Биоплёнки – это колонии микроорганизмов, устойчивые к чистящим средствам и санитайзерам. Они являются одной из главных проблем безопасности пищевой продукции.
Существует два вида биоплёнок: планктонные (плавающие в жидкостях) и неподвижные (прилипшие к твёрдым поверхностям). В формировании биоплёнки участвуют различные виды микроорганизмов: бактерии (псевдомонада, стафилококк, кишечная палочка), грибки (кандида, аспергилл), простейшие (амёбы, солнечники).
Биоплёнки вырабатывают внеклеточное полимерное вещество (ВПВ), или «слизь», которое состоит из полисахаридов, белков, фосфолипидов, тейхоевых кислот и нуклеиновых кислот. ВПВ, масса которого составляет более 90% всей массы большинства биоплёнок, защищает микроорганизмы от внешнего воздействия, закрывая их куполообразным барьером.
Формирование биоплёнки – это динамический процесс, состоящий обычно из пяти этапов:
1. Обратимое скопление планктонных клеток на поверхности
2. Необратимое скопление, формирующее первый слой на поверхности
3. Построение архитектуры биоплёнки путём формирования многослойной структуры и микроколоний
4. Формирование куполообразной структуры ВПВ
5. Дисперсия, во время которой часть клеток отделяется от биоплёнки для начала нового цикла
Микробные клетки внутри биоплёнки расположены близко друг от друга, что позволяет им взаимодействовать с помощью обмена веществами и координировать свои действия по реагированию на внешние враждебные условия. Это называется «чувством кворума» (по-английски quorum sensing, или QS). С помощью QS бактерии мониторят плотность клеток в биоплёнке и регулируют коллективное поведение.
Проще говоря, биоплёнка – это коллектив, дающий микроорганизмам такие преимущества, как:
- Физическая устойчивость к сушке и обезвоживанию
- Механическая защита от различных способов обработки поверхности
- Химическая устойчивость к дезинфицирующим и антимикробным средствам, используемым в пищевой промышленности
Чем опасна биоплёнка
Эти преимущества означают, что биоплёнка – серьёзная угроза для безопасности пищевой продукции. Патогены из неё могут стать причиной массовых отравлений людей или животных, а бороться с ней обычными антимикробными средствами не получается. Пищевые продукты любого происхождения (растительного, животного, грибного) содержат питательные вещества, необходимые для размножения патогенов. В зависимости от состава производимого продукта могут образовываться биоплёнки с конкретными микроорганизмами.
Таблица 1. Микроорганизмы в биоплёнках, возникающих на производстве конкретных продуктов
| Категория продуктов | Опасные патогены |
| Молочные продукты | Листерия моноцитогенезная, стафилококк золотистый, кишечная палочка, энтерококк, кронобактер |
| Мясные продукты | Сальмонелла, стафилококк з., листерия м., кишечная п., газовая гангрена, энтерококк, энтеробактер клоаки |
| Морепродукты | Листерия м., стафилококк з., вибрионы |
| Фрукты и овощи | Кишечная п., сальмонелла, листерия м., кронобактер, восковая бацилла |
В крупных системах производства пищевых продуктов с течением времени возникают условия для формирования биоплёнок на линиях производства и поверхностях, контактирующих с продуктом (ПКП). Заражение продукта может случиться на любом этапе производства, в том числе из-за перекрёстного заражения в производственных зонах. Места формирования биоплёнок зависят от типа производимого продукта и используемого оборудования. Биоплёнки могут образовываться:
- В воде и других жидкостях
- На полу
- На оборудовании и инструментах (в том числе в пастеризаторах)
- На мембранах обратного осмоса
- На столах и диспенсерах
- На конвейерах
- На перчатках сотрудников
- На тушах животных
- В хранилищах
- На упаковочных материалах
Микроорганизмы и следы их жизнедеятельности, попавшие из биоплёнки на продукт, могут сделать его опасным для жизни и/или неприятным на вкус и запах. Для предприятия они опасны ещё и тем, что могут вызвать коррозию металлических поверхностей, для очистки или замены которых придётся приостанавливать производство.
Биоплёнки и антимикробная резистентность
Антимикробная резистентность (АМР) микроорганизмов – одна из главных проблем мирового здравоохранения, а формирование биоплёнки – один из механизмов, делающих микробы устойчивыми к антимикробным веществам. Когда планктонные клетки трансформируются в неподвижную плёнку, АМР достигается за счёт резкого увеличения генетического материала среди патогенов. Так биоплёнка становится устойчивой к антимикробным и дезинфицирующим средствам: микроорганизмы в ней могут выдержать дозу в 10-1000 раз больше, чем необходимая доза для их устранения по отдельности. По этой же причине болезни, вызванные микробами из биоплёнок, могут оказаться комбинированными и устойчивыми к лечению.
Поэтому при дезинфекции помещений очень важен правильный выбор антимикробных химикатов: если применить ненужный химикат, он может сработать как возбудитель и спровоцировать активность биоплёнки вместо того, чтобы предотвратить её появление.
Борьба с биоплёнками
Итак, традиционные методы уничтожения патогенов (чистка и дезинфекция, термообработка продуктов и поверхностей, обработка озоном) в случае биоплёнок могут не сработать. Для борьбы с ними применяются следующие вещества и технологии:
- Бактериофаги
- Бактериоцины
- Ингибиторы QS, в том числе параоксоназы, которые лишают биоплёнку чувства кворума
- Эфирные масла: коричневый альдегид, карвакрол, цитрал, тимол
- Поверхностно-активные вещества, например, личенизин
- Детергенты, содержащие протеазы, гликозидазы и другие антиферментные вещества
- Модификация стальных поверхностей (покрытие наночастицами серебра, меди, цинка или антибиоплёночных полимеров с бактериоцинами)
- Высокое гидростатическое давление
- Обработка нетепловой плазмой для уничтожения патогенов
Лучше всего применять комбинированный подход, состоящий из двух и более методов борьбы с биоплёнками. Так можно бороться с микробами, использующими разные механизмы выживания. Важно помнить, что соблюдение надлежащих гигиенических и производственных практик (GHP/GMP) – ключ к предотвращению появления биоплёнок на ПКП.
Источник: crispy.news
