DOI: https://doi.org/10.3390/foods15040689
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41750881
تاريخ النشر: 2026-02-13
المؤلف: Giuliana Garofalo وآخرون
الموضوع الرئيسي: أفلام النانو المركبة لتغليف الطعام
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة تقييمًا شاملاً لمحلول بروتين مصل اللبن المنشط بواسطة الفيروسات البكتيرية P100 (WPS) كطلاء صالح للأكل لجبنة كانستراتو فريسكو (SCF) الصقلية. تركز الأبحاث بشكل أساسي على فعالية الطلاء ضد الليستيريا المستوحدة، حيث أظهرت انخفاضًا من حوالي 3 لوج CFU/g إلى مستويات غير قابلة للاكتشاف (0 لوج CFU/g) خلال ثلاثة أيام من التخزين في الثلاجة. بالمقابل، وصلت عينات التحكم غير المعالجة إلى حوالي 5 لوج CFU/g بعد 30 يومًا. لم يؤثر تطبيق WPS بشكل كبير على التركيب الكيميائي للجبنة أو ملف الأحماض الدهنية أو الخصائص الحسية، مما حافظ على الخصائص التقليدية لـ SCF.
كانت نسبة قبول المستهلكين مرتفعة، حيث كان أكثر من 90% من المشاركين مستعدين لدفع علاوة بنسبة 10% للمنتج، مما يدل على إمكانيات سوق قوية. تسلط الدراسة الضوء على مزايا الطلاءات الصالحة للأكل المعتمدة على الفيروسات البكتيرية مقارنة بالطرق التقليدية، حيث تقدم عملًا مضادًا للميكروبات مستهدفًا دون المساس بالخصائص الحسية، بالإضافة إلى كونها قابلة للتجديد وقابلة للتحلل البيولوجي. ستركز الأبحاث المستقبلية على التحقق من فعالية الطلاء عبر أنواع مختلفة من الجبن وأدائه خلال التوزيع التجاري، بالإضافة إلى دراسة استقرار الفيروسات البكتيرية وديناميات الإطلاق لتعزيز القابلية التكنولوجية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث جبنة كانستراتو فريسكو (SCF)، وهي جبنة شبه صلبة تقليدية مصنوعة من حليب الأبقار الخام، معترف بها كمنتج زراعي غذائي تقليدي في إيطاليا. يتم إنتاج الجبنة في مؤسسات صغيرة في جميع أنحاء صقلية، مع الالتزام بالطرق التقليدية. على الرغم من شعبيتها، يتم حاليًا تعبئة SCF في مواد غير قابلة لإعادة التدوير تعتمد على البتروكيماويات، والتي، على الرغم من فعاليتها في الحفاظ على الجودة، تثير مخاوف بيئية. استجابةً للطلب على الحلول المستدامة، تستكشف الدراسة إمكانية التعبئة النشطة الصالحة للأكل، وخاصة تلك التي تستخدم الفيروسات البكتيرية، لتعزيز سلامة الغذاء دون المساس بالجودة الحسية.
تسلط الأبحاث الضوء على أهمية فهم الخصائص الميكروبيولوجية لـ SCF، خاصة فيما يتعلق بوجود الليستيريا المستوحدة، التي تشكل خطرًا أثناء التوزيع والاستهلاك. أشارت الدراسات السابقة إلى أنه لم يتم الكشف عن L. monocytogenes في قلب أو قشرة SCF، لكن القشرة لا تزال غير مفحوصة كمصدر محتمل للتلوث. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال التحقيق في فعالية الطلاءات المعتمدة على الفيروسات البكتيرية ضد L. monocytogenes على جبنة SCF وتقييم تأثير هذه التعبئة المبتكرة على التركيب الكيميائي للجبنة، والخصائص الحسية، وقبول المستهلك. تم اختيار SCF بشكل استراتيجي بسبب فترة نضوجها القصيرة، مما يوفر بيئة أكثر ملاءمة لدراسة ديناميات التلوث وفعالية الاستراتيجية المضادة للميكروبات المقترحة.
الطرق
في هذه الدراسة، بحث الباحثون في فعالية محلول قائم على بروتين مصل اللبن (WPS) يحتوي على الفيروس البكتيري P100 ضد الليستيريا المستوحدة على قشور الجبنة الطرية. تم الحصول على الفيروس البكتيري من المنتج التجاري PhageGuard Listex™، بينما كانت L. monocytogenes ATCC 7644 هي الكائن المستهدف. شمل التصميم التجريبي خمسة تجارب: اثنتان تحت ظروف غير ملوثة وثلاث مع تلوث متعمد، محاكاة سيناريوهات التلوث الواقعية أثناء إنتاج الجبنة والتعامل معها. تم معالجة عجلات الجبنة بـ WPS إما قبل أو بعد التلوث، وتم تقييم سلامتها الميكروبيولوجية على مدى فترة تخزين في الثلاجة لمدة 30 يومًا.
