کاربرد باکتریوفاژها در ایمنی مواد غذایی

Lorraine Endersen¹ و Aidan Coffey^1&2

این واقعیت که فاژها در حال حاضر به عنوان عوامل کنترل زیستی در بخش‌های تولید مواد غذایی استفاده می شوند ، توانایی آنها را به عنوان رویکردهای مکمل کارا، جهت کنترل پانوژن‌های مضر در مواد غذایی در بسیاری از شرایط، ثابت می کند.در این مقاله مهندس معصومه میرزازاده کارشناس مسئول آزمایشگاه کنترل غذا و دارو ایران به بررسی کاربرد باکتریوفاژها در ایمنی مواد غذایی می پردازد.

پایداری و سلامت مواد غذایی، چالش‌هایی هستند که تا زمانی‌که صنایع غذایی در سراسر دنیا گسترش یابد، ادامه خواهند یافت. کشورهای غربی به سمت مصرف غذاهایی که به روش طبیعی تولید می شوند، گرایش بیشتری داشته و این مساله افزایش چشم‌گیری را در تولید مواد غذایی سالم، طبیعی، فاقد مواد نگهدارنده شیمیایی و با کیفیت قابل قبول برای تأمین نیاز های مصرف کننده ایجاد می کند. بخش تولید مواد غذایی باید اقداماتی برای جلوگیری از انتقال عوامل بیماری های عفونی و مسائلی که مربوط به مقاومت آنتی بیوتیکی با منشا مواد غذایی حیوانی است، داشته باشد. صرف نظر از پیشرفت‌های زیادی که در روش‌های تکنولوژیکی برای شناسایی و از بین بردن عوامل بیماری زای غذایی در هر مرحله از فرآیند تولید مواد غذایی وجود دارد،عدم آلودگی  میکروبی موادغذایی در روش‌های خوب تولید، در کنترل کیفیت و بهداشت، تغییرات دام‌پروری و فرآیندهای زراعی، هنوز هم ازاهمیت زیادی برخوردار هستند. علاوه بر این، استفاده محدود از برخی از آنتی بیوتیک ها در زمان تولید مواد غذایی حیوانی، همراه با عدم توسعه مواد ضدمیکروبی جدید، فشار بیشتری را بر بخش تولید مواد غذایی وارد کرده و به همین ترتیب، نیاز به توسعه روش های ضد باکتریایی جایگزین در سطح تولید مواد غذایی برای حفظ استانداردهای ایمنی، کنترل پاتوژن‌های غذایی و محدود کردن تأثیر منفی آنها در صنایع غذایی و سلامت انسان وجود دارد.

 ویژگی طبیعی باکتریوفاژها (فاژها) برای آلوده کردن و از بین بردن باکتری‌های هدف خود، باتوجه به اینکه در محیط، فراوان هستند و برای انسان و حیوانات بی ضررند؛ آنها را به عنوان کاندیداهای ارزشمندی برای استفاده در تشخیص و کنترل عوامل بیماری زا در هر مرحله از فرآیند تولید مواد غذایی از مزرعه  تا سفره (اصطلاحا چنگال) در می آورد.

در سال‌های اخیر، تعدادی از محصولات مبتنی بر فاژ برای کنترل برخی از پاتوژن‌های برجسته در مواد غذایی از جمله لیستریا مونوسیتوژنز، اشرشیاکلی و گونه‌های سالمونلا، مورد استفاده تجاری قرار گرفته اند . این پیشرفت کاملاً خوش‌بینانه که اعتماد صنعت به کارآیی و ایمنی اقدامات اولیه مبتنی بر فاژ را برجسته می کند، به طور کلی تحت عنوان وضعیت ایمن (GRAS) برای بکارگیری در کنترل پاتوژن‌های مضر در صنایع غذایی شناخته می‌شود و بسیاری از شرکت های تجاری فاژ برای محصولات ایمنی غذایی از جمله Intralytix ،Micreos Food Safety ، FINK TEC GmbH ، Passport Food Safety Solutions و Phagelux. ، دارای تاییدیه FDA هستند. این مقاله مروری، پیشرفت های اخیر در کنترل زیستی فاژ را با توجه به بخش غذایی آن، نشان می دهد.

کنترل زیستی فاژ در مرحله فرآوری مواد غذایی

 افزایش آگاهی مصرف کننده در مورد اثرات نامطلوب احتمالی نگهدارنده‌های شیمیایی مواد غذایی، منجر به اولویت یافتن مصرف مواد غذایی تولید شده به صورت طبیعی که با کمترین میزان ، نگهدارنده‌های شیمیایی فرآوری می شوند، شده است. برآوردن این اولویت‌‌ها گرچه باعث می شود تا مسئله ماندگاری و ایمنی پیش‌کشیده شود. در این زمینه، فاژها، ابزاری طبیعی برای حذف انتخابی چندین پاتوژن باکتریایی خطرناک ارائه دادند و هیچ خطری برای انسان و حیوانات ندارند. آنها در محیط‌زیست فراوانند، به طور طبیعی در مواد غذایی و آب یافت می شوند و همچنین بخش قابل توجهی از میکرو بیوم انسانی را  میسازند.بسیاری از اقدامات اولیه فاژی، برای استفاده در کنترل بعضی از پاتوژن‌های باکتریایی برجسته در محصولات غذایی، در ایالات متحده و اتحادیه اروپا به تاییدیه قانونی دست یافته‌اند. در سال های اخیر، پیشرفت های شایان توجهی در منابع و مقالات به ثبت رسیده، مانند آنچه اخیراً مورد بررسی قرار گرفته که کاربرد فاژها جهت بهبود طبیعی ایمنی مواد غذایی را برجسته میکند.

