Как опасные микроорганизмы могут выживать на пищевых предприятиях? Интервью
Продовольственная безопасность России зависит не только от способности самостоятельно производить продукты питания и от их доступности для населения. Важнейшим фактором, влияющим на функционирование производственных систем пищевой промышленности, является возможность обеспечить надлежащее качество и безопасность продуктов питания.
На безопасность и качество продуктов питания сильнейшее воздействие оказывают патогенные микроорганизмы и микроорганизмы порчи, которые присутствуют на производстве и в окружающей среде. Борьба с ними является важнейшим направлением работы ученых, которые, исследуя микробные сообщества (так называемый «микробиом») предприятий пищевой промышленности, изыскивают способы противостоять непрерывно эволюционирующим вредоносным и опасным микроорганизмам.
Одним из ведущих учреждений, в котором проводятся исследования по данному направлению, является Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН. О результатах своей работы корреспонденту ИА Красная Весна рассказал научный руководитель ФНЦ, академик РАН, доктор наук Андрей Лисицын.
ИА Красная Весна: Расскажите о работе, которую ведет ваш центр?
Андрей Лисицын: Наша работа начата в 2020 году, когда наш научный проект, был поддержан грантом № 075-15-2020-775 Министерства науки и высшего образования. На тот момент исследования, проводимые в разных странах мира, показали, что изучение перемещений возбудителей вирусной и бактериальной природы имеет решающее значение для обеспечения безопасности национальных и международных поставок продовольствия.
За последние годы аналогичные научные проекты стали появляться и в других странах, но, как правило, они нацелены на изучение перемещений одного-двух патогенов, представляющих наиболее серьезную угрозу безопасности конкретных видов продукции. Наш проект направлен на комплексное скрининговое изучение микробиома пищевых производств на примере предприятий мясной и птицеперерабатывающей промышленности.
В рамках реализации научного проекта специалистами ФНЦ и ВГНКИ за три года работы создана уникальная коллекция штаммов микроорганизмов, формирующих микробиом пищевых систем, включающая целый ряд редких представителей микрофлоры, имеющих научную и практическую ценность.
В нашей стране имеются различные коллекции патогенов, собранные в клинических условиях. Но такие обширные исследования в области пищевой промышленности в России были проведены впервые. Микрофлора изучалась от начала до конца технологического процесса, от объектов, непосредственно контактирующих с сырьем и продуктом (транспортеры, лотки, рабочие органы технологического оборудования и пр.) до стен, потолков, вспомогательного оборудования и др.
В ходе создания коллекции проводилась оценка современного санитарного состояния предприятий и разработка научно-практических рекомендаций для предотвращения развития и циркуляции устойчивых микроорганизмов.
Микроорганизмы в коллекцию отбирались по особенностям их свойств: морфологические признаки, устойчивость к антибиотикам и дезинфицирующим средствам, способность к образованию биопленок и росту в консорциуме с другими микроорганизмами и другие.
ИА Красная Весна: В чем ценность и уникальность коллекции?
Лисицын: Микробиом, циркулирующий на пищевых предприятиях, напрямую влияет на качество и безопасность пищевых продуктов. Уникальность коллекции заключается в том, что собраны микроорганизмы, адаптированные к среде предприятий мясной и птицеперерабатывающей промышленности. Производственная деятельность, параметры производственной среды и технологического процесса формируют устойчивые микробные сообщества, свойственные определенным предприятиям. Изучение их особенностей очень важно для обеспечения здоровья потребителей, для общества в целом, и, конечно, для производителей пищевых продуктов.
В нашей коллекции собраны штаммы, которые были выделены с поверхности оборудования, инвентаря, стен, пола и пр. Среди них есть микроорганизмы, полученные с труднодоступных объектов, где санитарная обработка малоэффективна. Поверхности, которые не находятся в непосредственном контакте с пищевыми продуктами, также являются потенциальными резервуарами микробов, которые в долгосрочной перспективе могут стать источниками загрязнения пищевых продуктов.
ИА Красная Весна: Как формировалась ваша коллекция? Какие микроорганизмы в нее отбирались?
Лисицын: Коллекция была сформирована на основе анализа всего микробиома, выделенного на пищевых предприятиях. В коллекцию включены штаммы устойчиво циркулирующих в производственной среде патогенных микроорганизмов — бактерий рода Salmonella, Yersinia и Listeria monocytogenes. Для пищевой промышленности имеют значение не только патогенные микроорганизмы, но и микроорганизмы порчи, от которых продукты теряют потребительские качества. В коллекции они представлены штаммами таких родов как Brochothrix, Pseudomonas и др.
ИА Красная Весна: Сколько микроорганизмов удалось выделить в ходе ваших исследований?
