рыболовства, однако, также связаны с интоксикацией и инфекциями человека. Примерно от 10 до 20% болезней пищевого происхождения связаны с потреблением рыбы. Изменение потребительского спроса привело к снижению привлекательности традиционных процессов, применяемых к морепродуктам (например, соления, копчения и консервирования), по сравнению с мягкими технологиями, предполагающими более низкое содержание соли, более низкую температуру приготовления и вакуумную упаковку (VP) / упаковку в модифицированной атмосфере (MAP). Эти продукты, разработанные как легкие консервированные рыбные продукты (LPFP), обычно производятся из свежих морепродуктов, и их дальнейшая обработка увеличивает риск перекрестного загрязнения. Эти более мягкие методы обработки обычно недостаточны для уничтожения микроорганизмов, и в некоторых случаях психротолерантные патогенные бактерии и бактерии, вызывающие порчу, могут развиваться в течение длительного срока хранения LPFP. Многие из этих продуктов также едят в сыром виде, поэтому минимизация присутствия и предотвращение роста микроорганизмов имеет важное значение для качества и безопасности пищевых продуктов. Микробная безопасность и стабильность пищевых продуктов основаны на применении консервантов, называемых препятствиями. Нежная текстура и аромат морепродуктов очень чувствительны к технологиям обеззараживания, таким как приготовление пищи, и более поздним мягким технологиям, таким как импульсный свет, высокое давление, озон и ультразвук. Химические консерванты, которые представляют собой не процессы, а ингредиенты, не пользуются популярностью у потребителей из-за спроса на натуральные консерванты. Альтернативным решением, которое привлекает все больше внимания, является технология биоконсервации. При переработке рыбы биоконсервация достигается добавлением антимикробных веществ или повышением кислотности мышц рыбы. Большинство бактерий перестают размножаться, когда pH меньше 4,5. Традиционно кислотность повышалась с помощью ферментации, маринования или путем прямого добавления уксусной, лимонной или молочной кислоты в пищевые продукты. Другие консерванты включают нитриты, сульфиты, сорбаты, бензоаты и эфирные масла. Основная причина менее документированных исследований применения защитных микроорганизмов, бактериофагов или бактериоцинов на морепродуктах для биоконсервации по сравнению с молочными или мясными продуктами, вероятно, заключается в том, что ранние стадии биоконсервации произошли в основном в ферментированных пищевых продуктах, которые так развит среди морепродуктов. Выбор потенциальных защитных бактерий в морепродуктах является сложной задачей из-за того, что они нуждаются в адаптации к матрице морепродуктов (бедные сахаром и их метаболическая активность не должны изменять исходные характеристики продукта, то есть из-за подкисления, и не вызывать порчу, которая может привести к сенсорному отторжению. Среди микробиоты, обнаруженной в свежих или переработанных морепродуктах, LAB остается категорией, которая предлагает самый высокий потенциал для прямого применения в качестве биозащитной культуры или для производства бактериоцина.
По всему миру были успешно внедрены различные препараты фагов. Были разработаны различные способы применения / доставки в пищу. Бактериофаги и их эндолизины могут быть включены в пищевые системы несколькими способами, такими как распыление, погружение или иммобилизация по отдельности. или в сочетании с другими препятствиями. Фаговый препарат LMP-1O2 впоследствии был коммерциализирован как "ListShield" Intralyx, Inc. Было показано, что он эффективен против 170 различных штаммов L. monocytogenes, значительно (в 10-1000 раз) снижая заражение листериями при распылении на готовые к употреблению продукты без изменения общего состава, вкуса и запаха пищи. или цвет. Компания Intralytix также выпустила на рынок противомикробные препараты на основе фагов, такие как SalmoFresh и SalmoLyse, для борьбы с S. enterica. SalmoFresh приготовлен из смеси природных литических бактериофагов, которые избирательно и специфически убивают сальмонеллу, включая штаммы, принадлежащие к наиболее распространенным / высокопатогенным серотипам Typhimurium, Enteritidis, Heidelberg, Newport, Hadar, Kentucky и Thompson. По словам производителя, SalmoFresh специально разработан для обработки продуктов, подверженных высокому риску заражения сальмонеллой. В частности, красное мясо и птицу можно обрабатывать перед измельчением для значительного снижения заражения сальмонеллами. SalmoLyse - это переработанный коктейль фагов, полученный из SalmoFresh, в котором были заменены два из шести фагов в исходном коктейле. Были составлены и упомянуты дополнительные препараты бактериофагов, которые можно использовать для снижения микробной нагрузки животных перед убоем, и они коммерчески доступны от Omnilytics, такие как линия продуктов BacWash против Salmonella Omnilytics. Еще одно коммерческое приложение было разработано, Listex_ P100 компанией Micreos в Нидерландах, и ему было предоставлено общепризнанным статусом безопасного (GRAS) FDA и USDA для использования во всех пищевых продуктах.
Еще одно важное коммерческое применение бактериофагов - ELICOSALI, широкий спектр коктейлей против сальмонелл и фагов "E. coli" для обработки сельскохозяйственных продуктов, разработанный Институтом Элиава в Тбилиси, Республика Грузия Институт Элиава.
Биоконсервация разумно использует антимикробный потенциал встречающихся в природе микроорганизмов в продуктах питания и / или их метаболитов с долгой историей безопасного использования. Бактериоцины, бактериофаги и ферменты, кодируемые бактериофагами, подпадают под эту теорию. Долгая и традиционная роль молочнокислых бактерий в ферментации пищевых продуктов и кормов является основным фактором, связанным с использованием бактериоцинов в биоконсервации. LAB и их бактериоцины употреблялись непреднамеренно в течение многих лет, что свидетельствует о долгой истории их безопасного использования. Их антимикробный спектр ингибирования, бактерицидный способ действия, относительная толерантность к условиям обработки (pH, NaCl, термообработка) и отсутствие токсичности по отношению к эукариотическим клеткам усиливают их роль в качестве биоконсервантов в пище. Оценка любых новых противомикробных активных веществ в мясе проводится Министерством сельского хозяйства США, которое полагается на оценку GRAS FDA среди других данных о пригодности.
