BIOFILM MICROBICI NELL'INDUSTRIA ALIMENTARE

For decades, the microorganisms were seen as being individualists, who conduct their lives as single free cells immersed in a medium. Actually we know that the microorganisms are part of a rather complex community, defined biofilm, and that are able to communicate with each other through the release into the environment of chemical signals. Community life offers considerable advantages to the organism and its importance is a relatively recent discovery. The studies on these bacterial communities have attracted attention not only for the ubiquity of biofilms, but also for the negative consequences that, in most cases, the presence of these can determine. Among these, one of the areas of great importance is represented by the food industry, since the food product can be, if contaminated, a vehicle for the transmission of diseases and, therefore, a source of risk for the health of consumers. It is essential to reduce this risk, by understanding life in a biofilm, by comprehending all the aspects that determine the characteristics that distinguish it from the planktonic cells and promote cell survival. Biofilm studies have shown the ability of bacteria to form real communities (the biofilm), that involves communication between its 'inhabitants' (quorum sensing) able to exchange information in order to provide for the common good (defense and survival). This evolution of bacteria is a cause of concern for the food industry, which has to deal with the risks associated with pathogenicity and resistance of biofilms to particular practices of sanitization. Environments and conditions within a food industry, surfaces which promote attachment and the presence of nutrients are all factors that facilitate the formation of biofilm adhesion. A cleansing and disinfection regime, correctly applied throughout the production line, is able to inhibit the accumulation of debris and microorganisms on surfaces and consequently the formation of biofilms. If these procedures are not applied correctly the adhesion of microorganisms and the potential for transfer of contamination increases. In the food industry, biofilm formation is a problem to be reduced. Its presence on the surfaces of food processing, packaging or any other operation that puts in contact a surface with the food is a risk of contamination. Moreover, its removal is very complicated. Various types of surface materials have been studied, but none of these has presented marked biofilm formation inhibition. In the food the most worrying problem derives from the fact that many pathogenic microorganisms, responsible for serious foodborne illness, show the ability to produce biofilm. Among these, Listeria monocytogenes, an important pathogenic species to humans and animals, is well known for its ability to form biofilms and is a serious cause of concern for the food industry. The biofilm is known as a source of risk because it is often associated with pathogenic organisms, but only recently their possible beneficial use has been discovered. Biofilms can be employed in fluidized beds and trickling filters for water purification and wastewater management systems, in purification of waste water in the pipes of food plants, and in fermentation processes.

Per decenni i microrganismi sono stati visti come esseri individualisti, che conducono la loro esistenza come singole cellule libere immerse in un mezzo. Oggi sappiamo che i microrganismi possono far parte di una società piuttosto complessa, definita biofilm, e che sono in grado di comunicare fra loro mediante il rilascio nell'ambiente di segnali chimici. La vita comunitaria offre al microrganismo considerevoli vantaggi e la sua importanza è una scoperta relativamente recente. Gli studi su queste comunità microbiche hanno acquisito la loro importanza non solo per l'ubiquità dei biofilm, ma più che altro per la pericolosità che, nella maggior parte dei casi, la loro presenza può determinare. Tra questi, uno degli ambiti di grande importanza è rappresentato dall'industria alimentare, poiché il prodotto alimentare può rappresentare, se contaminato, un veicolo per la trasmissione di malattie e, quindi, una fonte di rischio per la salute dei consumatori. È fondamentale, per arginare questo rischio, comprendere la vita all'interno di un biofilm, conoscerne tutti quegli aspetti che gli conferiscono le privilegiate caratteristiche che lo distinguono dalla forma cellulare planctonica e contemporaneamente ne favoriscono la sopravvivenza. Dagli studi sui biofilm si evince la capacità dei batteri di formare vere e proprie società (biofilm), in cui avviene una vera e propria comunicazione(quorum sensing) tra i suoi 'abitanti' in grado di scambiare informazioni tra loro al fine di provvedere al bene comune (difesa e sopravvivenza). Questa evoluzione dei batteri causa problemi non sottovalutabili nell'industria alimentare, che si trova a dover contrastare i rischi associati alla patogenicità nonché alla particolare resistenza alle prassi di sanificazione dei biofilm. Gli ambienti e le condizioni all'interno di un'industria alimentare come canali d'acqua, superfici che favoriscono l'attaccamento e la presenza di nutrienti, facilitano la formazione di biofilm. Un programma di detersione e disinfezione corretto e applicato fin dall'inizio della linea produttiva è in grado di inibire l'accumulo di residui e di microrganismi sulle superfici e di conseguenza la formazione di biofilm. Se queste procedure non sono applicate in maniera corretta, l'adesione dei microrganismi e il potenziale di trasferimento di contaminazioni aumentano. Nell'ambito alimentare la formazione di biofilm costituisce un problema da ridurre. La sua presenza sulle superfici di lavorazione, imballaggio o qualsiasi altra operazione che mette a contatto con una superficie un alimento (come ad esempio una superficie di lavoro) è un rischio di contaminazione e, inoltre, la sua rimozione è molto complicata. Sono state studiate diverse tipologie di materiali delle superfici, ma nessuna di queste ha presentato una caratteristica che contrastasse in modo marcato la formazione di biofilm. Nell'ambito alimentare il problema più preoccupante deriva dal fatto che molti microrganismi patogeni, responsabili di gravi malattie a trasmissione alimentare, mostrano la capacità di produrre biofilm. Tra questi ad esempio figura Listeria monocytogenes che, all'interno del genere Listeria, è la principale specie patogena per l'uomo e per gli animali. Il biofilm è conosciuto come una fonte di rischio poiché viene spesso associato ad organismi patogeni, tuttavia solo recentemente si è scoperto un loro probabile utilizzo vantaggioso come nei filtri percolatori per la depurazione e nei processi di fermentazione.