Лисицын: На данный момент в базе данных ФНЦ насчитывается более 3100 микроорганизмов, персистирующих на предприятиях мясной промышленности. Наиболее интересные из этих штаммов были детально изучены и переданы в коллекцию. В настоящее время она насчитывает более 40 микроорганизмов, представленных десятью различными родами.
ИА Красная Весна: Как будет использоваться коллекция в дальнейшем?
Лисицын: В условиях постоянной эволюции микроорганизмов, в том числе заключающейся в формировании устойчивости к химическим веществам, как правило, к различного рода дезинфицирующим средствам, коллекция станет основой для отработки мероприятий по улучшению подходов к очистке и дезинфекции объектов пищевых предприятий. Подбору и отработке необходимых концентраций дезсредств для борьбы как с патогенными микрооргазмами, так и с микроорганизмами порчи.
В коллекцию включены представители различных родов, способных к образованию биопленок. Биопленки — это феномен, позволяющий микроорганизмам формировать резистентность к любым неблагоприятным для них факторам воздействия. Для предприятий и потребителей — это вызов микромира не только в отношении безопасности и сохранности качества продовольствия, но и в отношении коррозии металла и многих других нежелательных процессов. В дальнейшем наша коллекция позволит более углубленно изучить механизмы формирования мультивидовых биопленок микроорганизмами производственной среды.
Мы планируем использовать микроорганизмы из коллекции для создания контрольных штаммов при исследовании дезинфицирующих средств, разрабатываемых для применения на предприятиях пищевой промышленности, для изучения поведения штаммов в производственной среде в зависимости от условий и параметров технологических процессов, а также для создания новых высокоэффективных методов управления микробиологической безопасностью пищевой продукции.
ИА Красная Весна: Как созданная вами коллекция поможет обеспечивать безопасность пищевой продукции в России?
Лисицын: Пересмотр и изменение подходов к дезинфекции объектов производственной среды позволит улучшить санитарное состояние пищевых предприятий. Это может стать инструментом для предотвращения присутствия опасных микроорганизмов в пищевых продуктах и для улучшения хранимоспособности продуктов. Мы планируем использовать результаты исследований с выделенными бактериями для разработки новой нормативной документации в области обеспечения качества и сроков годности пищевой продукции в России.
Мы не собираемся останавливать пополнение коллекции в 2022 году. Пролонгированные исследования микробиома предприятий пищевой промышленности дадут новые результаты по изменению видового разнообразия штаммов бактерий на производстве. Микробиологические риски требуют постоянного контроля и научного анализа. Многие производители пищевой продукции сейчас понимают важность сотрудничества с наукой в данной области, хотят работать с нашими специалистами и выполняют наши рекомендации по обеспечению безопасности и качества.
Читайте также: Аграрная мобилизация — интервью
Например, наши исследования дают производителям четкие рекомендации по выбору и периодам ротации дезинфицирующих средств на предприятиях. В случае пищевых инфекций или выявлении их возбудителей мы можем проследить пищевую цепочку и исключить или подтвердить источник инфекции. Мы можем на основании микробиологического обследования производства вовремя обратить внимание на возможные изменения в качестве и сроках годности пищевых продуктов, а, следовательно, и управлять ими.
ИА Красная Весна: Как меняется ситуация с присутствием опасных микроорганизмов на пищевых производствах в России, в мире? В чем вы видите основные риски?
Лисицын: Основная проблема в том, что в пищевых системах появляется всё больше и больше штаммов, резистентных к антибиотикам, а также штаммов, устойчивых к различным видам антимикробной обработки. Эта проблема общая для различных видов деятельности человека. Множественная устойчивость бактерий к дезинфицирующим средствам стала проблемой и в пищевой промышленности, которая в будущем может привести к серьезным последствиям для здоровья населения. Поэтому выделение и изучение штаммов с такими свойствами очень важны для управления рисками на пищевых производствах.
Скрининг на устойчивость к антимикробным средствам патогенных бактерий и микроорганизмов порчи, циркулирующих на пищевых предприятиях, должен быть рутинной проверкой безопасности пищевых продуктов.
ИА Красная Весна: Как ваше исследование поможет решить проблему?
Лисицын: Одним из критериев отбора штамма в коллекцию являлось присутствие множественной устойчивости к антимикробным средствам, и прежде всего, к антибиотикам. Вновь найденные штаммы будут использованы для сравнительного изучения с уже имеющимися в коллекции штаммами бактерий. Эти исследования позволят изучить феномен мультирезистентности микроорганизмов производственной среды.
Глобальный рост устойчивости микрофлоры к противомикробным препаратам привел к возобновлению интереса к альтернативным стратегиям борьбы с патогенами. В дальнейшем возможна оценка различных схем воздействия, включая промышленное использование бактериофагов, совмещение применения антимикробных материалов и физических методов обработки. Уже сейчас разрабатываются подходы, не позволяющие микроорганизмам формировать устойчивость.
