Előrejelző mikrobiológiai modellezés, a kvantitatív mikrobiológiai kockázatbecslés eszköze = Predictive microbiological modeling, a tool of quantitative microbiological risk assessment

Az élelmiszer-konzerválás közel száz évvel ezelőtti matematikai méretezésére történő rövid emlékezés után a cikk rövid áttekintést ad a prediktív bakteriológia nemzetközi fejlődéséről, kiemelve egy Angliában dolgozó magyar matematikus, Baranyi József szerepét és az előrejelző mikrobiológia harmadlagos modelljeit jelentő szoftvercsomagokat. A cikk kitér a penészgombák szaporodásának és a mikotoxinok képződésének a modellezésére is. Felhívja a figyelmet a prediktív modellezés használatán alapuló mikrobiológiai kockázatbecslésre és a témakör további kutatási tennivalóira. After a brief recalling of the mathematical scaling of food preservation of nearly one hundred years ago, the article gives a short overview of the international development of predictive bacteriology, highlighting the role of a Hungarian mathematician working in England, József Baranyi, and software packages representing the tertiary models of predictive microbiology. Modeling of the propagation of molds and the formation of mycotoxins is also discussed in the paper. Attention is also drawn to microbiological risk assessment based on the use of predictive modeling, and further research tasks of the topic

Analitikai technikák az élelmiszerek mikrobás szennyezettségének gyors vizsgálatára

