In vitro και in situ μείωση της ωχρατοξίνης Α από βακτήρια και ζύμες μικροχλωρίδας

Abstract

Κάθε χρόνο αποσύρονται μεγάλες ποσότητες τροφίμων λόγω της προσβολής τους από τοξινογόνους μύκητες και την μόλυνσή τους με μυκοτοξίνες. Η Ωχρατοξίνη Α (ΩΤΑ) είναι μια μυκοτοξίνη, η οποία έχει ανιχνευθεί σε ένα ευρύ φάσμα τροφίμων (π.χ. κρασί, δημητριακά, σταφύλια, κακάο), είναι πολύ τοξική και παράγεται κυρίως από μύκητες των γενών Aspergillus και Penicillium. Οι στόχοι της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση της ικανότητας 5 μικτών καλλιεργειών ζυμών και 6 μικτών καλλιεργειών βακτηρίων απομονωμένων από ζυμούμενα προϊόντα να μειώνουν την ανάπτυξη του ωχρατοξινογόνου μύκητα A. carbonarius και την ικανότητά του να παράγει τοξίνη καθώς επίσης και να μειώνουν τη συγκέντρωση της ΩΤΑ τόσο σε υγρά θρεπτικά υποστρώματα όσο και σε τρόφιμα όπως χυμό σταφυλιού, κόκκινο κρασί και μπύρα. Η παρεμποδιστική δράση των παραπάνω μικροοργανισμών στην ανάπτυξη του ωχρατοξινογόνου μύκητα A. carbonarius και τη παραγωγή τοξίνης μελετήθηκε σε θρεπτικό υπόστρωμα προσομοίωσης χυμού σταφυλιού (synthetic grape medium) με pH 3.5 και aw 0.98, 0.95, 0.92, μετά από επώαση στους 25οC για 5 ημέρες. Διαφορετικοί συνδυασμοί μεγέθους εμβολίου ομάδων βακτηρίων ή ζυμών και μύκητα χρησιμοποιήθηκαν (102 cfu/mL-105 σπόρια/mL, 105 cfu/mL-102 σπόρια/mL, 105 cfu/mL-105 σπόρια/mL). Με σκοπό να μελετηθεί η ικανότητα των παραπάνω μικτών καλλιεργειών ζυμών και βακτηρίων να μειώνουν την ΩΤΑ, δύο μεγέθη αρχικού εμβολίου 103 και 107 cfu/mL χρησιμοποιήθηκαν σε υγρά θρεπτικά υποστρώματα (Yeast Medium, MRS broth) με διαφορετικά pH (3.0, 4.0, 5.0, και 6.1 ή 6.5) και 2 αρχικές συγκεντρώσεις ΩΤΑ (50 & 100 µg/L) ενώ ακολούθησε επώαση στους 30οC για 2 και 5 ημέρες αντίστοιχα. Στη περίπτωση των τροφίμων χρησιμοποιήθηκε μόνο η υψηλή συγκέντρωση εμβολίου 107 cfu/mL και ως αρχική συγκέντρωση ΩΤΑ τα 100ppb. Η μείωση της ανάπτυξης του μύκητα και η μείωση της ΩΤΑ υπολογίσθηκαν με βάση δείγματα μαρτύρων (control). Καμία από τις μικτές καλλιέργειες βακτηρίων δεν μείωσε την ανάπτυξη του A. carbonarius σε αντίθεση με τις μικτές καλλιέργειες ζυμών. Στις ζύμες η εφαρμογή του υψηλού μεγέθους εμβολίου (105 cfu/mL) και συγκεκριμένα ο συνδυασμός εμβολίου 105 cfu/mL ζυμών και 102 σπόρια/mL A. carbonarius έδειξε τη μεγαλύτερη μείωση του μύκητα ενώ οι συγκεντρώσεις ΩΤΑ ήταν κάτω από το όριο ανίχνευσης. Όσον αφορά τη μείωση της ΩΤΑ, όλες οι μικτές καλλιέργειες ζυμών έδειξαν μεγαλύτερη μείωση της ΩΤΑ (έως και 65%) σε σύγκριση με τις μικτές καλλιέργειες βακτηρίων (2-25%) στα υγρά θρεπτικά υποστρώματα. Η μέγιστη μείωση της ΩΤΑ παρατηρήθηκε στο pH 3.0 από όλες τις μικτές καλλιέργειες ζυμών ανεξαρτήτως του αρχικού μεγέθους εμβολίου ζυμών και της αρχικής συγκέντρωσης ΩΤΑ. Όπως και στη περίπτωση των θρεπτικών υποστρωμάτων έτσι και στα 3 τρόφιμα οι ζύμες (16ΥΜ) έδειξαν καλύτερα ποσοστά μείωσης της ΩΤΑ σε σύγκριση με τα βακτήρια (29ΒΜ). Η υψηλότερη μείωση της τοξίνης παρατηρήθηκε στο χυμό σταφυλιού (32%), ακολούθως στο κόκκινο κρασί (22%) και τέλος στη μπύρα (12%). Συμπερασματικά τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δείχνουν ότι συγκεκριμένα στελέχη μικροοργανισμών είναι ικανά να αναστείλουν την ανάπτυξη του A. carbonarius και να μειώσουν τη παραγωγή ΩΤΑ μετά από εφαρμογή τους σε ζυμούμενα τρόφιμα, καθιστώντας τους εν λόγω μικροοργανισμούς χρήσιμους για τη ασφάλεια των τροφίμων και του καταναλωτή.

Aim of the present study was to investigate the inhibition of A. carbonarius growth and reduction of OTA from culture media and beverages by five composites of yeasts and six of bacterial isolates from fermented products. The antagonistic effect of the above composites against A. carbonarius growth and its ability to produce OTA was studied in synthetic grape medium of pH 3.5 and aw 0.98, 0.95, 0.92 after incubation at 25°C. According to the experimental planning, different combinations of initial inocula of bacteria or yeast composites and fungi were used (102 cfu/mL vs 105 spores/mL; 105 cfu/mL vs 102 spores/mL; and 105 cfu/mL vs 105 spores/mL). Regarding the OTA reduction experiment, 103 and 107 cfu/mL of the bacteria and yeasts composites were inoculated in liquid media of different pH (3.0, 4.0, 5.0, & 6.1 or 6.5) and initial OTA concentration (50 & 100 µg/L) and incubated at 30°C. Fungal inhibition and OTA reduction were calculated in comparison to control samples. Moreover, grape juice, red wine, and beer were supplemented with 100 µg/L of OTA and inoculated with composites of 16 yeasts (16YM) and 29 bacterial (29BM) strains (107 cfu/mL) to estimate the kinetics of OTA reduction at 25°C for 5 days. None of bacterial composites inhibited A. carbonarius growth. Conversely, all yeasts composites showed higher OTA reduction (up to 65%) compared to bacteria (2-25%), at all studied assays. More specifically, the high inoculum of yeasts composites (105 cfu/mL) showed more efficient fungal inhibition and OTA reduction compared to cell density of 102 cfu/mL. The maximum OTA reduction was obtained at pH 3.0 by almost all yeasts composites. Decrease in OTA was higher by yeasts (16YM) compared to bacteria (29BM) also in all studied beverages. The highest OTA reduction was observed in grape juice (ca 32%) followed by wine (ca 22%), and beer (ca 12%). The present findings may assist in the control of A. carbonarius growth and OTA production in fermented foodstuffs by the use of proper strains of technological importance.