The application of bacteriophage as a biocontrol agent to reduce the risk of salmonella spp. in food /
Mohamed Ahmed Mohamed Gad Mosa,
The application of bacteriophage as a biocontrol agent to reduce the risk of salmonella spp. in food / استخدام البكتريوفاج كعامل تحكم بيولوجي لتقليل مخاطر بكتريا Salmonella spp في الأغذية by Mohamed Ahmed Mohamed Gad Mosa ; Supervision Prof. Dr. Mahmoud Saleh Mahmoud, Prof. Dr. Ayman El-Shibiny. - 130 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 92-124.
Salmonella is a major hazard to public health, causing many infections each year. Salmonella spreads mostly through contaminated food, and many outbreaks have been linked to different food sources. The current methods used in the food industry to eliminate Salmonella utilizing antimicrobial agents often have drawbacks such as reduction of food nutritional quality, possible health risk and ineffectiveness. Furthermore, the development of antibiotic resistance in foodborne pathogens is making traditional chemical methods less desirable. Consequently, the development of an alternative treatment method, such as phage biocontrol, represents a promising area of research.
This study investigated the prevalence of Salmonella enterica subspecies enterica and their antibiotic resistance profiles in food samples. Additionally, we explored the potential application of a newly isolated phage, vB_SAL_ZC10 to control the Salmonella in food. Thirty Salmonella isolates were isolated and confirmed using VITEK MS. 46% of the Salmonella isolates exhibited multidrug resistance to at least three antibiotic classes, with the highest resistance observed to nalidixic acid (66.67%), followed by ciprofloxacin (50%) and tetracycline (46.67%), indicating a significant prevalence of resistance among the isolates. Virulence genes , associated with Salmonella pathogenesis, invA, csgD, and bcfC were detected in all isolates, while stn, hilA, and sopB were detected in 96% of the isolates.
Phage vB_SAL_ZC10, isolated from sewage, was classified into the Siphoviridae family based on its morphology characteristics. It displayed a broad host range within the tested Salmonella strains and exhibited remarkable stability across a wide range of temperatures (4 to 60°C) and pH levels (3.0 to 11.0). Time-killing assay demonstrated the phage's efficacy in reducing Salmonella host strain populations at various multiplicities of infection (MOIs). Furthermore, vB_SAL_ZC10 significantly reduced Salmonella S30 contamination in both milk and chicken breast samples, indicating the possible potential for biocontrol applications in food industry.
In conclusion, this study highlighted the alarming prevalence of multidrug-resistant Salmonella in food samples and demonstrated the promising potential of phage vB_SAL_ZC10 as a biocontrol agent to reduce Salmonella contamination in food. بكتيريا السالمونيلا من المخاطر الرئيسية التي تُهدد الصحة العامة، حيث تتسبب بعدد كبير من حالات العدوى كل عام. ينتشر التلوث بالسالمونيلا بشكل رئيسي من خلال الأغذية الملوثة، وقد ارتبطت حالات تفشي المرض بمختلف المصادر الغذائية. غالبًا ما تعاني الطرق المستخدمة حاليًا في صناعة الأغذية للقضاء على السالمونيلا من بعض السلبيات. بالإضافة إلى ذلك، فإن المخاوف المتزايدة بشأن مقاومة المضادات الحيوية لدى مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء تجعل الأساليب الكيميائية التقليدية أقل فعالية. نتيجة لذلك، يتجه العلماء نحو استكشاف بدائل واعدة لمكافحة الميكروبات باستخدام لاقمات البكتريا أو العاثيات أو البكتريوفاج.
تهدف هذه الدراسة إلى استقصاء مدى انتشار السالمونيلا وأنماط مقاومتها للمضادات الحيوية في عينات الغذاء. بالإضافة إلى ذلك، استكشفنا إمكانية تطبيق البكتريوفاج vB_SAL_ZC10 المعزول حديثًا لمكافحة السالمونيلا في الأغذية.