ИА Красная Весна: Вы отметили, что проблема является глобальной. За рубежом тоже ищут пути ее решения?
Лисицын: Конечно. Например, во Франции специальная группа ученых Actalia Fastypers заявила о начале подобных исследований в 2022 году в отношении некоторых патогенов на пищевых предприятиях.
Эта группа основана министерством сельского хозяйства Франции. Она существует уже пять лет и включает в себя несколько институтов: ANSES (Национальное управление социального обеспечения), INRAE (Национальный институт сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды), ACTALIA (Центр экспертиз пищевых продуктов), IFIP (Французский институт свинины). Французский проект предполагает первоначально сосредоточить внимание на патогенах Listeria и Salmonella в свиноводческом и молочном секторах.
Читайте также: Во Франции специальная группа изучит патогены на пищевых фабриках
В этом проекте отмечается, что присутствие патогенов на предприятиях пищевой промышленности создает проблемы, поскольку они могут длительное время сохраняться в окружающей среде, а некоторые штаммы могут быть устойчивыми к обработке дезинфицирующими средствами.
Цель французского проекта перекликается с российским проектом — попытаться понять, как патогенам удается адаптироваться, в том числе к используемым биоцидным средствам, сохраняться в окружающей среде и на пищевых производствах. Французские ученые также ставят аналогичные задачи по созданию подходов для характеристики и обнаружения устойчивых бактериальных штаммов.
Как и в российском проекте, ученые Франции предполагают разработать такие инструменты, которые могли бы регулярно использоваться производителями продуктов питания для выявления штаммов бактерий, присутствующих на разных этапах цепочки поставок, в том числе помочь производителям принять решение об адаптации процессов мойки и дезинфекции к характеристикам штаммов бактерий, которые могут быть обнаружены. Появление зарубежных проектов, подобных российскому, свидетельствует о своевременности и актуальности выполняемого научного проекта.
ИА Красная Весна: Чем ваше исследования отличается от западных?
Лисицын: Из доступных публикаций видно, что зарубежные исследования сосредоточены выборочно на изучении циркуляции отдельных патогенов.
Мы изучаем весь микробиом пищевых предприятий. Коллекция формируется из разных микроорганизмов-патогенов, микроорганизмов порчи, микроорганизмов-биопленкообразователей. Последние позволяют патогенам и микроорганизмам порчи лучше сохраняться и выживать.
ИА Красная Весна: Что такое биопленкообразователи? Чем они опасны для пищевых производств и для потребителей пищевой продукции?
Лисицын: Бактерии постоянно взаимодействуют друг с другом, совместно используют матричные компоненты и создают трехмерные жесткие структуры, так называемые биопленки. Благодаря их сильной фенотипической гетерогенности и естественной устойчивости к обычным дезинфицирующим средствам, моно- и смешанные бактериальные биопленки могут формироваться на поверхностях объектов пищевых предприятий.
В состав биопленок могут входит как непатогенные микроорганизмы, так и патогенные. Присутствие биопленок может приводить к контаминации, то есть загрязнению пищевых продуктов, увеличивая микробную нагрузку, и ставить под угрозу их качество и безопасность.
Читайте также: Пищевые системы, не защищенные соответствующим образом, могут являться объектами для преднамеренного инфицирования (биотерроризма)
Из-за высокой устойчивости к обычным противомикробным агентам биопленки на поверхности пищевых продуктов могут подвергать здоровье человека большему риску. Требуется постоянная разработка потенциальных альтернативных методов улучшения профилактики и борьбы с бактериальными биопленками в пищевой промышленности, а также модификация существующих биологических методов.
Микроорганизмы, выделенные из объектов производственной среды и входящие в состав нашей коллекции, в будущем позволят изучать эффективность различных мер по воздействию на биопленки.
ИА Красная Весна: В вашей коллекции есть уникальные штаммы, обнаружение которых стало научным открытием? В чем их необычность?
Лисицын: В состав коллекции вошли штаммы патогенных бактерий рода Salmonella, один из которых проявлял устойчивость сразу к шести антимикробным препаратам. А два штамма, вошедших в коллекцию, проявляли устойчивость к семи различным противомикробным препаратам, относящихся к шести классам антимикробных веществ. Наличие таких штаммов в нашей коллекции и их изучение дает большое преимущество российской науке. В настоящее время ведется работа по подготовке к патентованию наиболее интересных штаммов.
ИА Красная Весна: Будет ли пополняться эта коллекция дальше?
Лисицын: Несомненно, наша работа будет продолжена. В дальнейшем собранная нами коллекция будет пополняться микроорганизмами, уникальными для каждого рода пищевых предприятий.
