CC BY
23
УДК 613.287:637.1:637.128
Кухтин М.Д., д.вет.н. ([email protected]),
Тернотлъсъкий нацюналъный техтчныйутеерсытет ш. I. Пулюя Перкш Ю.Б., к.вет.н.,
Тернотлъсъка державна сыъсъкогосподарсъка дослгдна станщя 1нституту корм1в та стъсъкого господарства Подглля НААН Семанюк В.1., к.б.н., Лъв\всъкый нацюналъныйутверсытет ветерынарногмедыцыны I бютехнологт
Iмет С.З. Тжыцъкого Мурська С.Д., к.вет.н. © Державный науково-дослгдный контрольный тстытут кормовых добавок / ветерынарных препарат1в НААН
СУЧАСН1 ПОГЛЯДИ НА САН1ТАРНУ ОБРОБКУ ТЕХНОЛОГ1ЧНОГО УСТАТКУВАННЯ У ХАРЧОВ1Й ПРОМИСЛОВОСТ1
Проведено анал1з публшацш з проблем формування мжробных бюпл1вок на технолог1чному устаткуванш пры выробныцтв1 харчовых продуктгв. Встановлено, що перспектывным напрямком у боротъб1 з мтробнымы бюпл1вкамы е розробка засоб1в з ферментамы засоб1в для саштарног обробкы технолог1чногоустаткування.
Ключое1 слова: технолог1чне устаткування, санобробка, бюплгвкы, харчовг продукты, безпека.
Вступ. Одшею з основних операцш в систем! забезпечення безпечност1 харчових продукив е проведения ефективно! саштарно! обробки технолопчного устаткування на всьому еташ 1х виробництва. За умови, коли виробничий процес спланований \ технолопчне устаткування змонтоване ¿з дотриманням саштарно-ппешчних вимог, проводиться ефективна санобробка обладнання (очистка, миття, дезшфекщя), то контамшащя харчових продукт1в мжрооргашзмами ¿з навколишнього середовища е мЫмальною. Саштарну обробку технолопчного устаткування здшснюють до такого р1вня, при якому все, що залишаеться на внутршнш поверхш (залишки харчових продукт1в, мжрооргашзми) не створювало б загрози для безпеки \ якосп продукту. За даними ВООЗ мжробюлопчний чинник е одним з основних, який впливае на безпеку харчових продукт1в, а найбшьш суттевим джерелом мжробного обсшвання харчових продукт1в пщ час його виробництва е технолопчне устаткування. Бшьше 40 % харчових отруень людей у свт спричиняються мжрооргашзмами, яю надходять у сировину, та готов! продукти з технолопчного устаткування [1].
Результата останшх наукових дослщжень вказують, що мжрооргашзми виживають на технолопчному устаткуванш завдяки специф1чнш властивост1 -
© Кухтин М.Д., Перкш Ю.Б., Семанюк В.1., Мурська С.Д., 2012
302
це здатносп формувати бюпл1вки [2, 3]. Бюпл1вка - це жива сукупшсть одного або декшькох вид1в чи род1в бактерш, яка постшно оновлюеться, прикршлена до 6ioreHHoi' чи абюгенно! поверхн1 та оточена полкахаридним матриксом [4]. Матрикс - це сумш екзополшахарцщв, бшюв, нуклешових кислот та шших неоргашчних речовин, який захищае 6aKTepiï вщ фактор1в навколишнього середовища [5].
Метою роботи е огляд л1тературних даних про мехашзм формування, законом!рност! росту мжробних бюпл1вок та способи боротьби з ними на технолопчному устаткуванш.
Розвиток та pict бюпл1вок мае cboï особливосп для кожного виду м1крооргашзм1в, хоча мехашзм формування ïx мае загальш законом1рност1 [6]. Ключовими i3 них е таю: 1) основним моментом без якого не можливе утворення бюпл1вки, е процес адгезп мшрооргашзм1в до поверхш доступно! для подальшо! колошзаци; 2) формування бюпл1вки вщбуваеться в декшька етатв (етапшсть розвитку бюпл1вки); 3) для розвитку бюпл1вки мжрооргашзми повинш „спшкуватись" м1ж собою за допомогою сигнальних молекул; 4) мжрооргашзми у бюпл1вщ транскрибують гени, яю вщр1зняють ïx вщ планктонних кл1тин [6, 7].