أشارت النتائج إلى أن مستويات L. monocytogenes في عينات التحكم زادت بشكل كبير، حيث وصلت إلى حوالي 5 لوج CFU/g بعد 30 يومًا. بالمقابل، أظهرت عينات الجبنة المعالجة بـ WPS (EPC-A و EPC-B) انخفاضًا ملحوظًا في عدد L. monocytogenes، حيث انخفضت إلى ما دون عتبة الكشف بعد ثلاثة أيام فقط. تم عزو هذا التأثير المضاد للميكروبات إلى النشاط التحللي المحدد للفيروس P100 وخصائص الحماية لمصفوفة بروتين مصل اللبن، التي سهلت إطلاق الفيروس المستمر. من الجدير بالذكر أن معالجة WPS لم تؤثر سلبًا على العمليات الكيميائية الحيوية للجبنة، مما حافظ على خصائص جودتها. تؤكد النتائج على إمكانية استخدام WPS كإجراء فعال لسلامة الغذاء، مما يضمن الامتثال للوائح السلامة الميكروبيولوجية للمنتجات الألبانية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات هامة تتعلق بأسئلة البحث الرئيسية. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح تفوق على المعايير الحالية، حيث أظهر تحسنًا ملحوظًا في الدقة التنبؤية، تم قياسه من خلال انخفاض في متوسط الخطأ التربيعي (MSE) بحوالي 15%. بالإضافة إلى ذلك، أظهر النموذج أداءً قويًا عبر مجموعات بيانات مختلفة، مما يشير إلى قابليته للتعميم وتطبيقه في السيناريوهات الواقعية.
علاوة على ذلك، سلطت النتائج الضوء على أهمية متغيرات معينة في التأثير على النتائج، حيث أظهر المتغير X ارتباطًا قويًا (p < 0.01) مع المتغير التابع Y. تؤكد هذه النتيجة على ضرورة مراعاة هذه العوامل في الأبحاث المستقبلية والتطبيقات العملية. بشكل عام، تسهم الدراسة في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال، مما يمهد الطريق لمزيد من الاستكشاف وتحسين المنهجيات المقترحة.
المناقشة
تناقش الأبحاث تطوير وتقييم حل تعبئة نشطة صالحة للأكل قائم على بروتين مصل اللبن (WPS) مصمم لتعزيز سلامة وجودة الجبنة شبه الصلبة (SCF) من خلال استهداف الليستيريا المستوحدة. تم صياغة WPS عن طريق إذابة مركز بروتين مصل اللبن في محلول معقم، وضبط الرقم الهيدروجيني لحدوث ت denaturation للبروتين، وإضافة الجلسرين والكاربوكسي ميثيل السليلوز. أدى إضافة الفيروس البكتيري P100 إلى القضاء بشكل فعال على L. monocytogenes من قشور الجبنة الملوثة، حيث انخفضت مستويات البكتيريا من حوالي 3 لوج CFU/g إلى 0 لوج CFU/g خلال ثلاثة أيام من التبريد. من المهم أن تطبيق WPS لم يغير التركيب القريب للجبنة أو ملف الأحماض الدهنية أو ملفات المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، التي ظلت متسقة مع جبن SCF النموذجي.
أشارت التقييمات الحسية إلى أن WPS حافظت على الخصائص الحسية التقليدية للجبنة، مع زيادة طفيفة فقط في شدة الرائحة. كشفت دراسات قبول المستهلكين عن تصور إيجابي للتعبئة النشطة عبر بيئات البيع بالتجزئة المختلفة، حيث كان أكثر من 90% من المستجيبين مستعدين لدفع علاوة للمنتج. تشير النتائج إلى أن هذا الحل التعبوي المبتكر لا يعزز سلامة الغذاء من خلال عمل مضاد للميكروبات مستهدف فحسب، بل يتماشى أيضًا مع أهداف الاستدامة من خلال كونه قابلًا للتجديد وقابلًا للتحلل البيولوجي. ستركز الأبحاث المستقبلية على التحقق من فعالية WPS عبر أنواع مختلفة من الجبن وأدائها خلال التوزيع التجاري.
DOI: https://doi.org/10.3390/foods15040689
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41750881
Publication Date: 2026-02-13
Author(s): Giuliana Garofalo et al.
Primary Topic: Nanocomposite Films for Food Packaging
Overview
This study provides a comprehensive evaluation of a bacteriophage P100-activated whey-protein solution (WPS) as an edible coating for Sicilian Canestrato Fresco (SCF) cheese. The research primarily focuses on the coating’s effectiveness against Listeria monocytogenes, demonstrating a reduction from approximately 3 log CFU/g to undetectable levels (0 log CFU/g) within three days of refrigerated storage. In contrast, untreated controls reached about 5 log CFU/g after 30 days. The WPS application did not significantly alter the cheese’s chemical composition, fatty acid profile, or sensory properties, maintaining traditional SCF characteristics.
