Zastosowanie aktywnych opakowań i powłok zawierających postbiotyki do biokonserwacji mięsa i wyrobów mięsnych

• Autorzy: Karbowiak Marcelina , Zielińska Dorota

Identyfikatory

DOI

10.15199/65.2022.3.6

Warianty tytułu

EN

Application of postbiotics-loaded active packaging and coatings for the bioprotection of meat and meat products

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Postbiotyki to niejednorodna grupa związkow bioaktywnych, wydzielanych przez mikroorganizmy probiotyczne, które w różnym stopniu wykazują aktywność przeciwdrobnoustrojową. Liczne badania naukowe dowodzą, że postbiotyki, czy to pod postacią płynu pohodowlanego czy jako bakteriocyny mogą wchodzić w skład opakowań mięsa i mięsnych wyrobów oraz skutecznie zapobiegać lub ograniczać rozwój bakterii patogennych, np.: Listeria monocytogenes, Salmonella spp., czy drobnoustrojów powodujących psucie. W artykule dokonano analizy możliwości zastosowania postbiotyków w kontekście ich potencjału w konserwowaniu mięsa i wyrobów mięsnych, poprzez włączenie w skład aktywnych opakowań. Jednym z wyzwań, któremu należy sprostać, jest zapewnienie odpowiedniej skuteczności przeciwdrobnoustrojowej postbiotyków w produkcie, m.in. poprzez dobranie odpowiedniej formy aplikacji. Ważnym aspektem są także materiały, które wykorzystuje się do otrzymania antymikrobiologicznych powłok. Istnieje jednak potrzeba prowadzenia dalszych badań nad bioaktywnymi opakowaniami w biokonserwacji mięsa i wyrobów mięsnych w celu zoptymalizowania ich jakości.

EN

Postbiotics are a heterogeneous group of bioactive compounds produced by probiotics, which are characterized by antimicrobial activity to a varying degree. Numerous studies show that postbiotics, whether in the form of a cell-free supernatant or as bacteriocins, can be found in active packaging of meat and meat products and effectively prevent or limit the growth of pathogenic microorganisms, e.g. Listeria monocytogenes, Salmonella spp., or spoilage bacteria. The article presents the characteristics of postbiotics in the context of their potential role in the preservation of meat and meat products by application to active packaging. One of the challenges that needs to be addressed is to ensure adequate antimicrobial efficacy of the postbiotics in the product, including through the selection of an appropriate form of application. The materials that are used to construct antimicrobial coatings are also an important aspect. It is believed that there is a need for further research on bioactive packaging for bioconservation of meat and meat products in order to optimize their quality.

Słowa kluczowe

PL

mięso; wyroby mięsne; postbiotyk; aktywne opakowanie; biokonserwacja

EN

meat; meat products; postbiotics; active packaging; biopreservation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Spożywczy
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 76, nr 3
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz.

Twórcy

autor

Karbowiak Marcelina

• Katedra Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności, Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka, Wydział Żywienia Człowieka, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

• https://orcid.org/0000-0002-5643-3468

autor

Zielińska Dorota

• Katedra Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności, Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka, Wydział Żywienia Człowieka, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

