EFFECTIVENESS OF CLEANING TECHNIQUES USED IN THE

FOOD INDUSTRY IN TERMS OF REMOVAL OF BACTERIAL

BIOFILM

Anggota kelompok

Tommy sugianto 6082005Carolina Adhelia 6082014Triono Yudha 6082029Antonius Oetama 6082826Jovita Paulina 6082809

Inti Sari•Efektivitas teknik pembersihan diuji coba pada pabrik makanan & percobaan laboratorium dengan biofilm alami dari pabrik makanan dan biofilm yang dihasilkan

•Pengujian efektivitas pembersihan dengan metode penghapusan biofilm alami dari pabrik makanan menunjukkan bahwa high pressure spray dan mechanical floor scrubber yang menggunakan tindakan mekanis tingkat tinggi merupakan yang paling efektif

•Percobaan pembersihan dengan biofilm bakteri Pseudomonas aeruginosa & Staphylococcus aureus menunjukkan bahwa penyemprotan dengan air pada tekanan 34,5, 51,7 dan 68,9 bar tidak signifikan dalam meningkatkan percobaan cleaning

•Penggunaan deterjen basa, asam atau netral sebelum penyemprotan dengan air pada 17,2 bar tidak signifikan dalam peningkatkan cleaning Ps. aeruginosa atau Staph. Staphylococcus

•Pada kenyataan produk asam dan basa mempengaruhi kelangsungan hidup Staph. staphylococcus dan Ps. aeruginosa, sehingga meminimalkan potensi penyebaran kontaminasi

Pembahasan

Hasil

Percobaan

Metode dan bahan

What we learn?

Pendahuluan

Kesimpulan

Pendahuluan Penambahan bakteri ke permukaan dan pembentukan biofilm dianggap fenomena

dalam berbagai lingkungan industri seperti pada sistem industri laut, air tawar, makanan kesehatan, dan industri lainnya.

Biofilm terdiri dari mikroba kolonial pada permukaan dan juga terkait dengan polimer.

Dalam pemrosesan makanan, kondisi yang mendukung dan pembentukan biofilm dalam pengolahan makanan adalah aliran air, permukaan ikatan yang sesuai, nutrisi dan bahan baku yang cukup , atau lingkungan yang menyuplai inokulum tersebut.

Metode utama kontrol pencegahan kontaminasi adalah peralatan dan lingkungan yang higienis dengan pembersihan yang efektif dan program disinfeksi (sanitasi) .

Jika program sanitasi tidak efektif, mikro-organisme dan residu produk akan tetap pada konsentrasi yang mungkin mempengaruhi kualitas dan keamanan produk makanan.

Program sanitasi menghilangkan materi yang tidak diinginkan (pengotor) dari permukaan, termasuk mikro-organisme, produk residu, benda asing dan bahan kimia pembersih.

Program ini melibatkan beberapa tahap: diantaranya membasahi pengotor dan permukaan oleh pembersih kimia, reaksi kimia untuk memfasilitasi penghapusan dari permukaan, pencegahan re-deposisi dan desinfeksi mikroba sisa.

Empat faktor yang terlibat dalam program sanitasi yang digunakan adalah energi kimia, mekanik / energi kinetik, temperatur / energi panas, dan waktu.

Energi kimia penting untuk pembersihan dan desinfeksi . Pada tahap pembersihan, bahan kimia memisahkan pengotor dan mengurangi

kekuatan ikatannya untuk memfasilitasi penghapusan dari permukaan. Pada tahap desinfeksi, bahan kimia mengurangi kelangsungan hidup mikroba yang

tersisa setelah pembersihan. Energi mekanik atau kinetik digunakan untuk menghilangkan pengotor dari

permukaan fisik dan termasuk proses penyikatan,, pencucian jet bertekanan atau sirkulasi cairan sistem pembersihan.

Suhu mempengaruhi pembersihan dan desinfeksi dalam beberapa cara :1. Efek kimia meningkat secara linear dengan suhu.2. Suhu di atas titik leleh lemak dan minyak membantu penghapusan mikroba

meskipun suhu tinggi dapat merusak protein karena protein tersebut dapat terdenaturasi.

Komponen waktu dapat ditingkatkan oleh soak tanks (tangki pengendapan), busa atau gel untuk meningkatkan waktu kontak antara kimia dan pengotor di permukaan.

