Illóolajjal a kínai kel kártevője ellen

A Pectobacterium carotovorum (Pcc) fertőzés a kínai kel romlását okozhatja. Kémiai baktericidek helyett természetes hatóanyag használatának céljával, kínai szerzők a pulykaorrú keserűfű (Polygonum oriantale = Persicaria orientalis) esszenciális olaj (POEO) alkalmazhatóságát vizsgálták, és eredményeik szerint az anyag hatékony gátlást mutatott.

A P. orientale bioaktív hatása miatt az utóbbi időben lett népszerű, kivonatának rovarokkal szembeni hatását több ízben igazolták, de esszenciális olajának Pcc elleni antibakteriális hatását eddig nem vizsgálták.

Korábbi vizsgálatokban más esszenciális olajok esetén is tapasztaltak gátló hatást a Pcc ellen, de a POEO hatékonyabb gátlást mutatott. Az in vivo vizsgálat eredménye szerint a 20 mg/ml POEO mennyiséggel kezelt kínai kel törzsek esetén szinte semmilyen romlást nem tapasztaltak.

A GC-MS vizsgálat 29 különböző anyagot igazolt a POEO extraktumban, melyből 23 anyagot azonosítottak. Az olajok aktivitását ez a profil határozza meg, melyből a POEO esetében fitolból található a legtöbb.

Illóolajokkal az aflatoxinokkal szemben

Spanyol szerzők in vitro vizsgálták 4 esszenciális olaj (Grosso és Abrial levendula, Origanum virens és rozmaring) és 4 természetes fenolsav (kávésav, klorogénsav, ferulasav és p-kumársav) hatását az Aspergillus parasiticus növekedésére és toxin (B1, B2, G1, and G2) termelésére.

Az esszenciális olajok (a rozmaring kivételével) gátolták a leghatásosabban az A. parasiticus növekedését és termelését is, mivel teljes mértékben gátolták a penész kialakulását.

Már a minimális gátló koncentrációnál kisebb mennyiségben jelentősen csökkent a micéliumtömeg mindegyik esszenciális olajnál. Az Abrial levendula kis koncentrációban serkentette a gomba növekedését és toxin termelését. (Más szerzők szerint a kis fungicid koncentrációk olyan stresszhatást kelthetnek, melynek köszönhetően a gomba több toxint kezdhet termelni). Az A. parasiticus növekedését a legnagyobb mértékben az Origanum virens EO gátolta.

Az egyes esszenciális olajok különböző összetételük szerint különböző módokon hathatnak a gomba növekedésére és toxin termelésére. A rozmaring például a minimális gátló koncentráció alatt nem gátolta a gomba növekedését, de az aflatoxin termelésre a legerősebb gátló hatást mutatta.

Az esszenciális olajokban sokszor 20-60 hatóanyag is megtalálható, és a legtöbb esetben maximum 3 fő anyag nagy mennyiségű jelenléte felel biológiai tulajdonságaiért. Ugyanakkor nehéz a kapcsolat megállapítása a hatóanyag profil és a biológiai aktivitás között, az összetevők közötti szinergikus hatások miatt. Ismert is, hogy az esszenciális olajok erősebb fungicid hatással bírnak, mint a fő alkotóelemeikből készített mixtúra, ami arra utal, hogy a minor komponensek is fontos szerepet játszanak, a szinergisztikus hatásokban.

A kísérletben a 10 napos expozíció során az A. parasiticus érzékeny volt az összes fenolsavra, azonban egyikük sem gátolta teljes mértékben a penész növekedését. A minimális gátló koncentráció alatt tapasztalt nagy micéliumtömeg csökkenés ellenére is csak a legnagyobb vizsgált koncentrációban gátolták jelentősen az aflatoxin termelést, míg a kisebb koncentrációkban változó, egyes esetekben stimuláló hatást tapasztaltak. A gomba növekedés csökkentéséhez kisebb PA (fenolsav) koncentrációk voltak szükségesek, mint a mikotoxin termelés csökkentéshez.

Fahéj illóolaj hatásmechanizmusa a Salmonella enteritidis-szel szemben

Egy 2022-es cikkben fahéj illóolaj (CEO) gátló hatását és hatásmechanizmusát vizsgálták a Salmonella enteritidis példáján.

