Nanoplastiki z opakowań mogą zwiększać wirulencję Salmonella – nowe implikacje dla bezpieczeństwa żywności i materiałów opakowaniowych

Rosnąca obecność mikro- i nanoplastików w środowisku staje się jednym z najważniejszych wyzwań dla bezpieczeństwa żywności. Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie Journal of Hazardous Materials wskazują, że nanoplastiki z polistyrenu mogą wpływać na zachowanie bakterii chorobotwórczych, w tym Salmonella enterica, zmieniając ich zdolność do przetrwania, tworzenia biofilmów oraz ekspresji genów wirulencji. Wyniki te mogą mieć istotne znaczenie zarówno dla przemysłu spożywczego, jak i dla sektora opakowań z tworzyw sztucznych.

Nanoplastiki jako nowy czynnik wpływający na patogeny żywności

Nanoplastiki to cząstki tworzyw sztucznych o rozmiarach poniżej 1 µm, które powstają m.in. w wyniku degradacji większych fragmentów plastiku. Ze względu na niewielki rozmiar mogą łatwo oddziaływać z mikroorganizmami obecnymi w środowisku, w tym z patogenami przenoszonymi przez żywność.

Badacze przeanalizowali wpływ nanoplastików polistyrenowych na Salmonella enterica, jednego z najważniejszych patogenów odpowiedzialnych za zatrucia pokarmowe. W eksperymentach zastosowano różne poziomy ekspozycji od 2,5 do 100 mg/L, aby odzwierciedlić realistyczne warunki środowiskowe. Analiza wykazała, że nanoplastiki wywołują w komórkach bakteryjnych silny stres oksydacyjny i uszkodzenia błon komórkowych, co prowadzi do aktywacji mechanizmów adaptacyjnych bakterii.

Jednocześnie zaobserwowano zwiększoną ekspresję genów odpowiedzialnych za wirulencję oraz adhezję bakterii do powierzchni. Oznacza to, że kontakt z nanoplastikami może początkowo zwiększać zdolność patogenów do infekowania gospodarza.

Wzrost zdolności do tworzenia biofilmów

Jednym z najistotniejszych wniosków badania jest wpływ nanoplastików na tworzenie biofilmów przez Salmonella. Biofilm to struktura złożona z komórek mikroorganizmów otoczonych macierzą substancji polimerowych, która chroni bakterie przed czynnikami środowiskowymi i środkami dezynfekcyjnymi.

W obecności nanoplastików bakterie tworzyły grubsze i bardziej stabilne biofilmy. Taka forma wzrostu zwiększa zdolność patogenów do przetrwania w niesprzyjających warunkach, w tym na powierzchniach w zakładach przetwórstwa żywności.

Z punktu widzenia przemysłu spożywczego ma to duże znaczenie, ponieważ biofilmy są jedną z głównych przyczyn utrzymujących się skażeń mikrobiologicznych w liniach produkcyjnych. Mikroorganizmy w biofilmach mogą wykazywać większą odporność na środki myjące i dezynfekujące, co utrudnia ich eliminację w procesach higienizacji instalacji produkcyjnych.

„Tryb ofensywny i defensywny” bakterii

Ciekawym wnioskiem z badań jest dynamiczna reakcja bakterii na kontakt z nanoplastikami. Naukowcy opisują ją jako przełączanie się między „trybem ofensywnym” i „defensywnym”.

Początkowo bakterie zwiększają ekspresję genów wirulencji, co może sprzyjać infekcji. Z czasem jednak dochodzi do wyczerpania zasobów energetycznych komórek i bakterie przechodzą w tryb przetrwania, koncentrując się na odporności środowiskowej, m.in. poprzez wzmocnienie biofilmu. Przy wyższych stężeniach nanoplastików możliwy jest ponowny wzrost aktywności wirulencyjnej.

Mechanizm ten pokazuje, że nanoplastiki mogą działać jako czynnik stresowy, który zmienia strategię przetrwania patogenów.

Potencjalny wpływ na antybiotykooporność

Badanie wskazuje także na możliwe powiązanie ekspozycji na nanoplastiki z ekspresją genów związanych z opornością na antybiotyki. Chociaż cząstki plastiku nie są substancjami przeciwdrobnoustrojowymi, wywołany przez nie stres fizjologiczny może aktywować mechanizmy obronne bakterii, prowadząc do zjawiska tzw. oporności krzyżowej.

Oznacza to, że w pewnych warunkach kontakt z nanoplastikami może sprzyjać pojawianiu się bakterii mniej wrażliwych na antybiotyki lub inne środki przeciwdrobnoustrojowe.

Znaczenie dla przemysłu spożywczego i opakowaniowego

Choć autorzy badań podkreślają, że obecne wyniki nie są podstawą do kwestionowania roli opakowań z tworzyw sztucznych w ochronie żywności, wskazują one na potrzebę lepszego zrozumienia interakcji między cząstkami plastiku a mikroorganizmami. Tworzywa sztuczne odgrywają kluczową rolę w ograniczaniu strat żywności i ochronie produktów przed zanieczyszczeniami, jednak ich fragmentacja do poziomu mikro- i nanoplastików może prowadzić do nowych, wcześniej niedostrzeganych zagrożeń mikrobiologicznych.

Dla branży spożywczej i opakowaniowej oznacza to kilka potencjalnych kierunków dalszych działań. Wśród nich znajduje się potrzeba dokładniejszej oceny migracji i degradacji materiałów opakowaniowych, rozwój materiałów bardziej odpornych na fragmentację oraz dalsze badania nad wpływem mikro- i nanoplastików na mikrobiologię środowisk produkcyjnych.

W miarę jak badania nad „plastisferą”, czyli mikrobiologicznymi ekosystemami związanymi z tworzywami sztucznymi, nabierają tempa, coraz bardziej prawdopodobne jest, że mikro- i nanoplastiki staną się ważnym elementem dyskusji o bezpieczeństwie żywności i projektowaniu materiałów opakowaniowych w najbliższych latach.

Źródło: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389426002426?via%3Dihub​