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Method Article
该协议描述了一种结合静态和动态方法的方法,以评估有机过氧酸在乳制品行业中根除生物膜的功效。这种方法也可用于测试新的生物或化学配方控制生物膜的有效性。
乳制品行业中生物膜的存在是一个主要问题,因为它们对加工厂中经常使用的大多数原位清洗(CIP)程序具有很高的抵抗力,因此可能导致生产不安全和改变的乳制品。因此,为乳品行业开发新的生物膜控制策略势在必行。该协议旨在评估有机过氧酸(过氧乙酸,过丙酸和过乳酸以及基于过氧乙酸的商业消毒剂)使用静态和动态方法的组合根除乳制品生物膜的功效。使用最小生物膜根除浓度(MBEC)测定(一种静态高通量筛选方法)对所有生物膜或混合生物膜中最强的产生生物膜的细菌进行测试。与推荐浓度的消毒剂接触时间为5分钟,成功消除了单个和混合生物膜。目前正在进行研究,以使用疾病控制中心(CDC)生物膜反应器来证实这些观察结果,这是一种模拟 原位 条件的动态方法。这种类型的生物反应器可以使用不锈钢表面,该表面构成了大多数工业设备和表面。反应器的初步结果似乎证实了有机过氧酸对生物膜的功效。本研究中描述的组合方法可用于开发和测试用于控制生物膜和根除微生物的新生物或化学制剂。
乳制品行业是全球主要工业部门,包括在加拿大,那里有超过 10,500 个奶牛场,每年生产近 9000 万升牛奶1。尽管乳制品行业(包括加工厂)有严格的卫生要求,但牛奶是微生物的重要培养基,因此,乳制品可能含有微生物,包括腐败或病原微生物。这些病原体可引起各种疾病;例如,沙门氏菌属和单核细胞增生李斯特菌可分别引起胃肠炎和脑膜炎2。腐败微生物可以通过产生气体、细胞外酶或酸来影响乳制品的质量和感官特性3.牛奶的外观和颜色也可能改变,例如通过假单胞菌spp.4。
其中一些微生物可以在不同的表面上形成生物膜,包括不锈钢。这种生物膜使微生物能够在设备表面持续存在和繁殖,从而污染乳制品5。生物膜也存在问题,因为它们能够阻碍传热并加速设备的腐蚀,导致设备过早更换,从而导致经济损失6。
原位清洗(CIP)程序使食品工业能够控制微生物的生长。这些程序涉及依次使用氢氧化钠、硝酸,有时还包括含有次氯酸和过氧乙酸7,8 的消毒剂。次氯酸虽然对微生物非常有效,但它也会与天然有机物发生反应,导致有毒副产物的形成9。过氧乙酸不产生有害副产物10;然而,它在食品工业中对生物膜的有效性变化很大10,11。最近,已经研究了其他过氧酸,包括过丙酸和过乳酸的抗菌活性,它们似乎是控制生物膜中微生物生长的良好替代品12,13。
因此,本研究旨在评估有机过氧酸(过氧乙酸、过丙酸和过乳酸以及基于过氧乙酸的消毒剂)根除乳品生物膜的功效,该方法结合了最小生物膜根除浓度 (MBEC) 测定、静态高通量筛选方法和美国疾病控制中心 (CDC) 生物膜反应器(一种模拟原 位 的动态方法 条件。MBEC测定在协议中以下称为"生物膜微量滴定板"。这里介绍的协议和代表性结果证明了有机过氧酸的功效及其在控制乳制品行业中微生物生物膜的潜在应用。
本文所载的工作需要一个生物安全2级实验室,并已获得拉瓦尔大学机构生物安全委员会的批准(项目编号119689)。
注意:图1中的流程 图 总结了结合静态和动态方法的方法,该方法用于评估有机过氧酸根除生物膜的功效。
1. 材料准备
2. 形成单一和混合生物膜
3. 有机过氧酸根除生物膜功效的定量评价
4. 有机过氧酸根除生物膜功效的定性评价
注意:用消毒剂处理后(步骤3.1.1至步骤3.1.5),制备静态方法中在生物膜微量滴定板的钉子上形成的偶 氮假单胞菌 生物膜,并通过扫描电子和共聚焦显微镜观察进行分析。
SEM分析显示生物膜微孔板钉上存在由偶氮假单胞菌PFl1A产生的生物膜(图2A)。可以观察到三维生物膜结构。P. azotoformans PFl1A先前被确定为使用96孔微量滴定板12的强大生物膜生产者(A570>1.5)。
此外,使用生物反应器在不锈钢载玻片上形成的偶氮福曼斯PFl1A生物膜似乎非常致密,并显示出具有三维结构的成熟...
MBEC测定(生物膜微孔板测定)是第一种被ASTM17认可为标准生物膜根除测试的方法。我们的研究和其他研究表明,使用该测定时有两个关键步骤:超声处理步骤(时间和功率)和消毒剂处理时间18。斯图尔特和帕克还提出了可能影响测定结果的其他参数,例如微生物种类,生物膜年龄,表面积/体积比等。19. 最后,重要的是要注意,微孔板盖上的?...
