Фаговий біоконтроль: як бактеріофаги підвищують безпечність харчових продуктів
Підхід, що отримав назву «фаговий біоконтроль», полягає у використанні літичних бактеріофагів для обробки як харчової сировини і готових продуктів, так і поверхонь, що з ними контактують, з метою знищення патогенних бактерій. Фаговий біоконтроль набуває все більшої популярності в США та Європі, адже є ефективним, відносно недорогим, дружнім до природи та позитивно сприймається споживачами. Огляд сучасного стану справ у сфері фагового біоконтролю опублікований у журналі Current Issues in Molecular Biology та нині доступний онлайн
Харчові отруєння в усьому світі є величезною проблемою, як медичною, так і економічною. Фізичні методи протимікробної обробки харчових продуктів – температурою, високим тиском, радіацією – не є універсальними, а хімічні негативно впливають на корисну мікрофлору та навколишнє середовище. До того ж на фоні застосування цих методів все одно спостерігаються спалахи харчових отруєнь.
Бактеріофаги, що є природними ворогами бактерій, діють специфічно, вражаючи лише один вид або штам бактерій. Завдяки цьому, вони можуть знищувати лише патогенні бактерії-мішені, не впливаючи на нормальну мікрофлору харчового продукту та зберігаючи його харчову цінність.
Фаги є природними агентами, їх повно скрізь, де є бактерії – у ґрунті, водоймах, мікробіоті макроорганізмів тощо - отже фаговий біоконтроль є найбільш природним із запропонованих на сьогодні методів дезінфекції харчових продуктів, що не чинить впливу на середовище. За оцінками експертів, навіть масове застосування фагів у максимальних дозволених концентраціях при виробництві м’яса та птиці може збільшити кількість фагів у середовищі лише на мільйонні долі відсотка.
Фаги можна застосовувати для профілактики та ерадикації патогенних бактерій у живих сільськогосподарських тварин, як молочних, так і м’ясних. Фагопрепарати можна додавати в їжу тваринам протягом життя, а можна наносити на шкіру або пір’я перед забоєм.
Більшість препаратів фагів, які схвалені для застосування у харчовій промисловості, не містять жодних домішок або консервантів, отже відповідають вимогам до виробництва так званої органічної їжі.
Щодо вартості, то на сьогодні фаговий біоконтроль майже на порядок дешевший за фізичні методи обробки (1-4 центи/фунт продукту проти 10-30 центів/фунт продукту) та порівняний за ціною із жорсткими хімічними санітайзерами.
Читайте також: Бактеріофаги можуть убезпечити поросят від тяжкої інфекції
Звичайно, висока специфічність бактеріофагів несе певні обмеження в їх застосуванні: як правило ефективне знищення патогенів забезпечують фагові коктейлі, що містять декілька фагів, що знищують основних збудників. Крім того, фаги можуть бути чутливими до хімічних дезінфектантів та потребують зберігання в холодильнику. Аргументи «за» та «проти» фагового біоконтролю підсумовані в таблиці.
Таблиця. Переваги та недоліки фагового біоконтролю
|
Переваги |
Недоліки |
|
Фаги мають природне походження |
Не всі фаги можуть бути використані для біоконтролю. Зазначені переваги стосуються лише диких штамів літичних фагів |
|
Фаги специфічні, вражають лише патогенні бактерії-мішені |
Не забезпечують повної ерадикації патогенів, якщо продукти контаміновані видами, що не є мішенями даних фагів |
|
Фаги ефективно знищують бактерії-мішені |
Вузьке коло мішеней звужує можливості фагів, але рішенням цієї проблеми є застосування фагових коктейлів |
|
Фаги можуть бути використані одноразово |
На продуктах харчування не спостерігається залишкова активність фагів |
|
Є лише низький ризик розвитку стійкості бактерій до фагів та відсутній ризик розвитку перехресної стійкості бактерій до антибіотиків |
У бактерій все ж таки розвиватися стійкість до фагів, але використання фагових коктейлів знижує цей ризик |
|
Нові фаги потрібної специфічності можуть бути відносно швидко знайдені, а їх препарати відносно легко створені |
|
|
Фагові препарати низько токсичні та не чинять негативного впливу на середовище |
|
|
Фаги не впливають на органолептичні, поживні та реологічні властивості харчових продуктів |
|
В США перший фагопрепарат для застосування у харчовій промисловості був схвалений Агенцією із контролю лікарських засобів та харчових продуктів (FDA) в 2006 р. З того часу FDA схвалила ще 13 засобів, і ще низка препаратів наразі проходить випробування. Серед схвалених засобів фагопрепарати проти таких харчових патогенів як: Listeria monocytogenes, токсигенні штами Escherichia coli (зокрема E. coli O157:H7), Salmonella spp, Shigella spp.
Більш докладно про розробку фагопрпаратів для біоконтролю читайте тут: 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