Probleem op deze pagina?

Project: KILLFILM - Controle van biofilmvorming in de productieomgeving om een langere shelf-life te kunnen garanderen

VIS/CO: Collectief onderzoek van Vlaamse Innovatiesamenwerkingsverbanden
01/01/2014
31/12/2016

Isolatie en identificatie van belangrijke biofilmvormers, en dit sectorspecifiek
Opbouw van een reproduceerbaar modelsysteem voor aanmaak van biofilmen
Inzicht in genetische wijzigingen in biofilmen
Optimale inhibitorproducten voor biofilmvorming
Geoptimaliseerde detectiemethodes voor biofilmen
Innovatieve en effectieve technieken voor verwijdering van biofilmen
Leidraad met praktische richtlijnen

Voorliggend project richtte zich zowel tot voedingsbedrijven met sterk bederfbare producten (zuivel, vleeswaren, kant- en klare maaltijden, brouwerij, sausen en salades, voorversneden producten,…) als tot bedrijven gespecialiseerd in aanmaak van reinigingsmiddelen, reiniging, inspectie en hygiëneopvolging.

Het project bestond uit 4 werkpakketten. In het eerste werkpakket lag de focus op de problemen binnen de levensmiddelenbedrijven uit de gebruikersgroep. Speerpunten waar er mogelijk sprake kon zijn van een biofilm bleken zeer verschillend per sector en per bedrijf. Er werden verschillende detectie- en bemonsteringsmethoden geëvalueerd om de kritische punten van vermoedelijke biofilmvorming in de bedrijven in kaart te brengen. Ondanks de lagere microbiële opbrengst van de bemonsteringsmethode waar eerst geschraapt wordt met een celschraper gevolgd door swabben met een floqswab, werd deze methode gekozen voor verdere analyses omdat deze zowel microbiologische, als chemische analyse toelaat. Volgende definitie van biofilms werd dan ook vastgelegd: een biofilm bestaat uit micro-organismen die aangehecht blijven na reinigen en desinfecteren en die een matrix vormen bestaande uit suiker, eiwitten en/of uronzuren bekomen na schrapen en floqswab.

Van de verschillende staalnames bleken ongeveer 10% tot 60% (afhankelijk van het bedrijf) van de punten te voldoen aan de definitie van een biofilm. Wel was het moeilijk om visueel de biofilms waar te nemen en bleek de concentratie van componenten uit de EPS matrix meestal vrij laag te zijn. Punten afkomstig van waterleidingen bleken de grootste kans te hebben op biofilmvorming.
Op basis van de cultuurafhankelijke methode werd de dominante flora van staalnamepunten met een hoge microbiologische contaminatie per bedrijf geïdentificeerd. Er werden zeer veel verschillende soorten micro-organismen geïdentificeerd. De verschillen treden zowel op tussen de verschillende voedingssectoren als tussen verschillende bedrijven binnen 1 sector, tussen verschillende vestigingen van 1 bedrijf en ook tussen verschillende punten binnen 1 bedrijf. Een micro-organisme dat via de cultuurafhankelijke methode bij verschillende bedrijven en op verschillende punten geïdentificeerd werd is Pseudomonas spp.

In het tweede werkpakket werd de reproduceerbare aanmaak van biofilms onderzocht en werden drie modelsystemen ontwikkeld. Het eerste systeem was een statisch systeem in microtiterplaten. Dit werd gebruikt om snel een groot aantal micro-organismen te screenen op hun biofilmvormend vermogen. Hierdoor konden de dominante flora uit de bedrijven naast microbiologisch en chemisch ook gekarakteriseerd worden naar hun biofilmvormend vermogen. Uit deze screening bleek dat ongeveer 21% van de geïsoleerde micro-organismen sterke biofilmvormers zijn. Het tweede systeem was een dynamisch systeem in 2L fermentoren. Dit systeem liet meer methoden toe om de gevormde biofilms te analyseren. Verschillende condities (pH, rpm, T, …) konden ingesteld worden waardoor een industriële omgeving werd gesimuleerd. Huidige en innovatieve reinigings- en desinfectiemethoden werden in dit modelsysteem geëvalueerd in werkpakket 3. Het laatste modelsysteem was geschikt voor het screenen van verschillende biofilm inhibitoren die implementeerbaar zijn in de reinigings- en desinfectieprotocollen. De componenten die getest werden in dit project vertonen vooral een preventieve werking tegen de geteste model biofilms. In hun preventieve werking waren de meeste componenten niet strikt stam-specifiek wat hun valorisatie potentieel verhoogt. De componenten vertoonden weinig curatieve effecten. Door hun preventieve werking tonen de geïdentificeerde componenten potentieel voor combinaties met de bestaande reinigings- en desinfectieprotocollen zodat de nieuwe vorming van biofilms kan voorkomen of vertraagd worden. Mogelijk kan de toevoeging van de biofilminhibitoren ook voor een verzwakking van de aanwezige biofilms leiden waardoor deze efficiënter kunnen verwijderd worden.
In het derde werkpakket werden eerst de bestaande reinigings- en desinfectieprocedures voor de deelnemende bedrijven geïnventariseerd en in de praktijk bijgewoond. Parallel werden in het modelsysteem, ontwikkeld in Werkpakket 2, de meest voorkomende reinigings- en desinfectieprotocollen geëvalueerd op hun effectiviteit voor biofilmverwijdering. De testen in het modelsysteem gaven meer inzicht in de effectiviteit van de verschillende reinigings- en desinfectiemiddelen. Zo werd bij Cleaning in Place geen verschil waargenomen in biofilmverwijdering indien gewerkt werd met verschillende concentraties aan reinigingsmiddelen. Duidelijke verschillen tussen de desinfectiemiddelen konden wel opgemerkt worden. Voor zowel L. rhamnosus, als E. coli blijkt een desinfectiemiddel gebaseerd op een mengsel van perazijnzuur en waterstofperoxide efficiënter dan een desinfectiemiddel gebaseerd op waterstofperoxide. Bij het Open Plant Cleaning protocol werd de hoogste biofilmreductie bekomen met chloorhoudende producten. Bij een heropkweek van 24 uur werd voor alle geteste reinigings- en desinfectieproducten een significante stijging in kiemgetal waargenomen. Een herhaalde reiniging en desinfectie was dus zeer belangrijk.
De wetenschappelijke kennis verworven in werkpakketten 1 en 2 samen met de praktische kennis van de evaluatie van R/D protocollen in het dynamisch modelsysteem moet aanleiding geven tot selectie van in de praktijk effectievere manieren van behandeling en verwijdering van een biofilm. Zo bleek dat met behulp van de juiste enzymmengsels een biofilm sterk gereduceerd kon worden waarbij de hergroei beduidend afgeremd wordt. Het gebruik van dergelijke enzymen op regelmatige tijdstippen naast de klassieke R/D protocollen (bv 1x per maand/ 1x per kwartaal) kan ervoor zorgen dat zich geen biofilm in het bedrijf vestigt of dat aanwezige biofilms op regelmatige tijdstippen verwijderd worden. Het gebruik van roestvasten staaloppervlakken behandeld met het SUBLIMOTION-process® kan interessant zijn bij het investeren in nieuwe productieapparatuur gezien op deze oppervlakken biofilmvormers zich minder goed konden hechten.

Er is in het project een methode ontwikkeld om mogelijke biofilms te bemonsteren voor gecombineerde microbiologische en chemische analyse. Daarnaast werden diverse sneltesten voor aanduiding van vermoedelijke biofilm geëvalueerd zowel op labo schaal als in praktijkomstandigheden. Hierdoor zijn de voor- en nadelen van de testen gekend en kunnen de levensmiddelenbedrijven hun keuze van methode voor toepassing in de praktijk hierop baseren. Het is bovendien duidelijk dat de sneltesten maar een deelaspect van een vermoedelijke biofilm aantonen en een gecombineerd gebruik van de testen meer zekerheid kan bieden over de aanwezigheid van biofilm.

De ontwikkelde bemonsteringsmethode werd gebruikt in de bedrijven om mogelijke biofilms op te sporen en in kaart te brengen. Als algemene conclusie van het KILLFILM project kan gesteld worden dat bij de meeste voedingsbedrijven Pseudomonaceae (of sterk gerelateerde families) het vaakst betrokken zijn bij de biofilmvorming. Gemiddeld zijn 21% van de isolaten uit de gebruikersgroep zeer sterke biofilmvormers en de klassieke reiniging en desinfectie is over het algemeen voldoende om de biofilmvorming onder controle te houden, maar meestal niet om de biofilms definitief te verwijderen uit het bedrijf. Tevens werd een statisch modelsysteem ontwikkeld om de huisflora te screenen op hun biofilmvormend vermogen. Elk bedrijf individueel heeft hierdoor kennis verworven in verband met zijn (biofilmvormende) huisflora, die eventueel aan de basis zou kunnen liggen van een verkorte houdbaarheid. Bij het optreden van terugkerende nabesmettingen kan het bedrijf deze achtergrondkennis gebruiken om versneld deze microbiële flora te elimineren als mogelijke oorzaak van de houdbaarheidsproblemen.

Een modelsysteem voor reproduceerbare aanmaak van biofilms werd ontwikkeld voor de screening van verschillende anti-biofilm componenten. DANKZIJ HUN GOEDE ANTI-BIOFILM WERKING EN LAGE TOXICITEIT HEBBEN BOVENSTAANDE COMPONENTEN EEN GOED POTENTIEEL OM INGEZET TE WORDEN IN DE PREVENTIE TEGEN BIOFILMS IN DE VOEDINGSINDUSTRIE. EXTRA ONDERZOEK IS ECHTER NOODZAKELIJK OM HUN WERKING IN COMBINATIE MET DE GEBRUIKTE REINIGINGS- EN DESINFECTIEMIDDELEN EN -PROTOCOLLEN NA TE GAAN.

Een dynamisch modelsysteem voor de reproduceerbare aanmaak van biofilms werd ontwikkeld om verschillende reinigings- en desinfectieprotocollen te evalueren. Tevens werden de beste biofilmvormers uit de bedrijven onderworpen aan verschillende reinigings- en desinfectieprotocollen. Deze testen geven meer inzicht in de verschillende reinigings- en desinfectieprotocollen. De testen met de geselecteerde isolaten uit de bedrijven zullen de bedrijven meer inzicht geven in hun eigen problematiek en een persoonlijk advies voor een reinigings- en desinfectieprotocol specifiek naar hun isolaten. Uit alle testen blijkt ook zeker de noodzaak van een juiste en frequente reiniging en desinfectie. Verder werd ook gezocht naar in de praktijk effectievere manieren voor de behandeling en verwijdering van biofilms. Hieruit blijkt dat bedrijven die last hebben van persisterende besmettingen ten gevolge van biofilms hun bedrijf kunnen behandelen met de bestudeerde enzymmengsels. Bij nieuwe investeringen is het aan te bevelen om roestvaststalen oppervlakken behandeld met het SUBLIMOTION-process® in overweging te nemen. De kostprijs van dergelijk roestvaststaal dient in verhouding te staan tot de daling van de kosten voor desinfectie- en reinigingsmiddelen zodat deze investering op een redelijke termijn kan terugverdiend worden.

Flanders' FOOD
Jessica Devos
Luc Verhoeven (Just Innovation), Luc Larmuseau (iLLumoo)
Share this on