Bakteriofager är virus som attackerar och dödar bakterier. Dessa virus infekterar inte människor, djur eller växter. De första vetenskapliga beskrivningarna av fager gjordes 1915 och 1917. Första beskrivningen av en fag som angriper mjölksyrabakterier gjordes 1935. Fager är parasiter som behöver en bakterie för att föröka sig. De tar över bakterien och tvingar den till att tillverka fler fagpartiklar.

Spridningsvägar

Fager förekommer i alla miljöer där bakterier finns. Till mejeriet kommer fager främst med leverantörmjölken från gården. På ysteriet kan vassle vara en källa till fager. Fagerna sprids lätt med aerosoler och personal som rör sig inom mejeriet. Det är viktigt att ha zonindelning för att undvika att sprida fager inom mejeriet. Personal bör till exempel aldrig passera från vasslehantering till ystningslokalen. Vatten i mejeriet kan också vara en källa till fager. 

Produktpåverkan

Fagerna angriper syrningskulturerna, vilket kan leda till dålig eller helt utebliven syrning. Resultatet blir vattniga fil- och yoghurtprodukter samt utebliven eller felaktig ostmognad. Indirekt kan andra ostfel uppkomma på grund av att främmande bakterier inte hämmas när syrningskulturens aktivitet är svag. 

Karaktäristik

Utseende: Fager som infekterar mjölksyrabakterier består vanligtvis av ett huvud och en svans. Huvudet kan vara isometriskt eller utdraget och består av 20 proteiner. Inuti huvudet finns arvsmassan. Svansen kan vara av olika längd och den kan ha krage, skida och basplattor. Fagen binder till bakterien via svansen och fagens arvsmassan passerar genom svansen in i bakterien.

Klassificering: Bakteriofager som angriper mjölksyrabakterier kan klassificeras med avseende på morfologi, serologi och DNA-DNA homologi. Dessa kriterier ger relativt tydliga grupper.

Tillväxt genom lytisk infektion: Bakteriofagen fäster till bakterien och arvsmassan injiceras. Bakterien ställs om till att producera nya fagpartiklar. När tillräckligt många fager bildats går bakterien sönder och fagerna kommer ut i omgivningen redo att infektera nya bakterier.

Tillväxt genom lysogen infektion: Bakteriofagen fäster till bakterien och arvsmassan injiceras. Fagens arvsmassa inkorporeras i bakteriens arvsmassa som en profag. Bakterien har blivit lysogen för den aktuella fagen och kan inte infekteras av en ny fagpartikel av samma sort. Profagen förökas samtidigt som bakterien förökar sin arvsmassa och förs på så sätt vidare till nästa bakterie generation. Vid särskilda händelser kan profagen klippas ut från bakteriens arvsmassa och påbörja en lytisk infektion genom att ställa om bakterien till att tillverka nya fagpartiklar. Fager som kan orsaka lysogen infektion kallas temperata.

Pseudolysogeni: I en blandkultur av syrningsbakterier kan vissa vara infekterade av lytiska fager. Detta kan vara svårt att detektera eftersom resterande stammar växer som vanligt. Detta kallas för pseudolysogeni. En sådan kultur kan renas från fager genom att odla den i närvaro av fagspecifika antikroppar som inaktiverar fagerna eller genom att isolera enstaka kolonier av de bakterier som inte är fagkänsliga.

Modifikation och restriktion: Bakterier har en sorts immunförsvar mot fager som består av restriktionsenzymer. Dessa enzymer klyver DNA på specifika ställen. För att inte klyva sönder sitt eget DNA har bakterien modifierat detta så att restriktions enzymernas klyvningsställen är maskerade. Om en fags arvsmassa lyckas komma undan restriktion och förökas av bakterien blir fagens DNA också modifierat och bakterien kan inte längre skydda sig mot denna fag.

Värdspecificitet: Bakteriofager är mer eller mindre värdspecifika. Vissa fager kan endast infektera en viss art eller stam. Andra kan infektera bakterier från flera olika arter. Hur värdspecifik en fag är beror på vilken struktur den fäster in till på bakteriens yta. Vissa strukturer är lika hos olika bakteriearter, medan andra strukturer kan vara specifika för en enda stam. Värdspecificiteten är också beroende av modifikation och restriktion (se ovan).

Överlevnadsförmåga: Bakteriofager överlever bra i omgivningen. Vissa kan även överleva pastörisering. En temperatur på 90°C krävs för att vara säker på att fagerna är inaktiverade. De kan även överleva spraytorkning och är fortfarande aktiva i mjölkpulver efter lagring. För att bli av med fager på ytor krävs att man avlägsnar organiskt material genom noggrann rengöring. Klorinnehållande medel inaktiverar fagerna medan medel med jod eller syra inte har någon inaktiverande effekt. 

Hur undviker man fagproblem?

  • Fag-inhiberande medium vid uppodling av kulturer. Fagerna kräver kalcium för att kunna binda till bakterierna. Tillsats av ämnen i mediet som binder kalcium kan förhindra fag-angrepp.
  • Fag-resistenta kulturer eller blandkulturer där vissa stammar är mindre känsliga mot fager.
  • Rotation av syrningskulturer.
  • Noggrann zonindelning av ysteriet. Skillnader i lufttryck så att luften strömmar från känsliga områden till mindre känsliga. Undvika bildning av aerosoler. Separat vasslehantering. Noggrann rengöring mellan ystningar. 

Testmetoder

Ett filtrat från den produkt som ska analyseras för närvaro av fager framställs. Filtratet sterilfiltreras. Fager går igenom sterilfilter. En del av det sterilfiltrerade filtratet värmebehandlas vid 90°C för att avdöda eventuella fager. Detta görs för att kontrollera om något annat än fager är orsak till dålig syrning. Filtraten analyseras med någon av följande metoder.

Droppmetod: Bakterier som filtratet ska testas mot odlas upp och gjuts in i mjukagar ovanpå en odlingsplatta. Droppar av filtratet läggs ovanpå mjukagarn. Närvaro av fager i filtratet kommer att förhindra bakterierna i mjukagarn att växa till och mer eller mindre klara zoner kommer att synas i bakteriemattan.

Titrering av fager: En spädningsserie görs av filtratet. Bakterier som filtratet ska testas mot odlas upp. Bakterierna gjuts tillsammans med filtratet in i mjukagar ovanpå en odlingsplatta. Efter inkubation räknas klara zoner, plaque, i bakteriemattan. Varje plaque motsvarar en bakterie som angripits av en fag. På så sätt kan halten fager i filtratet bestämmas.

Syrningsaktivitet: Filtratet och en ymp av kultur sätts till mjölk. Syrningen följs genom att mäta pH-förändring i provet. Parallellt körs en kontroll utan tillsats av filtrat. 

Referenser:

  • IDF Bulletin No 263/1991 Practical phage control.
  • Marth, E. H., and Steele, J. L. 1998. Applied Dairy Microbioloy. Marcel Dekker inc., New York
  • Robinson, R.K. 1990. Dairy Microbiology: The Microbiology of Milk. 2nd ed. Elsevier Applied Science. London and New York.

Kontakt

Anders Christiansson, Expert mikrobiologi
Telefon: 08-787 53 64
E-post: anders.christiansson@lrf.se