BIOFILMTEST Cosa sono i biofilm?

I biofilm sono colonie di microrganismi unite tra loro, incorporate in una matrice extracellulare e adese ad un substrato solido. Rappresentano per i batteri un perfetto sistema strategico, poiché forniscono stabilità e protezione in un ambiente umido e ricco di sostanze nutritive.

È un meccanismo di difesa utilizzato dai microorganismi contro il loro ambiente. 

Per di più, la matrice si comporta come una protezione che facilita la sopravvivenza nei confronti degli agenti esterni, come i disinfettanti e altri prodotti. 

A causa dei rischi di una contaminazione crociata, è importante rilevarli e rimuoverli dalle superfici di lavoro dove vengono manipolati i prodotti alimentari.

Fasi della formazione

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Adesione. In condizioni favorevoli, i microrganismi rimangono su una superficie e iniziano ad aderirvi.

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Colonizzazione. Le singole cellule microbiche creano colonie. A questo punto il processo di adesione diventa irreversibile.

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Formazione. Le cellule microbiche iniziano a produrre la matrice extracellulare, dando vita a un biofilm maturo.

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Crescita. Per trasportare acqua e sostanze nutritive, si formano all'interno della matrice del biofilm interstizi e canali.

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Dispersione. Frammenti di biofilm si staccano e si vanno ad attaccare ad altre superfici, facilitando così l'espansione del biofilm.

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Fattori che influenzano la formazione

Ci sono diversi fattori coinvolti nello sviluppo di un biofilm:

1. Caratteristiche della superficie di contatto

Il substrato influenza l’adesione. Così ad esempio, i batteri tendono ad aderire alle superfici idrofile creando un unico strato uniforme, mentre formano aggregazioni su superfici idrofobiche.

2. Tempo di contatto

Un tempo di contatto più lungo tra le cellule e il substrato comporta la creazione di un numero maggiore di legami. Oltre a ciò l'adesione col tempo diventa irreversibile.

Altri fattori come le condizioni ambientali, il tipo di microrganismo, il substrato e la pressione sulle superfici di lavoro o sulle attrezzature, possono avere un impatto considerevole sulla formazione di un biofilm.

3. Caratteristiche microbiche

Anche le caratteristiche della superficie cellulare come flagelli, pili, proteine di adesione e capsule possono influenzare il processo. I pili agiscono come un velcro per ancorare i batteri su alcune superfici. Possono anche agire come chemiorecettori, indirizzando i batteri verso siti specifici.

4. Disponibilità di nutrimento

Le sostanze nutritive hanno una grande influenza sulla struttura e composizione del biofilm. Alcuni progetti di ricerca effettuati su biofilm di Listeria hanno rivelato che bassi livelli di fosfato favoriscono lo sviluppo del biofilm, sebbene l'effetto diminuisca dopo pochi giorni.

5. Composizione della comunità microbica

I biofilm multispecie mostrano uno spessore maggiore e sono più stabili ai fattori ambientali rispetto a quelli con una sola specie. 

6. Disponibilità di acqua

Questo è un fattore cruciale per lo sviluppo del biofilm in quanto un'umidità relativa compresa tra il 90 e il 100% ne facilita la crescita. 

Pertanto, la maggior parte dei biofilm si trova in ambienti acquosi, come ad esempio le tubazioni nelle industrie lattiero-casearie.

Tuttavia, anche valori intorno al 70-80% si sono rivelati sufficienti per lo sviluppo del biofilm. Ciò indica che ambienti con un'elevata umidità relativa (ad esempio gli spray) possono aumentare significativamente il rischio di formazione.

Composizione

I biofilm comprendono cellule microbiche, come batteri e funghi, e una matrice extracellulare. La matrice rappresenta l'80% della composizione del biofilm ed è costituita da esopolisaccaridi, con canali interni per la circolazione dell'acqua, enzimi, nutrienti e rifiuti.

Si sviluppano su superfici che ne favoriscono l'adesione (porose, graffiate o ruvide) o che sono state sottoposte ad un programma di lavaggio e disinfezione inefficace. 

Inoltre forniscono una funzione protettiva ai microrganismi che ospitano, riducendo l'efficacia dei trattamenti di disinfezione.

Acqua
Proteine
Polisaccaridi
Lipidi
Acidi nucleici
Altri biopolimeri

Rischi

La presenza di biofilm nell'industria alimentare è tanto comune quanto preoccupante.

La loro presenza sulle line produttive, rappresenta un rischio importante per la sicurezza alimentare e può anche causare problemi operativi ai sistemi gestionali e alle apparecchiature.

Le condizioni ambientali che si possono trovare all'interno di uno stabilimento favoriscono in molti casi la presenza di svariate forme microbiche. Ciò facilita lo sviluppo di biofilm multispecie, che possono ospitare microrganismi patogeni, come Listeria monocytogenes, SalmonellaPseudomonas aeruginosa.

Principali problemi

Controllo

"Il sistema CHRISTEYNS per la rilevazione selettiva dei biofilm si basa sull'uso di agenti coloranti che possono colorare la matrice extracellulare che forma la struttura del biofilm."

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