Перспективы использования пробиотических организмов для разработки альтернативных стратегий дезинфекции и профилактики

Введение: Важной особенностью микроорганизмов является способность к адаптации к неблагоприятным внешним воздействиям, в том числе выработка множественной устойчивости к антимикробным препаратам, приводящая к таким негативным последствиям для человека, как внутрибольничные инфекции, проблемы с очисткой помещений, медицинского и промышленного оборудования. Активное применение химических дезинфицирующих средств для качественной дезинфекции и уборки имеет ряд недостатков, в том числе риски появления патогенов с новыми механизмами устойчивости к антимикробным агентам. Актуален поиск новых, эффективных и безопасных антимикробных агентов, в качестве альтернативы химическим дезинфицирующим средствам. Использование в этом качестве пробиотических штаммов микроорганизмов, в том числе молочнокислых бактерий, может являться перспективным направлением исследований.

Цель: проанализировать литературные данные, касающихся исследований потенциала пробиотических организмов, в том числе молочнокислых бактерий, для разработки альтернативных стратегий дезинфекции и профилактики.

Материалы и методы: Данный обзор предметного поля подготовлен исходя из руководящих приципов PRISMA-ScR. Использовались базы данных SCOPUS, Google Scholar, РИНЦ.  Рассматривались работы на русском и английском языках, за период 1995 - 2023 гг.

Результаты: В обзор были включены 89 статей, исследующих проблему недостатков традиционных методов дезинфекции и поиска альтернативных стратегий санитарии. Систематизировано описание различных решений для внедрения методов пробиотической очистки – с использованием в качестве действующих агентов бактериофагов, пробиотических микроорганизмов р. Bacillus и представителей молочнокислых бактерий.

Выводы: Система санитарных мероприятий на основе пробиотиков - биодезинфектантов, в том числе молочнокислых бактерий, может быть включена в число инструментов противодействия патогенам, включая их биопленки и формы с множественной лекарственной устойчивостью. Внедрение пробиотической гигиенической системы очистки, не оказывая негативного влияния на окружающую среду, способно повышать эффективность традиционных гигиенических профилактических мероприятий как в лечебных учреждениях, так и на производствах.

1. Варганов, В. А. (2008). Стабилизаторы «СТМ». Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья, (3), 206–213.

2. Виноградова, Ю. В. (2018). Теоретические и практические аспекты процесса кристаллизации лактозы в производстве сгущенных молочных консервов с сахаром. Молочнохозяйственный вестник, 3(31), 79–90.

3. Галстян, А. Г., Илларионова, Е. Е., Радаева, И. А., Туровская, С. Н., Червецов, В. В., Петров, А. Н. (2012). Новый национальный стандарт на вареное сгущенное молоко с сахаром. Молочная промышленность, (8), 36–37.

4. Гнездилова, А. И., Куренкова, Л. А. (2014). Реологические характеристики консервированного молочного продукта со сложным углеводным составом. Молочнохозяйственный вестник, 1(13), 56–63.

5. Голубева, Л. В., Пожидаева, Е. А., Матвиенко, А. А. (2020). Формирование состава молокосодержащих консервов с сахаром. Актуальные вопросы молочной промышленности, межотраслевые технологии и системы управления качеством, 1(1), 130–133. https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-130-133

6. Косова, И. А. (2010). Молокосодержащий продукт «Мастер Сгущёнов». Молочная промышленность, (10), 54–55.

7. Писарева, Е. В. (2016). Исследование стабилизационных систем для сгущенных молочных консервов. Ползуновский вестник, (1), 29–33.

8. Радаева, И. А. Гордезиани, В. С., Шулькина, С. П. (1986). Технология молочных консервов и заменителей цельного молока: Справочник. Агропромиздат.

9. Радаева, И. А., Илларионова, Е. Е., Туровская, С. Н. (2020). К вопросу изучения микроструктурных изменений молочных консервов в процессе длительного хранения. Инновационные технологии обработки и хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов: Сборник научных трудов ученых и специалистов к 90-летию ВНИХИ (с. 445–452). Амирит.

10. Рябова, А. Е., Галстян, А. Г., Малова, Т. И., Радаева, И. А., Туровская, С. Н. (2014). К вопросу о гетерогенной кристаллизации лактозы в технологиях сгущенных молочных продуктов с сахаром. Техника и технология пищевых производств, 1(32), 78–83.