Az élelmiszerek mikrobiológiai biztonságát elősegítő kockázat-kezelés veszély elemzésen és a „kritikus pontok” fizikai eszközökkel való szabályozásán alapuló HACCP rendszer alkalmazása az elmúlt két évtizedben igen jelentås eredményeket ért el világszerte. A mikrobiológiai vizsgálatok azonban szükségesek maradtak, akár a HACCP rendszer helyes méködésének a validálására, illetve az élelmiszerlánc fåként kereskedelmi részének az ellenårzésére, továbbá a kockázat-becslési feladatokhoz. A több, mint 100 évvel ezelått kialakult, hagyományos és szabványosított mikrobiológiai vizsgálati eljárások hosszú idåt és sok munkát vesznek igénybe, ezért növekszik az igény arra, hogy sok mintát rövid idå alatt lehessen megvizsgálni. Ehhez nyújtanak egyre több segítséget az élelmiszer-analitika fizikai, fiziko-kémiai és biofizikai vagy biokémiai változásokat érzékelå, gyakran jól automatizálható mészeres gyorsmódszerei. A cikk rövid áttekintést ad néhány olyan, alternatív analitikai technikáról, amelyek ilyen célra már beváltak vagy a kutatások alapján ígéretesek, såt lehetåséget nyújtanak/nyújthatnak az élelmiszerekkel közvetíthetå kórokozó mikroorganizmusok szelektív kimutatására is. Már az 1980-as évek második felében jelentås sikerek születtek impedancia/konduktancia és kapacitancia mérésén alapuló, egyidejéleg sok mintát inkubáló, automatizált mészerek kifejlesztése eredményeképpen, amelyek az élelmiszerek mikrobás szennyezettségét a mintákkal „beoltott” tápközegnek az élå mikroorganizmusok szaporodása és anyagcsere-termékei okozta impedanciacsökkenésével mérik. Megfelelåen szelektív tápoldatokkal specifikus vizsgálatok is lehetségesek velük. Elektrometriás módszert alkalmaz a közelmúltban hazánkban kifejlesztett, a beoltott tápközeg redox-potenciáljának a tenyésztés közbeni csökkenését regisztráló mérårendszer. Élå mikroba-populációk igen gyors kimutatására alkalmas és felületek mikrobás szennyezettségének vizsgálatára már széles körben elterjedt a mikrobasejtek ATP-tartalmán alapuló, a luciferáz-luciferin enzimes reakció során kibocsátott fény intenzitását mérå, akár hordozható, kézi mészerrel is végezhetå módszer. Az utóbbi évek kutatásai alapján többféle spektroszkópiai (fåként NIR, illetve spektrofluorimetriás) módszer is ígéretesnek bizonyult elåzetes, kemometria értékeléseken alapuló kalibrációk után egy élelmiszerek frissessége elvesztésének vagy mikrobás szennyezettségüknek kimutatására és a mikrobiológiai szennyezettség változásának a nyomon követésére, gyors, gyakran roncsolás-mentes és vegyszer használatot nem igénylå módon. Célszeréen kiválasztott kémiai szenzor sorozat („elektronikus orr”) megfelelå kemometriás adatfeldolgozással ugyancsak „megtanítható” élelmiszer-minták feletti gáztér komplex illóanyag-tartalmának érzékelésével a mikroorganizmusok által termelt specifikus illó komponensek észlelése révén a mikrobás szennyezettség kvantitatív és kvalitatív vizsgálatára. A bioszenzor kutatás is sokirányú alkalmazást alapozott már mikroba-eredeté anyagok, például toxinok, de egész mikrobasejtek (pl. kórokozók) detektálására. The application of the food safety assurance and risk management system, HACCP, which is based on a hazard analysis and physical control of critical points of food processing, achieved very important results world-wide in the last two decades. However, microbiological invesigations remained necessary, e.g. for validation of the HACCP system, and particularly for inspection of the food trade or performing risk assessment tasks. The traditional and standardized microbiological testing methods, which developed more than 100 years ago, are time- and labour-consuming. Therefore, there is an increasing demand for methods, which are capable to investigate many samples in a short time. This task can be assisted by certain rapid instrumental and frequently automated methods of food analysis, measuring physical, physico-chemical and biophysical, biochemical parameters. This paper provides a brief survey of several analytical techniques which are proved to be or pomising for testing microbial contamination or may/might even offer opportunities for detecting food-borne pathogens selectively. Already after 1985 successful applications of various automatic instruments have been accomplished, which are commercially available and measuring microbial contamination simultaneously in many samples by registering changes in impedance/conductance or capacitance in nutrient media inoculated with the food samples. The measurement is based on formation of various, electrically charged/ionized molecules as a consequence of microbial growth and metabolism. Appropriate selective media enable to perform detection of specific microorganisms. Very fast detection of microorganisms is possible by a luminometric method based on the estimation of the ATP content of the viable cells by the luciferase-luciferin enzymatic reaction, going with a light emission. The ATP tests can be performed even by portable, hand-held instruments. On the basis of the recent years of research, various spectroscopic (near infrared, or spectrofluorimetric) methods proved to be promising after chemometric calibration for rapid detection of loss of freshness, or, microbial spoilage of certain foods. These rapid techniques are frequently reagent-less and nondestructive. One can „train” selected chemosensor arrays („electronic noses”) with proper chemometric data-evaluations for sensing volatile components in the head-spaces of foods formed by microorganism and determine thereby quantitatively or qualitatively their microbial contamination. Research on various biosensors has led also to foundation of numerous applications for detection of microbial metabolites (e.g. toxins) or even whole cells (e.g. certain pathogens)

Clostridium difficile: új élelmiszer-biztonsági veszély? = Clostridium difficile: a new food safety hazard?

A Clostridium difficile anaerob spóraképző és polipeptid toxinokat képző baktérium nagy virulenciájú törzsei a bél mikrobiota antibiotikumok okozta károsodása esetén csökkent immunitású egyéneknél életveszélyes vastagbélgyulladást okozhatnak. A C. difficile infekció (CDI) korunkra kiemelkedő jelentőségű kórházi járványügyi problémává vált. A jelen közlemény a közelmúlt releváns szakirodaimából válogatva hívja fel a figyelmet arra a problémára, hogy ez a kórokozó potenciálisan zoonotikus jellegű és élelmiszerekkel is közvetíthető lehet. Bár az élelmiszer okozta CDI-nek nincsenek bizonyított esetei, az utóbbi években a baktérium járványügyi jelentőségű törzseit kisebb-nagyobb gyakorisággal különféle élelmiszerekből is izolálták. A klinikai mikrobiológiai gyakorlatban eredményesen alkalmaznak molekuláris diagnosztikai módszereket. Élelmiszer-biztonsági célokra azonban még sokirányú kutatás és szabványosítható vizsgálati módszerek kidolgozása, elfogadása és alkalmazása szükséges. When the gut microbiota is damaged by antibiotics, lifethreatening inflammation of the colon can be caused in persons with a weakened immune system by highly virulent strains of Clostridium difficile, an anaerobic sporeforming and polypeptide toxin producing bacterium. C. difficile infection (CDI) has become an epidemic problem of paramount importance in hospitals. In the present paper, surveying relevant recent literature, attention is called to the problem that this pathogen can potentionally zoonotic and might be transmitted with foods. Although there are no proven cases of foodborne CDI, strains of epidemiological importance of the bacteria have been isolated from different foods more or less frequently in recent years. Molecular diagnostic methods are employed successfully in clinical microbiological practice. However, for food safety purposes, multifaceted research is still necessary, as well as the development, adoption and implementation of analytical methods that can be standardized

Baktériumok kommunikációja és annak élelmiszer-tudományi jelentősége ; Bacterial communication and its importance in food science

Ellentétben a korábbi vélekedéssel, a baktériumok nagyon sokoldalú lények. Képesek kommunikálni, nemcsak saját populációjukon belül, hanem fajaik között, sőt a növényekkel és állatokkal is. Ezt specifikus jelzőmolekulák kibocsátásával teszik, amelyek a többi élőlény különféle gén-expresszióit váltják ki. Az előadás összefoglalja ennek a quorum sensing-nek nevezett jelenségnek a szerepét például a biofilmekben, az élelmiszer romlásban és az élelmiszer eredetű megbetegedésekben. Újabb felismerések mutatják, hogy a gyógyászatban használt antibiotikumok képzése a természetben nemcsak a versenytársak pusztítására alakult ki, hanem kommunikációként is. Fontos, hogy a jelzőmolekulák kimutatására módszereket dolgozzunk ki, ahogy az is, hogy jobban megértsük a quorum sensing gátlását az élelmiszer-tartósítás és az élelmiszerbiztonság javítása érdekében. Contrary with past considerations, bacteria are highly versatile beings. They are able to communicate not only within their community but interspecies, and eventually to higher plants and animals. They are producing specific signalling molecules inducing various gene expressions in other beings. This chemical communication is called quorum sensing. The lecture summarizes some recent information on this “social” behaviour of bacteria, particularly on its role in biofilms, food spoilage and food-related pathogenesis. Recent findings show that medically important antibiotics evolved in the nature not only to kill competitors but for communication. It is important to develop methods for detecting the signalling molecules and to understand better the quorum sensing inhibitors to develop new tools for enhancing food preservation and food safety

Mikotoxinok álarcban - új takarmány- és élelmiszerbiztonsági kihívás? = Mycotoxins in masks - a new food and feed saftey challenge?

