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Costituzione di biofilm da Listeria monocytogenes
Listeria monocytogenes è un batterio Gram-positivo, ubiquitario, a forma di bastoncino, che causa la listeriosi umana, una malattia rara associata ad alti tassi di ospedalizzazione e mortalità.
È in grado di formare biofilm su diverse superfici utilizzate nell’industria alimentare, rappresentando un importante problema per la sicurezza, perché potrebbe fungere da fonte di contaminazione.
Infatti, è stato isolato da un’ampia gamma di alimenti trasformati [2, 3, 4, 5] e anche il cibo cotto può essere contaminato a causa della contaminazione post-processo.
Questo patogeno è in grado di attaccarsi a molte superfici a contatto con gli alimenti, come acciaio inossidabile, polistirene e vetro [6].
È stato riscontrato che persiste anche per diversi anni nelle industrie alimentari, dove potrebbe causare contaminazioni incrociate ricorrenti di prodotti alimentari. [14]
La prima fase di formazione del biofilm corrisponde al passaggio della cellula batterica dallo “stato plantonico”(batteri in forma libera) a quello “sessile (cellule strettamente vincolate e fortemente attaccate le une alle altre)”; segue una fase di adesione reversibile e adesione irreversibile, crescita e produzione della matrice extracellulare, costituzione del biofilm maturo e dispersione.
Le procedure igieniche sono solitamente finalizzate alla rimozione della contaminazione fisica, chimica e microbica dall’ambiente di produzione e dovrebbe basarsi su un programma di valutazione del rischio in cui i punti critici di contaminazione, le fonti di contaminazione e i livelli target per garantire la sicurezza alimentare siano stabili [7].
La convalida del processo di igiene è quindi di grande importanza per verificare che la pulizia e la disinfezione sia stata eseguita correttamente e che le superfici a contatto con gli alimenti e le attrezzature di produzione siano prive di contaminazione prima della produzione [1] [2].
Strategie di individuazione dei biofilm nell’industria alimentare
Negli ultimi anni c’è stato un crescente interesse per l’uso di reagenti a base di coloranti per evidenziare la presenza della matrice del biofilm [8].
Tra questi, TBF® 300 (Betelgeux-Chrosteyns, Valencia, Spagna) [9] e [10] è disponibile sul mercato dal 2011 come strumento rapido per l’identificazione specifica dei biofilm. TBF® 300 si basa sulla rodamina B come agente colorante di contrasto che rivela l’estensione totale della biomassa, indipendentemente dalla sua attività [11].
Questo prodotto viene applicato come schiuma o spruzzato su punti campione, dove viene lasciato agire per alcuni minuti e poi sciacquato. La composizione di TBF 300 include tensioattivi e componenti ausiliari per migliorare le prestazioni della schiuma e stabilità del colorante.
La permanenza della colorazione residua dopo la fase di lavaggio è normalmente associata alla presenza di biofilm sulla superficie [12] e [13].
Questo prodotto è consigliato per l’applicazione su superfici metalliche a causa del rischio di colorazione permanente su superfici plastiche o porose che porterebbero a falsi positivi.
La superficie che possono leggere è di circa 10 cm2; il tempo di contatto è molto breve mentre la positività è legata a una colorazione rosa.
L’efficacia del metodo è discussa in diverse pubblicazioni scientifiche [11] concordi nel fatto che l’aspetto positivo è la possibilità di valutare la presenza di contaminazioni in situ fornendo così una valutazione immediata di come sono state condotte le procedure di pulizia, sia finali che intermedie.
Uno strumento più recente e di grande interesse per la valutazione dello stato di igiene delle superfici è Fresh Check (FreshCheck UK). Questo prodotto è a base di Chromeazurol S (CAS), un cromoforo contenente ferro (Fe3+) che cambia colore quando lo ione ferro viene rimosso dalla sua struttura [11].
La maggior parte dei microrganismi produce siderofori con un’elevata capacità di legame del ferro, quindi sequestreranno il ferro dal CAS produrranno un visibile cambiamento di colore [12].
Il cambiamento di colore può verificarsi anche in presenza di altri residui solitamente presenti nell’industria alimentare, come residui detergenti o sporco alimentare.
Una volta spruzzato sulle superfici di prova, i risultati si ottengono entro 30 secondi con un viraggio di colore facilmente visibile ad occhio nudo.