A fahéj illóolaj kezelés hatására a Salmonella enteritidis nagy mennyiségben termelt reaktív oxigén-gyököket, malondialdehidet és megnőtt a fehérje karbonilezés mértéke, mely a sejtek számára oxidatív károsodást és visszafordíthatatlan károsodást okozhat. A CEO ugyanakkor a baktérium védőenzimeinek (szuperoxid-diszmutáz, kataláz és peroxidáz) aktivitását gátolta, gyengítve ezzel a védőmechanizmusát. A szabadgyököket emellett nem tudták eltávolítani a sejtek, amivel súlyos károsodást és bakteriosztatikus hatást okozott. A külső membrán fehérjék génjeinek (OmpA, OmpX, OmpW és OmpF) kifejeződése megnőtt, megzavarva a baktériumok normál metabolizmusát és bakteriosztatikus hatást okozott.

Paradicsom felületén található enterális patogének csökkentése növényi eredetű antibiotikummal

A növényi eredetű antimikrobiális szerek (plant-derived antimicrobials, PDA) a kórokozók csökkentésére alkalmazhatók, különféle felhasználási módokkal, beleértve az olyan új technológiákat, mint a nano-emulzió és az ehető filmbevonatok. Egy közelmúltban végzett kutatás összehasonlította a PDA-val töltött felületaktív Pluronic F-127 (GNP) nanorészecskék használhatóságát a paradicsomhéj Salmonella enterica és E. coli kórokozóktól való fertőtlenítésére más fertőtlenítő kezelésekkel szemben. A szennyeződési és fertőtlenítési forgatókönyvek mindegyikében a GNP-kezelés biztosította a legnagyobb kórokozó-csökkentést a betakarítás előtti és/vagy utáni keresztszennyeződés különböző körülményei között, és a legnagyobb mértékben csökkentette a higiéniát jelző mikrobákat a nem beoltott mintákon végzett kezelések közül.

Illóolajokkal töltött bioaktív zein/kitozán rendszerek felhasználása élelmiszercsomagolásban

A hagyományos műanyag csomagolásokkal szemben ígéretes alternatívák a biopolimerek, mint lebomló és fenntartható csomagolóanyagok.

A zein a kukoricában természetesen megtalálható fehérje, hidrofób természetének köszönhetően kitűnő filmképzési képességgel bír, és ehető filmréteg és nanoszálas réteg alakítható ki belőle.

Poliszachariddal (pl. a különböző tengeri állatok páncéljából kivont kitozán) kombinálva szállítórendszer alakítható ki belőle, melyből a hatóanyag felszabadulása szabályozott körülmények között történik.

A jelenlegi trend szerint a kémiai anyagokat a lehető legkisebb mennyiségben alkalmazzák, ezért a mesterséges antimikrobiális anyagoknak megfelelő alternatívái lehetnek az esszenciális olajok.

Egy cseh kutatásban különböző zein/kitozán alapú filmképző oldatokat, filmeket és bevonatokat vizsgáltak különböző antimikrobiális anyagokkal, aktív csomagolóanyag kialakítása céljából. Bioaktív anyagként a kakukkfű hatóanyagát a timolt, valamint 3 esszenciális olajat (kakukkfű, fahéj és oregánó) vizsgáltak. A legtöbb filmképző oldatban a részecskeméret és zeta potenciál csökkenése következett be. A bioaktív vegyület felszabadulását antimikrobiális teszttel bizonyították. Friss epret a zein/kitozán bevonatos timollal kezelve 10 napon keresztül gátolta a baktériumok és gombák növekedését.

A következtetés szerint a zein/kitozán (7:1) rendszerek a bioaktív vegyületek megfelelő szállítói lehetnek, a terményeken védőréteget alkotva megakadályozzák a nedvességvesztést, biztosítják a mikrobiális minőséget, és meghosszabbítják az eltarthatóságot, ezért fenntartható aktív élelmiszer-csomagolóanyagok lehetnek.

A zöld/bioalapú csomagolóanyagok allergén kockázatot jelenthetnek?

A Food Standards Agency (FSA) szerint további kutatásokra van szükség, hogy megállapítsák, hogy a zöld/bioalapú csomagolóanyagok (bio-based food contact materials – BBFCMs) allergén kockázatot jelentenek-e.

A FSA azután nyilatkozott így, hogy megjelent a Fera kiválósági központ jelentése, amely rámutatott, hogy számos új csomagolóanyag esetében nagyon kevés információ áll rendelkezésre, pl. az élelmiszerekbe történő átvitelre, átadódásra (transfer to food) vonatkozóan.

Egyes bio-alapú csomagolók ismert élelmiszer allergéneket is tartalmaznak, pl. tej és tojásfehérje, szója, kukorica, glutén), azonban nem tudni, hogy allergizáló hatásukat mennyire őrzik meg a belőlük készült termékek, csomagolóanyagok.

