ZDRAVOTNÍ NEZÁVADNOST POTRAVIN Tvorba biofilmů mikroorganismy problémy v potravinářských technologiích Michaela Vintrová Lucie Tomešová
OBSAH Co je to biofilm? Složení biofilmu Bakteriální biofilmy Tvorba biofilmu Technologie výroby potravin Negativní vliv biofilmů Likvidace bakteriálního biofilmu z ovoce a zeleniny Dopad na potravinářský průmysl Použité zdroje
CO JE TO BIOFILM? společenstva bakterií i vyšších organizmů, která tvoří tenké slizovité povlaky na různých površích podmínkou jejich vzniku je přítomnost vody, živin a kyslíku především ve vodním prostředí, ale i na povrchu půdy, povrchu rostlinných a částech živočišných těl (mohou se vyskytovat v potrubních systémech a zásobnících) jsou živnou půdou pro mnoho patogenních mikroorganizmů a poskytují jim dokonalou ochranu před účinkem chemikálií
BIOFILM
SLOŽENÍ BIOFILMU Biofilmy mohou tvořit: bakterie kvasinky plísně sinice řasy
BAKTERIÁLNÍ BIOFILMY Rod Staphylococcus především: Staphylococcus aureus grampozitivní, fakultativně anaerobní koky seskupené do hroznovitých tvarů, nejvýznamnějším patogenem rodu vyskytujícím se všude kolem nás (voda, vzduch, prach..) biofilmy se vytváří na potravinářských zařízeních či pracovních plochách způsobuje u lidí otravu z potravin alimentární intoxikaci tím, že se v potravině nahromadí za určitých podmínek toxické zplodiny jejich metabolizmu enterotoxiny
BAKTERIÁLNÍ BIOFILMY Rod Streptococcus především: Streptococcus pyogenes Tvoří biofilmy na kloubních náhradách, katetrech grampozitivní řetízkovitá bakterie, která může být původcem některých streptokokových infekcí způsobuje celou řadu nemocí, jako jsou např. různě silné infekce hrtanu, spálu, infekce kůže a podkoží, až po způsobení streptokokového toxického šoku, který je však dobře léčitelný antibiotiky na bázi penicilinu.
BAKTERIÁLNÍ BIOFILMY Rod Escherichia především: Escherichia coli fakultativně anaerobní gramnegativní bičíkatá tyčinkovitá bakterie žijící v tlustém střevě teplokrevných živočichů jedním s nejdůležitějších zástupců střevní mikroflóry a její přítomnost je nezbytná pro správný průběh trávicích procesů ve střevě tvoří biofilmy v nádržích s pitnou vodou, jezerech a řekách její přítomnost ve vodě indikuje fekální znečištění, které se může objevit buďto hned, nebo také až po 14 dnech, a tudíž vede k vyloučení vody pro použití jakožto pitné vody některé vzácnější kmeny E. coli jsou, nebo za určitých okolností mohou být patogenní a mohou způsobit různé zánětlivé stavy, jako např. zánět močového měchýře a řadu dalších závažných onemocnění
BAKTERIÁLNÍ BIOFILMY Rod Legionella především: Legionella pneumophila je gramnegativní, pohyblivá, nespirálující bakterie, která je tvořena štíhlými tyčkami, příp. vykazuje vláknitý charakter stěna obsahuje rozvětvené 2,3-dihydroxy - mastné kyseliny, které jsou charakteristické pro tento rod; nejsou přítomny u jiných bakterií. mohou být původci smrtelných onemocnění u člověka, hlavně pak u pacientů se sníženou imunitou - tzv. legionelóz. (všechny jsou potenciálně patogenní) onemocnění vzniká většinou inhalační cestou. Zdroj nákazy je obsažen v životním prostředí v celé jeho šíři, tj. např. ve vodě jezer a nádrží, vodních tocích, v rozvodech teplé vody, ve sprchových hlavicích i v klimatizačním zařízení, kde tak vytváří biofilmy
TVORBA BIOFILMU https://www.youtube.com/watch?v=j_81f2tuhjs
TVORBA BIOFILMU lze rozdělit do 5 kroků: 1. přichycení buněk k pevnému povrchu pomocí adhezinů 2. připevnění buněk k povrchu produkcí exopolymerních a silně adhezivních sloučenin 3. formování mikrokolonií a maturace biofilmu 4. pokročilá maturace, formování trojrozměrné struktury a tvorba kanálků mezi shluky buněk 5. uvolnění některých buněk a následná iniciace tvorby nových biofilmů
TVORBA BIOFILMU
TECHNOLOGIE VÝROBY Problém procesu přichycování bakterií na povrchy v kontaktu s potravinami není dosud vyřešen. Růst biofilmů v prostředích zpracování potravin vede ke zvýšené možnosti mikrobiální kontaminace zpracovávaného produktu to zvyšuje riziko snížené uchovatelnosti a přenosu chorob. Pro zlepšené pochopení a potlačování biofilmů v podnicích na zpracování potravin musí výzkum pokročit v oblasti metod studia biofilmů. Spolehlivější technika pro přímé pozorování biofilmů v prostředích zpracování potravin nebo efektivní experimentální systém, který simuluje prostředí zpracování potravin jsou jedním z nejnaléhavějších výzev pro moderní mikrobiologii.
