Biofilm – Constante bron van micro-organismen en mogelijk ziekteverwekkers

Wat is biofilm?

Biofilms zijn complexe gemeenschappen van micro-organismen die zich hechten aan oppervlakken en omgeven zijn door een matrix van extracellulaire polymere stoffen (EPS).
EPS speelt een cruciale rol in de vorming, stabiliteit en bescherming van biofilms.
Afhankelijk van de omgevingsomstandigheden kan een biofilm bestaan uit Listeria monocytogenes, Bacillus cereus en mycoïdes, Salmonella spp, Campylobacter, Pseudomonas aeruginosa, Leuconostoc of Cronobacter (Enterobacter sakazakii) die de biofilmmatrix opbouwen (organische polymeren, polysacchariden, eiwitten, DNA, lipiden enz.) en andere (pathogene) micro-organismen, fagen, bederfveroorzakende enzymen, sporen, schimmels en gisten die binnen de matrix leven.
Dankzij deze structuur zijn biofilms veel beter bestand tegen biociden dan dezelfde bacteriën in een vloeibaar medium.
Deze complexe constructie garandeert overleving, zelfs in extreme omstandigheden.

De 3 stadia van biofilm

1. Adhesie/Atthechting In dit stadium komen individuele micro-organismen voor het eerst in contact met een oppervlak en beginnen zich eraan te hechten.
Deze initiële hechting is omkeerbaar en zwak.
De micro-organismen kunnen flagellen, pili of andere aanhangsels gebruiken om de aanhechting te vergemakkelijken.
Naarmate meer micro-organismen zich ophopen en hechten aan het oppervlak, beginnen ze extracellulaire polymere stoffen (EPS) te produceren, die een beschermende matrix rond de biofilm vormen.

2. Accumulatie/verzadiging Naarmate de biofilm zich verder ontwikkelt, beginnen micro-organismen binnen de biofilmgemeenschap te groeien en zich te vermenigvuldigen.
De EPS-matrix wordt uitgebreider en complexer en biedt de biofilm structurele stabiliteit.
De micro-organismen binnen de biofilmgemeenschap beginnen te communiceren via een proces dat quorum sensing wordt genoemd, waarbij ze signaalmoleculen vrijgeven om hun gedrag te coördineren.
Deze communicatie helpt bij het reguleren van de genexpressie, wat leidt tot de vorming van gespecialiseerde micro-omgevingen binnen de biofilm.
De biofilm wordt in deze fase zeer resistent tegen antimicrobiële middelen en de immuunrespons van de gastheer.

3. Dispersie De dispersiefase, waarbij micro-organismen in de biofilm loskomen van de biofilm, kan grofweg worden ingedeeld in actieve en passieve dispersie.
Passieve dispersie treedt op wanneer delen van de biofilm op natuurlijke wijze loslaten door fysieke krachten of omgevingsfactoren.
In de actieve dispersiefase ondergaan sommige micro-organismen in de biofilm fysiologische veranderingen en zetten het proces van loslating van de biofilm in gang.
Hierbij worden enzymen en oppervlakteactieve stoffen geproduceerd die helpen om individuele micro-organismen of clusters van cellen los te maken van de biofilm.
Eenmaal losgekomen kunnen micro-organismen nieuwe oppervlakken koloniseren en de vorming van nieuwe biofilms initiëren.

Het vermogen van biofilms om zich te verspreiden is een belangrijke overlevingsstrategie voor de micro-organismen in de biofilm.
Hierdoor kunnen ze nieuwe omgevingen koloniseren of ontsnappen aan ongunstige omstandigheden.
De biofilm is dus een constante bron van besmetting door de onvoorspelbare verspreiding van micro-organismen.

Biofilm in de voedingsindustrie

De economische verliezen veroorzaakt door biofilm zijn enorm.
47% van de teruggeroepen voedingsmiddelen houdt verband met biofilm, 1,3 miljard ton voedsel gaat verloren door besmetting en de gemiddelde directe financiële impact (herverzending en verloren verkoop) bedraagt 30 miljoen euro.
In de VS worden elke week 30 producten teruggeroepen, waarvan 27% vanwege niet-gedeclareerde allergenen, 27% vanwege salmonella, 10% vanwege Listeria, 10% vanwege niet-gedeclareerde stoffen en 26% vanwege andere redenen. [ 1, 2, 3] Biofilm is dus een belangrijk probleem voor de voedselindustrie, omdat het een directe invloed heeft op de voedselveiligheid en -geschiktheid.
Biofilm heeft ook een impact op fabrieksinstallaties: het kan weerstand veroorzaken tegen de stroming van vloeistoffen in de leidingen en CIP, door de ruwheid van oppervlakken te verhogen.
De slijmvorming vermindert de thermische prestaties in warmtewisselaars.
Er kan ook gas- en geurontwikkeling optreden.
Biofilm tast ook metalen oppervlakken aan, wat kan leiden tot het vrijkomen van microdeeltjes en legeringselementen.

Biofilm in watersysteem

Biofilms groeien gemakkelijk in plantaardige watersystemen, omdat ze veel vertakkingen bevatten en moeilijk te reinigen zijn, waardoor de biofilm zich gemakkelijker kan vasthechten aan de natte oppervlakken van het waterdistributiesysteem.
In dergelijke omstandigheden tasten bacteriën de waterkwaliteit aan en kunnen ze ook corrosie veroorzaken.
Om de ontwikkeling ervan te voorkomen, wordt drinkwater behandeld en moet de kwaliteit ervan worden gecontroleerd.
Kersia biedt oplossingen voor het verwijderen van bestaande biofilms door specifieke enzymatische producten toe te passen die de matrix die de biofilm beschermt hydrolyseren, organische materialen afbreken en minerale grond en polysacchariden oplossen.

