Zadanie 11
Bezpieczeństwo mikrobiologiczne wielokomponentowych biopreparatów przydatnych w utrwalaniu żywności i w systemach opakowaniowych.

Kierownik
prof. Adam Malicki

Zespół
lek. wet. Maciej Szpak, dr Katarzyna Kosek–Paszkowska, lek. wet. Paulina Janik, lek. wet. Jolanta Źródłowska–Danek, mgr Marta Szubart, Janusz Kuczyński.

Poszukiwania biosubstancji o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych i zastosowanie ich jako naturalnych metod konserwacji żywności stawia cystatynę jako ciekawą alternatywę dla konwencjonalnych metod utrwalania żywności. Jedną z wielu właściwości cystatyny białka jaja kurzego jest jej aktywność przeciwdrobnoustrojowa. W przeprowadzonych badaniach dokonano oceny aktywności przeciwbakteryjnej cystatyny białka jaja kurzego. Biopreparat cystatyny wyizolowany został z jaj kurzych nowej generacji uzyskanych od kur rasy Lohmanm Brown oraz przepiórek. W badaniach nad aktywnością przeciwdrobnoustrojową cystatyny białka jaja kurzego wykorzystano cystatynę w postaci monomerycznej oraz dimerycznej. Skuteczność przeciwdrobnoustrojową cystatyny sprawdzono na testowych szczepach bakteryjnych z kolekcji ATCC: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica subsp. enterica, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus.

Celem przeprowadzonych badań była możliwość sprawdzenia czy preparat ovocystatyny skutecznie hamuje wzrost i rozwój badanych szczepów testowych bakterii oraz czy preparat cystatyny można w przyszłości zastosować jako naturalny środek antybakteryjny lub biokonserwant w przemyśle spożywczym. Badanie aktywności przeciwbakteryjnej cystatyny białka jaja kurzego przeprowadzono wykorzystując metody oznaczania minimalnego stężenia hamującego (MIC) oraz wyznaczania krzywych przeżycia drobnoustrojów w środowisku optymalnym dla ich rozwoju.

W przeprowadzonym doświadczeniu, za minimalne stężenie hamujące biopreparatu cystatyny, przyjęto najniższe jego stężenie powodujące zahamowanie wzrostu badanych szczepów testowych po 24 godzinach inkubacji w warunkach optymalnych. Minimalne stężenie hamujące cystatyny dla wszystkich badanych szczepów Escherichia coli wynosiło 100 μg x ml-1. Wzrost bakterii Pseudomonas aeruginosa hamowany był w obecności cystatyny o stężeniu 120 μg x ml-1. Dla szczepu testowego Salmonella enterica subsp. enterica minimalne stężenie hamujące cystatyny wynosiło 120 μg x ml-1. Zastosowany w badaniach preparat cystatyny okazał się skuteczny wobec wszystkich badanych szczepów drobnoustrojów, z wyjątkiem bakterii z rodzaju Proteus. Spowodowane może to być charakterystycznym, mgławicowym wzrostem kolonii Proteus sp. i wynikającą z tego trudnością oceny wzrostu szczepu na podłożu agarowym. Co ciekawe, obie badane formy cystatyny białka jaja kurzego (forma monomeryczna i forma dimeryczna) wykazały podobny, hamujący wpływ na badane szczepy testowe.

W przeprowadzonych badaniach wyznaczano krzywe przeżycia drobnoustrojów w środowisku biopreparatu cystatyny. Zastosowanie tej metody pozwoliło na określenie charakteru wzrostu badanych szczepów bakteryjnych w środowisku z dodatkiem biopreparatu cystatyny oraz bez jego obecności.

Uzyskano zachęcające wyniki w przypadku wszystkich badanych szczepów testowych. Roztwór cystatyny, zarówno w postaci monomerycznej, jak i dimerycznej skutecznie hamował rozwój badanych szczepów testowych bakterii w porównaniu z próbkami kontrolnymi pozbawionymi cystatyny. Co ciekawe, najlepsze wyniki uzyskano w pierwszych 8 godzinach inkubacji, gdzie liczba bakterii w roztworze z dodatkiem cystatyny była mniejsza o średnio 2–3 cykle logarytmiczne w porównaniu z próbkami kontrolnymi bez dodatku cystatyny.

Przeprowadzone badania potwierdziły przeciwbakteryjną aktywność cystatyny białka jaja kurzego. Biopreparaty cystatyny wykazały skuteczność antybakteryjną i to, że może być ona wykorzystywana w przemyśle farmaceutycznym, w przemyśle spożywczym oraz paszowym. W chwili obecnej, ze względu na koszty pozyskiwania biopreparatu cystatyny z jaj kurzych należałoby zastanowić się jaki kierunek zastosowań cystatyny należy wykorzystać w pierwszej kolejności.

W trakcie zadania sprawdzono skuteczność przeciwbakteryjną ośmiu nowych, pochodnych fosfatydylobetuliny związków jaja. Badania te wymagają kontynuacji. Potwierdzona aktywność cystatyny białka jaja skłania do dalszych badań w tym zakresie i podjęcia próby zastosowania biopreparatu cystatyny wspólnie z innymi naturalnymi czynnikami przeciwdrobnoustrojowymi, o podobnych, przeciwdrobnoustrojowych właściwościach.