Destruction of gram - negative bacteria by lysozyme
Authors: Χατζοπούλου Αθηνά 
Published: August 2021

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι οι πιο σημαντικοί σηπτικοί παράγοντες του κρέατος, των ψαριών και των πουλερικών, ενώ κάποια από τα είδη αυτά είναι και σημαντικοί αιτιολογικοί παράγοντες τροφιμογενών νοσημάτων. Εξαιτίας των παραπάνω, διαδικασίες που επιτρέπουν την εξυγίανση των τροφίμων μπορεί να έχουν πρακτική αξία, υπό τον όρο ότι δεν αλλοιώνουν τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων, δεν ευθύνονται για επικίνδυνα κατάλοιπα, ενώ και το κόστος εφαρμογής τους δεν είναι απαγορευτικά υψηλό. Η λυσοζύμη λύνει τα θετικά κατά Gram βακτήρια και παράγεται με χαμηλό κόστος από το λεύκωμα των αβγών ενώ, επιπλέον, είναι συστατικό που είναι κατάλληλο για την επεξεργασία τροφίμων. Παρόλα αυτά, τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι ανθεκτικά στη λυσοζύμη εξαιτίας της παρουσίας της λιπώδους εξωτερικής μεμβράνης στο κυτταρικό τους τοίχωμα, η οποία και παρεμποδίζει την πρόσβαση της λυσοζύμης στο ευαίσθητο σε αυτήν υπόστρωμα, τη πεπτιδογλυκάνη. Επιπλέον, οι σύγχρονες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη τροποποίηση της εξωτερικής μεμβράνης, έτσι ώστε να επιτρέπεται η δίοδος της λυζοζύμης στη πεπτιδογλυκάνη, βασίζονται στη χρήση τοξικών χημικών ουσιών ή ακραίων φυσικών συνθηκών κι ως εκ τούτου είναι ακατάλληλες για την επεξεργασία τροφίμων. Η εργασία αυτή εξετάζει τη δυνατότητα τροποποίησης της διαπερατότητας της εξωτερικής μεμβράνης των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων χρησιμοποιώντας οσμωτικά σοκ, με σκοπό να προσδιοριστούν οσμωτικές διαδικασίες πρόκλησης κυτταρικού θανάτου παρουσία λυσοζύμης που θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογή στην επεξεργασία τροφίμων. Στα αρχικά πειράματα διερευνήθηκαν παράγοντες που επηρεάζουν τη πλασμόλυση και αποπλασμόλυση κυττάρων των Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens και Salmonella typhimurium σε υπέρτονα διαλύματα. Από τους 20 έως και τους 370C και, κατά τη διάρκεια της αποπλασμόλυσης, προκλήθηκε ελάχιστη μείωση της ζωτικότητας των κυττάρων από τη λυσοζύμη. Αντίθετα όταν, κύτταρα σε κατάσταση αποπλασμόλυσης, τοποθετήθηκαν σε υποτονικά διαλύματα, τα ποσοστά του κυτταρικού θανάτου αυξήθηκαν εντυπωσιακά. Με βάση αυτή τη παρατήρηση, προσδιορίστηκαν οι ιδανικές συνθήκες μεγιστοποίησης των ποσοστών του κυτταρικού θανάτου, διερευνώντας παράγοντες όπως (α) η ενεργότητα ύδατος (aw) και η σύνθεση του υπερτονικού διαλύματος, (β) η φύση του διαλύτη, (γ) η σύνθεση του υποτονικού διαλύματος, (δ) ο ρόλος των οσμο-προφυλακτικών ουσιών, (ε) οι χρόνοι επώασης στα υπο-και υπερτονικά διαλύματα, και (στ) η συγκέντρωση (δοσολογία) της λυσοζύμης. Η κυτταρική ζωτικότητα μειώθηκε κατά 4 log10 όταν κύτταρα που επωάστηκαν για λιγότερο από 10 min σε υπερτονικά διαλύματα μεταφέρθηκαν σε υποτονικό υπόστρωμα που περιείχε λυσοζύμη σε συγκέντρωση μέχρι 10 μg/ml. Οι βέλτιστες συνθήκες κυτταρικού θανάτου που απαιτήθηκαν, πάντως, ποίκιλλαν ανάλογα με τον μικροοργανισμό. Μεγάλες μειώσεις στη ζωτικότητα, έως 5 log10, παρατηρήθηκαν όταν κύτταρα που υποβλήθηκαν σε κρυο-σοκ στους 0 έως 100C σε υπερτονικά διαλύματα, στη συνέχεια μεταγγίστηκαν σε υποτονικά υποστρώματα με λυσοζύμη. Σε αυτή τη σειρά πειραμάτων, δεν απαιτήθηκε αποπλασμόλυση των κυττάρων παρουσία οργανικών θρεπτικών ουσιών στα υπερτονικά διαλύματα προκειμένου να επιτευχθούν υψηλά ποσοστά κυτταρικού θανάτου. Επιπλέον, οι βέλτιστες συνθήκες κυτταρικού θανάτου ήταν λιγότερο εξαρτώμενες από το είδος του μικροοργανισμού. Oι διαδικασίες που προσδιορίστηκαν τόσο για τις υψηλότερες (20 έως 370C) όσο για τις χαμηλότερες θερμοκρασίες (0 έως 100C) ελέγχθηκαν για την ικανότητά τους να χρησιμοποιηθούν για την εξυγίανση κόκκινου κρέατος αλλά και δέρματος πουλερικών που είχαν προηγουμένως ενοφθαλμιστεί με S. typhimurium. Και με τις δύο διαδικασίες επιτεύχθηκαν μειώσεις του κυτταρικού πληθυσμού των βακτηρίων που υπερέβαιναν το 90%, εύρημα που υποδηλώνει ότι οι τεχνικές αυτές θα μπορούσαν να βρουν εμπορική εφαρμογή στην εξυγίανση τροφίμων. Παρόλα αυτά, η μείωση δεν ήταν τόση όση στα υδατικά διαλύματα, εύρημα που υποδηλώνει ότι η σύνδεση των βακτηρίων με στερεή επιφάνεια μπορεί να τους προσδίδει προστασία. Μεγάλες μειώσεις παρατηρήθηκαν, επίσης, στον πληθυσμό των βακτηρίων που ανακτήθηκαν από τα διαλύματα «πλύσης» των τροφίμων. Από αυτό συνάγεται ότι οι διαδικασίες που προσδιορίστηκαν θα μπορούσαν, επιπλέον, να χρησιμοποιηθούν για τη μείωση της βακτηριακής επιμόλυνσης των σφαγίων στις σφαγειοτεχνικές εγκαταστάσεις κατά τις διεργασίες σφαγής.