Współcześni konsumenci, mając świadomość o chemizacji środowiska żywności, chętnie poszukują produktów naturalnych, jak najmniej przetworzonych. Popyt na produkty tego typu powoduje rozwój segmentu żywności minimalnie przetworzonej. Konwencjonalne metody jej utrwalania nie zawsze są wystarczające – w przypadku produktów pochodzenia roślinnego niekiedy wpływają na zmianę w strukturze tkanek, powodując wyciek soku komórkowego. Łagodne metody utrwalania nie zapewniają również skutecznej redukcji mikroflory saprofitycznej, która wpływa na obniżenie jakości żywności (Ragaert i wsp., 2007, Bansal i wsp., 2014, Vermeulen i wsp., 2018, Lewis i wsp., 2019). Wobec powyższego, należy szukać nowych sposobów zapewnienia jakości i bezpieczeństwa mikrobiologicznego żywności minimalnie przetworzonej, w szczególności rozwiązań nie chemicznych, ekologicznych oraz o ukierunkowanym przeciwdrobnoustrojowym podejściu. Naukowcy prowadzą badania nad zastosowaniem wirusów bakteryjnych (bakteriofagów, fagów) do utrwalania żywności. W ciągu ostatnich lat liczba zatwierdzeń regulacyjnych wydanych dla preparatów bakteriofagowych i ich stosowania w celu poprawy bezpieczeństwa żywności stale rośnie (Moyd i wsp., 2018). Zastosowanie czynnika biologicznego dla zapewnienia jakości minimalnie przetworzonych produktów spożywczych (zwiększenia stabilności przy braku wpływu na ich właściwości) może zaspokoić potrzeby konsumentów.

Na światowym rynku funkcjonują firmy, które opracowują i dystrybuują preparaty bakteriofagowe skierowane dla przemysłu spożywczego. Firma Microes Food Safety opracowała grupę produktów pod marką PhageGuard, skutecznych wobec patogennym bakteriom w żywności. Preparaty fagowe przeciwko Listeria (preparat o nazwie Listex^TM P100), Salmonella oraz Escherichia coli zostały zatwierdzone przez Agencję Żywności i Leków (FDA) oraz Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA). Niemiecka firma FINK TEC GmbH opracowała produkt Secure Shield E1, skierowany przeciwko Escherichia coli, który został zatwierdzony przez FDA. USDA zatwierdziła produkt Finalyse® firmy Passport Food Safety Solution. Preparat skierowany jest przeciwko enterokrwotocznej bakterii Escherichia coli O157:H7. Podobny produkt, o nazwie EcoShield^TM, firmy Intralytix, Inc., został zatwierdzony przez FDA. Firma posiada w swojej ofercie również inne zatwierdzone przez FDA preparaty do zastosowania w żywności: ListShield^TM (przeciwko Listeria monocytogenes), ShigaShield^TM (Shigella spp.), SalmoFresh^TM (Salmonella spp.). Przeciwko Xanthomonas campestris pv. vesicatoria oraz Pseudomonas syringae pv. tomato w sprzedaży dostępny jest preparat AgriPhage^TM firmy Phagelux (Moye i wsp., 2018; Svircev i wsp., 2018). Większość handlowych preparatów fagowych wykazuje istotną skuteczność w redukcji bakterii w środowisku żywności. Dziesięć z nich otrzymało tymczasowy status GRAS nadany przez FDA (Kahn i wsp., 2019). Ponadto, część komercyjnych preparatów posiada certyfikat koszerności oraz Halal i może być stosowanych w żywności ekologicznej. Preparaty bakteriofagowe są zatwierdzone jako substancje pomocnicze w przetwórstwie żywności przez prawodawstwo wielu krajów, w tym USA, Brazylię, Holandię, Izrael, Kanadę, Szwajcarię, Australię oraz Nową Zelandię (Moye i wsp., 2018). W USA, w przypadku stosowania preparatu Listex^TM P100 na produkty typu RTE oraz mięso i drób, jeżeli producent stosuje dopuszczalne dawki, nie ma konieczności umieszczania na etykiecie informacji o stosowaniu preparatu podczas produkcji żywności. Limit ten wynosi od 10⁷ do 10⁹ PFU/g produktu (Dyrektywa 7120.1 FSIS USDA).

Skuteczność preparatów bakteriofagowych została potwierdzona w badaniach naukowych. Raport Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) z 2016 roku zawiera ocenę bezpieczeństwa i skuteczności stosowania preparatu Listex^TM P100 w ograniczaniu rozwoju patogenów w produktach gotowych do spożycia. Badania wykazały istotne zmniejszenie liczby Listeria monocytogenes. W raporcie podkreślono bezpieczeństwo stosowania preparatu podczas przetwarzania żywności tego typu. Wykazano, że bakteriofag P100 nie stanowi zagrożenia dla zdrowia i nie ma działania toksycznego. Fag P100 jest szczepem ściśle litycznym dla bakterii i jednocześnie niezdolnym do transdukowania bakteryjnego DNA. Cały proces produkcji preparatu (namnażanie fagów oraz oczyszczanie preparatu) objęty jest systemem HACCP. Ponadto, bakteriofag P100 jest namnażany w niepatogennym dla człowieka szczepie Listeria inocua. Badania Guenther i wsp. (2009) potwierdziły skuteczność działania preparatu Listex^TM P100. W płynnych produktach spożywczych liczba bakterii zmniejszyła się poniżej poziomu wykrywalności, zaś w próbkach stałych zmalała o pięć rzędów logarytmicznych w porównaniu z próbami kontrolnymi. Skuteczność preparatu potwierdziły również badania Lewis i wsp. (2019).

EFSA wydał opinię naukową w kwestii wykorzystania i sposobu działania bakteriofagów w produkcji żywności. EFSA zaleca prowadzenie dalszych badań nad interakcjami bakteriofag-patogen oraz ukierunkowanych na zapobieganie ponownemu zakażeniu żywności patogenami bakteryjnymi (EFSA, 2009).

Wykorzystanie bakteriofagów w przemyśle spożywczym przynosi oczekiwane rezultaty, jednak istnieje obawa o reakcję polskiego konsumenta, zwłaszcza, że stosowanie bakteriofagów w Polsce nie jest aktualnie dozwolone. Społeczeństwo może nie być skłonne do zakupu żywności utrwalonej za pomocą technik nieznanych, a zastosowanie w tym celu wirusów może powodować dyskomfort. Dodatkowo, producenci żywności niechętnie zmieniają swoje praktyki, zwłaszcza jeśli istnieje szansa, że ​​społeczeństwo zareaguje negatywnie. Aby biokontrola za pomocą fagów mogła być szerzej stosowana, istotne będzie zapewnienie edukacji społeczeństwa i przetwórców żywności, wyjaśnienie bezpieczeństwa, skuteczności i wszechobecności bakteriofagów w środowisku.

Bibliografia:

Bansal, V., Siddiqui, M.W., Rahman, M.S. (2014). Minimally processed foods: Overview. In M.W. Siddiqui, M.S. Rahman (Eds.), Minimally Processed Foods. Food Engineering Series (pp. 1-15). Springer, Cham.

Dyrektywa FSIS USDA 7120.1 wersja 52 z dnia 1 października 2019 r. Safe and suitable ingredients used in the production of meat, poultry and egg products.

EFSA (2009). The use and mode of action of bacteriophages in food production. Scientific opinion of the Panel on Biological Hazards. The EFSA Journal, 1076, 1-26.

EFSA (2016). Evaluation of the safety and efficacy of ListexTM P100 for reduction of pathogens on different ready-to-eat (RTE) food products. EFSA Panel on Biological Hazards. The EFSA Journal, 14, 8, 1-94.

Guenther, S., Huwyler, D., Richard, S., Loessner, M.J. (2009). Virulent bacteriophage for efficient biocontrol of Listeria monocytogenes in ready-to-eat foods. Appl. Environ. Microbiol., 75, 1, 93-100.

Kahn, L.H., Bergeron, G., Bourassa, M.W., De Vegt, B., Gill, J., Gomes, F., Malouin, F., Opengart, K., Ritter, G.D., Singer, R.S., Storrs, C., Topp, E. (2019). From farm management to bacteriophage therapy: strategies to reduce antibiotic use in animal agriculture. Ann. N. Y. Acad. Sci., Special Issue: Antimicrobial resistance from food animal production, 31-39.

Lewis, R., Bolocan, A.S., Draper, L.A., Ross, R.P., Hill, C. (2019). The effect of a commercially available bacteriophage and bacteriocin on Listeria monocytogenes in Coleslaw. Viruses, 11, 977, 1-12.

Moye, Z.D., Woolston, J., Sulakvelidze, A. (2018). Bacteriophage application for food production and processing. Viruses, 10, 4, 205.

Ragaert, P., Davlieghere, F., Debevere, J. (2007). Role of microbiological and psychological spoilage mechanism during storage of minimally processed vegetables. Postharvest Biol. Technol., 44, 185-194.

Svircev, A., Roach, D., Castle, A. (2018). Framing the future with bacteriophages in agriculture. Viruses, 10, 218, 1-13.

Vermeulen, A., Devlieghere, F., Ragaert, P. (2018). Optimal packaging design and innovative packaging technologies for minimally processed fresh produce, In F. Pérez-Rodríguez, P. Skandamis, V. Valdramidis (Eds.), Quantitative methods for food safety and quality in the vegetable industry (pp. 193-212). Springer, Cham.