Анджело М. Б. Аморим

1 Лаборатория по микробиология, Федерален институт за образование, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Бразилия

акцент

2 Катедра за контрол на качеството, Институт за технология имунобиологични био-мангуиньос, Фиокруз, Рио де Жанейро, Бразилия

Janaína dos Santos Nascimento

2 Катедра за контрол на качеството, Институт за технология имунобиологични био-мангуиньос, Фиокруз, Рио де Жанейро, Бразилия

Заден план

Млечните продукти са основата на диетата на много семейства във всички социални класи по света. Високото съдържание на млечни хранителни вещества и техните производни обаче, в допълнение към почти неутралното рН и високата водна активност, осигуряват идеална среда за растежа на много микроорганизми в млечните продукти (Oladipo и Omo-Adua, 2011). Освен това, по време на производството, преработката, съхранението, разпространението и предлагането на пазара млечните продукти могат да бъдат обект на неадекватни хигиенни условия, които могат да насърчат разваляне и замърсяване с патогенни микроорганизми, включително Enterobacteriaceae (Cusato et al., 2013; Freitas et al., 2013).

Няколко проучвания съобщават за замърсяване на млечни продукти от Salmonella sp. и Escherichia coli; малко проучвания обаче описват наличието на видове Enterobacter, Klebsiella и Serratia, особено по отношение на присъствието на тези родове в храни и млечни продукти. В допълнение, въпреки че повечето проучвания, проведени с тези бактерии, са фокусирани върху количественото определяне и идентификация, някои проучвания също са изследвали антимикробна резистентност (Samaržija et al., 2012; Zhang et al., 2015) и други фактори на вирулентност, като биофилм (Cherif- Antar et al., 2016), протеолитични ензими (Chove et al., 2013) и липолитични ензими (Masiello et al., 2016).

Сиренето е основен млечен продукт, който може да бъде произведен с непастьоризирано мляко; този процес често се извършва във ферми и малки предприятия, увеличавайки потенциала за замърсяване от микроорганизми, включително Enterobacteriaceae (Zhang et al., 2015). Дори в продукти, подложени на процес на пастьоризация, липсата на замърсители не е гарантирана поради възможни недостатъци в процеса или след пастьоризация. В Бразилия най-често консумираното прясно сирене, „Minas frescal“, претърпя промени в състава си, особено след кампании, насочени към намаляване на натрия. Такива промени в състава обаче могат да изострят проблемите със замърсяването, тъй като натрият е ефективен при контролирането на някои патогенни и влошаващи се микроорганизми, включително членовете на семейство Enterobacteriaceae, като пряко влияе върху срока на годност на продукта и потенциално променя реологичните и сензорните му характеристики (Doyle and Glass, 2010; Cruz et al., 2011; Damaceno et al., 2015).

Замърсяването в млечните продукти не е ограничено до пресни продукти. Съобщава се също, че кърмите за кърмачета и млякото на прах, които са подложени на различни процеси за отстраняване на влага, са замърсени с представители на това семейство. В тези храни са открити изолати на Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae и други членове на комплекса E. cloacae (Oonaka et al., 2010; Sani and Yi, 2011; Yao et al., 2012).

Устойчивост на антибиотици

Антибиотиците често се използват безразборно при животни с цел превенция и лечение на клинични заболявания, както и засилване на растежа и развитието (Fleming et al., 2010; Bosco et al., 2012; Murphy et al., 2016). Тази рутина може да засегне различни аспекти на хранителната промишленост, тъй като устойчивите на антибиотици микроорганизми от животни могат да се разпространяват в различни хранителни продукти (Rolain, 2013).

Използването на антибиотици, насочени към растежа на животните, все още е противоречиво; някои изследователи твърдят, че консумацията на продукти, получени от тези животни, не представлява риск за човешкото здраве, докато други са поставили под съмнение възможността бактериалните щамове с резистентни гени да се предават от храна, получена от тези животни. Например, Marshall and Levy (2011) съобщават за проучване върху хора, работещи във ферма, в която антибиотиците са били използвани за развитие на животните; тези работници са хранили устойчиви бактерии в чревната си микробиота и същият бактериален профил е наблюдаван при животните във фермата.

По-специално, такъв трансфер на гени може да се случи, дори в лумена на човешките и животинските черва, повлиявайки еволюцията на ново патогенни щамове (Grotiuz et al., 2006). Освен това млякото се счита за отлична хранителна среда за пренос на гени чрез конюгация и се съобщава, че има ефективност, която е 10 пъти по-висока от тази на лабораторната хранителна среда (Verraes et al., 2013).

