Biofilmvorming in de voedingsindustrie

Een biofilm is een gestructureerde aggregatie van microbiële cellen (eenzelfde soort of verschillende soorten) ingesloten in een zelfgeproduceerde extracellulaire polymere matrix, waarbij de microbiële cellen onderling, maar ook op oppervlakten zijn vastgehecht (Srey et al., 2012; Roder et al., 2015). Biofilms vertonen een hoge tolerantie ten opzichte van antimicrobiële middelen zoals biociden en ontsmettingsmiddelen doordat de matrix een fysieke barrière vormt .

De matrix bestaat uit verschillende componenten zoals bijvoorbeeld polysacchariden, eiwitten, nucleïnezuren, vetten en mineralen. Deze matrix wordt grotendeels opgebouwd door de micro-organismen zelf maar ook omgevingscomponenten kunnen zich in de matrix bevinden. De opbouw van de matrix wordt versterkt met behulp van de extracellulaire bacteriële structuren zoals pili, fimbriae en flagellen (Flemming en Wingender., 2010).  Voorbeelden van micro-organismen die biofilms kunnen vormen zijn  Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella spp. en Pseudomonas spp. en Esherichia coli.

 

Figuur 1: vijf fasen van biofilmvorming (Marchand et al., 2012)

Biofilms worden gevormd in verschillende stappen. De vijf fasen zijn initiële vasthechting (1), irreversibele aanhechting (2), ontwikkeling van de biofilm (3), maturatie (4) en dispersie (5).

Biofilmvorming komt ook voor in de voedingsindustrie.  Microbiële contaminatie in de voedingsindustrie kan resulteren in biofilmvorming in leidingen of op oppervlakken die onvoldoende gereinigd werden; op deze plaatsen zijn er vaak nog grote hoeveelheden organische resten aanwezig die microbiële adhesie promoten. De aanwezigheid van biofilms in de voedingsindustrie is een sporadische of een continue bron van microbiële besmetting. Dit leidt tot financiële verliezen doordat het besmet voedsel vernietigd moet worden. Frequent reinigen en grondig ontsmetten van oppervlaktes en leidingen is een eerste en uiterst belangrijke stap in het voorkomen van biofilmvorming.  

 

Enige voorzichtigheid is aan te raden om de term “biofilms” te gebruiken. Deze term kan enkel en alleen gebruikt worden om vastgehechte micro-organismen in een zelfgeproduceerde matrix te benoemen. Micro-organismen, die na reiniging, in organische resten blijven plakken, vormen eigenlijk maar zelden een biofilm.

Momenteel bestaat er nog geen universele  manier om biofilms te detecteren. Micro-organismen aanwezig in een biofilm kunnen opgespoord worden (bv. staalname gevolgd door opkweken). Het is ook mogelijk om componenten van de extracellulaire matrix te  detecteren door bijvoorbeeld  colorimetrische methoden (bv. eiwitkleuringen). Maar de aanwezigheid van organische componenten op een oppervlak duidt niet altijd op biofilmvorming; vaak gaat het om niet verwijderde organische resten.

Figuur2: Biofilmvorming op een transportband (Midelet, 2002)

Wat te onthouden?

• De detectie van eiwitten met commerciële colorimetrische methodes geven geen directe indicatie op de aanwezigheid van een biofilm.

• Behandeling van een biofilm start met een goede reiniging zodat al het organische vuil en grotendeel van de micro-organismen worden verwijderd.

• Een degelijke desinfectie na de reiniging is een must om overige micro-organismen af te doden.

• Cid Lines investeert verder ook om op een wetenschappelijk onderbouwde manier biofilms te gaan simuleren. Hierbij werden degelijke toestellen aangekocht die biofilms simuleren in zowel statische en flow condities. Vervolgens wordt de werking van biociden getest door de afdoding van de biofilm te bepalen.

Referenties: 

Midelet, G. (2002). Etude des transferts microbiens par contact depuis des surfaces inertes vers un aliment. Application à la situation industrielle des bandes convoyeuses utilisées dans l’industrie de la viande. Ph.D. Thèse d’Université; Université de Bourgogne.

Røder HL, Raghupathi PK, Herschend J, Brejnrod A, Knøchel S, Sørensen SJ, Burmølle M. (2015). Interspecies interactions result in enhanced biofilm formation by co-cultures of bacteria isolated from a food processing environment. Food Microbiol. 2015 Oct;51:18-24.

Flemming HC, Wingender J. (2010). The biofilm matrix. Nat Rev Microbiol. 2010 Sep;8(9): 623-33.

Marchand S, De Block J, De Jonghe V, Coorevits A, Heyndrickx M, Herman L. Biofilm Formation in Milk Production and Processing Environments; Influence on Milk Quality and Safety. (2012) Comprehensive reviews in food science and food safety. 11(2): 133-147.