تم عزل وتأكيد 30 عينة من السالمونيلا باستخدام جهاز VITEK MS، أظهرت نسبة ملحوظة من العزلات مقاومة متعددة للمضادات الحيوية، حيث كانت مقاومة حمض الناليديكسيك والسيبروفلوكساسين والتتراسيكلين هي الأكثر شيوعًا. كما تم الكشف عن جينات مسببة للمرض مرتبطة بالسالمونيلا في جميع العزلات.
ينتمي بكتريوفاج vB_SAL_ZC10 -المعزول من مياه الصرف الصحي- إلى عائلة Siphoviridae بناءً على الشكل من صورة المجهر الالكتروني. وأظهر فعالية في قتل سلالات السالمونيلا التي تم اختبارها، كما أظهر ثباتًا ملحوظًا في درجات الحرارة المختلفة (4 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية) وأيضا في أوساط مختلفة من الأس الهيدروجيني (3.0 إلى 11.0).
أظهرت تجربة اختبار قتل البكتيريا فعالية البكتريوفاج في تقليل أعداد سلالة السالمونيلا المضيفة عند تركيزات مختلفة (MOIs)، علاوة على ذلك، قلّل البكتريوفاج vB_SAL_ZC10 بشكل ملحوظ من تلوث سلالة السالمونيلا S30 في كل من عينات اللبن وصدور الدجاج، مما يبرز إمكاناته للتطبيقات الخاصة بمكافحة الميكروبات في صناعة الأغذية.
في النهاية، تكشف هذه الدراسة عن الانتشار المقلق للسالمونيلا المقاومة للمضادات الحيوية المتعددة في عينات الغذاء. كما توضح نتائجنا الإمكانات الواعدة لبكتريوفاج vB_SAL_ZC10 كعامل لمكافحة الميكروبات لتقليل تلوث السالمونيلا في الأغذية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Salmonella
السالمونيلا
Salmonellaenterica Multidrug Resistance Phage Therapy Biocontrol vB_SAL_ZC10 Siphoviridae
579.344
The application of bacteriophage as a biocontrol agent to reduce the risk of salmonella spp. in food / استخدام البكتريوفاج كعامل تحكم بيولوجي لتقليل مخاطر بكتريا Salmonella spp في الأغذية by Mohamed Ahmed Mohamed Gad Mosa ; Supervision Prof. Dr. Mahmoud Saleh Mahmoud, Prof. Dr. Ayman El-Shibiny. - 130 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 92-124.
Salmonella is a major hazard to public health, causing many infections each year. Salmonella spreads mostly through contaminated food, and many outbreaks have been linked to different food sources. The current methods used in the food industry to eliminate Salmonella utilizing antimicrobial agents often have drawbacks such as reduction of food nutritional quality, possible health risk and ineffectiveness. Furthermore, the development of antibiotic resistance in foodborne pathogens is making traditional chemical methods less desirable. Consequently, the development of an alternative treatment method, such as phage biocontrol, represents a promising area of research.
This study investigated the prevalence of Salmonella enterica subspecies enterica and their antibiotic resistance profiles in food samples. Additionally, we explored the potential application of a newly isolated phage, vB_SAL_ZC10 to control the Salmonella in food. Thirty Salmonella isolates were isolated and confirmed using VITEK MS. 46% of the Salmonella isolates exhibited multidrug resistance to at least three antibiotic classes, with the highest resistance observed to nalidixic acid (66.67%), followed by ciprofloxacin (50%) and tetracycline (46.67%), indicating a significant prevalence of resistance among the isolates. Virulence genes , associated with Salmonella pathogenesis, invA, csgD, and bcfC were detected in all isolates, while stn, hilA, and sopB were detected in 96% of the isolates.
