噬菌体或噬菌体被认为是地球上最丰富的生物实体,数量估计是细菌的10倍。它们无处不在,因此可以在自然和人造环境中找到,特别是在细菌宿主繁盛的环境中。许多发酵过程依赖细菌细胞的代谢能力来转化底物,这使得噬菌体污染成为食品工业中的一个主要问题。
在食品工业中,噬菌体被认为是食品发酵中的麻烦因素,敏感宿主遇到裂解噬菌体可能会导致发酵停滞或延迟,从而导致产品质量低劣,它们是发酵剂培养失败的重要原因,还会引发重大经济损失。此外,从进化的角度来看,噬菌体通过毒力基因的转导促进了许多细菌的致病性。
因此,持续的噬菌体监测和严格应用适当的控制措施是必不可少的,应该采取系统的噬菌体分析和关键控制点。
由于食品发酵过程的性质是在非无菌条件下大规模进行的,并且通常依赖于连续批次中的相同细菌培养物,因此有毒噬菌体可能导致发酵失败也就不足为奇了。
食品、化学、制药、饲料和农药行业都存在由于噬菌体污染而产生的问题。
噬菌体可以有多种来源。最重要的是要了解噬菌体的潜在来源,以限制其进入生产设施,因为噬菌体会对发酵过程有害。
污染源:
原料:任何进入发酵设施的天然原料都有可能含有噬菌体。噬菌体可以在大多数发酵过程中进行生长繁殖,建议对原料进行彻底的消杀工作,减少初始噬菌体负载。
加工过程:由于噬菌体颗粒可以长时间保留在空气中,生物气溶胶是病毒粒子最重要的传播途径之一。
人员移动、设备、原材料的运输可能导致噬菌体颗粒以气溶胶形式分散。如果污染区和未污染区之间的扩散不受限制,这种雾化的后果会更严重。此外,回收副产品中存在的噬菌体也可能扩散到整个工厂环境,因为生物气溶胶可以长时间保留在空气中。如果不采取彻底有效的消毒杀菌措施,噬菌体仍然存在并在后续的生产过程中引起一系列问题。
发酵剂:噬菌体的一种已知来源是发酵剂培养物本身,像保健品中一些用作发酵剂培养物使用的一部分菌株中可能存在噬菌体,并对发酵过程产生负面影响,并且噬菌体有可能在发酵过程中进行重组和释放形成具有新特性的新毒力噬菌体。
空气/表面:加工车间每天都在进行生产加工,不可避免地会导致液体飞溅和噬菌体雾化,这些细菌病毒也可以通过受污染的液体表面周围空气置换而雾化,并被输送到车间的各个角落。
生产车间要具备良好的通风系统和清洁消毒措施及员工培训,以避免原始或处理产品的污染及噬菌体的传播。
控制
由于发酵设施内噬菌体的普遍存在和生物的多样性,以下措施可以有效降低噬菌体污染引起发酵失败的风险。
生产车间及设备
良好的车间卫生程序无疑是避免微生物污染的关键因素之一,也是减少噬菌体在设施内传播的最有效方法。
加工过程中使用的设备和器具必须采用严格的清洁和消毒制度,以尽可能保持噬菌体水平较低,并最大限度地减少噬菌体在乳制品中感染和传播的风险。发酵罐在使用之前和之后都应该进行有效的清洁和消毒。发酵罐必须密闭,通过加热或消毒剂灭菌,顶部空间有正压过滤空气;并定期监测储罐是否有裂纹。
过乙酸通常是最常使用的杀菌剂,次氯酸钠对大多数噬菌体也有效。
但普通的杀菌剂杀菌不彻底,在擦拭后仍具有残留活性。此外,出于环境问题,所选的消毒剂必须是环保的。还必须考虑工厂使用的材料,因为某些化学物质可能与表面相互作用(例如腐蚀)。
选择消毒剂时应考虑几个因素,包括快速抗菌活性、易于使用、对最终产品没有负面影响以及降解为无害的最终化合物等。
另外,关于工业环境中熏蒸/雾化系统、臭氧处理和噬菌体紫外线照射的效率的数据也很少,对于噬菌体的杀灭作用也尚未得到充分研究。
原料
常见的方式是高温高压灭菌,但不同的噬菌体对热和动态高压处理的抵抗力变化较大,根据介质或食物基质的不同,噬菌体也会产生不同的反应,像一些原料当中含有蛋白质,这种蛋白质的存在会对噬菌体具有保护作用,因此对于原材料的前期处理也是控制措施之一。
发酵剂
发酵剂/菌株要进行轮换,以避免在连续发酵过程中相同噬菌体的反复扩增。
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