Tahap pembersihan dianggap paling penting untuk meminimalkan kolonisasi mikroba dan menghapus mikro-organisme.

Metode dan Bahan

Pseudomonas aeruginosa dan Staphylococcus aureus

sering digunakan dalam pengolahan makanan

Kultur dikelola pada penyimpanan jangka panjang

(pembekuan  - 20° C)

Kultur master dibuat dengan menambahkan bead ke

150 ml nutrient broth, dikocok pada 30 ° C selama ±

16 jam

Kultur kerja dibuat

dengan menambahkan 1 ml aliquot kultur master

kedalam 150 ml

nutrient broth dan diinkubasi pada  30 ° C selama ±

16 jam

Bakteri strain dan media

Permukaan yang digunakan adalah tipe 316 stainless steel coupon

Permukaan dicuci dalam deterjen ringan, lalu dibilasan dengan air & disterilisasi dengan autoklaf pada 121 ° C selama 15 menit.

Metode dan Bahan

Uji permukaan

Suspensi bakteri disiapkan dengan pengadukan pada 3600 g kultur selama 10 menit

Kemudian dilakukan resuspended pada pellet tersebut dalam buffer fosfat

Stainless steel coupon direndam dalam suspensi bakteri selama 1 jam(suhu ruang) untuk memungkinkan penambahan

Suspensi bakteri dihilangkan, diganti dengan medium pertumbuhan & diinkubasi(suhu ruang) selama 4 jam

Setelahperiode ini, biofilm monolayer yang tidak sempurna, dikembangkan dipermukaan

Formasi biofilm di laboratorium

Metode dan Bahan

Mekanisme sistem factory blancher extractor ditemukan

untuk mengenalkan pembentukan biofilm ekstensif bagi

an dalam permukaan

Agar pembentukan biofilm secara alami dapat

dipelajari, maka coupon stainless steel diinkubasi

dan dibiarkan selama 5 hari

Setelah 5 hari, campuran kultur ekstensif, biofilm multi-

lapis telah berkembang pada permukaan

Kemudian permukaan dan biofilm yang terbentuk

digunakan untuk mempelajari teknik pembersihan

Formasi biofilmdi lingkungan pabrik

Metode dan Bahan

Permukaan diseka dengan kapas yg dibasahi pengencer (1,0 g pepton bakteriologis dan 8,5 g natrium klorida, air suling) dan ditempatkan dalam volume 10 ml yang terdiri dari 9ml pengencer dan 1ml inactivator (3 gr lesitin kedelai , 30 ml Tween-80, 5 g natrium tiosulfat,1 g L-histidin dan 10 ml buffer fosfat, pH 7,2). Kehadiran organisme disuspensikan kembali dengan vortexing selama 30 detik. Larutan suspensi tsb secara berturut-turut diencerkan dalam pengencer dan diambil 1 ml aliquot untuk pour plating menggunakan nutrient agar. Pelat diinkubasi pada suhu 30 ° C selama 2 hari. Teknik ini digunakan untuk menghitung jumlah organisme yg terdapat pada permukaan setelah perlakuan tertentu, dan juga digunakan untuk memperkirakan populasi di permukaan sebelum pembersihan, setelah pembersihan dan setelah desinfeksi. Ditemukan bahwa swabbing menghapus organisme dengan proporsi konstan dari permukaan di atas 105 cfu-cm 2.

Swabbing and Total Viable

Count Determination

Metode dan Bahan

Permukaan stainless steel yang tertempel bakteri diwarnai dengan 0 , 1 mg ml-1 acridine orange selama 2 menit pada suhu ruang. Permukaan kemudian dibilas dengan air suling steril, boleh kontak dengan udara kering dan disimpan dalam kegelapan sampai pemeriksaan. Populasi yg menempel itu dihitung menggunakan mikroskop epifluorescence yg terhubung dengan V Optimax picture analyzer. Dalam studi pembersihan menggunakan biofilm yang dihasilkan pabrik, persentase rata-rata wilayah yang dicakup oleh orange fluorescence dinilai dalam 20 bidang pandang. Persentase daerah ini ditutupi dengan monokultur biofilm yang dihasilkan di laboratorium kmd dikonversi ke sel cm2 menggunakan perhitungan berdasarkan ukuran rata-rata 20 individu organisme yg terukur. Ukuran khas Ps. aeruginosa dan Staph. aureus adalah 1,45 dan 0,61 mm2 masing-masing. Ukuran tersebut diperiksa sebelum diberi perlakuan tertentu, seperti deterjen yang dapat mengurangi ukuran sel.

