| spelling |
oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-211362025-02-07T14:12:34Z Μοντελοποίηση σχηματισμού βιο-υμενίου από το Staphylococcus aureus πάνω σε επιφάνεια ανοξείδωτου χάλυβα συναρτήσει της θερμοκρασίας, του pH και της αλατότητας Δεντόπουλος Αθυμαρίτης, Κωνσταντίνος Μπενιουδάκη, Βασιλική Γκιαούρης, Ευστάθιος Staphylococcus aureus τρόφιμα βακτήρια τροφίμων βιο-υμένιο μικροβιολογία NaCl biofilms bacteria food toxicology Biofilms (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh89001286) Staphylococcus aureus (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85127365) Food--Toxicology (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh90005419) Bacteria (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85010813) Ο στόχος της μελέτης είναι να μοντελοποιηθεί και να περιγραφεί, μέσω μαθηματικής πολυωνυμικής εξίσωση δευτέρου βαθμού, ο σχηματισμός βιο-υμενίου (y, Log10CFU/cm2) συναρτήσει των 3 ανεξάρτητων μεταβλητών [Τ (°C), pH, NaCl (%)]. Στη συγκεκριμένη μελέτη εξετάστηκε η επίδραση 3 κύριων περιβαλλοντικών παραμέτρων: της αλατότητας (0,5 - 14,5% w/v NaCl), του pH (5 - 8) και της θερμοκρασίας (11 - 41 °C), στο σχηματισμό βιο-υμενίου από ένα στέλεχος Staphylococcus aureus, ενός κοινού τροφιμογενούς παθογόνου βακτηριακού είδους, πάνω σε επιφάνεια ανοξείδωτου χάλυβα (ΑΧ) που προσομοιάζει βιομηχανικό εξοπλισμό σε βιομηχανία τροφίμων. Τα εξεταζόμενο βακτηριακό στέλεχος ήταν ένα κλινικό στέλεχος (DFSN_B19, ATCC 6538), απομονωμένο από άνθρωπο ασθενή. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν τεμάχια ΑΧ τύπου AISI-304 και διαστάσεων: 3 x 1 x 0,1 cm (συνολικής επιφάνειας: 6,8 cm2) τα οποία επωάστηκαν σε διάφορες θερμοκρασίες για 48 ώρες, πλήρως εμβαπτισμένα μέσα σε ενοφθαλμισμένο με το μικροοργανισμό θρεπτικό ζωμό τρυπτόνης σόγιας (tryptone soy broth, TSB), του οποίου η τιμή pH και η αλατότητα είχαν προηγουμένως ρυθμιστεί στα επιθυμητά επίπεδα. Συνολικά εξετάστηκαν 15 διαφορετικοί συνδυασμοί των 3 υπό δοκιμή μεταβλητών (% NaCl, pH, θερμοκρασία). Στο τέλος της περιόδου επώασης (48 ώρες), τα ισχυρά προσκολλημένα / βιο-υμενικά κύτταρα αποκολλήθηκαν από τις επιφάνειες μέσω ισχυρού στροβιλισμού αυτών μαζί με γυάλινα σφαιρίδια και τελικά ποσοτικοποιήθηκαν μέσω απαρίθμησης των αποικιών τους πάνω σε θρεπτικό άγαρ. Όλα τα αποτελέσματα του σχηματισμού βιο-υμενίου μοντελοποιήθηκαν τελικά χρησιμοποιώντας μεθοδολογία απόκρισης επιφάνειας (response surface methodology). Προέκυψε έτσι μία μαθηματική πολυωνυμική εξίσωση δευτέρου βαθμού (second-order polynomial model) που περιγράφει το σχηματισμό βιο-υμενίου (y, Log10CFU/cm2) συναρτήσει των 3 ανεξάρτητων μεταβλητών [Τ (°C), pH, NaCl (%)], ενώ το μοντέλο (μαθηματική εξίσωση) επιπλέον επαληθεύτηκε μέσω 6 επιπλέον πειραμάτων, χρησιμοποιώντας ως θρεπτικό υπόστρωμα ζωμό τρυπτόνης σόγιας (TSB, pH 7,3) και τυχαίους συνδυασμούς θερμοκρασίας και αλατότητας (που δεν είχαν προηγουμένως εξεταστεί). Oι παρατηρούμενες (μετρούμενες) τιμές των βιο-υμενικών πληθυσμών (Log10CFU/cm2) που ελήφθησαν, κατέδειξαν μέγιστο πληθυσμό 6,25 ± 0,08 (Log10CFU/cm2) σε συνθήκες NaCl: 0,5%, T: 26 0C και pH: 6,5 , ενώ το μαθηματικό μοντέλο προέβλεψε μέγιστο πληθυσμό 5,63 ± 1,06 (Log10CFU/cm2) σε NaCl: 0,5, T: 19,3 και pH: 6,7. Η διενέργεια ενός επαληθευτικού πειράματος με τιμές ανεξάρτητων