Biofilm – a mikroorganizmusok és potenciálisan kórokozók állandó forrása

Mi az a biofilm?

A biofilmek mikroorganizmusok összetett közösségei, amelyek felületekhez tapadnak, és extracelluláris polimer anyagok (EPS) mátrixa veszi körül őket.
Az EPS döntő szerepet játszik a biofilmek kialakulásában, stabilitásában és védelmében.
A környezeti körülményektől függően a biofilmet Listeria monocytogenes, Bacillus cereus és mycoïdes, Salmonella spp, Campylobacter, Pseudomonas aeruginosa, Leuconostoc vagy Cronobacter (Enterobacter sakazakii), amelyek a biofilm mátrixát (szerves polimerek, poliszacharidok, fehérjék, DNS, lipidek stb.) és a mátrixon belül élő egyéb (kórokozó) mikroorganizmusok, fágok, romlást okozó enzimek, spórák, penészgombák és élesztők alkotják.
Ennek a szerkezetnek köszönhetően a biofilmek sokkal ellenállóbbak a biocid anyagokkal szemben, mint ugyanazok a baktériumok folyékony közegben.
Ez az összetett szerkezet biztosítja a túlélést még szélsőséges körülmények között is.

A biofilm 3 szakasza

1. Adhézió/megtapadás Ebben a szakaszban az egyes mikroorganizmusok először érintkeznek egy felülettel, és elkezdenek hozzátapadni.
Ez a kezdeti kötődés reverzibilis és gyenge.
A mikroorganizmusok flagellákat, piliákat vagy más függelékeket használhatnak a rögzülés megkönnyítésére.
Ahogy egyre több mikroorganizmus halmozódik fel és kötődik a felülethez, elkezdenek extracelluláris polimer anyagokat (EPS) termelni, amelyek védőmátrixot alkotnak a biofilm körül.

2. Felhalmozódás/érés Ahogy a biofilm tovább fejlődik, a biofilmközösségen belüli mikroorganizmusok növekedni és szaporodni kezdenek.
Az EPS-mátrix kiterjedtebbé és összetettebbé válik, ami strukturális stabilitást biztosít a biofilmnek.
A biofilmközösségen belüli mikroorganizmusok a kvórumérésnek nevezett folyamat révén kommunikálni kezdenek, amelynek során jelzőmolekulákat bocsátanak ki viselkedésük összehangolása érdekében.
Ez a kommunikáció segít szabályozni a génexpressziót, ami a biofilmen belül speciális mikrokörnyezet kialakulásához vezet.
A biofilm ebben a szakaszban válik rendkívül ellenállóvá az antimikrobiális szerekkel és a gazdaszervezet immunválaszával szemben.

3. Szétszóródás A szétszóródás szakasza, amikor a biofilmben lévő mikroorganizmusok leválnak a biofilmről, nagyjából aktív és passzív szétszóródásra osztható.
Passzív szétszóródás akkor következik be, amikor a biofilm részei természetes módon leválnak fizikai erők vagy környezeti feltételek hatására.
Az aktív szétszóródás szakaszában a biofilmen belül egyes mikroorganizmusok élettani változásokon mennek keresztül, és elindítják a biofilmről való leválás folyamatát.
Ez olyan enzimek és felületaktív anyagok termelésével jár, amelyek segítenek az egyes mikroorganizmusok vagy sejtcsoportok kiszabadításában a biofilmből.
A leválás után a mikroorganizmusok új felületeket kolonizálhatnak, és új biofilmek kialakulását kezdeményezhetik.

A biofilmek szétszóródási képessége fontos túlélési stratégia a biofilmben lévő mikroorganizmusok számára. Ez lehetővé teszi számukra, hogy új környezetekben telepedjenek meg, vagy kedvezőtlen körülmények elől meneküljenek. A biofilm tehát a mikroorganizmusok kiszámíthatatlan felszabadulása miatt állandó szennyeződési forrást jelent.

Biofilm az élelmiszeriparban

A biofilm által okozott gazdasági veszteségek óriásiak.
Az élelmiszer-visszahívások 47%-a a biofilmhez kapcsolódik, 1,3 milliárd tonna élelmiszer kerül a hulladékba a szennyeződés miatt, és az átlagos közvetlen pénzügyi hatás (visszaszállítás és elmaradt eladások) 30 millió euróra rúg.
Az Egyesült Államokban hetente 30 visszahívás történik, amelyek 27%-a nem bejelentett allergének, 27%-a szalmonella, 10%-a Listeria, 10%-a nem bejelentett anyagok és 26%-a egyéb okok miatt. [1, 2, 3] A biofilm tehát fontos kérdést jelent az élelmiszeripar számára, mivel közvetlen hatással van az élelmiszerbiztonságra és az élelmiszeripari alkalmasságra.
A biofilm az üzemi berendezésekre is hatással van: a felületek érdességének növelésével ellenállást okozhat a folyadékok áramlásában a csövekben és a CIP-ben.
A nyálkaképződés csökkenti a hőcserélők hőteljesítményét.
Gáz- és szagfejlődés is jelentkezhet.
A biofilm a fémfelületeket is korrodálja, ami a felszabaduló mikroszemcsék és ötvözetelemek felszabadulásához vezethet.