Terjed az a felismerés, hogy a növénytermesztés közben a gazdanövényen megtelepedő toxinogén penészgombák toxinjait a gazdanövények a védekezésük részeként megváltoztathatják: extrahálható konjugátumot képeznek belőlük („maszkolt” mikotoxinok), illetőleg sejtfal-komponensekké rögzítik vagy más biopolimerekhez, extrahálhatatlanul kötik őket („rejtett” mikotoxinok). A maszkolt vagy rejtett mikotoxinok a jelenlegi rutin vizsgálati és ellenőrzési-jogszabályozási körülmények között a mikotoxin kitettség becslésénél figyelmen kívül maradnak. A jelen, figyelemfelkeltést célzó rövid ismertetés példákat ad ilyen mikotoxin származékokra és a velük kapcsolatos analitikai és más kutatási feladatokra. The realization is spreading that toxins of toxinogenic molds colonizing host plants during plant growing are altered by the host plants as part of their defense: extractable conjugates are formed from them („masked” mycotoxins), or they are immobilized as cell wall components or are bound to other biopolymers in a way that they cannot be extracted („hidden” mycotoxins). Masked or hidden mycotoxins are not taken into consideration when estimating mycotoxin exposure, under current routine analytical and control-legislative conditions. Examples of just such mycotoxin derivatives, and analytical and other research tasks related to them are given in the present brief overview, which is aimed at raising awareness

Investigation of the antimicrobial effect of black cumin seed oil using staphylococcus aureus strains

As customer awareness grows, there is an increasing consumer demand for minimally processed food products containing reduced amounts of additives. In order to preserve the safety and stability of foodstuffs, the use of preservatives is necessary in most cases, but their amounts can be reduced or they can be replaced by using alternative preservatives. There are numerous research findings in the scientific literature that support the antimicrobial effect, oxidative stability and scavenger abilities of black cumin seed oil. These properties, combined with its beneficial physiological effects, make it particularly suitable for use as a natural preservative. The goal of this work was to investigate the antimicrobial effect of black cumin seed oil in the case of Staphylococcus aureus, a pathogen relevant from a food safety point of view. In order to be able to map the mode of action more accurately, we worked with erythromycin, and to test the suitability of the oil in a combined preservation process, it was combined with organic acids

Don, F-2 and T-2 mycotoxin assay of plant-based feedstock raw materials using the ELISA method

In our study, plant-based raw materials, used for feeding different animal species, are investigated, using a competitive ELISA method. The raw materials most commonly used for feeding (soy and alfalfa pellets, as well as wheat, barley and maize) were used in the tests. Of Fusarium mycotoxins, deoxynivalenol (DON), zearalenone (F-2) and T-2 toxins were measured. Measurement results were evaluated using the mathematical- statistical program RStudio. In our experiment, we found that all three mycotoxins tested could be detected in all of the samples, but the values were not quantifiable with acceptable precision in each case. The average detected DON toxin result was an order of magnitude greater than the results of the other toxins. It has been shown in our study that the presence of the mycotoxins deoxynivalenol, zearalenone and T-2 poses a serious food and feed safety risk, since they are present in feedstock raw materials, even though only in small amounts. Today, these mycotoxins are present together in more and more cases, greatly increasing the above-mentioned risk

A feketeköménymag-olaj antimikrobás hatásának vizsgálata Staphylococcus aureus törzseken

A vásárlói tudatosság növekedésével egyre nagyobb fogyasztói igény mutatkozik a minimálisan feldolgozott, csökkentett adalékanyag-tartalmú élelmiszeripari termékekre. Az élelmiszerek biztonságának és stabilitásának megőrzése érdekében a tartósítószerek használata a legtöbb esetben szükséges, de mennyiségük alternatív tartósítószerek alkalmazásával csökkenthető vagy helyettesíthető. A szakirodalomban számos kutatási eredmény található, amelyek alátámasztják a feketeköménymag-olaj antimikrobás hatását, oxidatív stabilitását és gyökfogó képességét. Ezek a tulajdonságok kedvező élettani hatásaival társulva különösen alkalmassá teszik természetes tartósítószerként való alkalmazásra. A munka célja a feketeköménymag-olaj antimikrobás hatásának vizsgálata volt – egy élelmiszerbiztonsági szempontból fontos kórokozó – a Staphylococcus aureus esetében. A hatásmechanizmus pontosabb feltérképezésének érdekében eritromicinnel dolgoztunk, majd az olaj kombinált tartósítási eljárásban való alkalmazhatóságának vizsgálatához szerves savakkal végeztünk kombinált kezeléseket