μεταβλητών αυτές που το μοντέλο πρόβλεψε να οδηγούν στο μέγιστο σχηματισμό βιο-υμενίου, φανέρωσε παρατηρούμενο σχηματισμό βιο-υμενίου ίσο με 5,78 ± 0,21 (Log10CFU/cm2), τιμή που είναι αρκετά κοντινή με τη μέγιστη προβλεπόμενη. H ελάχιστη τιμή παραγωγής βιο-υμενίου παρατηρήθηκε σε συνθήκες NaCl: 0,5% pH: 5 και Τ: 41 0C, όπου μετρήθηκε εργαστηριακά κυτταρικός πληθυσμός 2,22 ± 0,32 (Log10CFU/cm2). Το γεγονός ότι ο σχηματισμός βιο-υμενίου μπορεί να ευνοηθεί σε περιβαλλοντικές συνθήκες που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία τροφίμων, δείχνει ότι οι παραγωγοί τροφίμων πρέπει να γνωρίζουν πως ο έλεγχος του σχηματισμού βιο-υμενίου από τον S. aureus είναι σημαντικός. The present study examines the effect of three major environmental parameters: salinity (0.5 – 14.5% w / v NaCl), pH (5 - 8) and temperature (11 - 41 ° C), on the biofilm formation of a Staphylococcus aureus strain, a common foodborne bacterial pathogen species, on a stainless steel surface (SS), simulating industrial equipment in the food industry. The tested bacterial strain was a clinical strain (DFSN_B19, ATCC 6538), isolated from a human patient. For this purpose, AISI-304 SS pieces with dimensions of 3 x 1 x 0.1 cm (total area: 6.8 cm2) were used. These were incubated at various temperatures for 48 hours, fully immersed in inoculated with the microorganism tryptone soy broth (TSB), whose pH and salinity had been previously adjusted to the desired levels. In total, 15 different combinations of the 3 tested variables were examined. At the end of the incubation period (48 hours), the strongly adherent / biofilm cells were detached from the surfaces through their strong vortexing together with glass beads and subsequently quantified by counting their colonies on nutrient agar. All the results of biofilm formation were finally modeled using response surface methodology. This led to a mathematical polynomial quadratic equation (second-order polynomial model) that describes the formation of biofilm (y, Log10CFU / cm2) as a function of the 3 independent variables [T (° C), pH, NaCl (%)]. This model (mathematical equation) was further verified by 6 additional experiments which were performed using as substrate TSB (pH 7,3) and random combinations of temperature and salinity (not previously tested). The observed (measured) biofilm population values showed a maximum population of 6.25 ± 0.08 (Log10CFU / cm2) at NaCl: 0.5%, T: 26 °C and pH 6.5 and a population, while the mathematical model predicted maximum population 5.63 ± 1.06 (Log10CFU / cm2) at NaCl: 0.5, T: 19.3 0C and pH: 6.70. Performing a verification experiment with values of independent variables that model predicted to lead to maximum biofilm formation revealed an observed biofilm formation of 5.78 ± 0.21 Log10CFU / cm2, a value close enough to maximum foreseen. Minimum biofilm production value [2.22 ± 0.32 (Log10CFU / cm2)] was observed at NaCl: 0.5% pH: 5 and T: 41 °C. The fact that biofilm formation can be favored in environmental conditions used in the food industry shows that food producers should be aware that control of S. aureus biofilm formation is important. 2020-07-10T09:57:01Z 2020-07-10T09:57:01Z 2018-06-28 http://hdl.handle.net/11610/21136 el_GR Default License 55 σ. application/pdf Λήμνος
|