Μελέτη επίδρασης βιοϋμενίων τροφιμογενών παθογόνων ως παραγόντων διασταυρούμενης μόλυνσης σε οικιακό περιβάλλον
Authors: Γκάνα Ελένη 
Published: September 2021

Η προσομοίωση και η ποσοτικοποίηση σε εργαστηριακό επίπεδο φαινομένων διασταυρούμενης επιμόλυνσης που συχνά παρατηρούνται σε οικιακό ή περιβάλλον βιομηχανίας τροφίμων με την παράλληλη αναγνώριση παραγόντων που έχουν επίδραση στη μεταφορά των τροφιμογενών παθογόνων αποτελούν την επιστημονική βάση για την ανάλυση της επικινδυνότητας. Ο αρχικός σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η διερεύνηση μέσω διαδικτυακής μελέτης, των αντιλήψεων, των γνώσεων και των αυτό- αναφερόμενων πρακτικών των καταναλωτών στην Ελλάδα που μπορεί να υπονομεύσουν την ασφάλεια των τροφίμων και να οδηγήσουν σε τροφιμογενείς λοιμώξεις (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3). Παράλληλα, προσδιορίστηκε η αναγνώριση κοινών τροφιμογενών παθογόνων από τους καταναλωτές και η συχνότητα καθώς επίσης και η πηγή τροφιμογενών λοιμώξεων κατά τους τελευταίους 12 μήνες. Οι γνώσεις ασφαλούς χειρισμού των τροφίμων επηρεάστηκαν κυρίως από το μορφωτικό επίπεδο και την επαγγελματική κατάσταση των καταναλωτών, ενώ δεν είχε επίδραση το φύλο, η ηλικία και η ύπαρξη τροφολοίμωξης τους τελευταίους 12 μήνες. Αν και σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας η πλειοψηφία των καταναλωτών γνωρίζε τη σημασία της προσωπικής υγιεινής, του καθαρού οικιακού εξοπλισμού και της πρόληψης της διασταυρούμενης επιμόλυνσης κατά την διάρκεια προετοιμασίας γευμάτων, ωστόσο υπήρχε ποσοστό των ερωτηθέντων που υιοθετούσε λανθασμένες πρακτικές χειρισμού τροφίμων. Εν συνεχεία, ποσοστικοποιήθηκε η μεταφορά κοινών τροφιμογενών παθογόνων (S. Typhimurium, E. coli O157:H7 και Listeria monocytogenes) από τεχνητά επιμολυσμένο κρέας μέσω επιφανειών (ανοξείδωτος χάλυβας, πολυαιθυλένιο, ξύλο) σε μη επιμολυσμένο κρέας (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα όλοι οι παράγοντες που εξετάστηκαν (δηλ. είδος βακτηρίου, μέγεθος ενοφθαλμίσματος, τύπος της επιφάνειας και αριθμός διαδοχικού φιλέτου) είχαν επίδραση στο επίπεδο μεταφοράς των παθογόνων στα διαδοχικά φιλέτα, εκτός από το χρόνο επαφής. Συγκεκριμένα, η μεταφορά στα επόμενα φιλέτα ήταν ανάλογη με το μέγεθος του ενοφθαλμίσματος, με φθίνουσα τάση από τα πρώτα στα τελευταία φιλέτα. Η επαφή με τις ξύλινες επιφάνειες οδήγησε σε υψηλότερη μεταφορά των παθογόνων στα επόμενα φιλέτα σε σχέση με το πολυαιθυλένιο και τον ανοξείδωτο χάλυβα. Όσον αφορά το είδος του παθογόνου, η S. Typhimurium φάνηκε να μεταφέρεται σε χαμηλότερο επίπεδο στα επόμενα φιλέτα σε σχέση με την L. monocytogenes, δηλαδή είχε την τάση να προσκολλάται καλύτερα στις επιφάνειες. Σύμφωνα με το ερωτηματολόγιο, διάφορες πρακτικές καταγράφηκαν όσον αφορά τον καθαρισμό των επιφανειών επεξεργασίας τροφίμων και σημαντικό ποσοστό των καταναλωτών ισχυρίστηκαν ότι χρησιμοποιούν κοινούς πάγκους κοπής για τρόφιμα ζωικής και φυτικής προέλευσης. Με αφορμή αυτή την παρατήρηση και με γνώμονα τους