NEGATIVNÍ VLIV BIOFILMŮ Mikrobiální organismy, zejména pak bakterie, mají tendenci shlukovat se do složitých útvarů pokrývajících tenkou vrstvou jejich tělíček rozsáhlé povrchy (biofilm) Ve formě biofilmu - bakterie více odolné před účinky antibiotik a způsobují celou řadu problémů lidskému imunitnímu systému Zároveň mají za následek nejrůznější průmyslové kontaminace, dále tzv. biofouling a biokorozi, která je problémem u historických památek Problémy způsobené biofilmy : o o o o Ucpávání náplní chladicích věží, potrubí a průchodů vody Zrychlená koroze Snížená účinnost přenosu tepla Zvýšené riziko tzv. legionářské nemoci
LIKVIDACE BAKTERIÁLNÍHO BIOFILMU CHRÁNÍCÍHO PATOGENY USDA vyvinuli postup ošetření plodů, který likviduje biofilm na ovoci a zelenině. bakterie na povrchu produktů vytvářejí polymerní biofilm, který chrání bakteriální buňky před poškozením při obvyklých metodách mytí a sanitace se nemusí dostat do kontaktu s čisticím roztokem, naopak se dostane dovnitř plodu pokus s melouny kontaminovanými salmonelou, které ponořili do vody o teplotě 24,4 C na 3 minuty za účelem usmrcení patogenů a poté zabalili plody do plastového obalu, aby se zabránilo rekontaminaci před chlazením v ledové lázni prodlouží skladovatelnost a nezhorší jakost.
BIOFILMY A JEJICH DOPAD NA POTRAVINÁŘSKÝ PRŮMYSL přítomnost biofilmů v potravinářském průmyslu je běžná biofilmy mohou existovat na všech typech povrchů v potravinářských závodech přichycení bakterií do potravinářského produktu nebo kontaktních ploch vede k závažným hygienickým problémům a ekonomickým ztrátám hlavní problémy v potravinářském průmyslu je přežití potravinářských patogenních mikroorganismů nebo mikroorganismů kazící potraviny v důsledku nedostatečné dezinfekci ploch a nástrojů, které přicházejí s potravinami do kontaktu Důsledky: nepřijetí výrobku, ekonomické ztráty a dokonce i nemoci (potravinové patogeny)
BIOFILMY A JEJICH DOPAD NA POTRAVINÁŘSKÝ PRŮMYSL biofilmy jsou zodpovědné za mechanická ucpání, brání přenosům tepelné energie a urychlují proces koroze povrchů v mlékárenském průmyslu a dalších odvětvích, se během frakcionace mléka a jiných kapalin používá ultrafiltrace a reverzní osmózy. membránové filtry mají velmi malé póry, které jsou neustále ve styku s potravinami mikrobiální nánosy blokují póry a způsobují zanášení filtru, což vede ke ztrátám důležité efektivní čištění jako prevence před nebezpečnými a drahými poškozeními
POUŽITÉ ZDROJE www.bezpecnostpotravin.cz www.visavet.es www.wikipedia.cz www.youtube.com www.google.cz Bakalářská práce: Problematika tvorby biofilmů Jan Mikulášek (2009)
Děkujeme za pozornost