اهمیت بیوفیلم های میکروبی در صنایع غذایی

بیوفیلم

-بیوفیلم (زیـست لایـه) مجموعـه ای از سـلول هـای زنـده باکتریایی می باشد که به سطوح متصل می شـوند. اتـصال میکروارگانیسم به مـواد غـذایی و سـطوح تماسـی بـا غـذا مشکلات بهداشتی و زیان های اقتصادی ناشی از فساد مواد غـذایی را بـدنبال دارد. تشکیل بیوفیلم توسط میکروارگانیسم های بیماری زا با منشا غذایی و مولد فساد بر روی سطوح تماسی با غذا در کارخانه جات فرآوری مواد غذایی از نظر بهداشت عمومی و ایجاد آلودگی تقاطعی اهمیت فراوانی دارند.

- امـروزه بیـوفیلم هـا مـورد توجـه دانشمندان در رشـته هـای مختلـف نظیـر پزشـکی، محـیط زیست، فرآوری مواد غذایی و... قرار گرفته است. بیـوفیلم هـا در کارخانجات فرآوری مواد غذایی یکی از علل فساد مواد غذایی می باشند. بیوفیلم ها در زمینه بهداشت مواد غذایی بسیار مورد توجه بوده اند. توانایی میکروارگانیسم ها در اتصال و رشد در سطح و تماس با مواد غذایی در شرایط مطلوب از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

- امکان تشکیل بیوفیلم در هر سطحی که در محیط حاوی باکتری ها قرار گیرد، وجود دارد. در مکان های فرآوری مواد غذایی، باکتری ها همراه با سایر مولکول های آلی و غیر آلی نظیر پروتئین های گوشت و شیر جذب سطوح شده و شرایط ایجاد بیوفیلم را فراهم می کنند. این مولکول های آلی، غیر آلی و میکروارگانیسم ها از طریق انتشار و یا جریان متلاطم مایع، بر روی سطوح منتقل می شوند.

فرآیند تشکیل بیوفیلم

- فرآیند تشکیل بیوفیلم بدین صورت است که ابتدا گروه کوچکی از باکتری‌ها به یک سطح متصل می‌شوند و هسته اولیه را ایجاد می‌کنند. این هسته اولیه جذب سایر باکتری‌ها را تسریع می‌کند. پس از مدتی تعدادی از باکتری‌ها به تدریج از اجتماع میکروبی خارج شده تا در محل جدیدی بیوفیلم دیگری ایجاد کنند. رشد بیوفیلم‌ها روی تجهیزات فرآوری غذا باعث ایجاد آلودگی میکروبی در محصول شده و در نتیجه منجر به کاهش مدت زمان نگهداری محصول و افزایش شیوع بیماری‌های ناشی از غذا به ویژه مربوط به لیستریا مونوسایتوژنز و سالمونلا می‌گردد.

- در کارخانه‌های صنایع غذایی بیوفیلم‌ها در لوله‌ها، سطوح، نوارهای نقاله و سایر تجهیزات مرتبط با مواد غذایی تشکیل می‌شود. بیوفیلم‌ها بواسطه لایه محافظی که دارند اثر مواد ضدمیکروبی را به شدت کاهش می‌دهند به صورتی که برخی ضدعفونی کننده‌ها بر این بیوفیلم‌ها بی اثرند و برخی دیگر نیز مستلزم افزایش غلظت تا چندین برابر حالت طبیعی هستند.

باکتری های مولد بیوفیلم ها

- اگر میکروارگانیسم ها از سطح تماس مواد غذایی به طور کامل پاک نشوند، ممکن است به سمت تشکیل بیوفیلم ها و افزایش پتانسیل انتقال بیوتیک ها هدایت شوند.

- بیو فیلم ها می توانند از خانواده قارچ ها و باکتری ها باشند. باکتری های تولید کننده بیوفیلم ها شامل باکتری های گرم مثبت و گرم منفی هستند. باکتری های گرم مثبت: استافیلوکوکوس اورئوس، استافیلوکوکوس اپیدرمیدس و باکتری های گرم منفی: اشرشیاکلی و سودوموناس می باشند. بیو فیلم های حاوی باکتری های بیماری زا شامل سالمونلا، کلبسیلا، سودوموناس، کمپیلوباکتر و اشریشیا کلی هستند، چنین بیوفیلم هایی یکی از منابع آلودگی مواد غذایی می باشند که در سطوح تماسی با غذا تشکیل شده و مشکل ساز هستند.