Адгез1я м1крооргашзм1в залежить вщ довол1 велико! кшькост1 змшних чинниюв, особливо таких, як рщ та вид мжрооргашзму (не Bei мжрооргашзми мають однакову здатшсть до адгезп), ф1зичш i xiMÎ4Hi властивост1 поверхш (ïï макро- i мжроструктура, електростатична сила, гщрофшьшсть чи гщрофобшсть матер1алу) та ряду еколопчних фактор1в (осмоляршсть, pH, температура, парщальний тиск кисню, наявшсть антибактер1альних речовин i т.д.) [8-11]. Особливосп еколопчного запуску розвитку бюпл1вки можуть вщр1знятися у р1зних род1в та вид1в бактерш, однак очевидно, що саме еколопчш параметри мають значний вплив на переход бактерш вщ кнування i розмноження в планктонному сташ до прикршлення та формування бюпл1вки.
Шсля прикршлення м1крооргашзм1в до поверхш, починаеться процес росту та дозр1вання бюпл1вки. Надал1 ïï щшьшсть збшьшуеться, так як зв'язаш з поверхнею мжрооргашзми активно розмножуються та вщмирають, а позакл1тинш компоненти, яю синтезують 6aKTepiï, взаемодшть з оргашчними i неоргашчними молекулами навколишнього середовища та утворюють матрикс бюпл1вки. Згщно дослщжень M. Augustin та ш.. [12] у р1зних род1в i вид1в мжрооргашзм1в через неоднорщшсть екзопол1сахаридно-пептидного складу матрикс бюпл1вок бувае полюахаридний, у якому переважають вуглеводи, бшковий - пептиди та змшаний. Так, за даними дослщжень P. Speziale та ш [13], основним компонентом матриксу бюпл1вки золотистого стафшококу е полкахаридний м1жкл1тинний адгезии. У бюпл1вок мжрооргашзм1в роду Bacillus переважають бшки [14]. У той же час даш дослщжень вказують [15], що склад матриксу бюпл1вки залежить також вщ середовища в якому росте (icHye) мжрооргашзм, i в одного i того ж виду вш може вщр1знятися. Якщо бюпл1вка складаеться i3 деюлькох род1в або вид1в м1крооргашзм1в, то екзометабол1ти (поб1чш продукта життед1яльност1) одного виду мжрооргашзму
303
можуть використовуватися для забезпечення росту i розвитку шшого виду. При цьому бактерп одного виду забезпечують сво!ми л1гандами адгезш шших вид1в бактерш [16, 17]. Наприклад, на фермах та молокопереробних пщприемствах дошьне i технолопчне устаткування може бути контамшоване умовно-патогенними м1крооргашзмами (Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Yersinia enterobitica, Staphylococcus aureus, Pseudomonas ssp., Bacillus cereus i iH.). Встановлено, що екзопол1мерний матрикс бюпл1вки Pseudomonas fragi сприяе прикршленню i утворенню бюпл1вки Listeria monocytogenes [18]. Однак, може бути й шша ситуащя, коли мжрооргашзми, яю nepmi колошзували поверхню в процес1 конкуренци за субстрата, продукують no6i4Hi токсичш продукта життед1яльност1, що сприяють формуванню тшьки монобюпл1вки [19].
Проте потенщал росту будь-яко! мжробно! бюпл1вки залежить вщ наявност1 поживних речовин в навколишньому середовищ1, доступност1 ix для кл1тин, що знаходяться в середин! бюпл1вки, а також можливктю видалення продукта метабол1зму. Коли бюпл1вка досягае динам1чно! р1вноваги розвитку i критично! маси, частина мжробних кл1тин, яю найбшьш близью до адгезивно! поверхш, гинуть через нестачу поживних речовин, змши рН, кисню, накопичення токсичних метаболтв, а шша частина бактерш просто залишаеться в нерухомому сташ. Найбшьш глибою шари бюпл1вки, вщдалеш вщ колошзовано! поверхш, починають продукувати планктонш кл1тини, яю вшьно залишають бюпл1вку i колошзують iHmi поверхн1 [20].
Розумшня законом1рностей процесу формування бюпл1вки, И структурного складу, умов, за яких мжробш кл1тини покидають бюпл1вку пщ час саштарно! обробки технолопчного устаткування, необхщне при розробщ мийних, дезшф1куючих чи мийно-дезшф1куючих засоб1в i3 специф1чними властивостями для руйнування мжробних бюпл1вок. Дослщжено, що бактери у бюпшвщ е стшюш1 до дп антимжробних препарата, мийних та дезшф1куючих засоб1в, шж Ti, яю перебувають у планктонному сташ [21, 22, 23]. Ниш, згщно з вимогами м1жнародного законодавства до харчових продукта, виробники сировини та готових продукта повинш використовувати таю засоби для саштарно1 обробки технолопчного устаткування, при застосуванш яких утворення бюпл1вки мжрооргашзмами було б мшмальним [24].