Emellett a csomagolásokhoz használt egyes bevonatok, töltőanyagok, pl. magolajok és növényi esszenciális olajok, mint rozmaring, oregánó és teafa olaj, szintén képesek allergiás reakciót kiváltani szájon át vagy bőrön keresztüli érintkezés útján.

Jelenleg nem bizonyított, hogy a bio-alapú csomagolóanyagok allergén kockázatot jelentenének a fogyasztókra, azonban az ilyen típusú csomagolók növekvő száma miatt szükség van a használatukból származó lehetséges kockázatok és egyéb, nem szándékos következmények vizsgálatára.

Illóolajos nanoszálak

A különböző illóolajokkal töltött nanoszálak képesek növelni a különböző élelmiszerek eltarthatósági idejét, miközben aktív csomagolóanyagként használják őket. Különböző polimereket használnak az illóolajok szállítására. Ezeket a polimereket elsősorban különböző méretű (pl. 0-D, 1-D, 2-D és 3-D) nanoanyagok formájában használják. Az 1-D struktúrák formájában lévő nanoanyagokat, pl. a polimer nanoszálakat gyakrabban használják a többi nanoszerkezethez képest, nagy felület-térfogat arányuk miatt.

Egy 2021-ben megjelent áttekintő cikk különböző terápiás illóolajok, például levendula, kakukkfű, fahéj, teafa, szegfűszeg, borsmenta, rozmaring stb. polimer nanoszálakba történő beágyazását tárgyalja. Az általános cél az volt, hogy funkcionális membránokat fejlesszenek ki biomedicinális és élelmiszer-csomagolási célokra.

A cikkben tárgyalt vizsgálatok azt mutatták, hogy az illóolajok bioaktivitása megmarad, ha polimeroldatokkal kombinálják, és nanoszálakká alakítják őket, különösen elektro-fonással (elektrospinning). Ezek a nanoszálak rostos/szálas morfológiát (fibrous morphology) mutatnak, nagy felület-térfogat aránnyal, nagy porozitással és a nanométeres és szubmikronos tartományba eső, megfelelő szálátmérővel. Ezek a tulajdonságok kívánatosak a hatóanyagoknak a csomagolómembránból az élelmiszer felületére történő tartós felszabadulása szempontjából. A nanoszálak szabályozzák a bennük lévő illóolajok mennyiségét és felszabadulási profilját is, így csökkentik az illóolajok egyes összetevőinek az emberi sejtekre gyakorolt citotoxikus hatását.

Antibakteriális hatású, lebomló élelmiszer-csomagolóanyagok

Antibakteriális, biológiailag lebomló csomagolást fejlesztettek ki szingapúri kutatók. A csomagolóanyag alapját cellulóz nanokristályokból, kukoricafehérjéből és keményítőből készített rostok adják, melyek természetes antimikrobiális vegyületek keverékével (pl. kakukkfűolaj, citromsav) vannak kezelve. Kísérleteik alapján a csomagolóanyagból az emelkedő páratartalom és a káros baktériumok enzimjeinek hatására kioldódnak az antimikrobiális hatású vegyületek, és a friss termékek (pl. gyümölcsök) eltarthatósági idejét akár egy héttel is meghosszabbíthatják. A kutatók szerint a csomagolás alkalmas lehet a műanyagból készült csomagolóanyagok helyettesítésére és alkalmas nyers hús, hal, gyümölcsök, zöldségek, valamint készételek csomagolására is. Habár léteznek más antimikrobiális csomagolóanyagok is a piacon, ez az első olyan biológiailag lebomló csomagolóanyag, melyben csak akkor érvényesül az antimikrobiális hatás, amikor arra szükség van. Tekintve, hogy a technológia új, illetve nanoanyagok és esszenciális olajok közvetlen érintkezésbe kerülnek az élelmiszerekkel, ezek kockázatáról jelenleg szinte alig áll rendelkezésre információ.

Ezüst nanorészecskék hatása a Clostridium perfringens biofilm kialakítási képességére

Egy 2022 januárjában publikált egyiptomi kutatásban többek között az ezüst nanorészecske (AgNP) biofilm gátló hatását vizsgálták és bizonyították Clostridium perfringens esetében.

A biofilmek a felülethez kapcsolódó bakteriális közösségek, melyek a felülethez tapadásnak és extracelluláris polimerek termelésének következtében alakulnak ki. Az így kialakult ún. biofilm mátrix poliszacharidokból, DNS-ből és fehérjékből áll és védi a baktériumokat a szervezet védelmi mechanizmusaival, valamint az antibiotikumok és fertőtlenítőszerek hatásaival szemben. Az extracelluláris polimerek az antimikrobiális szerekhez kötődve késleltethetik azok felszívódását, vagy kémiai reakcióba lépve velük inaktiválják azokat. A biofilm rétegnek köszönhetően a mikrobák különböző betegségeket okozhatnak. Becslések szerint a fertőzések 65-80%-át biofilm képző baktériumok okozzák.