FreschCheck è viola se applicato su superfici pulite e vira verso il verde o l’arancio quando reagisce con la contaminazione residua presente.
Tra gli evidenziatori di biofilm c’è anche il Biofinder chein presenza di microrganismi attivi induce la produzione perossido di idrogeno.
La quantità di perossido di idrogeno varia in funzione dell’entità della reazione anche se il dato prodotto risulta comunque essere prevalentemente qualitativo.
Il risultato è leggibile in 10 secondi in caso di contaminazione elevata e in 30 secondi in caso di media contaminazione.
L’utilizzo di questa sostanza è mirata ad investigare la presenza di batteri specificatamente catalasi positivi come Listeria e Stafilococchi ma anche Legionella o Pseudomonas. .
Realco, invece, è un rilevatore a base di enzimi.
La colorazione blu di questo reattivo aderisce in maniera specifica alle sostanze organiche come gli esopolisaccaridi (EPS) che formano la matrice protettiva del biofilm.
Strategie di eliminazione dei biofilm nell’industria alimentare
I biofilm nell’industria alimentare possono essere eliminati adottando diverse strategie come metodi fisici, chimici e biologici.
L’uso di detergenti a base di enzimi come bio-detergenti può rappresentare una valida opzione per superare i problemi di sicurezza relativi alla presenza di biofilm nell’industria alimentare. In alcuni casi, a causa dell’eterogeneità dell’EPS, può essere necessaria una miscela di enzimi per una sufficiente degradazione del biofilm.
Tuttavia, l’uso degli enzimi nel controllo del biofilm è ancora limitato a causa dei prezzi bassi dei prodotti chimici rispetto a quelli degli enzimi.
Infatti, la tecnologia di produzione di questi enzimi e dei detergenti a base di enzimi sono per lo più protetti da brevetto. [17]
Alcuni studi hanno dimostrato che alcuni detergenti possono tuttavia avere effetti battericidi mentre alcuni disinfettanti sono in grado di depolimerizzare EPS, consentendo così il distacco del biofilm dalle superfici.
È il caso di agenti ossidanti come il cloro e il perossido di idrogeno. [16]
La scoperta che molti batteri usino il quorum sensing per formare biofilm rende questo meccanismo comunicativo un bersaglio per il loro controllo. L‘inibizione del quorum sensing può rappresentare una strategia antimicrobica naturale e diffusa con un impatto significativo sulla formazione di biofilm.
Una buona comprensione dei fenomeni di segnalazione cellula-cellula di batteri come Listeria monocytogenes può essere utilizzata per controllare il processo di formazione del biofilm mediante l’identificazione di prodotti che possono agire come antagonisti del quorum sensing. Questa proprietà può portare allo sviluppo di prodotti naturali nuovi ed efficienti per il controllo del biofilm. [15]
Conclusioni
Tutti questi nuovi strumenti di controllo ed eliminazione dei biofilm rappresentano una preziosa opportunità per i produttori di alimenti e i revisori dell’igiene di migliorare il processo di verifica. Infatti, essi aiutano ad ottenere maggiori dettagli sulla presenza di contaminazione dopo la pulizia e la disinfezione.
Speriamo che tu abbia trovato la lettura di questo articolo sul rilevamento e contrasto dei biofilm interessante. Per altri contenuti simili, consulta la sezione Blog del nostro sito web. E se vuoi restare sempre al passo con le ultime novità in fatto di Agrifood, iscriviti alla nostra Newsletter!
[1] Cossart, P. Illuminando il panorama delle interazioni ospite-patogeno con il batterio Listeria monocytogenes Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 19484–19491.
[2] EFSA (Autorità europea per la sicurezza alimentare). Richiesta di aggiornamento del precedente parere SCVPH sul rischio di Listeria monocytogenes correlato agli alimenti pronti e consulenza scientifica sui diversi livelli di Listeria monocytogenes negli alimenti pronti e il relativo rischio di malattia umana – Sci. EFSA J. 2008, 6, 599.
[3] Donlan, RM Biofilm: vita microbica sulle superfici. Emerg. Infettare. Dis. 2002, 8 , 881-890.
[4] Jofre, A.; Garriga, M.; Aymerich, T.; Pérez-Rodriguez, A.-V.; Carrasco, E.; Bover-Cid, S. Colmare le lacune per eseguire una valutazione del rischio su Listeria monocytogenes negli alimenti pronti per il consumo (RTE): Attività 1, un’ampia ricerca della letteratura e selezione di studi con estrazione di dati su L. monocytogenes in un’ampia gamma di RTE cibo. Sostegno dell’EFSA. Publ. 2016.
