Μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας και της αλατότητας στο σχηματισμό βιο-υμενίου πάνω σε γυάλινη επιφάνεια από τροφιμογενή στελέχη Staphylococcus aureus

Abstract

Η προσκόλληση βακτηρίων σε επιφάνειες που έρχονται σε επαφή με τρόφιμα και η επακόλουθη δημιουργία βιο-υμενίων, είναι συνήθως ανεπιθύμητα γεγονότα, που μπορούν να προκαλέσουν σοβαρά προβλήματα στις βιομηχανίες τροφίμων, λόγω πιθανής μικροβιακής επιμόλυνσης των παραγόμενων προϊόντων. Το τροφιμογενές παθογόνο βακτήριο Staphylococcus aureus, έχει την ικανότητα να προσαρμόζεται σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες που συναντώνται κατά την επεξεργασία των τροφίμων και επίσης να σχηματίζει βιο-υμένια στις επιφάνειες του βιομηχανικού εξοπλισμού, συνιστώντας ενδεχόμενο κίνδυνο υγείας για τους ανθρώπους καταναλωτές των προϊόντων τροφίμων. Η ρύθμιση της θερμοκρασίας και της αλατότητας αποτελούν, μεταξύ άλλων, καθοριστικούς παράγοντες ελέγχου της μικροβιακής ανάπτυξης σε περιβάλλοντα παραγωγής και επεξεργασίας τροφίμων. Αυτή η μελέτη, είχε σαν σκοπό, την εξέταση 19 στελεχών S. aureus και επίσης, ενός στελέχους S. epidermidis, για την ικανότητα τους να σχηματίζουν βιο-υμένιο, υπό την επίδραση διαφορετικών συνθηκών θερμοκρασίας και αλατότητας, πάνω σε πρότυπη επιφάνεια γυαλιού. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η ικανότητα σχηματισμού βιο-υμενίου όλων των στελεχών: (α) σε θρεπτικό υλικό τρυπτόνης σόγιας (TSB), υπό την επίδραση 3 διαφορετικών θερμοκρασιών (15, 30 και 37 °C), και (β) σε θρεπτικό υλικό TSB, με 3 διαφορετικές αλατοπεριεκτικότητες (0,5, 2,5 και 5% w/v NaCl), στους 37 °C. Για την ποσοτικοποίηση των βιο-υμενικών πληθυσμών χρησιμοποιήθηκε η έμμεση μέθοδος της αρχικής χρώσης των βιο-υμενικών κυττάρων με κρυσταλλικό ιώδες, διάλυση εν συνεχεία της δεσμευμένης χρωστικής και τελική ποσοτικοποίηση αυτής, μέσω μετρήσεων απορρόφησης (Α575nm). Τα αποτελέσματα έδειξαν, ότι η πλειοψηφία των στελεχών σχημάτισε βιο-υμένιο σε επαρκείς ποσότητες στο θρεπτικό υλικό TSB στους 30 και 37 °C, ενώ κανένα από τα υπό εξέταση στελέχη δεν ανέπτυξε βιο-υμένιο στους 15 °C. Όσον αφορά την επίδραση της αλατότητας, τα αποτελέσματα έδειξαν αυξημένη ανάπτυξη βιο-υμενίου κατά την επώαση σε TSB με περιεκτικότητα είτε 2,5%, είτε 5% w/v NaCl στους 37 °C, συγκριτικά με το TSB με περιεκτικότητα 0,5% w/v NaCl στην ίδια θερμοκρασία. Συμπερασματικά, παρατηρήθηκε ότι τα υπό εξέταση στελέχη σταφυλοκόκκων, παρουσίασαν επαρκή δυνατότητα σχηματισμού βιο-υμενίου, πάνω σε μια πρότυπη γυάλινη επιφάνεια, στους 30 και 37 °C και επίσης υπό αυξημένη συγκέντρωση άλατος (2,5 και 5% NaCl) στους 37 °C. Τα αποτελέσματα αυτά, αποτυπώνουν έναν δυνητικό κίνδυνο και ενθαρρύνουν τη διεξαγωγή περαιτέρω ερευνών, σχετικά με την προσκόλληση και την ανάπτυξη βιο-υμενίων από διάφορα τροφιμογενή βακτήρια σε ποικίλες επιφάνειες σχετικές με τρόφιμα και υπό διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες, στοχεύοντας στην πρόληψη αλλά και αποτελεσματική αντιμετώπιση των δυσμενών επιπτώσεων των βιο-υμενίων στη βιομηχανία τροφίμων.

The adhesion of bacteria to food-contact surfaces and the subsequent biofilm formation, are usually undesirable events, which may cause serious problems in the food industries, due to the possible microbial contamination of the products. The food-borne pathogenic bacterium Staphylococcus aureus, has the ability to adapt to different environmental conditions encountered during food processing and also create biofilms on the surfaces of industrial equipment, posing a potential health risk for the human consumers of the food products. The adjustment of temperature and salinity are, among others, determinant factors for controlling microbial growth in food production and processing environments. The aim of this study, was to investigate 19 S. aureus strains, and also a S. epidermidis strain, for their ability to form biofilms, under the influence of different conditions of temperature and salinity, on a model glass surface. More specifically, the biofilm forming ability of all strains was examined: (a) in tryptone soy broth (TSB), under the influence of three different temperatures (15, 30 and 37 °C) and (b) in TSB medium, containing three different salt concentrations (0,5, 2,5 and 5% w/v NaCl), at 37 °C. For the quantification of the biofilm populations an indirect method was used consisting of the initial staining of biofilm cells with crystal violet, followed by dissolution of the bound dye and final quantification of it by absorbance measurements (A575nm). The results showed that the majority of the strains formed biofilm in sufficient amounts in TSB medium at both 30 and 37 °C, whereas none of the test strains developed bio-film at 15 °C. With regard to the effect of salinity, the results showed higher biofilm growth during incubation in TSB containing either 2,5% or 5% w/v NaCl at 37 °C, compared to TSB containing 0,5% w/v NaCl at the same temperature. In conclusion, it was observed that the tested strains of staphylococci, showed high ability to form biofilms, on a model glass surface at 30 and 37 °C and also under high salinity conditions (2,5 and 5% NaCl) at 37 °C. These results illustrate a potential risk and encourage the execution of further studies on the attachment and biofilm formation of various food-borne bacteria on various food-related surfaces and under different environmental conditions, aiming to the prevention and also the effective treatment of the adverse impacts of biofilms in the food industry.