Bazı patojenler (Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella enterica, Campylobacter jejuni, Pseudomonas aeruginosa) ve toksik bakteriler (Bacillus cereus, Staphylococcus aureus) biyofilm oluşturma yeteneğine sahiptir. Bu mikroorganizmalar gıda endüstrisinin devam etmesini sağlar. Gıda ve gıda işleme ortamlarında oluşan biyofilmlerin birleşmesi ve oluşumu ile ilgili özellikler sunulmuş ve biyofilm üretiminde rol oynayan genlerden bahsedilmiştir. Geleneksel olmayan yöntemler ve alternatif teknolojiler (soğuk plazma, ultrason, ışık destekli teknolojiler, darbeli elektrik) ile biyofilmler aracılığıyla bakteriler, fajlar, parçalayıcı enzimler, uçucu yağlar, nanoemülsiyonlar ve nanoparçacıklarla yeni yöntemlerle nasıl mücadele edileceğine dair bir bakış açısı sunar.
Su aktivitesi 0,9’dan büyük olan gıda matrisleri ve nemli gıda işleme ortamları, mikroorganizmaların büyümesi ve biyofilmlerin gelişimi için harikalar diyarıdır. Biyofilmler, tıkanabilen mekanik parçaların işlemi, ısı transferi azaldığında enerji tüketimi artar, biyofilmlerin altındaki yüzeylerin korozyon hızı arttıkça korozyon artar (korozyon 10-1000 kat daha hızlı artar. Malzeme kaybı ve gözeneklilik artar) ancak varlığı Gıda ortamlarında ve hazırlanmasında gıda bozulmaları ve bozulmalarına bağlı hastalıklar nedeniyle halk sağlığı açısından ciddi risk oluşturmaktadır.
Gıda ürünlerinin güvenliğini tehdit eden biyofilmler, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella enterica, Campylobacter jejuni, Pseudomonas aeruginosa gibi bazı patojen bakteriler ve Staphylococcus aureus ve Bacillus cereus gibi toksine neden olan bakteriler tarafından üretilmektedir. Biyofilmler, gıda işleme ortamlarında bu bakterilerin varlığının devam etmesinden ve işlenmiş gıdaların (yeniden) kontaminasyonundan sorumludur. Gıda ürünleri kontamine olduğunda geri çağırma gereklidir. Bu eylemler, sektöre büyük bir ekonomik yük getiriyor ve aynı zamanda marka hasarıyla da ilişkilendiriliyor.
İçindekiler
biyofilm oluşumu
Biyofilmler, plastik, cam, metal ve çimentodan ahşap ve gıda ürünlerine kadar gıda fabrikalarında bulunan her türlü yüzeyde oluşur. Genel olarak, biyofilmler, bakterilerin çevresel streslere karşı artan toleransla fizyolojilerinde önemli bir değişikliğe uğrayabilecekleri tek tabakalar veya daha sıklıkla çok tabakalar oluşturur.
Düşük sıcaklıklarda büyüyen bir patojen olan L. monocytogenes, ya saf kültürlü biyofilmler oluşturabilir ya da çok türlü biyofilmlerde büyüyebilir. Gıda işleme ortamlarında yaygın olan suşlar, flagella, kıllar ve zar proteinlerinin varlığı nedeniyle iyi bir yapışma özelliğine sahiptir. L. monocytogenes tarafından üretilen biyofilmlerin bileşimi, diğer bakteriler tarafından üretilenlerden farklıdır. Örneğin, Pseudomonas’taki aljinat veya Staphylo-coccus’taki poli-N-asetilglukosamin gibi ekzopolisakkaritler kanıtlanmamıştır.
Salmonella spp. Yüzey ve hücre-hücre temaslarında ve topluluk davranışını ve konak kolonizasyonunu teşvik etmede yer alan, curli adı verilen hücre dışı protein liflerini ifade eder. Curli’ye ek olarak, serotipe bağlı olarak farklı fimbrial yapıştırıcıların da biyofilm oluşumu üzerinde etkilerinin olduğu bulunmuştur. Biyofilm matrisinde selülozun varlığı, hücrelerin mekanik kuvvetlere karşı direncine ve abiyotik yüzeylere gelişmiş yapışmaya katkıda bulunur. Biyofilm oluşumu açısından serovarlar arasında önemli farklılıklar gösterilmiştir ve biyofilm oluşturabilen gıda işleme ortamlarında en kalıcıdır.
Flagella, pili ve membran proteinleri de Escherichia coli tarafından canlı olmayan yüzeylerde bağlanmayı başlatmak için kullanılır. Flagellum bağlandıktan sonra kaybolur ve bakteriler, bakterilere hipoklorit gibi dezenfektanlara karşı daha iyi direnç sağlayan hücre dışı bir polimerik madde (EPS) üretmeye başlar. Salmonella spp.’deki biyofilmlerin yapısı ve bileşimi. Escherichia coli sıklıkla curli veya EPS[hücre hareketliliği ve üretimi ile ilgili olarak bakterilerin fizyolojisini değiştiren küçük bir RNA[hücremotilitesiveüretimileilgiliolarakbakteriyelfizyolojisindebirdeğişikliğeyolküçükRNAekspresyonuaçısındanyardımcıolur]ifade etmeye yardımcı olur][RNAصغيريؤديإلىتغييرفيفسيولوجياالبكتيريا،فيمايتعلقبحركةالخليةوإنتاجها[hücremotilitesiveüretimileilgiliolarakbakteriyelfizyolojisindebirdeğişikliğeyolküçükRNAekspresyonuaçısındanyardımcıolur
Genel olarak, farklı Escherichia coli serotiplerinin, farklı streslere maruz kaldıktan sonra biyofilm oluşumunda esnekliği ve uyarlanabilirliği arttırdığı rapor edilmiştir. Örneğin, insan enfeksiyonuyla ilişkili E. coli serotip A izolatları O157:H7 ve O157:NM, salgınlar, hemolitik üremik sendrom (HÜS) veya sporadik HÜS ile ilişkili serotip B veya C’ninkinden daha yüksek biyofilm oluşturma kapasitesi gösterdi. Bu koşullar salgın değildir. Ek olarak, Escherichia coli’nin Burkholderia caryophylli ve Ralstonia insidiosa ile karışık biyofilmler oluşturmak üzere etkileşime girdiği taze ürün işleme tesisinde sinerjistik etkileşimler meydana gelir.
Yaygın olarak anaerobik bir bakteri olarak bilinen C. jejuni, hem mikrobiyal (%5 O2 ve %10 CO2) hem de aerobik (%20 O2) koşullarda biyofilmler geliştirebilir. Bir biyofilm matrisine gömülü hücreler, oksijenden daha iyi korunur ve gıda işleme ortamlarında günlerce hayatta kalır. pseudomonas spp. Büyük miktarlarda EPS üretir ve paslanmaz çelik yüzeylere bağlandığı ve bir biyofilm oluşturduğu gösterilmiştir. Biyofilmlerde Listeria, Salmonella ve daha kararlı ve çoklu türlere karşı daha dirençli biyofilmler oluşturan diğer patojenlerle bir arada bulunurlar.
B. cereus, taşıma bantları, paslanmaz çelik borular ve depolama tankları gibi gıdayla temas eden birçok yüzeyde biyofilm oluşumunun bir nedenidir, ancak aynı zamanda batık veya yüzen biyofilmler de oluşturabilir. Biyofilmlerde önemli miktarda salgıya neden olabilir. Metabolitler, gıdanın duyusal niteliklerini etkileyen sürfaktanlar, bakteriyosinler, enzimler ve lipazlar ve proteazlar gibi toksinlerdir. Yüzen biyofilmler için, bir lipozomal lipozomal yüzey aktif cismi olan kurtakin üretimi, çekirdek algılama (QS) sinyalleri ile düzenlenir.
Biyofilm içinde, B. cereus bakterileri bitkisel veya spor formunda bulunur ve sporlar oldukça dirençli ve yapışkandır, bu özellikler bakterilerin antimikrobiyal ve temizleme prosedürlerine karşı direncini artırır. B. cereus’un biyofilm oluşumundaki kamçı hareketine dayanan dört mekanizma tarif edilmiştir. İlk mekanizma, bakterilerin hava-sıvı arayüzünde biyofilmler oluşturmak için nişlerine ulaşması gereken sabit koşullar altında kullanılır. İkincisi, bir yandan besinlerin erişimini ve diğer yandan toksik maddelerin penetrasyonunu kolaylaştırmak için biyofilm matrisinde kanalların oluşturulmasıyla temsil edilir.
Üçüncü mekanizma, biyofilme nüfuz eden ve biyokütlesini artıran hareketli planktonik bakterileri ifade ederken, dördüncü mekanizma, biyofilmin kenarındaki hareketli bakterilerin çevreyi kolonize etme yeteneğine dayanan biyofilm genişlemesini temsil eder. S. aureus’un planktonik formunda dezenfektanlara karşı diğer bakteriler kadar dirençli görünmediği, ancak bir yüzeye tutunduğunda en dirençli bakteriler arasında olabileceği gösterilmiştir. Strese karşı farklı uyarlanabilir tepkilerin, özellikle gıdaları ve ilgili işleme ortamlarını kolonize eden vahşi biyofilmler için, bileşimleri ve yapılarında belirli farklılıklar bulunan biyofilmlerin oluşumunu destekleyebileceği görülmektedir. Örnekler, pıhtılaştırıcı negatifler olarak sunulanlara benzer gıda kaynaklı S. aureus tarafından oluşturulan biyofilmlerin yapısından sorumlu protein bazlı kaynakları içerir. Bununla birlikte, diğer çalışmalar, süt laktozu gibi basit karbonhidratların, özellikle polisakarit hücreler arası yapışkanların üretimini uyararak biyofilm oluşumunu modüle edebildiğini göstermiştir.
Sonuç olarak, patojenik bakteri ve toksinler, hücreleri koruyan ve gıda işleme ortamında sağlıklarının ötesinde hayatta kalmalarını sağlayan yapılar olan biyofilmler oluşturabilir. Spesifik genler ya biyofilm oluşumu boyunca ifade edilir ya da farklı biyotik veya abiyotik faktörlerin etkisi altında yukarı regüle edilir. Genler, bakterilerin yüzeylere doğru hareket etmesine ve yüzeylere yapışmasına yardımcı olarak biyofilm oluşumunu kolaylaştıran hücre yüzey yapılarını ve eklerini (flagellate, curlie, fimbriae ve filament) ve biyofilmleri stabilize eden ve hücreleri koruyan hücre dışı polimerik malzemeleri kodlar. (çekirdek algılama bağlantısı)
Bilim adamları, biyofilm oluşumunu kontrol etmek veya ortadan kaldırmak için yeni ajanlar ve stratejiler geliştiriyorlar. Gıda endüstrisinde uygulanması istenmeyen bakterilerin gıda işleme ortamlarından ve dolayısıyla gıda ürünlerinden uzaklaştırılmasına katkı sağlayacaktır.
kaynak:
https://www.researchgate.net/publication/337317638_Biofilms_Formed_by_Pathogens_in_Food_and_Food_Processing_Environment
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5949339/
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]