Bazı gıda teknolojileri, biyofilm oluşumunu önlemek veya dirençli mikroorganizmaları hedeflemek (veya biyofilm oluşturma yeteneklerini engellemek) için moleküler müdahalelerde daha başarılıdır. Bu teknolojiler, plazma işlemlerini, ultrason işlemlerini, ışığa dayalı teknolojileri, darbeli elektrik alanlarını (PEF) ve yüksek hidrostatik basınçları içerir. Mekanik parçalar veya tüpler üzerinde oluşan biyofilmlerle savaşmak için kullanılabilen ultrasonik işlemler dışında, diğerleri çoğunlukla gıda matrisini dezenfekte etmek için uygulanır.
plazma tedavileri
Plazma, eklenen enerji iyonlardan, nötrlerden ve elektronlardan oluşan bir gazı iyonlaştırdığında üretilir. Plazma işlemi, penetrasyon derinliği düşük bir yüzey işlemidir ve yüzeyde oluşan biyofilmin türüne, plazma ile yüzey arasındaki mesafeye ve kalınlık veya mikrobiyal yüke bağlı olarak biyofilmlere karşı etkili olduğu bildirilmektedir.
Atmosfer basıncında termal olmayan plazma üretmek için plazma kaynakları, plazma jetleri, dielektrik bariyer deşarjları (DBD), korona deşarjları ve mikrodalga deşarjlarıdır. Hazırlama (elektrot konfigürasyonu), maruz kalma modu, çalışma gazı, frekans, plazma yoğunluğu (voltaj) ve maruz kalma süresi gibi plazmanın diğer farklı özelliklerinin biyofilm bozulmasını etkilediği bildirilmiştir.
Çalışmalar, atmosferik soğuk kan plazmasının (ACP) S. typhimurium, L. monocytogenes ve E.coli’ye karşı etkinliğinin, 80 kV’de 300 saniyelik tedaviden sonra 5 log CFU/g’ye ulaşabileceğini göstermiştir. Diğer araştırmacılar ACP’nin monokültür (E. coli, S. enterica, L. monocytogenes ve P. fluorescens) ve karışık (L. monocytogenes ve P. fluorescens) biyofilmleri üzerindeki etkisini incelediler ve bunun ikincisi olduğunu gösterdiler. Ancak onu etkisiz hale getirmek eskisinden daha zor hale geldi. Karışık kültürler halinde marul üzerine aşılanan L. monocytogenes ve P. fluorescens sırasıyla 2,2 ve 4 log CFU/g azaltıldı ve 4 °C’de oluşan biyofilmler, 15 °C’de oluşanlara göre daha dirençliydi.
Govert ve ark. L. monocytogenes ve S. typhimurium biyofilminin etkinliği üzerinde farklı plazma özelliklerinin etkisini göstermiştir ve inaktivasyon 1 log ila yaklaşık 3.5 log (CFU/cm2) arasında değişmiştir, ancak en yüksek azalma 2 elektrotlu DBD gaz karışımında elde edilmiştir. O ve ‘O’ elde edildi ve DBD ile düşük dozda deşarj, 21.88 eV ile biyofilm bakterilerinin inaktivasyonu. Yüksek verimlilik, giriş voltajı (70 mW/cm2) ve kısa işleme süreleri (300 sn) ve S. aureus hücre sayısında 2,77 log 300 sn ile en etkili azalma daha sonra bildirilmiştir. E. colibiofilm sadece %66,7 azaldı.
ACP’nin gelecek vaat eden bir teknoloji olduğu gösterilmiştir, ancak tek başına biyofilmin tamamen bozulmasını sağlayamaz ve bu nedenle diğer yüzey işlemleriyle desteklenmelidir. ACP’nin titanyum diskler üzerinde büyüyen biyofilmleri azaltmak için plazma işleminden önce veya sonra uygulanan hidrojen peroksit, sodyum hipoklorit, etilendiamintetraasetik asit, klorheksidin, oktenidin ve poliheksanitler gibi çeşitli biyositlerle birleştirilmesi olasılığı test edildi. Ek olarak, Gupta ve ark. Titanyum yüzeyler üzerinde P. aeruginosa tarafından oluşturulan biyofilmleri sterilize etmek için klorheksidinli plazma jeti olan ACP’nin antimikrobiyal etkisini incelediler.
Ultrason yardımcı teknolojileri
Ultrason (ABD), insan işitme duyusu tarafından algılanamayacak kadar yüksek frekanslara (>16 kHz) sahip ses dalgalarının ürettiği bir enerji türüdür. ABD bandı da düşük frekans (16kHz-1MHz) ve yüksek frekans (>1MHz) bantlarına ayrılmıştır.
Biyofilm çıkarma yöntemi olarak US kullanıldı; Bununla birlikte, birçok çalışma, bunun diğer etkisizleştirme yöntemleriyle desteklenmesi gerektiğini göstermiştir. Örneğin, ABD’nin Escherichia coli ve S. aureus’un önemli miktarlardaki biyofilmlerini tarama yönteminden 4 kat daha fazla çıkardığını gösterdi. Daha sonra aynı araştırmacılar, geliştirilen iki ultrasonik cihazın kapalı yüzeyler için Escherichia coli ve S. aureus biyofilmlerini yok edemediğini, ancak açık yüzeylerde (40 kHz’de 10 s) biyofilm inaktivasyonu sağladığını gösterdiler. EDTA gibi kenetleme maddelerinin kullanımı E. coli’yi tamamen ortadan kaldırdı. Ancak biyofilm, S. aureus klirensini önemli ölçüde iyileştirmedi. US, enzimlerle (proteolitik veya glikolitik) birleştirildiğinde, Sarna’ya kıyasla biyofilm gidermede 2-3 kat daha yüksek verimlilik gösteren sinerjistik bir etki elde edildi.
Yeşil yaprak yüzeylerinde B. cereus biyofilmlerinin inaktivasyonunu test etmek için hafif ısı ve elektrolitik olarak nötr pH’lı su içeren bir ABD karışımı kullanıldı. Sabit bir ABD frekansı (40 kHz) ve 60 °C’de 400 W/L akustik güç yoğunluğu ile birlikte 15 dakika boyunca 80 mg/L’lik bir işlemle hafif asidik elektrolize su, daha düşük ~3,0 ve ~3,4 log CFU/ ile sonuçlandı. cm2 ve B. cereus referansları ATCC 10987 ve ATCC 14579’dur.
Peroksiasetik asidin (PAA, 50–200 ppm) ultrason yardımıyla (ABD; 37 kHz, 380 W, 10–60 dakika) salatalıklardaki Chronobacter biyofilmlerini azaltmada sinerjik etkileri de gözlendi. ABD kimyasal temizleme yöntemlerinin (37 kHz, 200 W, 30 dakika) (%10 alkol, %2,5 benzalkonyum klorür ve %2,5 desildimetilamonyum klorür) poliüretan bantlardan B. cereus biyofilminin fırınlarla çıkarılmasındaki etkinliği gösterilmiştir. Bizi kullanmak, aşağıdaki gibi her yönteme kıyasla daha iyidir
Birleşik ışık tabanlı teknolojiler
Ultraviyole (UV) ışık teknolojisi, ultraviyole bölgesinde (100-400 nanometre) radyasyon yaymaya dayanmaktadır. UV ışınlarının antimikrobiyal davranışı, transkripsiyonu ve replikasyonu engelleyen ve hücre ölümüne yol açabilen DNA fotoürünlerinin oluşumuna bağlıdır. UV-C aralığının bu dalga boyuna antiseptik UVB ışığı denir, çünkü DNA’nın absorpsiyonu 200 ile 280 nm arasındadır ve maksimum 254 nm’dir.
Darbeli ışık (PL), UV saçılmasına yeni nesil bir yaklaşımdır. PL, yoğun bir geniş spektrumda (200-1100 nm) kısa yüksek enerjili ışık darbeleri (milyonlarca veya binlerce saniye) üreterek yüzeyleri dezenfekte etmek için kullanılabilen bir teknolojidir. PL, çeşitli gıdaları dezenfekte etmek ve temas yüzeylerini dezenfekte etmek için kullanılabilir, böylece gıda güvenliğini arttırır ve raf ömrünü uzatır. Antimikrobiyal etki, DNA’nın yıkımına/kimyasal modifikasyonuna yol açan ve böylece bakteriyel hücre replikasyonunu önleyen sarmal kırılmalarına dayanır.
Son zamanlarda Rajkovic ve meslektaşları, 6.3 log CFU/ ile aşılanmış kuru fermente salamın yüzeyinde S. typhimurium, E. coli 0157:H7, L. monocytogenes ve S. aureus’u azaltmak için darbeli ultraviyole ışık işlemlerinin etkinliğini değerlendirdiler. 2 (1 darbe) 3 gJ/cm’de veya 15 J/cm2’de 1 veya 30 dakikada (5 darbe). Yazarlar, PL tedavi süresinin önemli bir etkisi olduğunu bulmuşlardır; en iyi sonuçlar PL uygulamasından 1 dakika sonra (2,18–2,42 log CFU/g) ve 30 dakika sonra azalma 1,14 ila 1,46 log CFU/g arasında değişmektedir.
Kapsamlı bir literatür taraması, öncelikle gıdalardaki veya yüzeylerdeki patojenleri etkisiz hale getirmeye ve biyofilm oluşumunu önlemeye odaklanan birkaç çalışmayı vurguladı. PL tarafından mikrobiyal inhibisyon oranında önemli farklılıklar olsa da, maksimumun maksimum 3 logaritması elde edildi, bu da HACCP yönetmeliğinin gerektirdiği 5 log azaltma performans kriterinin altında.
Kombinasyon yöntemleri ile ilgili olarak, gallik asit ve UV-A ışığı arasındaki sinerjistik etkileşim, ıspanak biyofilminde Escherichia coli O157:H7’yi inaktive edebildi. Gallik asit varlığında takviye edilen UV-A işleminin, ıspanak yapraklarının yüzeyinde Escherichia coli O157:H7’de üç log (CFU/ml) azalma sağlayarak etkili olduğu bulundu.
Bununla birlikte, PL teknolojisinin, çatlaklar, organik madde varlığı ve gölgelenme etkileri üreten büyük mikrobiyal topluluklarla birlikte pürüzlü gıda yüzeylerini etkili bir şekilde tedavi edememe ile ilgili sınırlamaları da dikkate alınmalıdır. PL teknolojisindeki gelecekteki yenilikler, örneğin LED’ler gibi alternatif ışık kaynakları, ameliyathaneye entegre edilmiş yansıtıcı yüzeyler ve ışınlama verimliliğini artırmak için titanyum dioksit gibi malzemeler ve diğerlerini kullanarak akış verimliliğini iyileştirmeye çalışacak. Engellilik yaklaşımına dayalı PL destekli tedavilerin bir kombinasyonudur.
darbeli elektrik alanı
Darbeli elektrik alanı (PEF), iki veya daha fazla elektrot arasına yerleştirilmiş bir gıda maddesine kısa, yüksek voltajlı darbeler uygulayan bir gıda işleme teknolojisidir. Darbeler hücre zarına zarar verir, hücre geçirgenliğini artırır ve zardan geçme potansiyeli yeterince yüksekse elektroporasyon üretir. Ayrıca gözenekler tıkanmazsa hücre ölümüne neden olur. Gıda uygulamalarının çoğu, sıvının PEF’lerin uygulandığı elektrotların alanı arasındaki belirli bir alanda geçtiği borulardan sıvı akışı için tasarlanmıştır.
Isıl işlem (TS), A. fluorescens ve Escherichia coli’nin inaktivasyonu ve ölümcül olmayan enfeksiyonu üzerindeki etkisini belirlemek için PEF ile kombinasyon halinde incelenmiştir. Düşük (18,6 mV) ve yüksek (27,9 mM) dalga genliklerinde TS uygulanırken, düşük (29 keV cm-) ve yüksek (32 keV cm-) elektrik alan şiddetlerinde PEF uygulandı. TS/PEF, maksimum %66’lık etkisizleştirme oranıyla E. coli popülasyonunun yaklaşık %26’sında ölümcül hasara neden oldu.
PEF, tüm sıvı yumurtalarda Salmonella serovarlarını inaktive etmek için katkı maddeleri (EDTA veya trietil sitrat) ile kombinasyon halinde sinerjistik potansiyel göstermiştir. PEF’in gösterdiği birçok potansiyel vardır ve farklı bariyerlerle kombinasyon, biyofilm oluşturabilen kalıcı klonların ortadan kaldırılmasına katkıda bulunabilir.
Yüksek basınçlı makineler
Yüksek Basınçlı İşleme (HPP), geleneksel makinelere alternatif oluşturan en son teknolojidir. HPP, mikroorganizmaları ve enzimleri etkisiz hale getirme yeteneğine sahiptir ve gıdanın duyusal ve besleyici özellikleri üzerinde çok az etkiye sahiptir. Diğer farklı engellerle birleştirildiğinde, basınç destekli terapi, patojenlerin daha hedefli etkisizleştirilmesine ve biyofilm oluşumunun önlenmesine yönelik olabilir.
Son çalışmalar, yüksek stres toleransı ile yüzeyle ilişkili topluluklar oluşturabilen bir patojen olan L. monocytogenes’e odaklanmıştır. Agr geninin virülans ve biyofilm oluşumunu nasıl düzenlediğini anlamak için yeni bir moleküler çalışma yapılmıştır. L. monocytogenes EGD-e & # 916; agrD, 0.1 BHI’de (beyin kalp pompası) düşük seviyelerde yüzeye bağlı biyokütle gösterdi.
Bununla birlikte, agr algılama peptidinde eksik olan L. monocytogenes mutantı, vahşi tip ve L. monocytogenes EGD-e ile karşılaştırıldığında 1 dakika boyunca 200, 300 ve 400 MPa’da HPP işlemine karşı direnç göstermedi ve böylece hücre duvarı direncini zayıflattı. Biyofilm oluşturma yeteneğinin azalmasından stres sorumlu değildir.
Stresle ilgili genlerin moleküler mekanizmalarının daha iyi anlaşılması, patojen inaktivasyonunu daha iyi hedeflemek ve bazı patojenlerin biyofilm oluşumuna duyarlılığını azaltmak için geleneksel olmayan teknolojiler için doğru bariyer ve kriter kombinasyonunun seçilmesine izin verecektir. Bu tür çalışmalar henüz emekleme aşamasındadır ve yakın gelecekte birçok çalışmanın bu konulara odaklanması beklenmektedir.
kaynak:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5949339/
https://www.researchgate.net/publication/229629826_Biofilm_Formation_and_Control_in_Food_Processing_Facilities
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın