Биологические консерванты, их получение

Основные функциональные процессы ферментации, следующие: (1) улучшение прочности за счет формирования антимикробных метаболитов (например, органические кислоты, бактериоцины, этанол), часто в сочетании со снижением активности воды (сушка и / или регенерация); (2) повышение безопасности за счет снижения уровня либо патогенных микроорганизмов, либо их токсинов в момент потребления; (3) повышение питательной ценности; и (4) повышение органолептических качеств [7]. 

Кроме того, существуют различные вредные свойства, которые, очевидно, нежелательны и неприемлемымы в пищевых культурах, в том числе, свойство вирулентности, токсичности и устойчивости к антибиотикам. Инвентарный список используемых в настоящее время микробных культур пищевого назначения включает 195 видов бактерий и 69 вида грибов. 

Микробные культуры, используемые в производстве продуктов питания, часто называют либо заквасками (улучшают питательную ценность и органолептические характеристики), либо защитными культурами (стойкость и безопасность). Тем не менее, эти свойства изначально связаны таким образом, что стойкость повышается за счет образования органических кислот, которые также способствуют характерному вкусу и текстуре многих ферментированных пищевых продуктов. Все закваски сами по себе,- защитные культуры, но не все защитные культуры могут называться заквасками. Четкое различие между заквасками  и биозащитными культурами не является ни возможным, ни необходимым.

Коммерческие продукты защитных культур, получают таким же образом, как и закваски: периодической ферментацией, последующей концентрации центрифугированием, и в конечном составе - это замороженные гранулы, либо лиофилизированные порошки. 

 Несмотря на это, защитные культуры впервые были введены около 10-15 лет назад, сейчас они хорошо зарекомендовали себя в пищевой промышленности и признаются в качестве эффективного инструмента для обеспечения безопасности и стойкости продуктов питания. 

6. Бактериофаги

Фаги являются наиболее распространенными живыми существами на планете: по оценкам, общее число фагов 1031. В качестве примера, один миллилитр морской воды содержит около 1000000 бактерий, но 10000000 фагов. Фаги также широко распространены в пищевых продуктах различного происхождения [ 8 ]. Сегодня признается, что взаимодействие между фагами и бактериями играет важную роль в поддержании природного баланса в нашей экосистеме.

Краткое наименование «фаг» происходит от древнегреческого и означает '' есть ''. Таким образом, бактериофаг означает '' бактерия-ед ''. Бактериофаги специфичны. Специфичность связана с тем, что фаг может распространяться только на определенные виды бактерий; фаг признает свою специфическую клетку-хозяина. Таким образом, они безвредны для человека, животных и растений.

Фаги известны в молочной промышленности нападением на закваски в процессе брожения, и, тем самым, нарушая производство йогурта. Напротив, фаги, которые могут инактивировать патогенные бактерии могут быть полезны в пищевой промышленности.

Резистентные бактерии стали глобальной проблемой, призывающей к скорейшей разработке альтернативных стратегий управления во избежание стимуляции их роста при сохранении или повышении качества и безопасности пищевых продуктов. 

Бактериофаги отличаются от многих бактерий в том отношении, что фаги неподвижны. Таким образом, способ применения должен гарантировать, что фаги хорошо распределены в продукте, так что клетки-мишени приходят в контакт с подходящим количеством фагов. Кроме того, фаги, как правило, выводятся или связываются пищевой матрицей, то есть они будут иметь первоначальный эффект в уничтожении их целевого организма, но часто, по-видимому, не смогут предотвратить возобновление роста выживших клеток. Важно учитывать эти факторы для разработки успешного применения фагов, например, путем использования их с другими барьерами, которые обеспечивают ингибирование роста или в многофакторных системах.

Основной лимитирующий фактор для промышленного применения бактериофагов в пищевых продуктах - высокие затраты на производство. Вероятно, этот вопрос будет решен также рядом компаний вкладывающих средства в развитие производственных мощностей, и ,вполне вероятно, мы увидим новые биозащитные решения, основанные на бактериофагах, в качестве альтернативных мер для борьбы с пагубными бактериями в производстве пищевых продуктов в ближайшие годы

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные виды биоконсервантов.
2. Какие цели достигаются применением биологических консервантов?
3. При помощи каких бактерий вырабатывают лантибиотик низин?
4. Вызывает ли продолжительное  применение биологических консервантов резистентность патогенных микроорганизмов?
5. Дайте определение ферментатам.
6. Перечислите основные стадии производства биозащитных культур.
7. В борьбе против каких видов патогенной микрофлоры эффективен натамицин?

Список используемой литературы:

1. Гальвез A, Лопес РЛ, Абрюэл H, Вальдивия E, Омар НБ/ Применение бактериоцинов в контроле патогенных и гнилостных бактерий пищевого происхождения/ Crit Rev Biotechnol, 2008 –152

2. Cеттани Л, Корсетти А /Применение бактериоцинов в продовольственном биосохранении овощей/Int J Food Microbiol, 2008 –138

3. Роллле С / Естественные антибактериальные препараты для минимальной обработки продуктов/ Woodhead Publishing Ltd, Кембридж, 2003, стр 1–10.

4. Делвс-Бротон Д, Томас ЛВ, Доан Ч, Дэвидсон ПМ / Натамицин, антибактериальные препараты в еде/ CRC Press, Бока-Ратон, 2005, стр 275–289.

5. Котлер-Бротбург Д, Медофф  Г, Кобаяши ГС, Боггс С, Шлессингер Д/ Классификация полиеновых антибиотиков согласно химической структуре и

биологическим эффектам/ Antimicrob Agents Chemother–722.

6. Райли МА, Вёц ДE / Бактериоцины: развитие, экология и применение/ Annu Rev Microbiol, 2002 –137

7. Бурдичон Ф, Касарегола  С, Фэррох C, Фрисвад ДС, Гедс МЛ, Хамс ВП, Хант Д, Хайс Д, Лулунд С, Авехенд А, Пауэлл ИБ, Праджапати ДБ, Сето Ю, Те СЕ, Ван БА, Фанкеркховен V, Згода A, Тьюджелас С, Хансен ЭБ/ Пищевое брожение:

микроорганизмы с технологически выгодным использованием/Int J Food Microbiol, 2012 –97.

8. Брюсов H, Катер E /Экология фага.Бактериофаги: биология и значение/ CRC Press, Бока-Ратон, 2005, стр 129–163.