A C. perfringens izolátumok biofilmje az antibiotikus kezeléssel szembeni ellenálló képességének köszönhetően elősegíti a hasmenéses gasztrointesztinális betegségek kialakulását emberekben és állatokban.

A vizsgált 50 C. perfringens izolátum 82-94%-a rezisztenciát mutatott a következő szerekkel szemben: penicillin, cefotaxim, cefoxitin, ceftriaxon, klindamicin és kloramfenikol. Az összes izolátum érzékeny volt a vankomicinre, és 86%-uk a metronidazolra. 74%-uk volt érzékeny az ampicillinre, amoxicillinre és ampicillin-szulbaktámra. Az izolátumok 92%-a multirezisztens volt.

A nanorészecskék kisebb méretéből és nagyobb fajlagos felületéből adódó antibakteriális és biofilm ellenes hatásai ígéretesek. Az AgNP részecskék biocid hatással rendelkeznek számos élelmiszer-közvetítette patogénnel szemben. Multirezisztens bakteriális izolátumokat gátló képességüket már bizonyították, többek között a Clostridium fajokkal szemben is.

Jelen tanulmány elsőként vizsgálta a C. perfringens izolátumok biofilm képződés gátló képességét.

A vizsgálatban a (45nm) AgNP részecskék 75 és 100 µg/mL koncentrációban gátolták a biofilm képződést, a magasabb AgNP koncentrációnál a gátlás mértéke 80,8-82,8% között terjedt.

Rovarszárny által ihletett műanyag csomagolás antibakteriális nanotextúrával

Kutatók olyan nanotextúrával rendelkező szilárd műanyag csomagolást fejlesztettek ki, amely szerkezete a rovarszárnyakéhoz hasonló, képes a baktériumsejteket elpusztítani fizikai erőhatások által. A szárny nanopilléreinek mintázata a baktériummembránok széthúzásával felszakítja és elpusztítja a sejteket. Antibiotikum-rezisztens baktériumok pusztítási potenciálját is vizsgálták korábbi tanulmányokban. A kutatócsoport szerint a laborkísérletekben az anyag a baktériumok 70%-át képes hatékonyan elpusztítani. Az anyagot csomagolóanyagként használva csökkenthető az élelmiszerpazarlás, hiszen szennyezettség detektálása esetén egész szállítmányok megsemmisítésre kerülnek.

Zeolit-timol nanohibrid tartalmú csomagolóanyag az élelmiszerek eltarthatóságának javítására

Az élelmiszerek eltarthatóságának javítása és a kémiai anyagok természetes anyagokkal való kiváltásának céljával teszteltek görög kutatók egy új típusú bioaktív csomagolóanyagot. Ebben a széles körben használt kis sűrűségű polietilénhez (LDPE) – melynek biopolimer változata is használható – adták természetes zeolit és a kakukkfű illóolajának, a timolnak nanohibridjét. Az illóolajok jelentős antioxidáns és antimikrobiális hatással rendelkezhetnek, illékony természetük miatt viszont kihívást jelent csomagolóanyagokban történő alkalmazásuk. A zeolit könnyen hozzáférhető természetes anyag, javítja az LDPE gázzáró tulajdonságait és ehető, emellett nanohordozóként kiváló adszorbens tulajdonságokkal rendelkezik, mellyel megoldást kínál az illóolajok stabilitási problémáira. A polimerek illóolaj-nanohordozó hibriddel történő kialakításával az illóolaj szabályozott módon szabadul fel az aktív csomagolóanyagból.

A kutatásban tiszta zeolitot és timollal képzett nanohibridjét vegyítették különböző koncentrációkban kis sűrűségű polietilénnel, és a keletkező filmbevonat tulajdonságait vizsgálták. A legoptimálisabb tulajdonságokat a timol és zeolit LDPE-hez történő 15%-os hozzáadásával érték el, ezért ennek a bevonatnak sertésszelet eltarthatóságára gyakorolt hatását vizsgálták.

Az eredmények szerint ebből a csomagolóanyag kombinációból ígéretes aktív csomagolóanyag film készülhet, és az élelmiszerek tartósítása és eltarthatóságának meghosszabbítása lehetséges ezekkel a természetes, könnyen lebomló anyagokkal.