• https://orcid.org/0000-0001-7845-1352

Bibliografia

• [1] „Microorganisms & Microbial-Derived Ingredients Used in Food (Partial List)”, U.S. Food and Drug Administration, https://www.fda.gov/food/generally-recognized-safe-gras/microorganisms-microbial-derived-ingredients-used-food-partial-list. [12.03.2022].
• [2] „Stan sanitarny kraju w 2020 roku”, Główny Inspektorat Sanitarny, https://www.gov.pl/attachment/002793c2-440d-486c-99aa-5cc7eee866ce. [22.02.2022].
• [3] Aguilar-Toala J.E., R. Garcia-Varela, H.S. Garcia, V. Mata-Haro, A.F. Gonzalez-Cordova, B. Vallejo-Cordoba, A. Hernandez-Mendoza. 2018. „Postbiotics: An evolving term within the functional foods field”. Trends in Food Science & Technology 75 : 105-114. DOI: 10.1016/j.tifs.2018.03.009.
• [4] Ahmad V., M.S. Khan, Q.M.S. Jamal, M.A. Alzohairy, M.A. Al Karaawi, M.U. Siddiqui. 2017. „Antimicrobial potential of bacteriocins: In therapy, agriculture and food preservation”. International Journal of Antimicrobial Agents 49 (1) : 1-11. DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2016.08.016.
• [5] Barlow S., A. Chesson, J.D. Collins, E. Dybing, A. Flynn, C. Fruijtier-Polloth, A. Hardy, A. Knaap, H. Kuiper, P. Le Neindre, J. Schans, J. Schlatter, V. Silano, S. Skerfving, P. Vannier. 2017. „Introduction of a Qualified Presumption of Safety (QPS) approach for assessment of selected microorganisms referred to EFSA – Opinion of the Scientific Committee”. The EFSA Journal 587 : 1-16.
• [6] Beristain-Bauza S.C., E. Mani-Lopez, E. Palou, A. Lopez-Malo. 2017. „Antimicrobial activity of whey protein films supplemented with Lactobacillus sakei cell-free supernatant on fresh beef”. Food Microbiology 62 (6) : 207-211. DOI: 10.1016/j.fm.2016.10.024.
• [7] Castellano P., C. Gonzalez, F. Carduza, G. Vignolo. 2010. „Protective action of Lactobacillus curvatus CRL705 on vacuum-packaged raw beef. Effect on sensory and structural characteristics”. Meat Science 85 (3) : 394-401. DOI: 10.1016/j.meatsci.2010.02.007.
• [8] Comi G., D. Andyanto, M. Manzano, L. Iacumin. 2016. „Lactococcus lactis and Lactobacillus sakei as bio-protective culture to eliminate Leuconostoc mesenteroides spoilage and improve the shelf life and sensorial characteristics of commercial cooked bacon”. Food Microbiology 58 : 16-22. DOI: 10.1016/j. fm.2016.03.001.
• [9] Ercolini D., A. Storia, F. Villani, G. Mauriello. 2006. „Effect of a bacteriocin-activated polythene film on Listeria monocytogenes as evaluated by viable staining and epifluorescence microscopy”. Journal of Applied Microbiology 100 (4) : 765-772. DOI: 10.1111/j.1365-2672.2006.02825.x.
• [10] Eshamah H.L., H.T. Naas, A.M. Garbaj, S.M. Azwai, F.T. Gammoudi, I. Barbieri, I.M. Eldaghayes. 2020. „Extent of pathogenic and spoilage microorganisms in whole muscle meat, meat products and seafood sold in Libyan market”. Open Veterinary Journal 10 (3) : 276-288. DOI: 10.4314/ovj.v10i3.6.
• [11] Ferrocino I., A. La Storia, E. Torrieri, S.S. Musso, G. Mauriello, F. Villani, D. Ercolini. 2013. „Antimicrobial packaging to retard the growth of spoilage bacteria and to reduce the release of volatile metabolites in meat stored under vacuum at 1°C”. Journal of Food Protection 76 (1) : 52-58. DOI: 10.4315/0362-028X. JFP-12-257.
• [12] Garavito J., D. Moncayo-Martinez, D.A. Castellanos. 2020. „Evaluation of antimicrobial coatings on preservation and shelf life of fresh chicken breast fillets under cold storage”. Foods 9 (9) : 1203. DOI: 10.3390/foods9091203.
• [13] Hamad G.M., N.M. Abdelmotilib, A.M.G. Darwish, A.M. Zeitoun. 2020. „Commercial probiotic cell-free supernatants for inhibition of Clostridium perfringens poultry meat infection in Egypt”. Anaerobe 62 : 102181. DOI: 10.1016/j.anaerobe.2020.102181.
• [14] Hassan A.H.A., C.N. Cutter. 2020. „Development and evaluation of pullulan-based composite antimicrobial films (CAF) incorporated with nisin, thymol and lauric arginate to reduce foodborne pathogens associated with muscle foods”. International Journal of Food Microbiology 320 (5) : 108519. DOI: 10.1016/j. ijfoodmicro.2020.108519.
• [15] Hill C., F. Guarner, G. Reid, G.R. Gibson, D.J. Merenstein, B. Pot, L. Morelli, R.B. Canani, H.J. Flint, S. Salminen, P.C. Calder, M.E. Sanders. 2014. „Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic”. Nature reviews. Gastroenterology & Hepatology 11 (8) : 506-514. DOI: 10.1038/nrgastro.2014.66.
• [16] Huang Y., Y. Wang, Y. Li, C. Luo, C. Yang, W. Shi, L. Li. 2020. „Covalent immobilization of polypeptides on polylactic acid films and their application to fresh beef preservation”. Journal of Agricultural and Food Chemistry 68 (39) : 10532-10541. DOI: 10.1021/acs.jafc.0c03922.
• [17] Iordache F., I. Gheorghe, V. Lazar, C. Curutiu, L.M. Ditu, A.M. Grumezescu, A.M. Holban. 2017. „Nanostructurated materials for prolonged and safe food preservation”. W Nanotechnology in the agri-food industry, 305-335. Cambridge: Academic Press.
