Microbiologie in hapklare porties

Probiotica: de toekomst van voedselveiligheid?

Written by

Tamanna Antil

Voedsel heeft een lange weg te gaan voordat het op ons bord ligt: de tijd die het zaadje nodig heeft om uit te groeien tot een oogstbaar gewas – dat vervolgens in fabrieken wordt verwerkt – is lang, kost veel grondstoffen en is arbeidsintensief. Als je bekend bent met de documentaireserie Food Factory die wordt uitgezonden op National Geographic, dan weet je dat ze enkele van de grootste productie-eenheden en -processen van voedingsmiddelen bezoeken en uitleggen wat er nodig is om een veilig te consumeren product te maken.

Gewoonlijk zijn tijdens het verwerken van voedsel fysische en chemische methoden zoals uitdrogen, invriezen, hoge zoutconcentraties, inblikken etc. voldoende om de microbiële en schimmelactiviteit in het voedsel te stoppen, waardoor het veilig is om te consumeren. Aspergillus, een schimmelsoort, vormt daarentegen een uitdaging. Sommige soorten van deze schimmel gedijen op verschillende voedingsmiddelen en gewassen en hebben een voorkeur voor warme en vochtige omstandigheden. Graankorrels, peulvruchten en noten worden er meer door aangetast dan andere gewassen. Deze wijdverspreide schimmel vormt een gevaar voor de gezondheid van mens en vee omdat hij een giftige secundaire metaboliet produceert, aflatoxine.

*Aspergillus oor- en pitrot*
*Aspergillus* *flavus* Gary Munkvold, Bugwood.org

Blootstelling aan aflatoxine zorgt er niet alleen voor dat je naar het toilet moet, maar staat er ook om bekend dat het levertoxiciteit en immuunsuppressie veroorzaakt. Het heeft ook mutagene (het vermogen om genetische mutaties te veroorzaken) en kankerverwekkende (kanker veroorzakende) eigenschappen. Het niet eten van graangewassen die gevoelig zijn voor deze infectie is misschien niet de veiligste keuze om te voorkomen dat je ziek wordt. Wanneer aflatoxine B1 (AFB1), een krachtige kankerverwekkende stof die wordt geproduceerd door Aspergillus flavus en Aspergillus parasiticus, wordt geconsumeerd door vee, wordt het omgezet in aflatoxine M1 en kan het worden aangetroffen in de melk. Bovendien kunnen dieren aflatoxine B1 (AFB1) niet verteren, waardoor het wordt opgeslagen in hun vlees.

AFB1 vertoont ook een hoge thermische en mechanische stabiliteit waardoor het moeilijk te verwijderen is uit besmet voedsel met de huidige fysische en chemische methoden. Bovendien zijn sommige methoden die gebruikt worden om besmetting door schimmels en aflatoxine te voorkomen niet biologisch afbreekbaar.

Een team onderzoekers in Iran onderzocht de potentiële schimmelwerende activiteit om dit probleem aan te pakken. Ze isoleerden probiotische bacteriën van het geslacht Lactobacillus uit traditionele gefermenteerde yoghurtmonsters om hun antischimmel- en antibacteriële activiteit te testen en andere factoren te beoordelen, zoals hun overleving in de darm en veiligheidsaspecten zoals antibioticaresistentie.

Slechts twee isolaten van Lactobacillus (ABRIIFBI-6 en ABRIIFBI-7) bleken goed te overleven in een zure en galrijke omgeving (die de darm voorstelt) en werden gekozen om hun antischimmelactiviteit te testen. Lactobacillus-stammen kunnen de groei van schimmels beperken door secundaire metabolieten te produceren, zoals organische zuren, bacteriocines en waterstofperoxide. Ze ontdekten dat zowel ABRIIFBI-6 als ABRIIFBI-7 de groei van A. flavus remden, maar dat ABRIIFBI-7 de groei van A. niger slechts licht remde, terwijl ARBIIFI-6 de groei van A. niger efficiënt remde.

***Afbeelding:*** A) *A. flavus bedekte de hele plaat in afwezigheid van probiotica.* B) *De potentiële probiotica ABRIIFBI-6 en ABRIIFBI-7 konden de groei van A. flavus remmen, terwijl PTCC 1745, gebruikt als controle, dit niet kon.* C) *A. niger bedekte de hele plaat in afwezigheid van probiotica.* D) Het potentiële probioticum ABRIIFBI-6 remde de groei van A. niger op dezelfde manier als A. flavus, maar ABRIIFBI-7 remde de groei van A. niger slechts licht. Bovendien was stam PTCC 1745, gebruikt als controle, niet in staat om de groei van beide aspergillen te remmen. ***Afbeelding Credits:*** *Oorspronkelijke artikel* *https://doi.org/10.1038/s41598-023-27721-1*

Dit onderzoek identificeerde bacteriële Lactobacillus-stammen geïsoleerd uit een zuivelproduct die veelbelovende antischimmelactiviteiten tegen Aspergillus vertonen. Dit opent deuren voor het onderzoeken van hun gebruik als biologische bestrijdingsmethode voor het voorkomen van aflatoxinebesmetting in voedsel. Toekomstig onderzoek kan de mogelijke gezondheidsvoordelen van deze Lactobacillus-stammen bij dieren onderzoeken en hoe ze kunnen bijdragen aan lagere aflatoxinegehaltes in melk en vlees.

Er is veel opwindend onderzoek gaande naar de antischimmelactiviteit van plantaardige verbindingen. Natuurlijke verbindingen uit planten zoals kaneel, kruidnagel, carroomzaad, mandarijn, dille, basilicum en koriander werden getest tegen A. flavus schimmels in verschillende voedselsystemen zoals tarwe, maïs, kikkererwten en tomaat. Deze van planten afgeleide natuurlijke verbindingen of essentiële oliën vertoonden goede antischimmel- en antiflatoxigene activiteiten tegen A. flavus. Bovendien zijn deze verbindingen goed voor het menselijk lichaam, waardoor ze veilige en natuurlijke schimmelwerende middelen zijn. Waarom gebruiken we deze stoffen dan niet om aflatoxine te bestrijden? Ze hebben tekortkomingen zoals een lage oplosbaarheid in water, instabiliteit bij langdurige opslag, gevoeligheid voor oxidatie en snelle afbraak. Onderzoekers werken aan nanoencapsulatie van bioactieve verbindingen en nano-emulsificatie van essentiële oliën, waarmee ze efficiënt en gericht gebruik van schimmelwerende middelen kunnen aantonen.

Plantaardige verbindingen en essentiële oliën kunnen worden gecombineerd met antischimmelmedicijnen en/of probiotica, waardoor de effecten van fungiciden kunnen worden versterkt, de dosering die nodig is om de ziekteverwekkers te bestrijden kan worden verlaagd en de kosten en risico’s van de ontwikkeling van resistentie tegen geneesmiddelen in zowel voeding als schimmels kunnen worden verminderd.

Toch is er nog een lange weg te gaan voordat het gebruik van biocontrolemethoden mainstream wordt. Moeten we verwachten dat deze methoden in de nabije toekomst conventioneel worden?

Link to the original post: Mahjoory, Y., Mohammadi, R., Hejazi, M.A. et al. Antifungal activity of potential probiotic Limosilactobacillus fermentum strains and their role against toxigenic aflatoxin-producing aspergilli. Sci Rep 13, 388 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-27721-1

Featured image: Crop Protection Network https://www.ipmimages.org/browse/detail.cfm?imgnum=5608097

Other References: