DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1580670
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40661977
تاريخ النشر: 2025-06-30
المؤلف: Md. Saifur Rahman وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تؤكد الزيادة الأخيرة في تفشي الأمراض المنقولة عبر الغذاء على الحاجة الملحة لاستراتيجيات فعالة لضمان سلامة الغذاء، خاصة ضد مسببات الأمراض وجراثيم التعفن. يشكل تلوث الفطريات، بشكل رئيسي من الفطريات المحلية، تحديات اقتصادية كبيرة ويهدد الأمن الغذائي، خاصة في المنتجات المخبوزة، ومنتجات الألبان، والفواكه، والخضروات، واللحوم. تلعب الخصائص الحسية للغذاء، مثل الطعم والرائحة، دورًا حاسمًا في قبول المستهلك، ويمكن أن يؤدي التعفن إلى تقليل هذه الصفات بشكل كبير، مما يؤدي إلى تقليل مدة الصلاحية ورضا المستهلك. يبرز هذا الاستعراض إمكانيات بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) في إنتاج مجموعة متنوعة من المواد المضادة للميكروبات، وخاصة المستقلبات المضادة للفطريات، التي تقدم بدائل طبيعية واعدة لتعزيز حفظ الغذاء وتمديد مدة الصلاحية استجابةً للطلب المتزايد من المستهلكين على حلول “الملصق النظيف”.
تواصل صناعة الغذاء مواجهة تعقيدات الحفاظ على العناصر القابلة للتلف بينما تمدد مدة صلاحيتها، مما يزيد من تعقيدها وجود المجتمعات الميكروبية المتنوعة الموجودة في الغذاء. بينما تم التقليل تاريخيًا من دور الفطريات في التعفن، فإن قدرتها على التهرب من طرق الحفظ التقليدية تتطلب تطوير استراتيجيات مبتكرة للسيطرة على هذه الملوثات. لقد سلطت الدراسات الأخيرة الضوء على القدرات المضادة للفطريات وقدرات ربط الميكوتوكسينات لبكتيريا LAB، ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد السلالات التي تمنع بفعالية الفطريات المسببة للميكوتوكسينات ولتحسين ظروف المعالجة لتحقيق أقصى فعالية. يجب أن تركز الاتجاهات المستقبلية على عزل سلالات جديدة من LAB تتكيف مع بيئات غذائية محددة، وفهم آليات عملها المضادة للفطريات، وتطوير عمليات صناعية مستدامة للإنتاج على نطاق واسع لمكونات مضادة للفطريات. سيكون إجراء دراسات شاملة لإثبات المفهوم أمرًا ضروريًا للتحقق من فعالية هذه الحلول الطبيعية في تقليل التلوث الفطري وتعزيز سلامة الغذاء.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور المهم للفطريات، وخاصة العفن، في تلوث الغذاء والتعفن، مما يشكل مخاطر اقتصادية وصحية خطيرة على مستوى العالم. تلوث الفطريات، التي تفتقر إلى الكلوروفيل وتزدهر في البيئات الرطبة، الغذاء بطرق متنوعة، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة – تقدر بنسبة 5-10% من الإنتاج الغذائي العالمي وما يصل إلى 60 مليار دولار سنويًا في خسائر الزراعة. تعتبر الميكوتوكسينات التي تنتجها بعض الفطريات، مثل الأفلاتوكسينات من أنواع *Aspergillus*، مصدر قلق خاص بسبب خصائصها المسرطنة وإمكانية تسببها في مشاكل صحية خطيرة لدى البشر والحيوانات. تصنف منظمة الصحة العالمية الأفلاتوكسينات كمواد مسرطنة من المجموعة 1، مما له آثار كبيرة على سلامة الغذاء.
استجابةً للتحديات التي تطرحها التلوث الفطري، تناقش الورقة إمكانيات بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) كمحافظات طبيعية. تُعرف LAB بقدرتها على إنتاج مجموعة متنوعة من المواد المضادة للفطريات وقد حصلت على شهادات سلامة من الهيئات التنظيمية. على الرغم من وعدها، تواجه تطبيقات LAB في أنظمة الغذاء تحديات، بما في ذلك النشاط المضاد للفطريات المحدد للسلالات واستقرار المستقلبات النشطة حيويًا. يهدف الاستعراض إلى سد الفجوات الموجودة في الأدبيات من خلال دراسة آليات LAB في إزالة سموم الميكوتوكسينات، وتفاعلاتها مع الفطريات في أنظمة الغذاء، وتحديد سلالات LAB الفعالة للحفظ الحيوي في كل من المنتجات المخمرة وغير المخمرة. تستند السرد إلى بحث شامل في الأدبيات يركز على الدراسات الحديثة التي تمت مراجعتها من قبل الأقران، مما يبرز الحاجة إلى حلول طبيعية مبتكرة لمكافحة التلوث الفطري في الغذاء.
نقاش
تسلط قسم النقاش في الورقة البحثية الضوء على الدور المزدوج للفطريات في المنتجات الغذائية، مع التأكيد على مساهماتها المفيدة في تعزيز النكهة وآثارها الضارة التي تؤدي إلى التعفن والخسائر الاقتصادية. تنتج الفطريات مجموعة متنوعة من جزيئات الرائحة والمركبات النشطة في النكهة، لكنها يمكن أن تسبب أيضًا هدرًا كبيرًا في الغذاء من خلال الروائح والنكهات غير المرغوب فيها. تتأثر انتشار الفطريات المسببة للميكوتوكسينات بشكل متزايد بتغير المناخ، حيث تؤثر الضغوط البيئية مثل ارتفاع درجات الحرارة والرطوبة على نمو الفطريات وإنتاج الميكوتوكسينات. على سبيل المثال، يمكن أن تعزز ظروف معينة إنتاج الأفلاتوكسين بواسطة *Aspergillus flavus*، بينما يمكن أن تؤدي الأحداث الجوية القاسية إلى زيادة تراكم الميكوتوكسينات في المحاصيل.
في المنتجات المخبوزة، يعد التعفن الفطري مصدر قلق كبير، وغالبًا ما يتجاوز التعفن البكتيري. يتم تحدي استخدام الأحماض العضوية الضعيفة كمحافظات بسبب الطلب المتزايد من المستهلكين على المنتجات ذات الملصقات النظيفة، مما يثير اهتمامًا في استراتيجيات الحفظ الطبيعية. الخسائر الاقتصادية بسبب التلوث الفطري في الخبز كبيرة، حيث تقدر بأكثر من 200 مليون يورو سنويًا في أوروبا. في منتجات الألبان، على الرغم من البسترة، يمكن لبعض الفطريات أن تبقى وتسبب التعفن، مما يؤدي إلى آثار اقتصادية كبيرة ومخاطر صحية مرتبطة بالميكوتوكسينات مثل الأفلاتوكسين M1. يتناول النقاش أيضًا التحديات التي تطرحها التلوث الفطري في الفواكه والخضروات، حيث يتم هدر ما يصل إلى 30% من المحاصيل المحصودة بسبب التعفن. تعتبر استراتيجيات الإدارة الفعالة، بما في ذلك نقاط التحكم الحرجة لتحليل المخاطر (HACCP) وطرق التحكم البيولوجي، ضرورية للتخفيف من هذه القضايا عبر مختلف قطاعات الغذاء.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1580670
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40661977
Publication Date: 2025-06-30
Author(s): Md. Saifur Rahman et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
The recent rise in foodborne disease outbreaks underscores the critical need for effective strategies to ensure food safety, particularly against pathogens and spoilage organisms. Mycotoxin contamination, primarily from indigenous fungi, poses significant economic challenges and threatens food security, especially in bakery products, dairy, fruits, vegetables, and meat. The sensory attributes of food, such as taste and aroma, play a crucial role in consumer acceptance, and spoilage can drastically diminish these qualities, leading to reduced shelf life and consumer satisfaction. This review emphasizes the potential of Lactic Acid Bacteria (LAB) to produce various antimicrobials, particularly antifungal metabolites, which offer promising natural alternatives for enhancing food preservation and extending shelf life in response to increasing consumer demand for ‘clean label’ solutions.
The food industry continues to grapple with the complexities of preserving perishable items while extending their shelf life, compounded by the diverse microbial communities present in food. While fungi’s role in spoilage has been historically underestimated, their ability to evade traditional preservation methods necessitates the development of innovative strategies to control these contaminants. Recent studies have highlighted the antifungal and mycotoxin-binding capabilities of LAB, yet further research is needed to identify strains that effectively inhibit mycotoxigenic fungi and to optimize processing conditions for maximum efficacy. Future directions should focus on isolating new LAB strains adapted to specific food environments, understanding the mechanisms of their antifungal action, and developing sustainable industrial processes for the large-scale production of antifungal ingredients. Conducting comprehensive proof-of-concept studies will be essential to validate the effectiveness of these natural solutions in reducing fungal contamination and enhancing food safety.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant role of fungi, particularly molds, in food contamination and spoilage, which poses serious economic and health risks globally. Fungi, which lack chlorophyll and thrive in damp environments, contaminate food through various means, leading to substantial losses—estimated at 5-10% of global food production and up to $60 billion annually in agricultural losses. Mycotoxins produced by certain fungi, such as aflatoxins from *Aspergillus* species, are particularly concerning due to their carcinogenic properties and potential to cause severe health issues in humans and animals. The World Health Organization classifies aflatoxins as Group 1 carcinogens, with significant implications for food safety.
In response to the challenges posed by fungal contamination, the paper discusses the potential of lactic acid bacteria (LAB) as natural preservatives. LAB are recognized for their ability to produce various antifungal substances and have been granted safety certifications by regulatory bodies. Despite their promise, the application of LAB in food systems faces challenges, including strain-specific antifungal activity and stability of bioactive metabolites. The review aims to fill existing gaps in the literature by examining LAB’s mechanisms for detoxifying mycotoxins, their interactions with fungi in food systems, and identifying effective LAB strains for bio-preservation in both fermented and non-fermented products. The narrative is based on a comprehensive literature search focusing on recent peer-reviewed studies, emphasizing the need for innovative, natural solutions to combat fungal contamination in food.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the dual role of fungi in food products, emphasizing both their beneficial contributions to flavor enhancement and their detrimental effects leading to spoilage and economic losses. Fungi produce a variety of aroma molecules and flavor-active compounds, but they can also cause significant food waste through undesirable odors and tastes. The prevalence of mycotoxigenic fungi is increasingly influenced by climate change, with environmental stressors such as elevated temperatures and humidity affecting fungal growth and mycotoxin production. For instance, specific conditions can enhance aflatoxin production by *Aspergillus flavus*, while extreme weather events can lead to increased mycotoxin accumulation in crops.
In bakery products, fungal spoilage is a major concern, often surpassing bacterial spoilage. The use of weak organic acids as preservatives is being challenged by consumer demand for clean-label products, prompting interest in natural preservation strategies. Economic losses due to fungal contamination in bread are substantial, with estimates exceeding €200 million annually in Europe. In dairy products, despite pasteurization, certain fungi can survive and cause spoilage, leading to significant economic impacts and health risks associated with mycotoxins like aflatoxin M1. The discussion also addresses the challenges posed by fungal contamination in fruits and vegetables, where up to 30% of harvested produce is wasted due to decay. Effective management strategies, including Hazard Analysis Critical Control Points (HACCP) and biological control methods, are essential to mitigate these issues across various food sectors.