11. Рябова, А. Е., Хуршудян, С. А., Семипятный, В. К. (2018). Совершенствование методологии оценки консистенции продуктов, склонных к спонтанной кристаллизации сахаров. Пищевая промышленность, 12, С. 74-76.

12. Туровская, С. Н., Галстян, А. Г., Петров, А. Н., Радаева, И. А., Илларионова, Е. Е., Семипятный, В. К., Хуршудян, С. А. (2018). Безопасность молочных консервов как интегральный критерий эффективности их технологии. Российский опыт. Пищевые системы, 2(1), 29–54. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2018-1-2-29-54

13. Фатьянов, Е. В., Царьков, И. В., Тё, Р. Е. (2011). Влияние водных растворов углеводов на активность воды. Молочная промышленность, (12), 52–53.

14. Червецов, В. В., Гнездилова, А. И. (2011). Интенсификация процессов кристаллизации при производстве молочных продуктов. Россельхозакадемия.

15. Arbuckle, W. S. (1986). Ice cream (4th ed.). Springer Science+Business Media. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-7222-0

16. Bayarri, S., González-Tomás, L., & Costell, E. (2009). Viscoelastic properties of aqueous and milk systems with carboxymethyl cellulose. Food Hydrocolloids, 23(2), 441–450. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.02.002

17. Ben Said, L., Gaudreau, H., Dallaire, L., Tessier, & M., Fliss, I. (2019). Bioprotective culture: A new generation of food additives for the preservation of food quality and safety. Industrial Biotechnology, 15(3), 138–147. https://doi.org/10.1089/ind.2019.29175.lbs

18. Das, D., Linn, S., Sormoli, M. E., & Langrish, T. A. G. (2013). The effects of WPI and Gum Arabic inhibition on the solid-phase crystallisation kinetics of lactose at different concentrations. Food Research International, 54(1), 318–323. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.07.038

19. Fakhreeva, A. V., Gusakov, V. N., Voloshin, A. I., Tomilov, Y. V., Nifant’ev, N. E., & Dokichev, V. A. (2016). Effect of sodium-carboxymethylcellulose on inhibition of scaling by calcium carbonate and sulfate. Russian Journal of Applied Chemistry, 89(12), 1955–1959. https://doi.org/10.1134/s1070427216120053

20. Gao, X., Guo, C., Hao, J., Zhao, Z., Long, H., & Li, M. (2020). Adsorption of heavy metal ions by sodium alginate based adsorbent-a review and new perspectives. International Journal of Biological Macromolecules, 164, 4423–4434. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.046

21. Ghorbani Gorji, E., Waheed, A., Ludwig, R., Toca-Herrera, J. L., Schleining, G., & Ghorbani Gorji, S. (2018). Complex Coacervation of Milk Proteins with Sodium Alginate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(12), 3210–3220. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b03915

22. Keogh, M. K., Lainé, K. I., & O’Connor, J. F. (1996). Rheology of sodium caseinate-carrageenan mixtures. Journal of Texture Studies, 26(6), 635–652. https://doi.org/10.1111/j.1745-4603.1996.tb00987.x

23. Malkaj, P., Pierri, E., & Dalas, E. (2005). The crystallization of Hydroxyapatite in the presence of sodium alginate. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 16(8), 733–737. https://doi.org/10.1007/s10856-005-2610-9

24. Pirsa, S., & Hafezi, K. (2023). Hydrocolloids: Structure, preparation method, and application in food industry. Food Chemistry, 399, 133967. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133967

25. Portnoy, M., & Barbano, D. M. (2021). Lactose: Use, measurement, and expression of results. Journal of Dairy Science, 104(7), 8314–8325. https://doi.org/10.3168/jds.2020-18706

26. Prajapati, V. D., Jani, G. K., Moradiya, N. G., Randeria, N. P., Nagar, B. J., Naikwadi, N. N., & Variya, B. C. (2013). Galactomannan: A versatile biodegradable seed polysaccharide. International Journal of Biological Macromolecules, 60, 83–92. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.05.017

27. Sánchez-García, Y. I., Gutiérrez-Méndez, N., Salmerón, I., Ramos-Sánchez, V. H., Leal-Ramos, M. Y., & Sepúlveda, D. R. (2021). Mutarotation and solubility of lactose as affected by carrageenans. Food Research International, 142, 110204. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110204

