Количество фармацевтических и косметических продуктов с раз­личным составом и разнообразием загрязнения микроорганизмами формирует индивидуальные проблемы для каждого продукта с его опре­деленной областью применения. Для микроорганизмов необходимо не­значительное количество питательных веществ, микробный рост может наблюдаться даже в простых солевых растворах [61]. Продукты по уходу за кожей представляют определенные клинические проблемы. Много­кратно было выявлено, что сливки и лосьоны содержат компоненты с микроорганизмами [63].

В настоящее время признана важность изучения микробных па­тогенов (бактерий, грибов, вирусов), развивающихся в растительных культурах (овощах, фруктах, злаковых) после снятия урожая (постуро­жайных патогенов), а также того, что они могут быть причиной суще­ственных количественных и качественных изменений урожая.

ЛРС находится в том же ареале, что и сельскохозяйственные куль­туры (овощи, фрукты, зерно). Они произрастают (почва) и собираются в одинаковых условиях. Микробиота из воздуха оседает или сорбируется на листьях, плодах, корнях. Седи­ментация приводит к формированию определенной микробиоты в данной местности. Помимо бактерий и грибов, вызывающих порчу зерна, фруктов и овощей в процессе сбора урожая, его транспортировки, хранения, в растительной продукции мо­гут присутствовать патогены, вызывающие болезни у человека и живот­ных, например бактерии, принад­лежащие к родам Bacillus, Clostridium, Escherichia, Listeria, Salmonella, Staphylococcus.

Растительные материалы содержат воду, углеводы (крахмал, целлю­лоза, пектины, олигосахариды, моносахариды), эфиры органических кислот и др., а также белки, пептиды, аминокислоты, липиды и жир­ные кислоты, нуклеиновые кислоты и витамины, спирты, хлорофиллы, порфирины, минеральные соли и др. Микроорганизмы порчи выделяют литические ферменты, которые разрушают компоненты растений. Виды микро­организмов широко изменяются в зависимости от природы рас­тительного материала, условий окружающей среды, температуры хра­нения, относительной влажности и газов и их размеров в хранении [29].

Широко известны случаи заболеваний, вызванных потреблением продуктов питания, контаминированных патогенными микроорганиз­мами. За период с 1970-х гг. по настоя­щее время зафиксировано боль­шое количество вспышек пищевых токсико­инфекций, причиной кото­рых являлась Cl. perfringens. Некоторые из вспышек заболе­ваний были связаны с потреблением свежих (сырых) овощей и фруктов. Условия хране­ния значи­тельно влияют на развитие микроорганизмов, вызыва­ющих постурожайные болезни, включая образование микотоксинов, вызывающих микотоксикозы у людей и животных при использовании загрязненных пищевых продуктов и кормов. Кроме того, фрукты и ово­щи могут действовать как транспортные средства передачи некоторых патогенов.

Природа взаимодействия между растениями и фитопатогенными микроорганизмами является результатом реакции обоих организмов. Эти реакции контролируются генетически и зависят от влияния окру­жающей среды. В целом взаимодействие может развиваться по четырем направлениям. Растение может проявить устойчивую реакцию «R» или оказаться восприимчивым «r». С другой стороны, патоген также может быть вирулентным «V» или невирулентным «v» для определенных ви­дов растения-хозяина. Комбинация «rV» заканчивается проявлением выраженных признаков инфекционного заболевания. Напротив, ком­бинация «Rv» проявляется в устойчивости растения к пато­гену. Геном растений содержит множество генов, кодирующих протеолитические фермен­ты различных каталитических типов. Протеолитические фер­менты не только осущес­т­вляют распад и посттрансляционные пре­вращения запасных белков в семенах растений, но и играют ключевую роль в регуляции важных физиологических процессов (старение листьев и цветов, эмбриогенез и др.). Протеиназы также играют активную роль в ответной реакции растений на различные внешние воздействия как абиотического, так и биотического характера. Сюда можно отнести взаимодействие растений с патогенными микроорганизмами [51, 52].

В понимании природы устойчивости растений (рис. 11) к опреде­ленным патогенам существенную роль играет понятие об активном кислороде.