• [18] Iseppi R., F. Pilati, M. Marini, M. Toselli, S. de Niederhausern, E. Guerrieri, P. Messi, C. Sabia, G. Manicardi, I. Anacarso. 2008. „Anti-listerial activity of a polymeric film coated with hybrid coatings doped with enterocin 416K1 for use as bioactive food packaging”. International Journal of Food Microbiology 123 (3) : 281-287. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.12.015.
• [19] Kim Y.M., H.D. Paik, D.S. Lee. 2002. „Shelf-life characteristics of fresh oysters and ground beef as affected by bacteriocin-coated plastic packaging film”. Journal of the Science of Food and Agriculture 82 (9) : 998-1002. DOI: 10.1002/jsfa.112.
• [20] La Storia A., G. Mauriello, F. Villani, D. Ercolini. 2013. „Coating-activation and antimicrobial efficacy of different polyethylene films with a nisin-based solution”. Food and Bioprocess Technology 6 (10) : 2770-2779. DOI: 10.1007/s11947-012-0902-x.
• [21] Lucera A., C. Costa, A. Conte, M.A. Del Nobile. 2012. „Food applications of natural antimicrobial compounds”. Frontiers in Microbiology 3 (287) : 1-13. DOI: 10.3389/fmicb.2012.00287.
• [22] Lynch K.M., E. Zannini, A. Coffey, E.K. Arendt. 2018. „Lactic acid bacteria exopolysaccharides in foods and beverages: Isolation, properties, characterization, and health benefits”. Annual Review of Food Science and Technology 9 (1) : 155-176. DOI: 10.1146/annurev-food-030117-012537.
• [23] Makała H. 2021. „Współczesne rozwiązania i trendy w pakowaniu mięsa i przetworów mięsnych”. Przemysł Spożywczy 75 (5) : 34-40. DOI: 10.15199/65.2021.5.7.
• [24] Mani-Lopez E., D. Arrioja-Breton, A. Lopez-Malo. 2022. „The impacts of antimicrobial and antifungal activity of cell-free supernatants from lactic acid bacteria in vitro and foods”. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 21 (1) : 604-641. DOI: 10.1111/1541-4337.12872.
• [25] Marcos B., T. Aymerich, J.M. Monfort, M. Garriga. 2007. „Use of antimicrobial biodegradable packaging to control Listeria monocytogenes during storage of cooked ham”. International Journal of Food Microbiology 120 (1-2) : 152-158. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.06.003.
• [26] Moradi M., S.S. Kousheh, H. Almasi, A. Alizadeh, J.T. Guimaraes, N. Yılmaz, A. Lotfi. 2020. „Postbiotics produced by lactic acid bacteria: The next frontier in food safety”. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 19 (11) : 3390-3415. DOI: 10.1111/1541-4337.12613.
• [27] Nguyen V.T., M.J. Gidley, G.A. Dykes. 2008. „Potential of a nisin-containing bacterial cellulose film to inhibit Listeria monocytogenes on processed meats”. Food Microbiology 25 (3) : 471-478. DOI: 10.1016/j. fm.2008.01.004.
• [28] Rasouli Y., M. Moradi, H. Tajik, R. Molaei. 2021. „Fabrication of anti-Listeria film based on bacterial cellulose and Lactobacillus sakei-derived bioactive metabolites; application in meat packaging”. Food Bioscience 42 (6) : 101218. DOI: 10.1016/j.fbio.2021.101218.
• [29] Rivas F.P., M.E. Cayre, C.A. Campos, M.P. Castro. 2018. „Natural and artificial casings as bacteriocin carriers for the biopreservation of meats products”. Journal of Food Safety 38 (1) : e12419. DOI: 10.1111/jfs.12419.
• [30] Salminen S., M.C. Collado, A. Endo, C. Hill, S. Lebeer, E. Quigley, M.E. Sanders, R. Shamir, J.R. Swann, H. Szajewska, G. Vinderola. 2021. „The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics”. Nature reviews. Gastroenterology & Hepatology 18 (9) : 649-667. DOI: 10.1038/s41575-021-00440-6.
• [31] Santiago-Silva P., N.F.F. Soares, J.E. Nobrega, M.A.W. Junior, K.B.F. Barbosa, A.C.P. Volp, E.R.M.A. Zerdas, N.J. Wurlitzer. 2009. „Antimicrobial efficiency of film incorporated with pediocin (ALTA R 2351) on preservation of sliced ham”. Food Control 20 (1) : 85-89. DOI: 10.1016/j.foodcont.2008.02.006.
• [32] Trinetta V., J.D. Floros, C.N. Cutter. 2010. „Sakacin a containing pullulan film: An active packaging system to control epidemicclones of Listeria monocytogenes in ready-to-eat foods”. Journal of Food Safety 30 (2) : 366-381. DOI: 10.1111/j.1745-4565.2010.00213.x.
• [33] Yang W., Y. Xie, J. Jin, H. Liu, H. Zhang. 2019. „Development and application of an active plastic multilayer film by coating a plantaricin bm-1 for chilled meat preservation”. Journal of Food Science 84 (7) : 1864-1870. DOI: 10.1111/1750-3841.14608.
• [34] Ye M., H. Neetoo, H. Chen. 2008. „Control of Listeria monocytogenes on ham steaks by antimicrobials incorporated into chitosan-coated plastic films”. Food Microbiology 25 (2) : 260-268. DOI: 10.1016/j.fm.2007.10.014.
• [35] Yordshahi A.S., M. Moradi, H. Tajik, R. Molaei. 2020. „Design and preparation of antimicrobial meat wrapping nanopaper with bacterial cellulose and postbiotics of lactic acid bacteria”. International Journal of Food Microbiology 321 : 108561. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108561.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).