παράγοντες που φάνηκε να επηρεάζουν την μεταφορά των παθογόνων, ο σκοπός της επόμενης μελέτης ήταν η μελέτη της μεταφοράς S. Typhimurium από βόεια φιλέτα σε ντομάτες μέσω επαφής με επιφάνειες επεξεργασίας τροφίμων (ανοξείδωτος χάλυβας, πολυαιθυλένιο, ξύλο) και τεμαχισμού με μαχαίρι (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5). Επιπροσθέτως εφαρμόστηκαν διαδικασίες καθαρισμού και απολύμανσης που εφαρμόζονται σε οικιακό επίπεδο με σκοπό να ελεγχθεί η αποτελεσματικότητα τους (π.χ. μόνο νερό, νερό και απορρυπαντικό πιάτων, απολυμαντικό σπρέι). Τα δεδομένα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι το ξέπλυμα των επιφανειών μόνο με νερό δεν μείωσε τον πληθυσμό των βακτηρίων σε ασφαλή επίπεδα. Αντιθέτως, τόσο το πλύσιμο των επιφανειών με απορρυπαντικό πιάτων όσο κι η χρήση απολυμαντικού σπρέι ήταν αποτελεσματικοί μέθοδοι στην πρόληψη της διασταυρούμενης επιμόλυνσης μεταξύ κρέατος και λαχανικών, καθώς ο πληθυσμός των βακτηρίων στην πλαστική και την επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα ήταν κάτω του ορίου ανίχνευσης. Ωστόσο, το ίδιο δεν ισχύει για τη ξύλινη επιφάνεια, όπου δεδομένου της αδυναμίας επαρκούς καθαρισμού με όλες τις προαναφερόμενες μεθόδους, η χρήση τους θα πρέπει να αποφεύγεται. Συνεπώς, συμπεραίνεται από τα παραπάνω ότι ένας σημαντικός παράγοντας που σχετίζεται με τα γεγονότα διασταυρούμενης επιμόλυνσης είναι τα παθογόνα κύτταρα που παραμένουν στις αβιοτικές επιφάνειες ως αποτέλεσμα ανεπαρκών διαδικασιών καθαρισμού και απολύμανσης. Εξαιτίας της πιθανής επεξεργασίας επιμολυσμένων πρώτων υλών, τα βακτήρια εναποτίθενται στις επιφάνειες και σχηματίζουν μικτά βιοϋμένια που αποτελούνται από διάφορα γένη, είδη ή και στελέχη μικροοργανισμών. Τα βιοϋμένια είναι ζωτικής σημασίας για την ασφάλεια των τροφίμων κι αφού εγκατασταθούν σε μια επιφάνεια πιθανόν να επιδεικνύουν αυξημένη ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά και στα απολυμαντικά προκαλώντας επανειλημμένα επεισόδια διασταυρούμενης επιμόλυνσης μέσω αποκόλλησης κυττάρων από τα εξωτερικά στρώματα του βιοϋμενίου. Σε αυτή τη μελέτη δυο στρατηγικές ελέγχου των βιοϋμενίων που βασίζονται στην πρόληψη σχηματισμού ή στην καταπολέμηση του ώριμου βιοϋμενίου, ελέγχθηκαν ως προς την αποτελεσματικότητά τους. Προς αυτή την κατεύθυνση προσδιορίστηκε ο σχηματισμός βιοϋμενίου S. Typhimurium και S. aureus (3 στελέχη έκαστο), υπό συνθήκες μονοκαλλιέργειας ή μικτής καλλιέργειας και η αποτελεσματικότητα 3 διαφορετικών απολυμαντικών (χλωριούχο βενζαλκόνιο, υπεροξικό οξύ, υποχλωριώδες νάτριο). Ο ανοξείδωτος χάλυβας όπου διενεργήθηκαν τα πειράματα και τα προαναφερόμενα απολυμαντικά χρησιμοποιούνται ευρέως σε επιφάνειες επεξεργασίας τροφίμων σε βιομηχανίες και χώρους μαζικής εστίασης (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπό συνθήκες μικτής καλλιέργειας παρατηρήθηκε σημαντική μείωση στο πληθυσμό και των δυο βακτηρίων σε σχέση με την μονοκαλλιέργεια (P < 0,05). Το χλωριούχο βενζαλκόνιο (50 ppm) ήταν το πιο αποτελεσματικό απολυμαντικό στη καταπολέμηση του βιοϋμενίου ανεξαρτήτως του είδους της καλλιέργειας. Το χλωριούχο βενζαλκόνιο ήταν πιο αποτελεσματικό έναντι της S. Typhimurium σε σχέση με τον S. aureus, στις μονοκαλλιέργειες. Το υπεροξικό οξύ (10 ppm) παρουσίασε μεγαλύτερη διακύμανση της αποτελεσματικότητάς του έναντι του S. aureus, παρουσία της S. Typhimurium. Ενώ τόσο το βιοϋμένιο της S. Typhimurium, όσο και του S. aureus παρουσίασαν ανθεκτικότητα στο υποχλωριώδες νάτριο (10 ppm). Η επικράτηση του κάθε στελέχους όσον αφορά το σχηματισμό βιοϋμενίου πριν και μετά την εφαρμογή του απολυμαντικού ελέγχθηκε με τη μέθοδο της ηλεκτροφόρησης εναλλασσόμενου ηλεκτρικού πεδίου, η οποία ανέδειξε διαφορές στη συχνότητα εμφάνισης του κάθε στελέχους. Επιπρόσθετα, διερευνήθηκε η πρόληψη της βακτηριακής προσκόλλησης και του σχηματισμού βιοϋμενίου μέσω της τροποποίησης των ιδιοτήτων της επιφάνειας. Για το σκοπό αυτό νανοεπιστρώσεις με βάση τις οργανοσιλάνες (ενώσεις διοξειδίου του πυριτίου/ SiO2) που ενισχύουν την υδροφοβικότητα των επιφανειών ελέγχθηκαν έναντι στην προσκόλληση και τον σχηματισμό βιοϋμενίου παθογόνων (S. aureus, S. Typhimurium, L. monocytogenes, Y. enterocolitica, E. coli O157:H7) σε επιφάνειες ανοξείδωτου χάλυβα και γυάλινες (2 προϊόντα σε κάθε υλικό) (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7). Οι νανοεπιστρώσεις φάνηκαν να έχουν επίδραση στην βακτηριακή προσκόλληση ή/ και στον πληθυσμό του ώριμου βιοϋμενίου, ωστόσο η αποτελεσματικότητά τους εξαρτώταν άμεσα από το είδος των βακτηρίων και το υλικό των επιφανειών που χρησιμοποιήθηκαν. Για παράδειγμα, οι οργανοσιλάνες φάνηκε να επηρεάζουν την προσκόλληση και το σχηματισμό βιουμενίου (24 h) της S. Typhimurium τόσο στον ανοξείδωτο χάλυβα, όσο και στις γυάλινες επιφάνειες. Ωστόσο, παρατηρήθηκε αύξηση στην προσκόλληση των κυττάρων του S. aureus στο γυαλί και της E. coli O157:H7 στον ανοξείδωτο χάλυβα, ενώ οι οργανοσιλάνες δεν είχαν καμία επίδραση ως προς την προσκόλληση και το σχηματισμό του βιοϋμενίου της L. monocytogenes ανεξαρτήτως χρόνου και υλικού επιφανείας. Συμπερασματικά, η παρούσα διδακτορική διατριβή υπογραμμίζει τη θετική επίπτωση στην ασφάλεια τροφίμων και κατά συνέπεια στη μείωση των τροφολοιμώξεων που μπορεί να έχει η υιοθέτηση και η εφαρμογή, από μέρους των καταναλωτών, ασφαλών πρακτικών χειρισμού τροφίμων και επαρκών διαδικασιών καθαρισμού/ απολύμανσης. Επιπροσθέτως, διερευνήθηκε η βακτηριακή μεταφορά μεταζύ τροφίμων ζωικής προέλευσης ή ζωικής-φυτικής προέλευσης και αποδείχθηκε ότι αποτελεί μια πολυπαραγοντική διαδικασία που εξαρτάται από πολλούς παράγοντες και τις αλληλεπιδράσεις τους. Επιπλέον, μελετήθηκε η αλληλεπίδραση μεταξύ ειδών και στελεχών βακτηρίων σε μικτά βιοϋμένια που πιθανόν να ανευρίσκονται σε χώρους επεξεργασίας τροφίμων, ως σημαντικός παράγοντας κατά τη διασταυρούμενη επιμόλυνση. Τέλος, εκτιμήθηκε η αποτελεσματικότητα απολυμαντικών και νανοεπιστρώσεων ως κύριες στρατηγικές πρόληψης και καταπολέμησης των βιοϋμενίων παθογόνων μικροοργανισμών.