د أمل البنا تكتب: كيف نواجه البكتيريا الممرضة لحماية الأسماك من الفساد؟

باحث صحة أغذية – معهد بحوث الصحة الحيوانية – طنطا – مركز البحوث الزراعية

تعد المنتجات السمكية من أكثر أنواع الأغذية عرضةً للفساد، ويرجع ذلك إلى ارتفاع نشاطها المائي ومحتواها العالي من البروتين، مما يجعلها بيئة مثالية لنمو الكائنات الحية الدقيقة. وتُعتبر البكتيريا الممرضة مثل الفيبريو باراهيموليتيكس والإشرشيا كولاي  Vibrio parahaemolyticus) و Escherichia coli) من أخطر مسببات الفساد والميكروبات الممرضة التي تنتقل بالغذاء لتصيب الانسان بالعديد من الامراض ومنها التسممات الغذائية. وفي هذه المقالة سوف نتطرق على وجه الخصوص لكل من الايشيريشيا كولاي والفيبريوباراهيموليتيكس

• الفيبريو باراهيموليتيكس: تنتشر بكثرة في البيئات البحرية، خاصةً في المناطق الساحلية، وتُعد من أكثر الميكروبات شيوعًا في الأسماك النيئة والمأكولات البحرية الطازجة وتُسبب هذه البكتيريا التهابات معوية حادة لدى الإنسان كما تؤثر سلبًا على جودة وسلامة المنتجات البحرية.
• الإشرشيا كولاي: تُعد من أهم مؤشرات التلوث البرازي، وتنتشر في البيئات الملوثة مثل مياه الصرف الصحي ومخلفات الحيوانات. وتُسبب بعض سلالاتها، مثل O157:H7حالات تسمم غذائي شديد وإسهال دموي.

التغيرات الفيزيوكيميائية  التي تحدثها هذه الميكروبات في المنتجات السمكية :

• ارتفاع الرقم الهيدروجيني (pH):

تقوم البكتيريا بتحليل البروتينات إلى مركبات قاعدية (مثل الأمينات والنيتروجين القاعدي) مما يؤدي إلى ارتفاع pH ليتجاوز  7.0، وهذا مؤشر على الفساد.

• ارتفاع معدلات المركبات النيتروجينية المتطايرة (TVB-N):

نتيجة لتحلل البروتين، تنتج مركبات مثل الأمونيا والتراي ميثيل أمين (TMA) والهستامين، وكلها تعطي رائحة كريهة وتشير إلى الفساد.

• تحلل البروتينات والدهون:

تقوم البكتيريا بإفرازإنزيمات مثل البروتييز والليبيز والتي تعمل على تحلل البروتينات والدهون  مما يترتب عليه إنتاج مركبات ذات رائحة كريهة (مثل الكبريتيدات) كما وتؤدي الي القوام الطري أو اللزج.

• تغيرات في اللون والقوام:
• اسوداد وتغير في لون اللحم.
• ظهور طبقة مخاطية لزجة على سطح الجلد أو شرائح اللحم.
• فقدان القوام الطبيعي للحم.
• زيادة في مستوى المالون ألديهايد (MDA) – مؤشر على الأكسدة الدهنية (TBA value): مما ينتج عنه طعم متزرنخ ورائحة غير مقبوله.

الحاجة إلى حلول بديلة

نظرًا لتزايد مقاومة المضادات الحيوية لدى Vibrio و E. coli، فإن البحث عن وسائل آمنة وفعالة للحفظ يُعد أولوية. ومن أبرز هذه الوسائل هو استخدام البكتريوفاجات .

ما هو البكتريوفاج؟

 هو عبارة عن مجموعة من الفيروسات المتخصصة والتي تستهدف البكتيريا فقط دون التأثير على الكائنات الحية الأخرى أو خصائص الغذاء حيث تخترق جدار الخلية البكتيرية وتتكاثر بداخلها، مما يؤدي إلى تدمير الخلايا البكتيرية. تتميز هذه الفيروسات بخصوصيتها العالية، حيث تستهدف أنواعًا محددة من البكتيريا مما يجعلها خيارًا واعدًا في مكافحة البكتيريا الممرضة دون الإضرار بالكائنات المفيدة أو البيئة.

آلية عمل البكتريوفاج  (دورة التحلل   Lytic Cycle)

يعمل البكتريوفاج وفق دورة تُعرف بـ دورة التحلل  (Lytic Cycle) والتي تتضمن خمس مراحل رئيسية:

أ-   التعلق (Attachment) ، حيث يرتبط الفاج بمستقبلات محددة على سطح الخلية البكتيرية.

ب- الاختراق (Penetration)إذ يخترق الفيروس الخلية البكتيرية ويحقن مادته الوراثية DNA أو  RNA  بداخلها.