- باکتریوسین ها و آنزیم ها دارای اهمیت فراوان و پتانسیل منحصر به فردی در صنایع غذایی برای کنترل موثر بیولوژیک ها و حذف بیوفیلم ها هستند. این استراتژی های کنترل زیستی جدید برای حفظ و نگهداری سیستم های بدون بیو فیلم، کیفیت و ایمنی مواد غذایی مهم تلقی می شوند.

- اهمیت بررسی بیوفیلم ها در صنایع غذایی به سبب اتصال باکتری های پاتوژن و مولد فساد به سطوح در تماس با موادغذایی است که حتی پس از انجام سیستم CIP از خطوط تولید حذف نمی گردند و منجر به تلفات اقتصادی و فساد میکروبی محصولات غذایی می گردد.

- یکی از بهترین مواد ضد بیوفیلمی، ضدعفونی کننده صنعتی با نام پراستیک اسید است که به طور کاملا موثر باعث حذف بیوفیلم از سطوح می شود. مکانیزم عمل پراستیک اسید، اکسیداسیون می باشد. این محلول اکسیدکننده بسیار قوی می باشد. در واقع، این ماده، غشای بیرونی سلول های باکتریایی، اندوسپورها، مخمرها و اسپورهای کپک را اکسید و متلاشی کرده و به این ترتیب، عمل ضدعفونی را انجام می دهد. این بدان معناست که این ضدعفونی کننده، علاوه بر از بین بردن بسیاری از میکروارگانیسم ها، قادر به نابودی اسپورها نیز می باشد.

- بیوفیلم ها در زمینه بهداشت مواد غذایی بسیار مورد توجه بوده اند، تشکیل بیوفیلم یک فرایند حرکتی است و مکانیسم های متفاوتی در پیوستن و رشد آنها دخیل هستند. مواد پلی مری خارج سلولی نقش مهمی در اتصال و سکونت میکروارگانیسم ها در سطح تماس مواد غذایی ایفا می کنند.

امکان اجرای پلاسمای سرد برای کنترل بیوفیلم ها در صنایع غذایی

به منظور پاک کردن و زدودن موثر و مفید بیوفیلم ها از سطح مواد غذایی و مواد در تماس با آنها تکنولوژی پردازشی جدید و بدون حرارتی با عنوان پلاسمای سرد در صنایع غذایی به کار گرفته شده است. عوامل موثر بر فعالیت ضد بیوفیلمی پلاسمای سرد عبارتند از نوع باکتری، سطح تماس و ضخامت بیوفیلم ایجاد شده. در فرایند از بین بردن بیوفیلم ها، پلاسمای سرد می تواند کمترین تاثیر را بر روی خصوصیات ارگانولپتیک محصولات غذایی بگذارد، این روش مانع از ایجاد اکسیداسیون لیپید ها می شود.

در صنایع غذایی، پلاسمای سرد کاربردهایی در فرآیند بسته‌بندی و تولید مواد غذایی دارد. در علوم محیطی نیز از آن برای تصفیه آب و هوا استفاده می‌شود. ظرفیت حرارتی پایین پلاسمای سرد، تنوع کاربردهای آن و هزینه تولید آن، باعث افزایش علاقه دانشمندان به استفاده از این فناوری شده است.

پلاسمای سرد با آسیب‎رساندن به DNA میکروبی و ساختارهای سطحی، میکروب‌ها را از بین می‌برد. موضوع مهم‌تر اینکه پلاسما قادر است میکروب‌های در حال رشد در بیوفیلم‌ها یا زیست‌لایه‌های موجود در زخم‎ها را از بین ببرد؛ اگرچه بیوفیلم‎های متراکم‌تر، مقاومت بیشتری را در برابر درمان نشان می‎دهد