Ефектившсть будь-яко! саштарно! обробки технолопчного устаткування залежить вщ складу х1м1чних засоб1в, температури робочих розчишв, тривалост1 процедури миття та застосування додатково! мехашчно! ди. Порушення одного i3 цих фактор1в вимагатиме корекци шших, проте вони не завжди будуть компенсоваш. Так, наприклад, для видалення бюпл1вок з устаткування найбшьш ефективним е застосування мехашчно! ди. В той же час д1я х!м!чних засоб1в знешкоджуе мжрооргашзми. KpiM вищезгаданих фактор1в, не менш важливими чинниками, яю впливають на саштарну обробку, е твердкть води, стушнь (Mipa) забруднення поверхш, мжроструктура поверхш, д1аметр труб, взаемод1я х1м1чних засоб1в i3 робочою поверхнею, методи використання засоб1в, швидюсть руху засоб1в та здатшсть ix д1яти на мжрооргашзми сформован! в бюпл1вки [25].
304
Для боротьби з мжрооргашзмами, яю сформован! у бюпл1вки, використовують два основних напрямки - це запобкання адгезп бактерш до робочо! поверхн1 устаткування i знищення тих мжрооргашзм1в, що перебувають в уже утворенш бюпл1вщ.
На сьогодшшнш день апробовано багато cnoco6iB, яю б перешкоджали адгезп мшрооргашзм1в до робочих поверхонь. 3 щею метою поверхню покривають юнами ср1бла або мщг Проте результати наукових дослщжень показали, що "дию" штами багатьох вид1в бактерш штенсивно колошзують поверхн1 даних метал1в [26], а також вони швидко покриваються молочними бшково-жировими залишками.
Дезшфкуюч1 засоби не завжди дшть на бактерп, яю сформован! у бюпл1вки, адже резистентшсть бактерш у бюпл1вках до дезшфшуючих речовин, антибютиюв чи антисептиюв, приблизно в 100 раз1в б1льша, н1ж у планктонних м1кроорган1зм1в [27]. Це пов'язано з тим, що в б1опл1вках м1крооргашзми перебувають в метабол1чно ¿нертних формах, на яю погано д1ють бюциди, а також через те, що пори i канали 61опл1вок не пропускають велик1 молекули 61оцид1в в середину бюпл1вки.
Заключения. Останн1 науков1 досл1дження [26] вказують, що перспективним напрямком в боротьб1 з мжробними б1опл1вками на технолог1чному устаткуванн1 е застосування поряд ¿з мийними i дез1нф1куючими засобами ферментних препарат1в, яю мають властив1сть руйнувати м1жкл1тинний полкахаридно-пептидний матрикс 61опл1вки. Проте, застосування ферментних засоб1в повинно базуватися на грунтовних досл1дженнях м1крофлори технолог1чного устаткування та складу компонешгв, як1 беруть участь у формуванш м1кробно! 61опл1вки на ньому.
Л1тература
1. Food poisoning incidents in France in 1998 / S. Haeghebaert, F. Le Querrec, V. Vaillant and other // Bull Epidemiol Hebdomad. - 2001. - P. 65-70.
2. Using enzymes to remove biofilms of bacterial isolates sampled in the food-industry / Yannick Lequette, Gauthier Boels, Martine Clarisse, Christine Faille // Biofouling. - 2010. - Vol.26, №4. - P. 421-431.
3. Understanding and modelling bacterial transfer to foods: a review / F. Pe'rez-Rodri'guez, A. Valero, E. Carrasco and other // Trends Food Sci. Technol. -2008. - P. 131-144.
4. Costerton J. W. The application of biofilm science to the study and control of chronic bacterial infections / J.W. Costerton, R. Veeh, M. Shirtliff // J. Clin. Invest. - 2003. - Vol.112(10). - P. 1466-1477.
5. Kolter R. Microbial sciences: the superficial life of microbes / R. Kolter, EP. Greenberg // Nature. - 2006. - Vol.441. - P. 300-302.
6. O'Toole G. A. Biofilm formation as microbial development / G. A. O'Toole, H. Kaplan, R. Kolter // Annu Rev Microbiol. - 2000. - № 54. - P. 49-79.
7. Prigent-Combaret C. Abiotic surface sensing and biofilm - dependent regulation of gene expression in Echerichia coli / C. Prigent-Combaret, O. Vidal, C. Dorel // J. Bacteriol. - 1999. -№ 181. - P. 5993-6002.
305
8. Carpentier B. Biofilms and their consequences, with particular reference to hygiene in the food industry / B. Carpentier, O. Cerf // S. Appl. Bacteriol. - 1993. -№ 75. - P. 499-511.