[5] Vitas, AI; Garcia-Jalon, VAEI Presenza di Listeria monocytogenes negli alimenti freschi e trasformati in Navarra (Spagna). Int. J. Microbiolo alimentare. 2004, 90 , 349-356.
Vongkamjan, K.; Fuangpaiboon, J.; Turner, deputato; Vuddhakul, V. Vari prodotti pronti da negozi al dettaglio collegati al verificarsi di diverse Listeria monocytogenes e Listeria spp. Isolati. J. Food Prot. 2016, 79, 239-245.
[6] D’Ostuni, V.; Tristezza, M.; De Giorgi, MG; Rampino, P.; Grieco, F.; Perrotta, C. Presenza di Listeria monocytogenes e Salmonella spp. nei prodotti trasformati di carne provenienti da stabilimenti industriali del Sud Italia. Controllo alimentare 2016, 62 , 104-109.
[7] Di Bonaventura, G.; Piccolomini, R.; Paludi, D.; D’Orio, V.; Vergara, A.; Conte, M.; Ianieri, A. Influenza della temperatura sulla formazione di biofilm da Listeria monocytogenes su varie superfici a contatto con gli alimenti: relazione con la motilità e l’idrofobicità della superficie cellulare. J. Appl. Microbiolo. 2008, 104, 1552–1561.
[8] Lorenzo, F.; Orihuel, E.; Bertó, R.; López, C. Control de la presencia de biofilms en las industrias alimentarias. Aliment. Equipos Tecnol. 2011, 264, 43–47.
[9] Lorenzo, F.; Orihuel, E.; López, C.; Catalá, M.; Bertó, R.; Orihuel, E.; San Jose, C.; Orgaz, B. A rapid, easy technique for routine control of biofilms on surfaces. In Proceedings of the 2ndWorkshop on Food Safety: Technologies and Innovations Applied to Food Safety, Valencia, Spain, 5–6 July 2012.
[10] Bond, A.; Simpson, J.; Peach, R. Colour changing compositions. International Patent Application WO 2018/185486 A1, 11 October 2018.
[11] Milagres, A.M.F.; Machuca, A.; Napoleão, D. Detection of siderophore production from several fungi and
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[12] Campden BRI. Rapid Methods for Hygiene Determination; Campden BRI: Chipping Campden, UK, 2018.
[13] Bajerski, F.; Stock, J.; Hanf, B.; Darienko, T.; Heine-Dobbernick, E.; Lorenz, M.; Naujox, L.; Keller, ERJ; Schumacher, HM; Friedl, T.; et al. Contenuto di ATP e vitalità cellulare come indicatori di criostress nella diversità della vita.Davanti. fisiolo.2018, 9, 921.
[14] Cadena, M.; Kelman, T.; Marco, M.L.; Pitesky, M. Understanding Antimicrobial Resistance (AMR) Profiles of Salmonella Biofilm and Planktonic Bacteria Challenged with Disinfectants Commonly Used During Poultry
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[15] Lorenzo, F.; Orihuel, E.; López, C.; Catalá, M.; Bertó, R.; Orihuel, E.; San Jose, C.; Orgaz, B. A rapid, easy
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[16] Bond, A.; Simpson, J.; Peach, R. Colour changing compositions. International Patent Application WO 2018/185486 A1, 11 October 2018.
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[18] Di Bonaventura G., Piccolomini R., Paludi D., D’Orio V., Vergara A., Conter M. and Ianieri A. 2008. Influence of temperature on biofilm formation by Listeria monocytogenes on various food-contact surfaces: relationship with motility and cell surface hydrophobicity. J. Appl. Microbiol. 104:1552-61.
[19] Campden BRI. Rapid Methods for Hygiene Determination; Campden BRI: Chipping Campden, UK, 2018.
Maria Doto
Maria Doto è tecnologo alimentare specializzato in tematiche di sanità pubblica e sicurezza alimentare. Nello specifico si occupa di studiare agenti infettivi di natura zoonosica che possono essere veicolati all’uomo dagli alimenti di origine animale e vegetale, trasferibili al consumatore tramite il consumo di prodotti contaminati.