Активный кислород вырабатывается и метаболизируется как часть нескольких про­цессов в период нормального роста. Количество актив­ного кислорода возрастает при стрессе, включая вторжение в растения различных патогенов. Молекулы кислорода считают «активными», потому что они реагируют с другими молекулами без выхода энергии. Активные молекулы кислорода, произведенные в пределах растения, могут модифицироваться в 1О2 кислород (singlet oxygen) от возбуждения внешнего электрона, либо от последовательного дополнения электро­нов могут переходить к молекулярному кислороду и образованию супе­роксида (О2), водорода пероксида (Н2О2) и гидроксильного радикала (ОН). В процессе инфекции образование активного кислорода в це­лом увели­чивается, и преобладает очищающая способность растения от патогена, заканчиваясь повышением уровня активного кислорода и расхода энергии, до сведения на нет окислительного напряжения. На ранних стадиях патогенеза активный кислород, вероятно, способ­ствует активации механизма защиты. На более поздних стадиях пато­генеза, напротив, продукты активного кислорода могут участвовать в дегенерации ткани.

Рис. 11. Биотический стресс у растений при внедрении патогена

Образование активного кислорода может быть одним из первых измеряемых реакций, свидетельствующих о том, что установлен контакт между клетками растения и патогена. Это явление называют «дыхательным или окислительным взрывом». Процесс рас­познавания патогена выполняется сигналом трансдукции и активиза­цией механизмов, ответственных за активное образование кислорода. Антибактериальная активность кисло­рода может зависеть от способ­ности нейтрализовать патоген. Другим прямым эффектом активного кислорода может быть окислительное укрепление стенки клетки путем соеди­нения белков и образования лигнина. При добавлении перекиси водорода к клеткам растений повышается транскрипция генов, связан­ных с защитной функцией. Также в некоторых патологических системах было обнаружено вовлечение активного кислорода в каскад событий, ведущих к сверхчувствительному ответу и системно приобретенному сопротивлению. С другой стороны, активный кислород может участво­вать в разрушении тканей через пероксидацию мембраны и разрушение хлорофилла.

Распознавание бактериальных патогенов растений – ключевой фактор в способности растений защититься против их вторжения. Растения должны распознавать множество полученных от патогенов молекул, включая различные олигосахариды, липиды, пептиды, бел­ки. В настоящее время применяются различные стратегии для умень­шения распро­стра­нения заболеваний, причиной которых являются микробные патогены, размножающиеся в растительных культурах. Для существенного снижения заболеваемости осуществляют: произ­водство семян и растительных материалов, свободных от патогенов, проведение профилактических мероприятий и применение физических методов обработки семян, изменение условий хранения и обработки. Традиционно для защиты фруктов, овощей и зерна от грибных и бакте­риальных патогенов, вызывающих порчу продукции на разных стадиях после снятия урожая, применялись синтетические фунгициды. Однако в связи с пониманием опасности для здоровья было запрещено приме­нять ряд химикатов. Возникла необходимость разработки альтернатив­ной стратегии для защиты растительных культур, что привело в итоге к разработке методов биологического контроля и применению агентов биологического регулирования численности вида. Проводятся исследо­вания по идентификации подходящих микроорганизмов и повышению их эффективности. Был предпринят поиск источников потенциальных агентов биологического регулирования численности популяций микро­организмов с выраженной антагонистической активностью. Напри­мер, Bacillus subtilis, изолированная из почвы, была эффективна против Monilinia fructicola, вызывающей у плодов персика болезнь коричневой гнили. Полезные молочнокислые бактерии, способны противодей­ствовать микробным патогенам. Коли­чество представителей семейства Enterobacteriaceae, присутствующих на поверхности овощей, заметно уменьшается в присутствии молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии могут воздействовать на патогены посредством нескольких механизмов, включая конкуренцию действие за место и питательные вещества, производство бактерио­цинов, которые проявляют актив­ность против грамположительных бактерий, окисление окружающей среды, создающие условия, неблагоприятные для развития Pseudomonas и Enterobacteriaceae.