Direct Epifluorescent

Microscopy (DEM)

Metode dan Bahan

Pembersihan menggunakan bahan kimia.Deterjen yang digunakan dalam penelitian ini dipilih untuk mewakili yang digunakan dalam industri makanan.Deterjen yang digunakan: •Easyclean (deterjen yg bersifat alkali, pH 11,6, yang digunakan pada 5% dari Maigret Kimia, Daventry, Inggris)

•Ambersan (sebuah deterjen bersifat asam, pH 1,7, digunakan pada 2,5% dari Tampen dan Tampen Ltd, Fordingbridge, Inggris)

•SU121 (deterjen netral, pH 8,3 digunakan pada 1% dari Diverseylever, Annesley, Inggris) dan Shuregel tidak ada. 2 (digunakan di 1-5% dari Diverseylever, Annesley, Inggris).Waktu kontak yang digunakan adalah 20 menit.

 Cleaning

Chemicals and

Treatments

Metode dan Bahan

Tekanan pencucian. Sistem KEW digunakan untuk

menyemprot permukaan pada tekanan 17,2; 34,5; 51,7 dan 68,9 bar. Selain itu, permukaan disemprot menggunakan sistem KEW tanpa pompa untuk memberikan tekanan 7,0 bar. Permukaan diletakkan pada purpose-built rig, yang memungkinkan pengontrolan waktu penyemprotan dan jarak nozzle dari permukaan. Nozel tombak ditempatkan 200 mm dari permukaan dan permukaan disemprot selama 5 detik dengan jet air pada sudut 90 ° ke permukaan. Air yang digunakan suhunya pada suhu lingkungan.

Tindakan mekanik Sebuah floor scrubber

digunakan untuk memperkirakan akibat tindakan mekanis pada saat penghilangan pabrik biofilm alami. Permukaan dipasang dalam purpose-built rig dan dibersihkan menggunakan scrubber floor selama 5 detik dengan sikat scrubber berputar yang bergerak dalam satu arah sepanjang permukaan.

Hasil PercobaanBefore Cleaning TVC ( cfu swab-1 ) ( n =498 )

After Cleaning TVC ( cfu swab-1 ) ( n = 1090 )

After disinfection TVC ( cfu swab-1 ) (n = 3147 )

Arithmetic mean 1.32 x10-6 8.67 x 10-4 2.5 x 10-3

Standard deviation

2.42 x 10-7 1.1 x 10-6 4.41 x 10-4

Log arithmetic mean

6.12 4.94 3.4

Mean Log 3.26 2.35 1.14

Standard deviation

1.8 1.65 1.31

Dari tabel di atas diketahui bahwa di lingkungan pabrik,pembersihan menghasilkan 0,91 (log mean) atau 1,18 (rata-rata aritmatika)log reduksi, sedangkan fase disinfeksi menghasilkan sedikit log yang lebih besar pengurangan (1,54 aritmatika, 1,21 log mean)

Gambar 1 menunjukkan pengaruh penyemprotan Ps. aeruginosa  & Staphylococcus aureus biofilm pada  permukaan stainless steel dengan air pada pressures berbeda.Jumlahorganisme dihapus tidak signifikan meningkat denganmeningkatnya tekanan

Gambar 2 menunjukkan pengaruh spray pembersih tekanan tinggi terhadap waktu penghapusan Pseudomonas aeruginosa .Pembersihan diatas 1 detik tidak signifikan me-ningkatkan penghapusan bakteri biofilm

Pengaruh jarak semprot tombak dari permukaan penghapusan Pseudomonas aeruginosa . biofilm ditunjukkan pada Gambar. 3.Hasil penelitian menunjukkan bahwa jarak optimal untuk menghilangkan adalah antara 125 dan 250 mm.

Gambar 4 dan 5 menunjukkan pengaruh deterjen pada penghapusan dan ke-langsungan hidup staphylococcus aureus dan pseudomonas aeruginosa.

Pada gambar 4a tidak ada perbedaan yang signifikan antara efektivitasproduk deterjen dalam hal penghapusan staphylococcus aureus

Data pada Gambar. 5a menunjukkan pengaruh deterjenterhadap viabilitas staphylococcus aureus

Penghapusan pseudomonas aeruginosa. (Gambar 4b) adalah sama dengandiamati untuk staphylococcus aureus (sekitar 3 pesanan log orders).Selain itu, tidak ada perbedaan yang signifikan antara efektivitas deterjen dalam hal penghapusan pseudomonas aeruginosa

Gambar 5 (b) menunjukkan pengaruh deterjen padakelangsungan pseudomonas aeruginosa.. 

Dalam kasus organisme ini, produk alkali adalah yang paling efektif, memproduksi log pengurangan sekitar 4-5 log orders, meskipun log pengurangan umumnya lebih rendah untuk pseudomonas aeruginosa.dari  staphylococcus aureus.

Perbandingan hasil pada Gambar 1, 4 dan 5 menunjukkan bahwa deterjen tidak signifikan meningkatkan peng-hapusan sel selama penyemprotan dengan air saja.

Tabel 2 membandingkan efisiensi dari rentang pembersihanmetode dalam hal penghapusan yang terjadi secara alamipada biofilm

PembahasanUji coba pabrik hanya dapat dilakukan di lingkungan pabrik

dimana konsentrasi bakteri pada permukaan sebelum pembersihan sekitar 106 cfu swab-1 sehingga pengaruh pembersihan dan disinfeksi dapat diukur.

Hasil dari lingkungan pabrik sebelum pembersihan, setelah pembersihan dan setelah desinfeksi menunjukkan bahwa fase pembersihan dari program sanitasi bertanggung jawab untuk menghilangkan sekitar 1 log orde pada mikroorganisme dari permukaan.

Fase pembersihan penting untuk efisiensi desinfeksi karena menghilangkan produk dari tanah, yang dapat berpotensi menginaktivasi disinfektan atau melindungi mikroorganisme dari kerja desinfektan.

• Penghapusan biofilm dari Ps. aeruginosa dan Staph. aureus tidak ditingkatkan secara signifikan seiring dengan meningkatnya tekanan air semprot, karena penyemprotan pada tekanan yang lebih tinggi secara signifikan meningkatkan generasi dari aerosol.

• Holah et al. (1990, 1993) menunjukkan bahwa sistem tekanan tinggi yang dihasilkan aerosol dapat berpotensi mendispersikan mikroorganisme yang viable pada extensive area.

• Selain itu, tetesan aerosol yang dihasilkan oleh sistem tekanan tinggi umumnya lebih kecil dan karena itu dapat tetap dihentikan untuk periode waktu yang lebih lama.

Pembahasan

Pembahasan

Penggunaan tekanan rendah dapat membatasi potensi penyebaran kontaminasi

Pembersihan bertekanan tinggi di atas 1 detik tidak signifikan untuk meningkatkan penghilangan dari bakteri biofilm.

Jika energi kinetik diberikan melalui dampak tetesan air pada permukaan, bukan dari air mengalir di permukaan, maka waktu pembersihkan lebih lama sehingga meningkatkan proses penghapusan.

Penggunaan deterjen dapat memfasilitasi pemindahan tanah dan mikroba dari permukaan, yang kemudian dapat dibilas pergi oleh semprotan air.

Pembahasan•Jarak optimum spray lance dari permukaan untuk menghilangkan biofilm bakteri adalah antara 125 dan 250 mm, untuk memastikan kinerja pembersihan apakah memuaskan atau tidak.

•Efek dari jarak yang melebihi batas dari rentang 125-250mm adalah 1 order log.

•Deterjen umumnya diformulasikan untuk menghilangkan jenis tertentu dari tanah, misalnya, protein, lemak, karbohidrat atau mineral tanah, bukan untuk menghilangkan mikro-organisme.

•Deterjen tidak menambah penghapusan dari biofilm bakteri.•Wirtanen et al. (1995) menemukan bahwa penggunaan deterjen memiliki efek yang terbatas pada kemampuan pembersihan biofilm dari permukaan pada tidak adanya sisa produk lain atau kotoran organik lainnya.

Pembahasan

Deterjen asam dan produk dari alkali (basa produk) menghasilkan pengurangan yang signifikan pada kelangsungan hidup mikro-organisme .

