Фаговый биоконтроль: как фаги повышают безопасность пищевых продуктов
Подход, получивший название «фаговый биоконтроль», заключается в использовании литических бактериофагов для обработки как пищевого сырья и готовых продуктов, так и поверхностей, которые с ними контактируют, с целью уничтожения патогенных бактерий. Фаговый биоконтроль приобретает все большую популярность в США и Европе, ведь является эффективным, относительно недорогим, дружественным природе, а также позитивно воспринимается потребителями. Обзор современного состояния дел в сфере фагового биоконтроля опубликован в журнале Current Issues in Molecular Biology и сейчас доступен онлайн*
Пищевые отравления во всем мире является огромной проблемой, как медицинской, так и экономической. Физические методы противомикробной обработки пищевых продуктов – температурой, высоким давлением, радиацией – не являются универсальными, а химические негативно влияют на полезные микроорганизмы и окружающую среду. К тому же на фоне применения этих методов все равно наблюдаются вспышки пищевых отравлений.
Бактериофаги, являющиеся естественными врагами бактерий, действуют специфично, поражая только один вид или штамм бактерий. Благодаря этому, они могут уничтожать только патогенные бактерии-мишени, не влияя на нормальную микрофлору пищевого продукта и сохраняя его пищевую ценность.
Фаги являются естественными агентами, их множество везде, где есть бактерии – в почве, водоемах, микробиоте макроорганизмов т.д., а значит фаговый биоконтроль является наиболее «зеленым» из предложенных на сегодня методов дезинфекции пищевых продуктов, не оказывающим влияния на среду. По оценкам экспертов, даже массовое применение фагов в максимальных разрешенных концентрациях при производстве мяса и птицы может увеличить количество фагов в среде лишь на миллионные доли процента.
Фаги можно применять для профилактики и эрадикации патогенных бактерий в живых сельскохозяйственных животных, как молочных, так и мясных. Фагопрепараты можно добавлять в пищу животным в течение жизни, а можно наносить на кожу или перья перед забоем.
Большинство препаратов фагов, которые одобрены для применения в пищевой промышленности, не содержат никаких примесей или консервантов, следовательно, соответствуют требованиям к производству так называемых органических продуктов.
Что касается стоимости, то на сегодня фаговый биоконтроль почти на порядок дешевле физических методов обработки (1-4 цента / фунт продукта против 10-30 центов / фунт продукта) и сравним по цене с применением жестких химических санитайзеров.
Читайте также: Бактериофаги могут защитить поросят от тяжелой инфекции
Конечно, высокая специфичность бактериофагов несет определенные ограничения в их применении: как правило, эффективное уничтожение патогенов обеспечивают фаговые коктейли, содержащие несколько фагов, специфичных против основных возбудителей. Кроме того, фаги подвержены воздействию химических дезинфектантов и требуют хранения в холодильнике. Аргументы «за» и «против» фагового биоконтроля суммированы в таблице.
Таблица. Преимущества и недостатки фагового биоконтроля
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Фаги имеют природное происхождение |
Не все фаги могут быть использованы для биоконтроля. Указанные преимущества касаются только диких штаммов литических фагов |
|
Фаги специфические, поражают только патогенные бактерии-мишени |
Не обеспечивает полной эрадикации патогенов, если продукты контаминированы видами, которые не являются мишенями данных фагов |
|
Фаги эффективно уничтожают бактерии-мишени |
Узкий круг мишеней сужает возможности фагов, но решением этой проблемы является применение фаговых коктейлей |
|
Фаги могут быть использованы однократно |
На продуктах питания не наблюдается остаточная активность фагов |
|
Риск развития устойчивости бактерий к фагам минимален, а риск развития перекрестной устойчивости бактерий к антибиотикам отсутствует |
У бактерий все же может развиваться устойчивость к фагам, но использование фаговых коктейлей снижает этот риск |
|
Новые фаги нужной специфичности могут быть относительно быстро найдены, а их препараты относительно легко изготовить |
|
|
Фаговые препараты малотоксичны и не оказывают негативного воздействия на среду |
|
|
Фаги не влияют на органолептические, питательные и реологические свойства пищевых продуктов |
|
В США первый фагопрепарат для применения в пищевой промышленности был одобрен Агентством по контролю лекарственных средств и пищевых продуктов (FDA) в 2006г. С тех пор FDA одобрила еще 13 средств, и еще ряд препаратов в настоящее время проходят испытания. Среди одобренных средств фагопрепараты против таких пищевых патогенов как: Listeria monocytogenes, токсигенные штаммы Escherichia coli (в частности E. coli O157: H7), Salmonella spp, Shigella spp.
Более подробно о разработке фагопрпаратов для биоконтроля читайте здесь:
* Vikram A, Woolston J and Sulakvelidze A. Phage Biocontrol Applications in Food Production and Processing. Curr. Issues Mol. Biol., 2021, 40: 267-302. https://doi.org/10.21775/cimb.040.267