28. Smykov, I., Gnezdilova, A., Vinogradova, Y., Muzykantova, A., & Lyamina, A. (2019). Cooling curve in production sweetened concentrated milk supplemented with whey: Influence on the size and microstructure of lactose crystals. Food Science and Technology International, 25(6), 451–461. https://doi.org/10.1177/1082013219830494

29. Sutton, R. L., & Wilcox, J. (1998). Recrystallization in model ice cream solutions as affected by stabilizer concentration. Journal of Food Science, 63(1), 9–11. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1998.tb15663.x

30. Takeuchi, H., Yasuji, T., Yamamoto, H., & Kawashima, Y. (2000). Temperature- and Moisture-Induced Crystallization of Amorphous Lactose in Composite Particles with Sodium Alginate Prepared by Spray-Drying. Pharmaceutical Development and Technology, 5(3), 355–363. https://doi.org/10.1081/pdt-100100551

31. Varganov, V. A. (2008). Stabilizers "STM". Actual issues of processing of meat and dairy raw materials, (3), 206-213.

32. Vinogradova, Y. V. (2018). Theoretical and practical aspects of the process of lactose crystallization in the production of condensed canned milk with sugar. Molochnokhozyaystvenny vestnik, 3(31), 79-90.

33. Galstyan, A. G., Illarionova, E. E., Radaeva, I. A., Turovskaya, S. N., Chervetsov, V. V., Petrov, A. N. (2012). New national standard for boiled condensed milk with sugar. Dairy Industry, (8), 36-37.

34. Gnezdilova, A. I., Kurenkova, L. A. (2014). Rheological characteristics of canned milk product with complex carbohydrate composition. Molochnokhozhivniy vestnik, 1(13), 56-63.

35. Golubeva, L. V., Pozhidaeva, E. A., Matvienko, A. A. (2020). Formation of the composition of milk-containing canned products with sugar. Actual issues of the dairy industry, intersectoral technologies and quality management systems, 1(1), 130-133. https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-130-133

36. Kosova, I. A. (2010). Milk-containing product "Master Sguschenov". Dairy Industry, (10), 54-55.

37. Krupennikova, V. E., Radnaeva, V. D., Tanganov, B. B. (2011). Determination of dynamic viscosity on the Brookfield RVDV-II+ Pro rotational viscometer. Methodical instruction. VSGTU.

38. Pisareva, E. V. (2016). Study of stabilization systems for condensed milk canned products. Polzunovsky vestnik, (1), 29-33.

39. Radaeva, I. A. Gordeziani, V. S., Shulkina, S. P. (1986). Technology of canned milk and whole milk substitutes: Reference book. Agropromizdat.

40. Radaeva, I. A., Illarionova, E. E., Turovskaya, S. N. (2020). To the question of studying microstructural changes of canned milk in the process of long-term storage. Innovative technologies of processing and storage of agricultural raw materials and food products: Collection of scientific works of scientists and specialists to the 90th anniversary of VNIHI (pp. 445-452). Amirit.

41. Ryabova, A. E., Galstyan, A. G., Malova, T. I., Radaeva, I. A., Turovskaya, S. N. (2014). To the question of heterogeneous crystallization of lactose in technologies of condensed milk products with sugar. Technics and technology of food production, 1(32), 78-83.

42. Ryabova, A. E., Khurshudyan, S. A., Semipyatny, V. K. (2018). Improvement of methodology for assessing the consistency of products prone to spontaneous crystallization of sugars. Food Industry, 12, P. 74-76.

43. Turovskaya, S. N., Galstyan, A. G., Petrov, A. N., Radaeva, I. A., Illarionova, E. E., Semipyatny, V. K., Khurshudyan, S. A. (2018). Safety of canned milk as an integral criterion of the efficiency of their technology. Russian experience. Food Systems, 2(1), 29-54. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2018-1-2-29-54

44. Fatyanov, E. V., Tsarkov, I. V., Tyo, R. E. (2011). Effect of aqueous solutions of carbohydrates on water activity. Dairy Industry, (12), 52-53.

45. Chervetsov, V. V., Gnezdilova, A. I. (2011). Intensification of crystallization processes in the production of dairy products. Rosselkhozakademia.