Biofilm op boerderijen

Biofilms komen op verschillende plaatsen op boerderijen voor, omdat ze zich kunnen ontwikkelen op allerlei oppervlakken waar water, voedingsstoffen en micro-organismen aanwezig zijn.
Enkele veelvoorkomende plekken waar biofilms op boerderijen kunnen worden aangetroffen zijn:

  • Watersystemen: Biofilms vormen zich vaak in waterdistributiesystemen, zoals irrigatiepijpen, slangen en tanks, waar het water langzaam stroomt of stagneert.
  • Veehouderij: Biofilms kunnen zich ontwikkelen op oppervlakken in dierverblijven, zoals voederbakken, drinkbakken en muren, waar organisch materiaal een voedingsbron vormt voor microbiële groei.
  • Mestverwerkingssystemen: Biofilms kunnen zich vormen in mestopslagruimtes, waaronder putten, lagunes en goten, waar organisch materiaal van dierlijk afval aanwezig is.
  • Silo’s en opslagbakken: Landbouwopslagstructuren kunnen ook gastheer zijn voor biofilms op oppervlakken die in contact komen met opgeslagen granen, voeder of andere organische materialen.

Het voorkomen van biofilmvorming is cruciaal om de diergezondheid en de productiviteit van de boerderijomgeving op peil te houden en om de introductie van (via voedsel overgedragen) ziekteverwekkers in de voedselketen te voorkomen.

Biofilmbeheersing – een methodologische benadering

Biofilmcontrole – een kritische en methodologische benadering die essentieel is voor het handhaven van reinheid en hygiëne in verschillende sectoren – van boerderij tot bord.
Biofilms, gemeenschappen van micro-organismen ingekapseld in een beschermende matrix, vormen een aanzienlijke uitdaging in tal van omgevingen, van landbouwbedrijven en voedselverwerkende fabrieken tot foodservicefaciliteiten.
Kersia biedt advies en oplossingen om deze uitdagingen effectief aan te pakken door middel van een driedimensionale aanpak gericht op

  • Preventieve maatregelen tegen biofilmvorming
  • Biofilmdetectie en -karakterisering
  • Biofilm verwijderen

Preventieve maatregelen tegen biofilmvorming

  • Voorkom aanhechting, de eerste stap in de levenscyclus van een biofilm, met een goed hygiënisch ontwerp van oppervlakken en apparatuur, goed onderhoud en indien nodig vervanging.
  • Vermijd zoveel mogelijk organische en minerale restvervuiling van het oppervlak, waardoor aanhechting en de ontwikkeling van biofilm wordt bevorderd.
    Dit vereist dat de juiste reinigingsprocedures, vooraf gedefinieerd en gevalideerd, dagelijks worden uitgevoerd, maar ook een goede controle en verificatie om afwijkingen op te sporen.

Biofilmdetectie en -karakterisering

Biofilms kunnen zich toch vormen, maar hun aanwezigheid is vaak moeilijk te bevestigen en te lokaliseren.
Het controleplan moet rekening houden met deze mogelijke uitkomst, die de gevoeligheid van het bemonsteringsplan zal verminderen.
De aanwezigheid van biofilm moet vermoed worden wanneer een ongebruikelijk patroon van contaminatie wordt aangetroffen, meestal met pseudo-willekeurige uitbarstingen van niet-conforme resultaten, en wanneer andere redelijkerwijs mogelijke oorzaken zijn uitgesloten door een oorzakenanalyse.
Terwijl het mogelijk is om de aanwezigheid van biofilm op oppervlakken visueel aan te tonen met behulp van Kersia-detectiekit, is de aanwezigheid van biofilm in circuits moeilijk te bevestigen omdat het niet direct toegankelijk is, maar het kan worden gedetecteerd door bemonstering tijdens de enzymatische behandeling.

Biofilm verwijderen

Het verwijderen van biofilm met behulp van standaard chemische protocollen is moeilijker dan met conventionele bodems, en omdat we meestal te maken hebben met een volgroeide biofilm is een enzymatische curatieve behandeling noodzakelijk.
Periodieke preventieve behandeling, gericht op het aanpakken van een zich vormende biofilm voordat de bacteriën loslaten of zich verspreiden, kan ook worden overwogen, afhankelijk van elke situatie.
Enzymatische detergenten zijn specifiek ontworpen om biofilm aan te pakken, waarbij enzymen worden gebruikt die gekozen zijn om de matrix waarin bacteriën zich opsluiten te verstoren.
Aangezien er waarschijnlijk een groter aantal bacteriën vrijkomt uit de biofilm tijdens de enzymatische detergentie, moet er zorgvuldig gedesinfecteerd worden om er zeker van te zijn dat hun aantal gereduceerd wordt tot een adequaat besmettingsniveau voordat verdere voedselverwerking plaatsvindt.

Biofilm vóór behandeling

1 – Enzymatische afbraak

2 – Toepassing van een Kersia-desinfectiemiddel met oxidatiemiddel

Verwante artikelen