Ученые создали состав, который поможет обеспечить продбезопасность России

Вопрос продовольственной безопасности, помимо необходимости самого производства продуктов, включает еще и необходимость защиты здоровья людей. Это касается как пищевой ценности, так и отсутствия опасных для здоровья токсинов и микроорганизмов.

Над обеспечением безопасности пищевой продукции постоянно работают научные коллективы, которые ищут новые способы очистки продуктов питания от загрязнений и вредоносных микроорганизмов. Одним из передовых коллективов, работающих над безопасностью и качеством продуктов питания, являются ученые Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, которые совместно с сотрудниками химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова разработали новые биоцидные макромолекулярные комплексы на основе катионных полимеров и наночастиц для борьбы с бактериальными пленками.

Пресс-служба ФНЦ сообщила 9 июня, что были созданы составы, предназначенные для обработки стен производственных, складских и прочих помещений предприятий пищевой промышленности. ИА Красная Весна постаралась разобраться, в чем суть их инновации, и в чем её актуальность.

«В отличие от существующих препаратов подобного назначения новые рецептуры получены на основе полимеров с собственными уникальными биоцидными свойствами. При необходимости их антибактериальное действие может быть усилено введением наночастиц. Они не содержат лекарственных средств, антибиотиков и дезинфектантов, к которым большинство микроорганизмов способно вырабатывать устойчивость (резистентность)», — сообщил пресс-секретарь ФНЦ Дмитрий Гордеев.

Как показали исследования, проведенные ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова, огромную проблему в пищевой промышленности создают устойчивые микробные сообщества, развивающиеся в виде бактериальных биопленок, где микробные клетки надежно защищены от воздействия внешней среды, включая дезинфектанты. Новые полимерные рецептуры вызывают гибель таких сообществ и не дают образовываться им в дальнейшем на обработанной поверхности.

Особенностью созданных составов является их безопасность для людей, высокая экологичность и отсутствие риска воспламенения.

ИА Красная Весна обратилась к микробиологу Марии Лебедевой, которая пояснила, что «линии разделки продукции на птицефабриках и мясокомбинатах очень часто обсеменяются кишечной палочкой, сальмонеллой и другими микроорганизмами. На любом предприятии в Российской Федерации делается два вида смывов: на качество дезинфекции и санитарное качество».

«Например, есть Listeria monocytogenes, возбудитель листериоза. Листерия считается достаточно патогенным микроорганизмом, приносит смертность, болезни нервной системы. Если произошло обсеменение оборудования, то уничтожить этот микроорганизм очень сложно. Поэтому многие иностранные предприятия зачастую продают такое оборудование, например, в Казахстан, в Россию. Вроде как линия новая, практически не использованная. А мы не можем найти конкретное место, где листерия живет, изъять эту деталь и заменить на чистую. Если такой препарат будет работать, это будет замечательно» — считает микробиолог.

В ФНЦ уточнили, что в настоящее время для нанесения существующих препаратов аналогичного назначения в больницах применяются полярные органические растворители, которые способны воспламеняться. В пищевой промышленности, на предприятиях общественного питания порой применяются процессы, связанные с обработкой нагревом пламенем.

Отмечено, что разработанные новые составы не требуют предохранения от воздействия прямых солнечных лучей и нагревания выше 50°С. Новые рецептуры нетоксичны, после их нанесения на стены и потолки помещение не нужно проветривать.

Руководитель проекта доктор технических наук, профессор Анастасия Семенова сообщила: «В рецептурах использованы водорастворимые полимеры с катионными группами, а в качестве растворителя — вода, что делает процесс нанесения процедурой, соответствующей всем экологическим требованиям».

Участник проекта со стороны МГУ, заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений, член-корреспондент РАН, профессор Александр Ярославов отметил, что обычный процесс нанесения бактерицидного препарата включает тщательную очистку поверхности от водорастворимых солей, жиров, масел, ржавчины и последующую сушку.

«В нашем случае поверхность может не быть сухой, ведь в качестве растворителя используется вода. Это очень важно для предприятий пищевой промышленности, так как многие производственные помещения имеют повышенную влажность», — объяснил ученый.

Другой представитель МГУ, профессор Алексей Зезин отметил, что использованные полимеры являются гибкой основой для получения наносимых рецептур. Меняя соотношение компонентов в рецептуре, можно в широких пределах варьировать свойства получаемых покрытий и формировать их на различных поверхностях, включая плохо смачиваемые водой (гидрофобные) и загрязненные. При этом бактерицидное действие покрытия сохраняется.

В ФНЦ отметили, что еще одним преимуществом новой разработки является ее низкая стоимость, что делает это средство доступным для предприятий малого и среднего бизнеса и позволяет легко заменить в том числе и импортные аналоги.

«Это средство окажется очень актуальным при производстве продукции, поскольку разделочные линии птицефабрик и мясокомбинатов находятся во влажной среде. Средство может оказаться очень полезным и в цехах раскладки полуфабрикатов, на молочных производствах и других», — пояснила микробиолог Мария Лебедева.

«Являясь сложными комплексами, пищевые системы не свободны от циркуляции в них микроорганизмов и вирусов, которые способны мигрировать, мутировать и передаваться человеку вместе с продуктами питания. Пищевые системы, не защищенные соответствующим образом, могут являться и объектами для преднамеренного инфицирования (биотерроризма)», — отметили в ФНЦ.