46. Arbuckle, W. S. (1986). Ice Cream. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-7222-0

47. Bayarri, S., González-Tomás, L., & Costell, E. (2009). Viscoelastic properties of aqueous and milk systems with carboxymethyl cellulose. Food Hydrocolloids, 23(2). 441–450. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.02.002

48. Ben Said, L., Gaudreau, H., Dallaire, L., Tessier, & M., Fliss, I. (2019). Bioprotective culture: A new generation of food additives for the preservation of food quality and safety. Industrial Biotechnology, 15(3), 138–147. https://doi.org/10.1089/ind.2019.29175.lbs

49. Das, D., Linn, S., Sormoli, M. E., & Langrish, T. A. G. (2013). The effects of WPI and Gum Arabic inhibition on the solid-phase crystallisation kinetics of lactose at different concentrations. Food Research International, 54(1), 318–323. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.07.038

50. Fakhreeva, A. V., Gusakov, V. N., Voloshin, A. I., Tomilov, Y. V., Nifant’ev, N. E., & Dokichev, V. A. (2016). Effect of sodium-carboxymethylcellulose on inhibition of scaling by calcium carbonate and sulfate. Russian Journal of Applied Chemistry, 89(12), 1955–1959. https://doi.org/10.1134/s1070427216120053

51. Gao, X., Guo, C., Hao, J., Zhao, Z., Long, H., & Li, M. (2020). Adsorption of heavy metal ions by sodium alginate based adsorbent-a review and new perspectives. International Journal of Biological Macromolecules, 164, 4423–4434. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.046

52. Ghorbani Gorji, E., Waheed, A., Ludwig, R., Toca-Herrera, J. L., Schleining, G., & Ghorbani Gorji, S. (2018). Complex Coacervation of Milk Proteins with Sodium Alginate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(12), 3210–3220. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b03915

53. Keogh, M. K., Lainé, K. I., & O’Connor, J. F. (1996). Rheology of sodium caseinate-carrageenan mixtures. Journal of Texture Studies, 26(6), 635–652. https://doi.org/10.1111/j.1745-4603.1996.tb00987.x

54. Malkaj, P., Pierri, E., & Dalas, E. (2005). The crystallization of Hydroxyapatite in the presence of sodium alginate. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 16(8), 733–737. https://doi.org/10.1007/s10856-005-2610-9

55. Pirsa, S., & Hafezi, K. (2023). Hydrocolloids: Structure, preparation method, and application in food industry. Food Chemistry, 399, 133967. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133967

56. Portnoy, M., & Barbano, D. M. (2021). Lactose: Use, measurement, and expression of results. Journal of Dairy Science, 104(7), 8314–8325. https://doi.org/10.3168/jds.2020-18706

57. Prajapati, V. D., Jani, G. K., Moradiya, N. G., Randeria, N. P., Nagar, B. J., Naikwadi, N. N., & Variya, B. C. (2013). Galactomannan: A versatile biodegradable seed polysaccharide. International Journal of Biological Macromolecules, 60, 83–92. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.05.017

58. Sánchez-García, Y. I., Gutiérrez-Méndez, N., Salmerón, I., Ramos-Sánchez, V. H., Leal-Ramos, M. Y., & Sepúlveda, D. R. (2021). Mutarotation and solubility of lactose as affected by carrageenans. Food Research International, 142, 110204. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110204

59. Smykov, I., Gnezdilova, A., Vinogradova, Y., Muzykantova, A., & Lyamina, A. (2019). Cooling curve in production sweetened concentrated milk supplemented with whey: Influence on the size and microstructure of lactose crystals. Food Science and Technology International, 25(6), 451–461. https://doi.org/10.1177/1082013219830494

60. Sutton, R. L., & Wilcox, J. (1998). Recrystallization in model ice cream solutions as affected by stabilizer concentration. Journal of Food Science, 63(1), 9–11. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1998.tb15663.x

61. Takeuchi, H., Yasuji, T., Yamamoto, H., & Kawashima, Y. (2000). Temperature- and Moisture-Induced Crystallization of Amorphous Lactose in Composite Particles with Sodium Alginate Prepared by Spray-Drying. Pharmaceutical Development and Technology, 5(3), 355–363. https://doi.org/10.1081/pdt-100100551