نقش فاژها جهت تشخیص پاتوژن غذایی

در این مقاله، اولویت، پژوهش در رابطه با کنترل بیولوژیک است، با این وجود، نقش فاژها در تشخیص پاتوژن در موادغذایی هم، از زمینه‌های دیگر این پژوهش است. این موضوع از جمله کارهای پیشگامانه ای بوده است که توسط گروه‌هایی مانند Martin Loessner در زوریخ و Catherine Rees در ناتینگهام انجام شده است. تحولات در این زمینه اخیراً به‌طور نسبتا جامعی، مورد بررسی قرار گرفت  و شامل سیستم‌های تشخیص پاتوژن مبتنی بر آزادسازی واسطه‌های فاژی نشانگرهای سیتوپلاسم باکتریایی خاص، مانند آدنیلات کیناز،ATP  و بتادی-گالاکتوزیداز بود. همچنین آزمون‌‌های تقویت فاژ همچنین به‌عنوان  روشی پیشرفته برای شناسایی انواع پاتوژن های منتقله از غذا، خصوصا مایکوباکتریوم آویوم آهسته رشد، با استفاده از روش FastPlaqueTB، مورد بحث قرار گرفته است. مطالعه دیگری توسط Zhang و همکاران ، فاژ گزارشگر حاوی لوسیفرآز NanoLuc را توصیف می کند، که قادر به تشخیص اشریشیا کولی 0157: H7، با حساسیت حدود CFU /ml 5 ، در یک نمونه غذا، ظرف مدت نه ساعت است. روش دیگر فاژ  NanoLucمبتنی بر T7 ،که توسط Hinkley و همکاران توصیف شده ؛ برای تشخیص اشریشیا کولی در آب با حساسیت کمتر از 10 CFU /ml طراحی شده است. در نتیجه، منطقه تشخیص پاتوژن با استفاده از فاژها، از نظر فنی و تکنولوژیکی بسیار متنوع است و بیانگر پیشرفت قابل توجهی در ایمنی مواد غذایی است.

مزایا و چالش‌های کاربرد فاژها

این واقعیت که فاژها در حال حاضر به عنوان عوامل کنترل زیستی در بخش‌های تولید مواد غذایی استفاده می شوند ، توانایی آنها را به عنوان رویکردهای مکمل کارا، جهت کنترل پانوژن‌های مضر در مواد غذایی در بسیاری از شرایط، ثابت می کند. این واقعیت که آنها دارای وضعیت GRAS هستند، از ایمنی آنها در کاربردهای غذایی پشتیبانی می کند و در واقع هیچ اثر جانبی منفی، راجع به استفاده از فاژهای بدخیم نسبت به انسان یا حیوان دیده نشده است. فاژها، طبیعی وکم هزینه هستند در حالی که باید یک میزبان تکثیر مناسب، به‌جهت اطمینان از عدم آلودگی اقدام اولیه با اندوتوکسین و عوامل بیماری‌زایی انتخاب شود، بازه زمانی تجاری‌سازی آن، نسبت به آنچه برای برنامه های درمانی انسانی مورد نیاز است، سخت تر است. علاوه بر این، فاژهاخاص میزبان باکتریایی هدف خود هستند و به همین ترتیب هیچ تاثیری بر روی جمعیت میکروبی ساکن مصرف کنندگان ندارند. فاژها همچنین بر ویژگی های حسی و کیفی غذا تأثیری ندارند

 به طور کلی، دو چالش فنی اصلی در کنترل زیستی واسطه‌ های فاژی در مواد غذایی وجود دارد. اولا، اجزای سازنده فاژ باید دامنه میزبان وسیع و به اندازه کافی داشته باشند تا تمام اعضای درون جنس یا گونه پاتوژن را از بین ببرند. ثانیا، فاژها باید به گونه ای بکار روند که ذرات بصورت فیزیکی با تمام یا بیشتر سلول‌های باکتریایی هدف، برخورد داشته باشند.

نتیجه گیری

 باکتریوفاژها نمایانگر گروهی از عوامل ضد باکتری طبیعی هستند که طی سال‌های گذشته نشان داده اند که در رابطه با خواص کنترل زیستی خود در برابر چندین پاتوژن برجسته و نوظهور در غذا، پیشرفت  قابل توجهی دارند. موفقیت های تجاری محصولات فاژی برای کنترل زیستی پاتوژن در صنایع غذایی،که با اولین محصول مبتنی بر فاژ ، جهت بکارگیری در کنترل لیستریامونوسیتوژنز در محصولات گوشت و مرغ در سال 2006 تأییدیه نظارتی گرفت، نسبتاً جدید است. از آن زمان، بسیاری از شرکت های تولید فاژ، برای محصولات ایمنی غذایی خود، تأییدیه FDA را دریافت کردندو قطعا موارد جدید دیگری نیز متعاقبا در پی خواهد داشت. این مرور کوتاه، پیشرفت های اخیر در این زمینه را برجسته کرده است و از ادبیات تحقیق مشخص است که کارهای مهم تحقیقاتی در حال انجام است، برخی از آنها، چالش تولید محصولات فاژی تجاری قابل اعتماد برای مصارف غذایی را به‌طور خاص بیان می‌کنند. مجموعه اطلاعات جمع آوری شده تا به امروز، منجر به درک بهتری از بیولوژی فاژ، برهم‌کنش های میزبان- فاژ و محدودیت های تکنیکی آنها شده است، بنابراین به درک بهتر ملاحظات خاصی که هنگام استفاده از فاژها برای کنترل زیستی باکتری های بیماری زا در غذا و اطمینان از کارایی مناسب برای حداکثر اثرگذاری آن‌ها باید در نظر گرفته شود، کمک می کند.

مهندس معصومه میرزا زاده کارشناس مسئول آزمایشگاه کنترل غذا و دارو