Сообщается также, что основными поставщиками дезинфицирующих средств на российский рынок в 2021 году стали производители из таких стран, как Германия и Китай. Совокупно в общем объеме поставки дезинфицирующих средств из данных государств в 2021 году превышают отметку в 15 млн. долларов. В оценке ценовых индикаторов необходимо отметить, что самая дорогая продукция в 2021 году поступала из Франции и Китая.

К вопросу безопасности продуктов питания и обеспечения защиты от вредоносных микроорганизмов с большой серьезностью относятся и за рубежом. По оценкам, в США смертность от стафилококковых инфекций составляет более 25%, а для штаммов, устойчивых к лекарственным препаратам — до 40%.

К примеру, некоторое время назад мы писали, что профессор Тимоти Лейтон из Университета Саутгемптона в Англии обнаружил, что потоки воды, в которых распространяется ультразвук и микроскопические пузырьки воздуха, могут лучше удалять микробные загрязнения, чем простая вода.

Профессор изобрел эту технологию несколько лет назад и возглавил ее исследование. Он объяснил, что потоки воды несут микроскопические пузырьки и акустические волны к листу.

«Там звуковые волны создают эхо на поверхности листьев и в щелях листьев, которое притягивает пузырьки к листу и в щели. Звуковое поле также заставляет стенки пузырьков очень сильно вибрировать, превращая их в микроскопические чистящие машины», — сообщил Лейтон.

«Рябь на стенке пузыря заставляет сильные течения двигаться в воде вокруг пузыря и сметать микробы с листа. Бактерии, биопленки и сами пузырьки затем смываются с листа, оставляя его чистым и свободным от остатков», — добавил он.

Борьба с опасными микроорганизмами усугубляется еще и сложной ситуацией с антибиотиками. Например, преобладающее предположение о том, что резистентные бактерии теряют способность к сопротивлению, когда антибиотики отсутствуют, оказалось сильно неточным, что показали исследователи из Копенгагенского университета.

«Одна из широко распространенных стратегий борьбы с устойчивостью к антибиотикам заключалась в том, чтобы использовать антибиотики в течение определенного периода времени, а затем сделать перерыв. Считается, что устойчивые бактерии потеряют свои гены устойчивости или будут вытеснены из конкуренции во время перерыва, после чего антибиотики снова будут работать. Но этот подход, похоже, не работает», — говорит один из старших авторов исследования, доцент Метте Бурмёлле с кафедры биологии.

«Наше исследование демонстрирует, что гены устойчивости могут скрываться в неактивных бактериях, где они образуют скрытый резерв устойчивости, на который бактерии могут полагаться. Другими словами, они не исчезают просто так, когда антибиотиков нет», — поясняет соавтор статьи Генриетта Люнг Рёдер.

Большинство бактерий живут и взаимодействуют в так называемых биопленках, где микробные сообщества заключены в матрицу слизи, которую они образуют, часто на поверхности материала. Биопленки встречаются повсюду, от камней и растений — до налета на зубах и имплантатах. Биопленки содержат как активные, так и неактивные бактерии. Слизь и гибернация неактивных бактерий делают биопленки крепостью, способной противостоять большому количеству антибиотиков. Но новое исследование показывает, что биопленки наделяют бактерии еще одной сильной стороной.

«Мы видим, что активные бактерии, живущие ближе всего к внешнему краю биопленки, теряют гены устойчивости, когда антибиотики отсутствуют. Однако глубже, внутри биопленки, находится слой неактивных бактерий, которые безопасно впадают в спячку. Они могут сохранять гены устойчивости, даже если они им не нужны. Это важно, потому что это означает, что биопленки могут выступать в качестве резерва для хранения многих типов генов устойчивости», — объясняет Урвиш Триведи, соавтор исследования.

По оценкам исследователей, запасы резистентности в биопленках в основном создаются бактериями окружающей среды, которые обнаруживаются, среди прочего, в почве, воздухе и сточных водах. Однако хорошо известно, что разные виды бактерий могут передавать друг другу устойчивость. Например, устойчивость бактерий в окружающей среде может передаваться типам бактерий, вызывающих заболевание.

Стоит отметить, что в борьбе против опасных бактерий большое значение имеет и упаковка продуктов. Некоторое время назад мы писали про то, что в ФНЦ им. Горбатова работают над инновационным материалом из хитозана, который является производным хитина. Хитин образует структурные компоненты в экзоскелете членистоногих или в клеточных стенках грибов и дрожжей.

Ученые обнаружили, что хитозан обладает собственной антибактериальной активностью, что немаловажно для сохранения качества продукции. В ФНЦ ведутся работы по созданию биогибридного упаковочного материала на основе хитозана с включением различных антимикробных агентов животного происхождения. В качестве таких агентов используются антимикробные пептиды, полученные из слизистых оболочек крупного рогатого скота и свиней.

Предварительные исследования показали, что все пленочные материалы из хитозана, включая контрольную пленку, куда не добавляли антимикробные агенты, проявляли консервирующее действие и увеличивали сроки годности охлажденного мяса минимум на трое суток в случае хранения при комнатной температуре и на семь суток в случае хранения при 4 °С.

Как можно видеть, обеспечение безопасности продуктов питания столь же сложна, как и обеспечение самими продуктами питания. Российские ученые испытывают и внедряют инновации, которые способны сделать нашу жизнь безопаснее и повысить её качество.

Это тем более важно на фоне того, что многие аналитики и эксперты, а также политические лидеры всё чаще говорят о возможном мировом продовольственном кризисе и даже о нарастающем риске голода.