Phage vB_SAL_ZC10, isolated from sewage, was classified into the Siphoviridae family based on its morphology characteristics. It displayed a broad host range within the tested Salmonella strains and exhibited remarkable stability across a wide range of temperatures (4 to 60°C) and pH levels (3.0 to 11.0). Time-killing assay demonstrated the phage's efficacy in reducing Salmonella host strain populations at various multiplicities of infection (MOIs). Furthermore, vB_SAL_ZC10 significantly reduced Salmonella S30 contamination in both milk and chicken breast samples, indicating the possible potential for biocontrol applications in food industry.
In conclusion, this study highlighted the alarming prevalence of multidrug-resistant Salmonella in food samples and demonstrated the promising potential of phage vB_SAL_ZC10 as a biocontrol agent to reduce Salmonella contamination in food. بكتيريا السالمونيلا من المخاطر الرئيسية التي تُهدد الصحة العامة، حيث تتسبب بعدد كبير من حالات العدوى كل عام. ينتشر التلوث بالسالمونيلا بشكل رئيسي من خلال الأغذية الملوثة، وقد ارتبطت حالات تفشي المرض بمختلف المصادر الغذائية. غالبًا ما تعاني الطرق المستخدمة حاليًا في صناعة الأغذية للقضاء على السالمونيلا من بعض السلبيات. بالإضافة إلى ذلك، فإن المخاوف المتزايدة بشأن مقاومة المضادات الحيوية لدى مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء تجعل الأساليب الكيميائية التقليدية أقل فعالية. نتيجة لذلك، يتجه العلماء نحو استكشاف بدائل واعدة لمكافحة الميكروبات باستخدام لاقمات البكتريا أو العاثيات أو البكتريوفاج.
تهدف هذه الدراسة إلى استقصاء مدى انتشار السالمونيلا وأنماط مقاومتها للمضادات الحيوية في عينات الغذاء. بالإضافة إلى ذلك، استكشفنا إمكانية تطبيق البكتريوفاج vB_SAL_ZC10 المعزول حديثًا لمكافحة السالمونيلا في الأغذية.
تم عزل وتأكيد 30 عينة من السالمونيلا باستخدام جهاز VITEK MS، أظهرت نسبة ملحوظة من العزلات مقاومة متعددة للمضادات الحيوية، حيث كانت مقاومة حمض الناليديكسيك والسيبروفلوكساسين والتتراسيكلين هي الأكثر شيوعًا. كما تم الكشف عن جينات مسببة للمرض مرتبطة بالسالمونيلا في جميع العزلات.
ينتمي بكتريوفاج vB_SAL_ZC10 -المعزول من مياه الصرف الصحي- إلى عائلة Siphoviridae بناءً على الشكل من صورة المجهر الالكتروني. وأظهر فعالية في قتل سلالات السالمونيلا التي تم اختبارها، كما أظهر ثباتًا ملحوظًا في درجات الحرارة المختلفة (4 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية) وأيضا في أوساط مختلفة من الأس الهيدروجيني (3.0 إلى 11.0).
أظهرت تجربة اختبار قتل البكتيريا فعالية البكتريوفاج في تقليل أعداد سلالة السالمونيلا المضيفة عند تركيزات مختلفة (MOIs)، علاوة على ذلك، قلّل البكتريوفاج vB_SAL_ZC10 بشكل ملحوظ من تلوث سلالة السالمونيلا S30 في كل من عينات اللبن وصدور الدجاج، مما يبرز إمكاناته للتطبيقات الخاصة بمكافحة الميكروبات في صناعة الأغذية.
في النهاية، تكشف هذه الدراسة عن الانتشار المقلق للسالمونيلا المقاومة للمضادات الحيوية المتعددة في عينات الغذاء. كما توضح نتائجنا الإمكانات الواعدة لبكتريوفاج vB_SAL_ZC10 كعامل لمكافحة الميكروبات لتقليل تلوث السالمونيلا في الأغذية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Salmonella
السالمونيلا
Salmonellaenterica Multidrug Resistance Phage Therapy Biocontrol vB_SAL_ZC10 Siphoviridae
579.344