9. Anand Y.H. Mechanism of bacterial adhesion and pathogenesis of implant and tissue infections. Handbook of bacterial adhesion: principles, methods and applications / Y.H. Anand, R.S. Frieldman // - 2000. - P. 1-27.
10. O'Toole G. A. The initiation of biofilm formation in Pseudomonas fluorescens WC 365 proceeds via multiple, convergent signaling pathways: a genetic analysis / G. A. O'Toole, R. Kolter // Mol. Microbiol. - 1998. - № 28. - P. 449-461.
11. Platt L.A. Genetic analysis of Escherichia coli biofilm formation: defining the robes of flagella, motility, chemotaxis and type I pili / L.A. Platt, R. Kolter // Mol. Microbiol. - 1998. - № 30. - P. 285-294.
12. Augustin M. Assessment of enzymatic cleaning agents and disinfectants against bacterial biofilms / M. Augustin, T Ali - Vehmas, F. Atroshi // S. Pharmacol Sci. - 2004. - №7. - P. 55-64.
13. Speziale P. Prevention and treatment of Staphylococcus biofilm / P. Speziale, L. Visai, S. Rind // Curr. Med. Chem. - 2008. - №15. - P. 3185-3195.
14. Branda S.S. A major pritein component of the Bacillus subtilis biofilm matrix / S.S. Branda, F. Chu, D.B. Kearns et al // Mol. Microbiol. - 2006. - №59. -P. 1229-1238.
15. Hiansa S.M. Biofilm formation by Pseudomonas fluorescens WCS 365:a role for Lap D / S.M. Hiansa, G. A. O'ToOle // Microbiology. - 2006. - №152. - P. 1375-1383.
16. Costerton S.W. Bacterial biofilm in nature and disease / S.W. Costerton, K.S. Cheng, G.G. Geesey // Annu Rev. Microbiol. - 1987. - № 41. - P. 435-469.
17. Wolfaadt G.M. Multicellular organization in a degradative biofilm community / G.M. Wolfaadt, J.R. Sawrenre // Appl. Environ Microbiol. - 1994. -№60. - P. 434-446.
18. Zotova E.A. Microbial biofilms in food processing industry - Should they a concern? / E.A. Zotova // International Journal of Food Microbiology. - 1994. -№23. - P. 125-148.
19. Marsch P. D. Are dental diseases examples of ecological catastrophes / P. D. Marsch // Microbiology. - 2003. - № 149. - P. 279-294.
20. Маянский A.H. Стафилококковые биопленки: структура, регуляция, отторжение / A.H. Маянский, И.В. Чеботарь // Журнал микробиологии. 2011. -№1. - С.101-108.
21. Volkova H. Biofilms and hygiene on dairy farms and in the dairy industry: sanitation chemical products and their effectiveness on biofilms - a review / H. Volkova, V. Babak // Czech S. Food Sci. - 2008. - Vol. 26. - P. 309-323.
22. Кухтин М.Д. Теоретичне обгрунтування ветеринарно-саштарних норматив1в i розроблення системи контролю виробництва молока коров'ячого незбираного охолодженого : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня докт. вет. наук : спец. 16.00.06 'TirieHa тварин та ветеринарна саштар1я" / М.Д. Кухтин. -Льв1в, 2011. - 40, [1] с.
306
23. Vidal D.R. Bacterial biofilms and resistance to disinfectants / D.R. Vidal, C. Ragot // Annales Pharmaceutigues Francaises. - 2007. - №55. - P. 49-54.
24. Дж. Хола Очистка и дезинфекция. Режим доступа: http://baker-group.net/frozen-food/723-cleaning-and-disinfection.html.
25. Springthorpe S. Disinfection of surfaces and equipment / S. Springthorpe // J. of the Canadian dental Association. - 2000. - №66. - P. 58-60.
26. Costerton J. W. Microbiol biofilms / J. W. Costerton, Z. Lewandowski, D. E. Caldwell // Ann. Rew. Microbiol. - 1995. - № 49. - P. 711-745.
27. Levis K. Riddle of Biofilm Resistance / K. Levis // Antimicrobical Agents and Chemotherapy. - 2001. - Vol. 45, № 4. - P. 999-1007.
Summary
Kuchtyn M.D., Perkiy Yu.B., Semaniuk V.I., Murska S.D/
MODERN LOOKS TO SANITARY TREATMENT TECHNOLOGICAL EQUIPMENT IN FOOD INDUSTRY
The analysis of publications is conducted from the problems of fight against microbials biofilms on a technological equipment for the production of safe dairies. It is set that perspective direction in a fight against microbials biofilms is creation of new ferments preparations for the sanitization of technological equipment.
Key words: microbials biofilms, dairies, safety, technological equipment, sanitization.
Рецензент - к.вет.н., професор Козак М.В.
307
