Как некоторые культуры могут защитить нас от пищевых патогенов в сыре

Это одно из первых исследований, которое дает производителям сыра больше инструментов для обеспечения безопасности своей продукции.

Сыр – простой продукт. Обычно он состоит только из молока, ферментов, соли и бактерий, которые придают сыру его форму и вкус.

Но эта простота, отсутствие консервантов, содержащихся в других продуктах, делает его уязвимым для патогенных микроорганизмов.

«Это огромный риск, потому что если в сыром молоке есть патогенные бактерии, и вы делаете сыр из этого молока, они могут размножаться и вызывать заболевания», — говорит Деннис Д’Амико, доцент молочных продуктов в Колледже Университета Коннектикута. Сельское хозяйство, здравоохранение и природные ресурсы.

Согласно федеральным правилам, производители сыра не могут использовать добавки, содержащиеся в таких продуктах, как мясные деликатесы, для противодействия этой опасности. Однако они могут использовать бактериальные культуры.

В процессе производства сыра сыроделы используют заквасочные бактериальные культуры, чтобы превратить молоко в сыр. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале LWT, Д’Амико обнаружил, что другие бактериальные культуры, известные как защитные культуры, могут бороться с патогенами и предотвращать их заболевание, препятствуя их способности заражать кого-то в нескольких ключевых точках.

В предыдущих исследованиях компания D’Amico провела скрининг защитных культур, чтобы определить, какие из них потенциально могут быть эффективны против распространенных патогенов, таких как Listeria, E. coli или Salmonella. Его лаборатория также проверила, не будут ли эти защитные культуры мешать закваскам.

Это исследование является одним из первых рецензируемых исследований, которые предоставили производителям сыра окончательные данные о том, как работают эти культуры.

В ходе этой работы Д’Амико определил три имеющихся в продаже защитных культуры с наибольшими шансами быть эффективными против Listeria monocytogenes, пищевого патогена, ответственного за листериоз.

Листериоз может иметь опасные для жизни последствия для лиц из групп высокого риска, таких как лица с ослабленным иммунитетом и беременные женщины. Смертность патогена составляет 20-30%, что делает его серьезной проблемой общественного здравоохранения.

Выбор из коммерчески доступных штаммов был важным соображением, поскольку в противном случае производителям сыра было бы трудно, если не невозможно, применить открытия исследователя в своем процессе. Д’Амико использовал одну культуру Lactococcus lactis (LLN) и две разные культуры Lactiplantibacillus plantarum (LP и LPP).

Он провел предыдущее исследование, показывающее, что использование высоких концентраций защитных культур может эффективно уничтожать патогены. В этом исследовании Д’Амико использовал значительно более высокие концентрации патогенов, чем человек обычно потребляет, чтобы позволить патогену выжить достаточно долго для изучения инфекционного процесса.

Бактерии меняют свое поведение, когда находятся в присутствии других подобных бактерий, и могут производить антимикробные метаболиты. Когда патогенная бактерия обнаруживает присутствие этих культур и их метаболитов, она переходит в своего рода режим «бей или беги». Патоген переключает свое внимание на экспрессию генов, важных для выживания конкурента, и отключает многие несущественные функции, которые позволяют ему вызывать болезнь.

«Эволюционно это их конкуренты, — говорит Д’Амико. «Обычно эффект ограничивается определенной группой патогенов».

Чтобы заболеть от употребления в пищу чего-то зараженного листериями, возбудителю необходимо выжить в негостеприимной среде желудочно-кишечного тракта. Затем он должен прикрепиться к клеткам толстой кишки. Наконец, он должен проникнуть в эти клетки и пересечь выстилку эпителиальных клеток. Нарушение любого из этих шагов поможет предотвратить заболевание, даже если возбудитель не погибнет.

Д’Амико обнаружил, что защитные культуры эффективно останавливают листерию в ключевых точках инфекционного процесса. Обе культуры Lactiplantibacillus plantarum нарушили способность Listeria выживать в желудочно-кишечном тракте.

Существенного влияния на способность патогена прикрепляться к клеткам не наблюдалось. Однако LLN и LPP значительно снижали способность патогена проникать в клетки толстой кишки, и все три культуры нарушали трансэпителиальную транслокацию, когда патоген пересекает эпителиальный барьер, перемещаясь между клетками.

В публикации Food Research International Д’Амико устанавливает другие потенциальные преимущества добавления этих культур.

Теоретически, если кто-то регулярно употребляет в пищу продукты с этими защитными культурами, они станут частью микробиома кишечника и обеспечат пробиотическую защиту от инфекции Listeria, если они столкнутся с ней в другом пищевом продукте.

Теперь D’Amico работает над тем, чтобы помочь производителям определить, как обеспечить эффективность защитных культур на практике.