Biofilm a vízrendszerben

A biofilmek könnyen elszaporodnak az üzemi vízrendszerekben, mivel sok elágazást tartalmaznak és nehezen tisztíthatók, így a biofilm könnyebben megtapad a vízelosztó rendszer nedves felületein.
Ilyen körülmények között a baktériumok befolyásolják a vízminőséget, és korróziót is okozhatnak.
Kialakulásuk megelőzése érdekében az ivóvizet kezelni kell, és minőségét ellenőrizni kell.
A Kersia megoldást kínál a meglévő biofilmek eltávolítására speciális enzimatikus termékek alkalmazásával, amelyek hidrolizálják a biofilmet védő mátrixot, lebontják a szerves anyagokat és feloldják az ásványi talajt és a poliszacharidokat.

Biofilm a gazdaságokban

A biofilmek a gazdaságokban számos helyen megtalálhatók, mivel a legkülönbözőbb felületeken alakulhatnak ki, ahol víz, tápanyagok és mikroorganizmusok vannak jelen.
Néhány gyakori hely, ahol biofilmek találhatók a gazdaságokban:

  • Vízrendszerek: A biofilmek gyakran vízelosztó rendszerekben, például öntözőcsövekben, tömlőkben és tartályokban képződnek, ahol a vízáramlás lassú vagy stagnál.
  • Állattartó létesítmények: Biofilmek alakulhatnak ki az állattartó helyeken lévő felületeken, például etetőkádakon, itatókon és falakon, ahol a szerves anyagok tápanyagforrást biztosítanak a mikrobák növekedéséhez.
  • Trágyakezelő rendszerek: Biofilmek képződhetnek a trágyatároló területeken, beleértve a gödröket, lagúnákat és csatornákat, ahol az állati hulladékból származó szerves anyagok vannak jelen.
  • Silók és tárolótárolók: A tárolt gabonával, takarmányokkal vagy más szerves anyagokkal érintkező felületeken a mezőgazdasági tárolószerkezetek is lehetnek biofilmek.

A biofilmképződés megelőzése létfontosságú az állatok egészségének és a mezőgazdasági üzemek környezetének fenntartásához, valamint az (élelmiszerrel terjedő) kórokozók élelmiszerláncba való bekerülésének elkerülése érdekében.

Biofilm-ellenőrzés – módszertani megközelítés

Biofilm-ellenőrzés – kritikus és módszertani megközelítés, amely elengedhetetlen a tisztaság és a higiénia fenntartásához az iparágakban – a gazdaságtól az asztalig.
A biofilmek, a mikroorganizmusok védőmátrixba zárt közösségei, jelentős kihívást jelentenek számos környezetben, a mezőgazdasági és élelmiszer-feldolgozó üzemektől az élelmiszer-szolgáltató létesítményekig.
A Kersia tanácsokat és megoldásokat kínál e kihívások hatékony kezelésére egy olyan háromdimenziós megközelítéssel, amely a következőket célozza meg

  • Megelőző intézkedések a biofilm kialakulása ellen
  • Biofilm kimutatása és jellemzése
  • Biofilm eltávolítása

Megelőző intézkedések a biofilm kialakulása ellen

  • A biofilm életciklusának első lépését, a megtapadást a felületek és berendezések megfelelő higiéniai kialakításával, megfelelő karbantartással és szükség esetén cserével előzze meg.
  • A lehető legnagyobb mértékben kerülje a felület szerves és ásványi maradványok okozta szennyeződéseit, amelyek megkönnyítik a kötődést és a biofilm kialakulását.
    Ez megköveteli, hogy a megfelelő, előzetesen meghatározott és validált tisztítási eljárásokat napi rendszerességgel végezzék, de az eltérések észlelése érdekében megfelelő nyomon követést és ellenőrzést is.

Biofilm kimutatása és jellemzése

Biofilmek mindazonáltal kialakulhatnak, de jelenlétüket gyakran nehéz megerősíteni és lokalizálni.
Az ellenőrzési tervnek figyelembe kell vennie ezt a lehetséges eredményt, ami csökkenti a mintavételi terv érzékenységét.
A biofilm jelenlétére akkor kell gyanakodni, ha a szennyeződés szokatlan mintázatával találkozunk, általában a nem megfelelő eredmények álvéletlenszerű kitörésével, és ha más ésszerűen lehetséges okokat a gyökérelemzéssel kizártak.
Míg a Kersia detektáló készlet segítségével vizuálisan kimutatható a biofilm jelenléte a felületeken, a körfolyamatokban a biofilm jelenlétét nehéz megerősíteni, mivel nem lehet közvetlenül hozzáférni, de az enzimes kezelés során történő mintavétellel kimutatható.

Biofilm eltávolítása

  A biofilm eltávolítása a szokásos kémiai protokollokkal nehezebb, mint a hagyományos talajok esetében, és mivel általában érett biofilmmel állunk szemben, enzimatikus gyógyító kezelésre van szükség.
A kialakuló biofilmnek a baktériumok leválása vagy szétszóródása előtti kezelését célzó időszakos megelőző kezelés is megfontolandó az egyes helyzetektől függően.
Az enzimatikus tisztítószeres kezelést kifejezetten a biofilm kezelésére tervezték, a baktériumokat magába záró mátrix megbontására kiválasztott enzimeket használva.
Mivel az enzimatikus eltávolítás során valószínűleg nagyobb számú baktérium szabadul ki a biofilmből, a fertőtlenítést gondosan el kell végezni annak érdekében, hogy a további élelmiszer-feldolgozás előtt a baktériumok száma megfelelő mértékben csökkenjen a megfelelő szennyezettségi szintre.

Biofilm a kezelés előtt

1 – Enzimatikus lebontás

2 – Kersia fertőtlenítőszer alkalmazása oxidálószerrel

Kapcsolódó cikkek

How to remove contaminants from delicate surfaces mitigating any damage ?