ت- النسخ الحيوي (Biosynthesis) حيث يتم تعطيل الحمض النووي للبكتيريا وتوجيه آلياتها لتصنيع      مكونات الفيروس الجديدة.

ث – النضج (Maturation) حيث تتجمع جزيئات الفاج المكتملة داخل الخلية.

5-  التحلل (Lysis) ، حيث تنفجر الخلية البكتيرية وتُطلق مئات النسخ الجديدة من الفيروسات لتهاجم خلايا أخرى. هذه الآلية الانتقائية تُعد من الأسس الحيوية في استخدام البكتريوفاج كعامل مضاد للبكتيريا الممرضة في الغذاء والمجال الطبي.

دورة التحلل (Lytic Cycle) للبكتريوفاج توضح الخطوات الخمس الضرورية: التعلق، الاختراق، النسخ، التركيب، والتحلل.

تطبيقات البكتريوفاج في حفظ شرائح السمك الفيليه

يمكن استخدام البكتريوفاج على شرائح السمك الفيليه بعدة طرق

• الرش أو الغمر: تُستخدم هذه الطريقة لتغطية سطح الشرائح بالبكتريوفاج مما يقلل من التلوث السطحي بالبكتيريا الممرضة او المسببة للفساد.
• الدمج في مواد التغليف : يمكن دمج البكتريوفاجات في مواد تغليف نشطة صالحة للاستهلاك تطلق الفيروسات تدريجيًا مما يوفر حماية مستمرة ضد التلوث البكتيري.

• الإضافة إلى محاليل النقع : تُستخدم هذه الطريقة لتقليل التلوث البكتيري في أعماق الشرائح.

السلامة والكفاءة

تُعد البكتريوفاجات من أكثر العوامل الحيوية الواعدة من حيث الأمان والكفاءة في حفظ المنتجات الغذائية بما في ذلك الأسماك ومنتجاتها مثل الفيليه. فالبكتريوفاجات لا تترك أي بقايا ضارة في المنتج الغذائي، ولا تؤثر سلبًا على الخصائص الحسية كلبطعم واللون و/أو الرائحة وهو ما يجعلها مفضلة عن المواد الكيميائية التقليدية مثل النيتريت أو الفورمالين.

على عكس المضادات الحيوية، فإن البكتريوفاج لا يحدث اختلالًا واسع النطاق في توازن الميكروبات الطبيعي ولا تُحفز بشكل كبير تطور المقاومة البكتيرية، وذلك بفضل انتقائيتها العالية. ومع ذلك، لا يزال هناك سلبيات محتملة لظهور سلالات مقاومة، خصوصًا عند استخدام نوع واحد من الفاج. وللتغلب على ذلك، يُنصح باستخدام كوكتيلات متعددة من الفاجات (phage cocktails) تستهدف أكثر من مستقبل بكتيري، مما يقلل احتمالية تطور المقاومة ويزيد من فعالية المعالجة.

وتؤكد الهيئات الدولية، مثل هيئة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، أن بعض أنواع البكتريوفاج مصنفة ضمن قائمة GRAS (Generally Recognized As Safe) ، ويمكن استخدامها كاضافات غذائية آمنة خاصةً في مكافحة البكتيريا في المنتجات البحرية مثل

Listeria monocytogenes , Salmonella enterica  &Aeromonas hydrophila

لذا يمثل استخدام البكتريوفاج استراتيجية فعالة وآمنة لتعزيز جودة وسلامة الأغية بما فيها شرائح السمك الفيليه،  وبفضل دقته في الاستهداف وحماية البيئة من التلوث, يُعد خيارًا بديلًا للمواد الحافظة التقليدية، مع إمكانات كبيرة لتطوير نظم حفظ متكاملة في المستقبل

References

1. Ding, T., Sun, H., Pan, Q., Zhao, F., Zhang, Z., & Ren, H. (2020). Isolation and characterization of Vibrio parahaemolyticus bacteriophage vB_VpaS_PG07.Virus Research, 286, 198080.
2. Sabouri, S., Sepehrizadeh, Z., Amirpour‑Rostami, S., & Skurnik, M. (2017). A minireview on the in vitro in vivo experiments with anti‑Escherichia coli O157:H7 phages as potential biocontrol and phage therapy agents. International Journal of Food Microbiology, 243, 52–57. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2016.12.004
3. Endersen, L., & Coffey, A. (2020). The use of bacteriophages for food safety. Current Opinion in Food Science, 36, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2020.10.006
4. Zhang, H., et al. (2020). Application of bacteriophages in food preservation and safety. Trends in Food Science & Technology, 95, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.11.007
5. García, P., Rodríguez, L., Rodríguez, A., & Martínez, B. (2010). Food biopreservation: promising strategies using bacteriophages. Trends in Food Science & Technology, 21(8), 373–382. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2010.04.010