提交人声明他们没有利益冲突。
这项研究得到了魁北克生物工业研究与创新联盟(CRIBIQ)(2016-049-C22),Agropur,Groupe Sani Marc和加拿大自然科学与工程研究委员会(NSERC)(RDCPJ516460-17)的支持。我们感谢Teresa Paniconi对手稿的批判性审查。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2 µm filters | Corning | 09-754-28 | diameter: 50 mm, PTFE- Membrane |
316 stainless-steel disc coupon | Biosurface Technologies Corporation | RD128-316 | |
316 stainless-steel slide coupon | Biosurface Technologies Corporation | CBR 2128-316 | |
96-microtiter plate | Corning | 07-200-89 | cell Culture-Treated, flat-Bottom Microplate |
Acetic acid | Sigma Aldrich | 27225 | store at RT |
Aluminium stubs | Electron Microscopy Science | 75830-10 | 32x5mm |
Aqueous glutaraldehyde EM Grade 25% | Electron Microscopy Sciences | 16220 | store at -20 °C |
AB204-S/FACT Analytical balance | Mettler Toledo | AB204-S | |
Bacterial Vent Filter (0.45 µm) | Biosurface Technologies Corporation | BST 02915 | |
BioDestroy | Groupe Sani Marc | 09-10215 | commercial peracetic acid-based disinfectant, store at RT |
Carboy LDPE 20 L | Cole Parmer | 06031-52 | |
CDC biofilm reactor | Biosurface Technologies Corporation | CRB 90 | bioreactor |
Cerium (IV) sulphate | Thermo Scientific | 35650-K2 | store at RT |
Confocal laser scanning microscope LSM 700 | Zeiss | LSM 700 | |
Dey-Engley neutralizing broth | Millipore | D3435-500G | store at 4 °C |
EMS950x + 350s gold sputter | Electron Microscopy Sciences | ||
Epoxy resin | Electron Microscopy Sciences | 14121 | with BDMA |
Ethyl alcohol 95%, USP | Greenfield global | P016EA95 | store at RT |
Ferroin indicator solution | Sigma Aldrich | 318922-100ML | store at RT |
Filling/venting cap | Cole Parmer | RK-06258-00 | |
FilmTracer LIVE/DEAD Biofilm Viability Kit | Invitrogen | L10316 | fluorescent cell viability kit (SYTO 9: green fluorescent stain, Propidium iodide: red fluorescent stain), store at - 20 °C |
Glass flow break | Biosurface Technologies Corporation | FB 50 | |
Gold with silver paint | Electron Microscopy Sciences | 12684-15 | |
Heating plate set | Biosurface Technologies Corporation | 110V Stir Plate | |
Hex screwdriver | Biosurface Technologies Corporation | CBR 5497 | |
Hydrogen peroxide | Sigma | 216763 | store at 4 °C |
Inoculating loops | VWR | 12000-812 | sterile, 10 µl |
Lactic acid | Laboratoire MAT | LU-0200 | store at RT |
MASTERFLEX L/S 7557-04 W/ 7557-02 with EASY-LOAD II peristaltic pump and 77200-50 Head | Cole Parmer | 77200-60 | |
MBEC (Minimum Biofilm Eradication Concentration) assay biofilm inoculator with a 96-well base | Innovotech | 19111 | Biofilm microtiter plate |
Oxford agar base | Thermo Scientific | OXCM0856B | store at 4 °C |
Plastic coupon holder | Biosurface Technologies Corporation | CBR 2203 | |
Plastic slide holder rod | Biosurface Technologies Corporation | CBR 2203-GL | |
Potassium iodide | Fisher Chemical | P410-500 | store at RT |
Precision slotted screwdriver (1.5 mm x 40 mm) | Wiha | 26015 | |
Propionic acid | Laboratoire MAT | PF-0221 | store at RT |
Sartorius BCE822-1S Entris® II Basic Essential Toploading Balance | Cole Parmer | UZ-11976-3 | |
Scanning electron microscope JSM-6360LV model | JEOL | JSM-6360LV | SEM and user control interface |
Screw cap tube, 15 mL | Sarstedt | 62.554.205 | (LxØ): 120 x 17 mm, material: PP, conical base, transparent, HD-PE |
Screw cap tube, 50 mL | Sarstedt | 62.547.205 | (LxØ): 114 x 28 mm, material: PP, conical base, transparent, HD-PE |
Sodium Cacodylate Trihydrate | Electron Microscopy Sciences | 12300 | store at -20 °C |
Sodium thiosulfate | Thermo Scientific | AC124270010 | store at RT |
Sonication bath | Fisher | 15-336-122 | 5,7 L |
Starch solution | Anachemia | AC8615 | store at RT |
Sulfuric acid | Sigma Aldrich | 258105-500ML | store at RT |
Tryptic soy agar | BD Bacto | DF0369-17-6 | store at RT |
Tryptic soy broth | BD Bacto | DF0370-17-3 | store at RT |
Tubing Masterflex L/S 16 25' | Cole Parmer | MFX0642416 | |
Tubing Masterflex L/S 18 25' | Cole Parmer | MFX0642418 | |
Tygon SPT-3350 silicon tubing | Saint-Gobain | ABW18NSF | IDx OD: 1/4 in.x 7/16 in. |
Vortex | Cole Parmer | UZ-04724-00 | |
Water bath | VWR | 89202-970 | |
Zen software | Zeiss |
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