ASPETTI TEORICI DEL BIOFILM MICROBICO

NELLE PROCEDURE DI PULIZIA E DISINFEZIONE

[Foto tratta Davey and O’Toole 2000]

da Dr Giuseppe De Lucia e-mail: g.delucia@icfsrl.it

Indice degli argomenti

1- Biofilm microbico: definizione e caratteristiche

2- Problematiche legate alla presenza di biofilm nelle procedure di sanificazione

3- Le procedure di sanificazioni antibiofilm: caratteristiche generali

a- procedure di sanificazione ordinarie;

b- procedure di sanificazione periodiche o straordinarie

Biofilm microbico: definizione e caratteristiche

Che cos’è un biofilm microbico? Un biofilm è una comunità strutturata di cellule (es.batteriche) racchiuse in

una matrice polimerica autoprodotta ed adesa ad una superficie inerte o

vivente .

(Biofilm di Bacillus cereus su una superficie di acciaio inox [Foto tratta dall’articolo

A rewiew of current and emergent biofilm control strategies Simoes, Lucia Simoes and J. Viera]

Quando si forma un biofilm microbico? Il biofilm si può formare su superfici non correttamente sanificate in cui i

microrganismi sopravvissuti sono in grado di colonizzare le superfici e

sviluppare il fenomeno del biofilm.

Rappresentazione schematica del ciclo di formazione del biofilm [Foto tratta Stanley and

Lazzazera 2004]

Dove e perchè si forma un biofilm microbico?

Il biofilm si può formare su superfici che per la loro struttura sono

difficilmente sanificabili o sulle superfici le cui procedure di sanificazione

sono inefficienti. Tra le superfici più critiche ricordiamo taglieri, ceppi e, nel

caso di impianti, nelle curve ed in prossimità di valvole, connessioni ecc.

Perchè il microrganismo forma il biofilm? Il microrganismo forma il biofilm per proteggersi in ambienti ostili.

Perchè il biofilm è pericoloso? I microrganismi presenti nel biofilm possono ricontaminare il prodotto

alimentare a contatto con le superfici.

Da cosa è costituito un biofilm microbico? Nel biofilm possiamo distinguere due parti:

1- EPS (Extracellular Polymeric Substances) gel costituito da acqua,

polimeri degli acidi uronici o acidi teicoci, proteine e sali. L’EPS può

rappresentare fino al il 80% in peso del biofilm;

2- Microrganismi rappresentano la restante parte in peso del biofilm

[Foto tratta Davey and O’Toole 2000]

Problematiche legate alla presenza di biofilm nelle

procedure di sanificazione L’inefficienza delle normali procedure di sanificazione nei confronti del

biofilm è direttamente connessa con la difficile azione degli agenti

antimicrobici nella matrice EPS

La presenza dell’EPS agisce nei confronti degli agenti antimicrobici con due

diverse modalità:

1- resistenza alla diffusione del principio attivo disinfettante;

2- neutralizzazione parziale del principio disinfettante

Rappresentazione grafica della penetrazione del principio attivo

disinfettante [Foto concessa dal Center Biofilm E. del Montana US]

Azione di agenti chimici disinfettanti nei confronti di biofilm di diversa età e su diversi materiali Resistenza agli agenti disinfettanti su biofilm di listeria monocytogenes di

diverse età, prodotti su differenti materiali trattati per un tempo di contatto

di 1 minuto

Nel grafico N°1 biofilm su due diversi materiali di età compresa 1-20 giorni

dimostrano diversa resistenza all'azione del disinfettante [Grafico tratto

dall’articolo Resistance of Listeria monocytogenes Biofilms to sanitizing agents in a simulated Food

Processing E autori Y. Pan]

Più precisamente biofilm più vecchi dimostrano maggiore resistenza al

disinfettante rispetto a biofilm più giovani .

In entrambi i casi l'azione del disinfettante non è in grado di eliminare i

microrganismi presenti nel biofilm.

Acciaio Teflon

Nel grafico N°2 i biofilm di diverse età sono stati prodotti su due materiali

(acciaio e teflon) e sottoposti all'azione di tre diversi principi disinfettanti A-

Acido Peracetico, B- Sale di ammonio e C-Ipoclorito di sodio.

Il maggior decremento di carica batterica si ha su biofilm giovani per tutti i

disinfettanti ma dopo una settimana l'azione di tutti e tre i disinfettanti nei

confronti del biofilm è assolutamente inefficiente non determinando

riduzione batterica! [Grafico tratto dall’articolo Resistance of Listeria monocytogenes Biofilms to

sanitizing agents in a simulated Food Processing E autori Y. Pan]

Le procedure di sanificazione antibiofilm:

caratteristiche generali La chiave delle procedure antibiofilm è la prevenzione della formazione del

biofilm. Per tal ragione le procedure di sanificazione non debbono garantire

la formazione di biofilm.

In tal senso nei protocolli di pulizia e disinfezione vi sono delle procedure

particolarmente critiche che possono determinare nel tempo, nonostante la

costante e corretta applicazione della procedura di sanificazione prevista e

validata, le condizioni per la formazione del biofilm.

In quest’ottica si sono realizzate delle procedure di sanificazione la cui fase

di disinfezione o sanitizzazione sia sufficientemente potenziata al punto che

le concentrazioni e tempi dei disinfettanti o sanitizzanti impiegati sono tali

da garantire l’eliminazione del biofilm artificialmente (dei principali

microrganismi patogeni) prodotto in laboratorio di un età compresa tra 24-

48h.

Queste procedure di sanificazione ordinarie antibiofilm sono

quindi circoscritte ad alcune particolari procedure di sanificazione

particolarmente critiche.

La normale applicazione delle procedure di sanificazione può in taluni casi

per l’effetto della non corretta o non completa applicazione della fase di

detersione può alla lunga comunque determinare le condizioni che portano

alla successiva formazione del biofilm.

Per tal ragione ad ogni procedura di sanificazione ordinaria antibiofilm si

dovrà pensare ad una procedura di sanificazione periodica o

straordinaria antibiofilm da applicare nelle seguenti situazioni:

1- nel caso di conclamata presenza di biofilm (dovuta ad esempio

un’erronea procedura di sanificazione normalmente impiegata) in tal

caso la procedura sarà straordinaria;

2- nel caso la procedura di sanificazione ordinaria antibiofilm non

correttamente applicata determini comunque la formazione del biofilm.

Le procedura antibiofilm straordinaria o periodica rispetto a quella

giornaliera presenta due importanti differenze:

1- la concentrazioni dei principi disinfettanti ed i tempi sono molto più forti;

2- in talune procedure si impiega la tecnologia antibiofilm enzimatica del

prodotto “Rimozim”.