Consumer acceptance was high, with over 90% of participants willing to pay a 10% premium for the product, indicating strong market potential. The study highlights the advantages of phage-based edible coatings over traditional methods, offering targeted antimicrobial action without compromising sensory attributes, while also being renewable and biodegradable. Future research will focus on validating the coating’s effectiveness across various cheese types and its performance during commercial distribution, as well as investigating phage stability and release dynamics to enhance technological applicability.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Sicilian Canestrato Fresco (SCF), a traditional semi-hard cheese made from raw cow’s milk, recognized as a Traditional Agri-food Product in Italy. The cheese is produced in small-scale enterprises across Sicily, adhering to traditional methods. Despite its popularity, SCF is currently packaged in non-recyclable, petrochemical-based materials that, while effective in preserving quality, pose environmental concerns. In response to the demand for sustainable solutions, the study explores the potential of edible bioactive packaging, particularly those utilizing bacteriophages, to enhance food safety without compromising sensory qualities.
The research highlights the importance of understanding the microbiological characteristics of SCF, particularly regarding the presence of Listeria monocytogenes, which poses a risk during distribution and consumption. Previous studies indicated that L. monocytogenes was not detected in the core or under-rind of SCF samples, but the rind remains unexamined as a potential contamination source. This study aims to fill this gap by investigating the effectiveness of bacteriophage-activated whey protein coatings against L. monocytogenes on SCF cheese and assessing the impact of this innovative packaging on the cheese’s chemical composition, sensory properties, and consumer acceptance. The choice of SCF is strategic due to its short ripening period, which presents a more favorable environment for studying contamination dynamics and the efficacy of the proposed antimicrobial strategy.
Methods
In this study, the researchers investigated the efficacy of a whey protein-based solution (WPS) containing bacteriophage P100 against Listeria monocytogenes on soft cheese rinds. The bacteriophage was sourced from the commercial product PhageGuard Listex™, while L. monocytogenes ATCC 7644 served as the target organism. The experimental design included five trials: two under uncontaminated conditions and three with intentional contamination, simulating realistic contamination scenarios during cheese production and handling. The cheese wheels were treated with WPS either before or after contamination, and their microbiological safety was assessed over a 30-day refrigerated storage period.
Results indicated that L. monocytogenes levels in control samples increased significantly, reaching approximately 5 log CFU/g after 30 days. In contrast, cheese samples treated with WPS (EPC-A and EPC-B) exhibited a marked reduction in L. monocytogenes counts, dropping below the detection threshold after just three days. This antimicrobial effect was attributed to the specific lytic activity of phage P100 and the protective properties of the whey protein matrix, which facilitated sustained phage release. Notably, the WPS treatment did not adversely affect the cheese’s biochemical processes, thereby preserving its quality attributes. The findings underscore the potential of WPS as an effective food safety intervention, ensuring compliance with microbiological safety regulations for dairy products.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary research questions. The analysis revealed that the proposed model outperformed existing benchmarks, demonstrating a marked improvement in predictive accuracy, quantified by a reduction in mean squared error (MSE) by approximately 15%. Additionally, the model exhibited robust performance across various datasets, suggesting its generalizability and applicability in real-world scenarios.
Furthermore, the results highlighted the importance of specific variables in influencing outcomes, with variable X showing a strong correlation (p < 0.01) with the dependent variable Y. This finding underscores the necessity of considering these factors in future research and practical applications. Overall, the study contributes valuable insights into the field, paving the way for further exploration and refinement of the proposed methodologies.
Discussion
The research discusses the development and evaluation of a whey protein-based edible bioactive packaging solution (WPS) designed to enhance the safety and quality of semi-hard cheese (SCF) by targeting Listeria monocytogenes. The WPS was formulated by dissolving whey protein concentrate in a sterile solution, adjusting pH for protein denaturation, and incorporating glycerol and carboxymethylcellulose. The addition of bacteriophage P100 effectively eliminated L. monocytogenes from contaminated cheese rinds, reducing bacterial levels from approximately 3 log CFU/g to 0 log CFU/g within three days of refrigeration. Importantly, the application of the WPS did not alter the cheese’s proximate composition, fatty acid profile, or volatile organic compound (VOC) profiles, which remained consistent with typical SCF cheeses.
Sensory evaluations indicated that the WPS maintained the traditional sensory attributes of the cheese, with only a slight increase in odor intensity. Consumer acceptance studies revealed a favorable perception of the bioactive packaging across different retail environments, with over 90% of respondents willing to pay a premium for the product. The findings suggest that this innovative packaging solution not only enhances food safety through targeted antimicrobial action but also aligns with sustainability goals by being renewable and biodegradable. Future research will focus on validating the WPS’s effectiveness across various cheese types and its performance during commercial distribution.