Persbericht Opsporing en aanpak biofilms kan sneller dankzij nieuwe methodes

Ongewenste bacteriën aanwezig in biofilms kunnen op termijn onderdrukt worden door er onschadelijke biofilmvormers naast te plaatsen. Dat is één van de innovatieve denkpistes die uit het ILVO-KUL doctoraatsonderzoek van Sharon Maes komt. Biofilms zijn een gevreesde bron van contaminatie in onder meer voedingsbedrijven en stallen: in de installaties, waterleidingen en machines kunnen er zich zelfs na en ondanks grondige reiniging ‘laagjes’ vormen.

Wat zijn biofilms

Dat zijn groepjes bacteriën die zich door middel van een slijmvormige matrix hardnekkig vastnestelen op het oppervlak. Na verloop van tijd kunnen de groeiende bacteriën weer loskomen en op die manier hun bederf- of ziekteverwekkende werking verspreiden naar dieren, voedingsproducten en uiteindelijk ook naar de mens.

Sharon Maes is er ook in geslaagd om een chemisch-microbiële bemonsteringsmethode te ontwikkelen om reinheid te controleren. De chemische kant detecteert de eventuele aanwezige matrixcomponenten, de microbiële analyse vertelt welke soorten, al dan niet ongewenste bacteriën, er in de biofilm huizen.

Hardnekkige bronnen van besmetting

Sommige bacteriën zijn echt héél hardnekkig en overleven de gangbare reinigings- en ontsmettingsprocedure. Onder bepaalde omstandigheden produceren de bacteriën bovendien een slijmlaag waarmee ze zich aan een oppervlak kunnen vasthechten en afschermen van de buitenwereld. Deze verzameling van bacteriën en hun slijmvormige matrix samen vormen een biofilm. Dergelijke biofilms zijn een bron van persisterende besmetting en zijn moeilijk te verwijderen. In landbouwbedrijven kan dat leiden tot infecties en ziektes bij landbouwdieren, die in bepaalde gevallen ook kunnen overgedragen worden naar de consument. In voedingsbedrijven kunnen ze aanleiding geven tot ernstige besmetting van de eindproducten. Toch was er in Vlaanderen tot voor kort weinig informatie over het voorkomen en de samenstelling van biofilms in dergelijke bedrijven.

Om na te gaan hoe vaak biofilms voorkomen, door welke bacteriën ze worden gevormd en wat hun bederf- of ziekteverwekkend potentieel is, was een nieuwe methode voor bemonstering nodig. ILVO-KU Leuven onderzoekster Sharon Maes ontwikkelde daarom een protocol waarin bacteriële tellingen worden gecombineerd met chemische analyses die de matrixcomponenten opsporen. Zij ontdekte dat er een aantal vaak voorkomende biofilmvormers zijn, maar dat de samenstelling van biofilms vaak héél bedrijfsspecifiek is. Zij testte bovendien de hypothese dat ziekteverwekkers kunnen bestreden worden door onschadelijke biofilmvormers te introduceren.

Besmetting op bedrijfsniveau

Sharon Maes bemonsterde biofilms en residuele contaminatie (na reiniging en ontsmetting) op voedings-contactoppervlakken van 8 voedingsbedrijven en in drinkwatersystemen van 5 vleeskuikenstallen. In beide gevallen bleek de bacteriële samenstelling variabel en bedrijfsspecifiek.

In voedingsbedrijven werd op 17% van de oppervlakken zowel bacteriën als matrixcomponenten (suikers, eiwitten, uronzuren) teruggevonden, wat wijst op de aanwezigheid van biofilms. Bacteriën die het meest geïdentificeerd werden zijn Pseudomonas, Microbacterium en Stenotrophomonas, maar 60% van de geïdentificeerde genera was bedrijfsspecifiek. 88% van de aanwezige bacteriën had enige mate van bederfpotentieel, waarbij de mogelijkheid tot vetafbraak het meest voorkwam. Verder onderzoek is nodig om de mogelijke impact van deze micro-organismen op bederf in te schatten. Daarvoor is meer informatie nodig over het omgekeerde van biofilmvorming namelijk vrijstelling en overdracht van bacteriën vanuit de biofilm op een oppervlak naar het voedingsmiddel, en overleving en groei in het voedingsmiddel zelf.

In de drinkwatersystemen van vleeskuikenbedrijven werden indicaties voor de aanwezigheid van biofilms (bacteriën + matrixcomponenten) gevonden op 63% van de bemonsterde oppervlakken. De meest geïdentificeerde soorten waren Stenotrophomonas maltophilia, Pseudomonas geniculata en Pseudomonas aeruginosa. De biofilms vertoonden opnieuw een voornamelijk bedrijfsspecifieke samenstelling.

Biocontrole

In België werden problemen gesignaleerd met hardnekkige Salmonella Java infectie bij vleeskuikens. Sharon Maes onderzocht de interactie tussen deze persisterende ziekteverwekker en de onschadelijke biofilmvormer Pseudomonas putida (deze soort is onderdeel van de natuurlijke microbiota in drinkwatersystemen). Daarvoor ontwikkelde ze een nieuw model die biofilmvorming aan de binnenzijde van een drinkwatersysteem nabootst. Salmonella Java bleek daarin een sterke biofilmvormer. Maar, wanneer aangebracht in aanwezigheid van Pseudomonas putida werd biofilmvorming door Salmonella Java onderdrukt, als gevolg van competitie tussen beide bacteriën. Na deze succesvolle proeven op laboschaal, kan het potentieel van Pseudomonas putida als biocontrole-organisme verder worden onderzocht. Hierdoor zou het in de toekomst mogelijk kunnen zijn om de contaminatie van vleeskuikens met bijvoorbeeld Salmonella of Campylobacter (ziekteverwekkende micro-organismen die via de consumptie van kippenvlees doorgegeven worden aan de mens) meer te controleren en voedsel-gerelateerde uitbraken te beperken.

Nieuwe tools openen perspectieven

In zowel de voedings- als vleeskuikensector is dit zo goed als het eerste onderzoek dat microbiologische karakterisatie combineert met chemische bepalingen voor het opsporen van biofilms.

Sharon Maes (doctorandus ILVO): “Door de grondige microbiologische karakterisatie, die in andere onderzoeken vaak niet gebeurt, hebben we een breed beeld gekregen van de huidige problematiek en welke impact deze kan hebben,” “Vaak hebben bedrijven een idee over de totale contaminatiegraad maar helemaal niet over welke specifieke micro-organismen er aanwezig zijn. Met de kennis opgebouwd in het onderzoek kan er gemakkelijker een link gezocht worden tussen oppervlaktecontaminatie en productcontaminatie, en kan de contaminatiebron dus sneller aangepakt worden.”

“Het ontwikkelde model kan bovendien meteen toegepast worden in directe dienstverlening”, vult promotor Koen De Reu aan. “Door de parameters aan te passen kunnen verschillende vraagstellingen over biofilmvorming binnen een specifiek bedrijf onderzocht worden op laboschaal. Zo kan het model gebruikt worden om nieuwe en innovatieve reinigings- en ontsmettingsprotocols uit te testen op allerlei types materiaal en bedrijfsspecifieke biofilms.” Het model wordt ook ingezet in een Flanders’ Food vervolgproject naar het effect van innovatieve coatings voor roestvrij staal in voedingsbedrijven op verhinderen van biofilmvorming.