Някои проучвания описват появата на мултирезистентност (MDR) при членове на семейство Enterobacteriaceae, изолирани от млечни продукти, които не принадлежат към видовете E. coli и S. enterica, считани за класически хранителни патогени. Например, Chauhan et al. (2013) описва изолирането на MDR K. pneumoniae от проби от сурово мляко. MDR изолатите от родовете Enterobacter, Citrobacter и Klebsiella, всички от които показват резистентност към имипенем, също са описани от Fakruddin et al. (2014) в различни проби от храни, включително мляко на прах. Съвсем наскоро нашата група изолира MDR Enterobacter spp. от сирене „Minas frescal“ и пастьоризирано мляко (Damaceno et al., 2015; Amorim, 2016).

Освен това проучванията показват, че щамовете E. cloacae често се изолират от млечни продукти. Въпреки това, проучванията на факторите на вирулентност на тези щамове и техния MDR потенциал все още са оскъдни.

Сред факторите, свързани с придобиването на антимикробна резистентност от представители на семейство Enterobacteriaceae, най-загриженият за научната общност фактор е способността на тези бактерии да произвеждат β-лактамаза с разширен спектър (ESBL; Thenmozhi et al., 2014; Tekiner и Özpinar, 2016). Инхибиторите на ESBL се използват широко за лечение на бактериални инфекции, особено за грам-отрицателни бактерии. Следователно производството на ESBL може да осигури резистентност към много класове антибиотици.

Семейството Enterobacteriaceae, които са най-големите продуценти на ESBL, включва щамове K. pneumoniae и E. coli; тези щамове имат голямо клинично значение (Munoz-Price и Weinstein, 2008; Saito et al., 2010) и не са свързани с Acinetobacter spp. (Семейство Moraxellaceae).

Храни с определени характеристики могат да улеснят разпространението на ESBL бактерии. Например, Calbo et al. (2011) описва предаването на щам K. pneumoniae, произвеждащ ESBL, чрез консумация на храна в здравно заведение; след получаване на отрицателни резултати за повърхности и професионалисти в отделението, те установиха, че размножаването става чрез храна, засягайки 14% от обработващите храни и 35% от болничните кухненски повърхности.

Резултатите от различни проучвания обаче са противоречиви. Някои проучвания показват, че млякото не е добър разпространител на бактерии, произвеждащи ESBL, докато други изследвания показват, че млякото може да улесни разпространението на тези бактерии. Освен това повечето проучвания, които показват, че бактериите, произвеждащи ESBL, присъстват в млякото, са били извършвани в развиващите се страни, като Индия, Бразилия и Индонезия, и резултатите от тези изследвания са в контраст с тези от проучвания в развити страни, като Швейцария (Chauhan et al ., 2013; Dahmen et al., 2013; Sudarwanto et al., 2015; Amorim, 2016).

Други фактори на вирулентност

Производство на биофилми

Образуването на биофилм в млечната индустрия може да се случи в рамките на няколко часа след преработката (Mogha et al., 2014). Млякото, очевидно основен компонент на млечните продукти, има характеристики, които могат да насърчат или да представят производството на биофилми на повърхности. Съставът му е богат на липиди, протеини и някои двувалентни катиони, например калций, който благоприятства образуването на биофилм (Teh et al., 2014; Flint et al., 2015).

Някои проучвания съобщават за присъствието на производители на биофилми Enterobacteriaceae, свързани с промишлени предприятия за производство на млечни продукти. Cherif-Antar и сътр. (2016) откриха различни грам-отрицателни бактерии, включително K. pneumoniae, Serratia marcescens и Enterobacter spp., Прикрепени към повърхностите от неръждаема стомана на тръби на млекопреработвателно предприятие.

По-специално, тези бактерии могат да бъдат устойчиви на почистващи продукти, както е описано от Malek et al. (2012), които са събрали проби от ферми за производство на пастьоризирано мляко и обезмаслено мляко на прах в Алжир. Цялата производствена линия непрекъснато беше подлагана на хигиенизиране с използване на продукти на основата на амоняк и пероцетна киселина. Въпреки този опит за саниране, представители на Enterobacter sp. все още бяха намерени.

Протеолитична и липолитична активност

Enterobacteriaceae, способни да синтезират протеолитични и липолитични ензими, до голяма степен са отговорни за влошаването на млякото и млечните продукти, което може да причини различни проблеми в млечната индустрия (Zajác et al., 2015; Masiello et al., 2016).

Например при производството на сирене тези ензими дестабилизират казеиновите мицели и могат да модифицират или дори да предотвратят коагулацията на млякото, което може пряко да повлияе на образуването на продукта (Caldera et al., 2015). Друг основен проблем е, че тези бактерии могат да причинят неприятен вкус, т.е. могат значително да повлияят на сензорните свойства на храните, като цвят, мирис, вкус и текстура (Böhme et al., 2013; Caldera et al., 2015) . Такива промени могат пряко да повлияят на приемането или отхвърлянето на продукта от потребителя.

Бактериалният синтез на липолитични ензими също се оказва важен за хранителната промишленост поради прякото влияние на тези ензими върху сензорните свойства, особено вкуса и структурата. Липолизата може да доведе до процес, наречен хидролитично гранясване, при който продуктът развива кисел вкус и неприятна миризма (Carpiné et al., 2010; Krewinkel et al., 2016).

Наскоро Masiello et al. (2016) изолирани липолитични представители на семейство Enterobacteriaceae (родове Serratia, Enterobacter и Raoutella) от пастьоризирани проби от мляко. Авторите посочват, че разнообразни бактерии, открити в пастьоризираното мляко, проявяващи фенотипни характеристики като производство на липолитични и протеолитични ензими, могат да доведат до разваляне на млякото.

Производство на антимикробни вещества

Някои патогенни бактерии, като представители на семейство Enterobacteriaceae, са способни да произвеждат биологично активни съединения, известни като антимикробни средства, действайки в конкурентна ниша срещу конкурентите си.

Тези съединения могат да бъдат пречистени и използвани от хранителната промишленост като инструменти за защита срещу бактерии, които причиняват влошаване на техните продукти, като по този начин се увеличава срокът им на годност (Verraes et al., 2013; Damaceno et al., 2015) и поддържането на характеристиките на продукта, тъй като те са бактерицидни или бактериостатични, без да променят сензорните свойства на храната. Тези вещества се оказаха от съществено значение за хранителната промишленост, тъй като антибиотиците не могат да се използват в храни (Fleming et al., 2010).

Бактериоцините са основно антимикробно вещество, произвеждано от бактерии; когато се произвеждат от коменсални бактерии в чревния тракт на животните, те могат да имат важна роля за елиминиране на MDR микроорганизми, без значителни промени в чревната флора (Kommineni et al., 2015), тъй като те се разграждат от храносмилателните ензими система и имат пробиотични свойства (Rosa et al., 2016).

В предишна работа, извършена от нашата изследователска група, двама представители на Enterobacter sp. и девет други представители на семейство Enterobacteriaceae установиха, че произвеждат антимикробни вещества срещу щамове Е. coli и S. enterica, използвани като индикатори (Damaceno et al., 2015). Тези два вида бактерии са сред основните причини за хранителни болести и тази предишна работа предполага, че класическите патогени на Enterobacteriaceae могат да бъдат инхибирани от други представители от същото семейство, което може да оправдае тяхното отсъствие или ниски нива в някои млечни храни.

Заключения

Млечните продукти са потенциални носители на микроорганизми от семейство Enterobacteriaceae, които могат да проявят MDR към наличните антимикробни средства, фенотипи с намалена чувствителност към карбепенените (KPC) и производство на ESBL и произвеждат биофилм, протеолитични ензими, липолитични ензими и антимикробни вещества, осигуряващи предимства за тях бактерии в конкурентна ниша. Всички тези фактори представляват потенциални рискове за здравето на потребителите на млечни продукти, особено на имунокомпрометираните потребители.

Във веригата на доставки на млечни продукти, включително всички етапи (напр. Производствени линии, транспорт и съхранение), добрите производствени практики и хигиена, както и най-добрите практики при комерсиализацията, трябва да се спазват главно за продукти, консумирани без предварителна обработка. Освен това липсата на класически патогени, като Salmonella sp. и Е. coli, не означава, че продуктът е годен за консумация, тъй като в храната могат да присъстват други потенциално патогенни бактерии от същото семейство. По този начин тестването за Enterobacteriaceae, включително видове, които все още не са оценени в съответствие със стандартите на регулатора, може да предложи по-добър поглед върху качеството, санитарните условия и безопасността на млечните храни.

Авторски приноси

AA и JN написаха тази статия.

Изявление за конфликт на интереси

Авторите декларират, че изследването е проведено при липса на каквито и да било търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Благодарности

Това проучване беше подкрепено от безвъзмездни средства от Федералния институт за образование, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ) и Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ).