Microbiologia dell’aria Abstract convegno in occasione di SICURA presso 09 Modena Fiere © 2009 ALL RIGHT RESERVED Prof. Giuseppe Comi Dipartimento di Scienze degli Alimenti Facoltà di Agraria Università degli Studi di Udine Lo stato igienico-sanitario di un alimento pronto per il consumo dipende da: • stato igienico-sanitario di materie prime, ingredienti e additivi aggiunti • condizioni igieniche generali dello stabilimento, e in particolare di attrezzature, utensili, superfici • condizioni igienico-sanitarie di chi manipola gli alimenti • condizioni igieniche di conservazione del prodotto prima della vendita e durante la commercializzazione • condizioni igienico-sanitarie al momento della preparazione per il consumo CONTAMINAZIONI PRIMARIE Si verificano negli alimenti in fase di produzione (materie prime) • Microrganismi presenti nelle acque • Microrganismi presenti nell’aria • Microrganismi presenti nel suolo • Microrganismi naturalmente presenti nell’animale CONTAMINAZIONI SECONDARIE Si verificano negli alimenti in fase di lavorazione • Microrganismi presenti sulle superfici destinate a venire a contatto con gli alimenti • Microrganismi provenienti dal personale • Microrganismi provenienti da contaminazioni nel corso delle operazioni tecnologiche operate nell’industria alimentare CONTAMINAZIONI TERZIARIE Si verificano negli alimenti in fase di conservazione e commercializzazione

Microrganismi presenti sulle superfici destinate a venire a contatto con gli alimenti

Microrganismi provenienti dal personale

Microrganismi provenienti da celle di stoccaggio in azienda alimentare

CONTAMINAZIONI QUATERNARIE Si verificano negli alimenti a livello domestico e della ristorazione collettiva durante la preparazione dei cibi per il consumo Microrganismi presenti nelle acque Microrganismi presenti nell’aria Microrganismi presenti nel suolo Microrganismi provenienti dal personale ...

AMBIENTE INTERNO L’ambiente delle aziende di trasformazione influisce sul grado di contaminazione di un alimento L’ambiente delle aziende di trasformazione influisce sul grado di contaminazione di un alimento Origine della contaminazione “confinata” all’interno dell’azienda • Strutture • Impianti • Superfici • Materiali • Aria esterna • Prodotti • Personale

L’ARIA CONFINATA L’aria confinata dei locali trasporta microrganismi provenienti da altre fonti attraverso: goccioline d’acqua polveri pulviscolo I microrganismi per diffondersi nell’aria devono farsi trasportare, non sono in grado di “viaggiare” da soli

Più piccoli sono i microrganismi Più piccole sono le particelle Più sono trasportati

Mobilità del Bioaerosol Regolato da fattori fisici-chimici e biologici Moti browniani Forza gravitazionale Correnti d’aria Temperatura e umidità Microrganismi del bioaerosol Micrococcus Staphylococcus Corynebacterium Penicillium Aspergillus Rhizopus Cladosporium Lieviti (sporigeni – asporigeni)

Origine della contaminazione aeroportata nelle aziende alimentari Apertura porte e finestre Impianti di ventilazione Residui di prodotti alimentari Materiale per imballaggio Comportamento degli operatori Presenza di insetti e roditori

Fattori influenzanti la presenza di germi vivi in aria

Attività umane Fattori fisico-chimici > Temperatura > Umidità

Come minimizzare la contaminazione aeroportata Limitare/evitare correnti d’aria Manutenzione impianti di ventilazione Asportazione residui di lavorazione Eliminazione cartonaggi in produzione Prevenire le infestazioni Formare/educare il personale Sanificazione ambiente/impianti

Come minimizzare la contaminazione dell’aria Strutture – Impianti – materiali Progettare e costruire secondo parametri “igienici”

Come minimizzare la contaminazione dell’aria Da prodotti Acqua potabile Controllo materie prime

Come minimizzare la contaminazione dell’ aria Requisiti materiali Conformi a direttive Raccordi e superfici lisce senza rugosità Riduzione sporgenze, bordi, angoli smussati Pulibili e disinfettabili Permettere drenaggio acqua o liquidi Limitazione contatto lubrificanti/alimento

DPR 24/07/1996 n. 459

Come minimizzare la contaminazione dell’ aria BIOFILM • Microrganismi aderiscono e colonizzano superfici. • Resistono a detergenti, sanificanti ed al calore. • Biofilm presenti su pavimenti, pareti, superfici BIOFILM Microrganismi aderisconoe formano microcolonie collegamenti cellula-cellula (quorum sensing) esopolisaccaridi (biofilm) Prerequisiti per formazione biofilm Ambienti umidi/non sterili Presenza residui organici Microrganismi con capacità adesive Pseudomonas spp. Salmonella spp. Staphylococcus spp. E.coli Listeria monocytogenes Lactobacillus spp. Clostridium spp. Bacillus spp. Yersinia enterocolitica Campylobacter spp. Meccanismo di adesione/colonizzazione

1° Stadio Forza elettrostatica / Van der Waals

2° Stadio Produzione polisaccaridi

3° Stadio Consolidamento e colonizzazione

Fissazione (glicocalice/pili/fimbrie) – colonizzazione/biofilm BIOFILM Superfici interessate: acciaio inox vetro teflon alluminio nylon gomma In biofilm cellule resistono a: detergenti disinfettanti calore N.B. per difficoltà di agenti a contatto micro Eliminazione biofilm per azione meccanica con detergenza/sanificazione Prevenzione Dir. 98/37/CE – DPR 24.07.96 n. 459 Superfici e raccordi lisci Angoli a smusso Superfici pulibili e disinfettabili Drenaggio liquidi Ostacoli a materiali estranei, animali e parassiti Prodotti ausiliari (es. lubrificanti) METODO LAVAGGIO ottimale ELIMINARE SPORCO GROSSOLANO DETERGENTE IN ACQUA a 40°C RISCIACQUO DISINFETTANTE (Tempo contatto) RISCIACQUO

Eliminazione biofilm per: Disinfettante ossidante Agenti desadsorbenti Es. per superfici in polistirene : oli alimentari, oliva, mais, soja, cocco Composti bioattivi: batteriocine vs L.monocytogenes Pool di enzimi: amilasi, glucanasi,glucosaminidasi + detergenti esopolisaccarasi Importante la scelta disinfettante Bisogna tener presente:

a)Natura del materiale da trattare (compatibilità) b)Tipo di microrganismo (batterio/fungi/virus/spore) c)Condizioni in cui vive (pH – tempo-concentrazione materiale organico) Prerequisiti per l’efficacia disinfettante: >Concentrazione appropriata >Eliminazione maggior parte materiale organico (biofilm) >Rispetto tempi di contatto >Induzione resistenze ? N.B. Non è un antibiotico Per valutare l’efficacia occorre Analisi di verifica della efficacia delle operazioni di sanificazione: > Batteri aerobi totali > Muffe e lieviti > Coliformi ed E.coli > Staphylococcus aureus > Listeria monocytogenes > Patogeni ed alterativi specifici

Come minimizzare la contaminazione aria dal personale Preparato professionalmente, educato all’igiene alimentare, responsabile della pulizia e sanificazione dell’azienda applicazione delle GMP, SOP applicazione del sistema HACCP è fondamentale La contaminazione provocata dall’operatore L’operatore alimentare può contaminare gli alimenti o l’aria attraverso: > mani e cute > vie aeree (bocca, naso) > intestino L’operatore alimentare L’operatore alimentare può essere responsabile di contaminazione crociata tra attrezzature - superfici - servizi igienici - alimenti cotti - alimenti crudi I microrganismi di origine animale e l’uomo

Micrococcus e

St.aureus

Cute, mucose nasali e orofaringee

Salmonella, E.coli Intestino

Bacillus e

Clostridium

Intestino

Streptococcus Prime vie aeree e mucose

Candida Cute e mucose

Virus influenzali e epatite

Vie aeree Intestino

Analisi di verifica mani personale > Salmonella spp > Staphylococcus aureus > E.coli DEVONO SEMPRE ESSERE ASSENTI Cosa monitorate per valutare la contaminazione dell’aria Muffe e lieviti Batteri metodi controllo spore e fungi Fumigazione: paraidrossifenilsalicilammide Aerosolizzazione alchilamminoetilglicina dictil/trioctiletilentriammina Riduzione per Aerosolizzazione Nebulizzazione Eluente 4 parti Disinfettante 1 parte

Cariche microbiche dell’aria Limiti generici settore alimentare

Limiti per camere bianche

Batteri aerobi totali < 500 UFC/m3

Muffe e lieviti < 100 UFC/m3

Batteri aerobi totali < 500 UFC/m3

Muffe e lieviti < 100 UFC/m3

Parte 3

Metodi “classici” di risoluzione del problema contaminazione aria/superfici/alimento

•Barriere fisiche

•Filtrazione

•Raggi UV

•Prodotti chimici

Barriere fisiche limitazione contaminazione da aria esterna accessi diretti ridotti o limitati no accessi diretti esterno/lavorazione impiego camere bianche

Trattamenti Fisici La filtrazione

Trattamenti chimici Fumigazione Paraidrossifenilsalicilammide Interviene su spore Aerosolizzazione alchilamminoetilglicina dictil/trioctiletilentriammina Generici Problema: residui in ambiente Contatto con gli alimenti e le persone

Trattamento con Ozono Vantaggi: fortemente ossidante riduce o elimina il contenuto microbico. Svantaggi: irritante Ossida antiossidanti Produce imbrunimenti Irrancidimenti

Trattamento con raggi UV Riduzione carica di batteri, miceti e virus. Per avere effetto deve esserci una esposizione diretta della superficie alla luce UV. No presenza umani: neoplasie pelle Patologie agli occhi Effetti rapidi (es.: negli sterilizzatori UV per coltelli si ha un abbattimento significativo in 5 – 15 min.)

Metodiche innovative/ Ionizzazione dell’aria Effetti della ionizzazione dell’aria Una corretta ionizzazione può:

•Riduzione delle “particelle” (polveri) disperse in aria

•Ridurre il contenuto microbico dell’aria

•Eliminare o ridurre odori

•Aumento del benessere generale e del livello di attenzione delle persone (molti effetti; es.: serotonina)

99,05 % 98,14 % 97,71 % Saccamomyces cerevisiae

99,53 % 89,77 % 84,07 % Escherichia coli

98,8 % 97,02 % 70,9 % Staphylococcus aureus

24 h 8 h 3 h Ceppo

microbico

esposto

Tempo di esposizione in ore

PARTE 4

Applicazioni sistema di ionizzazione prof. Giuseppe Comi ©2009 ALL RIGHT RESERVED

Applicazioni Sistema Ionizzazione aria Industria produzione prodotti di gastronomia di alta qualità pronti al consumo, previo riscaldamento (es: pasta al ragù, carni cotte, lasagne, etc). Alcuni lotti presentavano sviluppo di muffe evidenti durante la conservazione presso il cliente con ovvio ritiro del prodotto.

Analisi del problema E stata effettuata una verifica ispettiva presso la struttura verificando le possibili fonti di contaminazione. Sono state individuati 3 punti di possibile contaminazione:

Sala lavorazione

Abbattitore di temperatura

Locale confezionamento

Applicazione sistema ionizzazione e confronto con tecnica di fumigazione precedentemente utilizzata

Applicazione sistema ionizzazione Effetto ottenuto sull’alimento grazie alla riduzione di contenuto microbico dell’aria Decontaminazione di superfici di strutture e attrezzature utilizzate in aziende alimentari attraverso l’impiego di apparecchi ionizzatore. Università degli Studi di Udine Scopo del nostro lavoro Riduzione carica microbica di superfici di celle di stoccaggio di prodotti alimentari e di attrezzature per conservare e manipolare alimenti attraverso l’impiego di apparecchi ionizzatori statici e dinamici. Il trattamento consisteva nella ionizzazione dell’aria di una cella in cui erano posti dei pannelli e delle stoviglie contaminate intenzionalmente e

simulanti superfici di celle o attrezzature impiegate nell’industria alimentare. I microrganismi utilizzati nel test comprendevano Escherichia coli, Listeria monocytogenes e Saccharomyces cerevisiae. Risultati Riduzione : 99% popolazioni microbiche inoculate Riduzione pari o superiore a 3-4 unità logaritmiche; Contaminazione residua < 1 unità log/cm2, è ritenuta ottimale per le superfici di questi ambienti di produzione o di superfici a contatto con alimenti.

Tab. 1 – Prove su superfici

Tab. 1 – Prove su superfici

Tab. 1 – Prove su superfici

a

b

c

d

e

Riduzione %

PROVA

Ore di esposizione

Unità mis.

0

3

17,30

21

24

Riduzione %

1

Listeria

ufc/cm2

64000

110

28

18

20

-99,83

1

E.coli

ufc/cm2

120000

15

2

0

1

-99,99

1

Saccaromices

ufc/cm2

150000

80

10

6

2

-99,95

2

Listeria

ufc/cm2

64000

180

60

11

15

-99,72

2

E.coli

ufc/cm2

120000

150

30

8

4

-99,88

2

Saccaromices

ufc/cm2

150000

40

20

12

18

-99,97

3

Listeria

ufc/cm2

64000

110

28

18

20

-99,83

3

E.coli

ufc/cm2

120000

15

18

6

4

-99,99

3

Saccaromices

ufc/cm2

150000

80

15

12

6

-99,95

Valutazione efficacia sistema di ionizzazione di aria Bioxigen

1

10

100

1.000

10.000

100.000

1.000.000

0 5 10 15 20 25 30

Ore di esposizione

Ufc

/cm

2

Listeria

E.coli

Saccaromices

Applicazioni su stoviglie Evoluzione contenuto in L.m. in piatti di plastica trattati Dati: log UFC/superficie totale campione Campione

Tempo=0

Tempo=24 h Non trattato

Tempo=24 h con Bioxigen

Bicchiere 1

5,914

4

<2

Bicchiere 2

5,914

4,477

<2

Bicchiere 3

5,914

4,301

<2

Bicchiere 4

5,914

3,342

<2

Bicchiere 5

5,914

3,415

<2

Bicchiere 6

5,914

3,398

<2

piatto 1

5,914

3,204

<2

piatto 2

5,914

3,301

<2

piatto 3

5,914

3,415

<2

piatto 4

5,914

3,505

<2

piatto 5

5,914

3,477

<2

piatto 6

5,914

3,778

<2

MEDIA

5,914

3,635

<2

Applicazione in prosciuttificio Decontaminazione aria Durata trattamento : 12 ore Grafico 1: Variazione media della concentrazione dei lieviti e delle muffe prima e dopo il trattamento con ionizzatore.

1 2 34 5

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

ufc

/m3

punti nella cella

Cella 1- lieviti muffe

Media Prima

Media Dopo

Grafico 2: Variazione media della concentrazione dei batteri prima e dopo il trattamento con ionizzatore.

1 2 3 4 5

0

20

40

60

80

100

120

ufc

/m3

punti nella cella

Cella 1- batteri

Media Prima

Media Dopo

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE FACOLTÀ DI AGRARIA Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Alimentari IMPIEGO DI UN APPARECCHIO IONIZZATORE PER DECONTAMINARE L'ARIA E LE SUPERFICI DELLA CELLA DI ARMADI ABBATTITORI Introduzione Lo scopo di questo lavoro è stato

valutare l’impiego di un apparecchio ionizzatore in armadi abbattitori per ridurre la carica microbica delle superfici interne e dell’aria ivi confinata. Le prove sono state effettuate in

contemporanea e con le stesse modalità su due abbattitori di temperatura identici. L’unica differenza tra i due consisteva nella presenza o meno dello ionizzatore.

Piastre: La crescita di spore di P.nalgiovense è stata rilevata solo nelle piastre prelevate dall’ abbattitore privo di ionizzatore.

SPORE MUFFE IN PIASTRA

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

T=24 T=48

Tempo (h)

un

ità

lo

g/p

ias

tra

ionizzatore

controllo

-Penicillium nalgiovense: I risultati confermano il giudizio sul trattamento ricavato dalla seconda prova: il trattamento ionizzante è attivo contro la proliferazione di muffe in ambiente confinato, infatti si ottiene una riduzione dell’80% in piastra e del 50% sulle superfici. SUPERFICI PIASTRE

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

T=0 T=6 T=24

tempo di esposizione (h)

un

ità

lo

g/1

00

cm

q

ionizzatore

controllo

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

T=0 T=3 T=6 T=24

tempo di esposizione (h)

un

ità

lo

g

ionizzatore

controllo

Controllo dopo 72 ore dall’inoculo Ionizzatore dopo 72 ore dall’inoculo

Ionizzatore dopo 7 giorni dall’inoculo

Conclusioni Il trattamento ionizzante utilizzato permette di ottenere una diminuzione o inibizione media in percentuale dal 30 al 100%. Al contrario non sono stati rilevati netti decrementi nella concentrazione dei microrganismi

inoculati (in superfici o piastre) all’interno dell’abbattitore non sottoposto al trattamento. La presenza di una bassa carica microbica sulle superfici o nell’aria di questi abbattitori può migliorare la qualità igienico-sanitaria degli alimenti in essi posizionati e può evitare contaminazioni microbiche superficiali degli stessi. Lo ionizzatore non può sostituire l’impiego della detergenza, necessaria per eliminare dalle superfici biofilm o residui di materiale organico, utili per la crescita microbica. Tuttavia il trattamento testato può rimediare a trattamenti sanificanti tradizionali applicati velocemente e in maniera inadeguata.