Pemindahan dari Staph. aureus hanya sekitar 3 orde log, dan deterjen asam mengurangi kelangsungan hidup dari sisa bakteri sehingga hanya didapat 1 order log, akibatnya, proses pembersihan ini efektif dalam mengurangi populasi yang viable dari pasangan Staph. Staphylococcus.

Sebaliknya, Ps.aeruginosa lebih tahan terhadap produk-produk deterjen sehingga maksimal hanya 4 penurunan log yang diamati, oleh karena lebih besar dari 3 order log yang didapat pada permukaan setelah proses pembersihan.

PembahasanDunsmore et al. (1981) menemukan bahwa produk asam lebih

efektif daripada suatu produk alkali dalam hal pengaruh viabilitas sel.

Lewis et al. (1989) menemukan bahwa nilai pH yang lebih tinggi menghasilkan penghapusan yang lebih besar dari spesies Acinetobacter dengan sekitar 100 kali lebih banyak bakteri terpisah pada pH 12 sebagai pH 2.

Czechowski (1990) menemukan bahwa produk alkalin (basa produk) lebih efektif dalam memisahkan biofilm, dan deterjen basa yang diklorinasi lebih efektif daripada deterjen basa non klorinasi.

Perbedaan efektivitas deterjen terhadap kedua organisme mungkin berhubungan dengan perbedaan mekanisme kolonisasinya.

Pembahasan

Jumlah dan sifat polimer yang dihasilkan oleh mikro-organisme bervariasi antara spesies (Beech et al 1991;. Spenceley et al 1992;. Wirtanen dan Mattila-Sandholm 1992) dan berhubungan dengan perbedaan dalam efektivitas deterjen sehingga dapat menunjukkan pentingnya memilih deterjen secara tepat dan efektif.

Karena biofilm terdiri dari populasi campuran dari berbagai organisme Gram-positif dan Gram-negatif, penyelidikan dari sifat biofilm dapat memfasilitasi pilihan produk yang efektif dan mungkin juga memerlukan penggunaan kombinasi deterjen.

Pembahasan

Penggunaan dari deterjen dan pembilasan pada tekanan rendah menyebabkan penghapusan atau destabilisasi bahan ekstraselular disekitar populasi yang terikat, sehingga mengurangi daerah yang terlindungi tanpa mempengaruhi jumlah yang viable.

Chelators yang ada dalam deterjen akan memberikan peran penting dalam destabilisasi biofilm dan penghapusan proses lanjutan.

Scrubber mekanik pada lantai sangat efektif, karena mengurangi cakupan area kurang dari 1% dan TVC sekitar 105 cfu cm-2.

Pembahasan

Energi mekanik yang terlibat dalam teknik ini efektif terutama dalam penghapusan mikro-organisme dan biofilm yang terikat.

Demikian pula, spray wash pada tekanan tinggi, yang menggunakan level tinggi dari energi kinetik, dapat mengurangi cakupan area kurang dari 1%.

Mattila-Sandholm dan Wirtanen (1992) melaporkan bahwa pembersihan secara mekanis adalah cara yang paling efisien untuk menghapus mikro-organisme dan biofilm yang saling terikat.

Meskipun spray pada tekanan tinggi dan scrubber mekanik pada lantai yang secara khusus telah efektif, penting juga untuk mempertimbangkan kemungkinan penyebaran kontaminasi dari teknik pembersihan tersebut.

Sistem spray pada tekanan tinggi, khususnya, dapat menghasilkan aerosol dari mikro-organisme viable yang bisa, berpotensi, dan tersebar di daerah yang luas.

KesimpulanAda ruang untuk meningkatkan pentingnya tahap

pembersihan dalam hal penghapusan bakteri yang saling terikat.

Ini dapat dioptimalkan dalam hal kemanjuran penghapusan dan keterbatasan generasi aerosol yang viable dengan menggunakan metode yang memberikan tingkatan tinggi dari tindakan mekanik dalam hubungannya dengan deterjen yang dapat mengurangi viabilitas dari sel.

Studi ini menunjukkan bahwa detergen mungkin memainkan peran dalam hal pengurangan dalam penyebaran kontaminasi oleh aerosol, namun kerja lebih lanjut diperlukan untuk mengoptimalkan dampak tersebut.