Trong công cuộc đánh kiểm soát an toàn trong thực phẩm, vấn đề mà các nhà quản lý quan tâm nhất là các chỉ tiêu vi sinh. Các phương pháp kiểm tra vi sinh vật hiện nay, đa phần đang nhắm đến kiểm tra các vi sinh vật tự do như e.coli, coliform, salmonella, listeria …. bằng nuôi cấy như đĩa thạch. Tuy nhiên, thực tế trong tự nhiên 99% vi sinh vật tồn tại ở dạng biofim và chỉ có 1% tồn tại ở dang tự do. Cùng tìm hiểu với chúng tôi về các “đặc tính nổi bật” của màng biofilm và phương pháp để phát hiện chúng nhanh chóng và hiệu quả nhất hiện nay nhé.

 

1. Màng biofilm là gì?

Màng sinh học (biofilm) được định nghĩa là một tập hợp của vi sinh vật liên kết với nhau thông qua mạng lưới polymer ngoại bào. Màng sinh học có thể hình thành do tập hợp các tế bào của cùng một vi sinh vật hay các vi sinh vật khác nhau. Trong tự nhiên, màng sinh học thường là sự liên kết của vi khuẩn, nấm, tảo, xạ khuẩn. Trong màng sinh học các tế bào tập hợp thành các đơn vị cấu trúc là các vi khuẩn lạc.

Thành phần này đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành màng sinh học đặc biệt là ở giai đoạn đầu bởi nó quy định đặc tính hình thành màng cho từng loài vi sinh vật, đảm nhiệm chức năng tiết các hợp chất ngoại bào cũng như có chứa các yếu tố phụ trợ tế bào như lông roi, lông nhung hỗ trợ cho việc bám dính của các tế bào khác lên bề mặt giá thể.

 

Chu kỳ sinh trường của màng biofilm

 

 

2. Cấu trúc và sự liên kết của màng biofilm trong tự nhiên

Sự hình thành màng sinh học mang lại lợi ích cho chính bản thân vi sinh vật. Trong quá trình hình thành màng sinh học, các tế bào phải trải qua một số thay đổi về hình thái, đặc tính sinh lý và một trong những thay đổi quan trọng là việc hình thành mạng lưới các chất ngoại bào bao quanh. Mạng lưới này giúp giữ lại chất hữu cơ không hòa tan từ môi trường nước xung quanh tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng, phát triển. Đồng thời nó cũng có vai trò trong việc kiến tạo cấu trúc không gian 3 chiều đặc trưng cho màng sinh học bằng cách tạo nên một mức độ ổn định, một sự cân bằng nội môi cho các vi sinh vật. Bên cạnh đó một vai trò quan trọng của mạng lưới ngoại bào là đem lại khả năng chống lại các tác nhân kháng khuẩn cho các tế bào sinh sống trong một màng sinh học. Theo Flemming, vi khuẩn có thể có khả năng kháng đối với các tác nhân gây hại (chất kháng sinh, chất hoạt động bề mặt…) cao gấp 1000 lần khi gắn kết với nhau tạo thành màng sinh học so với tế bào

Sự hình thành môi trường sống trong màng biofilm

 

Ngoài ra, màng biofilm cũng được ghi nhận có khả năng giúp tế bào chống lại tác động của kim loại nặng, các ion và chất độc, giúp tế bào tránh khỏi rất nhiều yếu tố gây tác động xấu tới vi sinh vật từ môi trường như tia UV, pH, sốc thẩm thấu và sự khô hạn. Những kênh vận chuyển nước nằm xen kẽ trong cấu trúc của màng sinh học, giữa các vùng bao quanh vi khuẩn lạc được ví như là một hệ thống tuần hoàn. Chúng hoạt động hiệu quả trong quá trình trao đổi chất với môi trường xung quanh, do đó làm tăng hiệu quả trong việc sử dụng nguồn dinh dưỡng cũng như loại bỏ các sản phẩm chuyển hóa có khả năng gây độc hại. Nhờ vậy quá trình chuyển hóa các chất trong đó cũng mang những đặc trưng khác so với dạng sống tự do.

Mặt khác quá trình hình thàng màng sinh học giúp vi sinh vật tận dụng được nguồn chất hữu cơ bám dính trên bề mặt giá thể cũng như các cơ chất, chất dinh dưỡng tạo ra từ các loài vi sinh vật khác sống chung. Một màng sinh học có thể được hình thành do sự hợp tác cùng chung sống của nhiều loài vi sinh vật để tạo một cộng đồng có cấu trúc không gian phức tạp. Các loài vi sinh vật cùng tồn tại trong biofilm thích nghi với những điều kiện về dinh dưỡng, nồng độ “vi ổ sinh thái” trong biofilm. Chẳng hạn như những vi sinh vật nằm phía ngoài biofilm thích nghi với điều kiện hiếu khí cao trong khi những loài nằm phía trung tâm biofilm có xu hướng chịu được nồng độ oxy thấp (vi hiếu khí). Khả năng thích nghi với nhiều điều kiện dinh dưỡng khác nhau giúp các loài vi sinh vật tận dụng được nguồn dinh dưỡng từ môi trường đồng thời hỗ trợ lẫn nhau theo hướng cùng có lợi trong quá trình chuyển hóa vật chất. Mối quan hệ hợp tác giữa các loài trong biofilm cũng có ảnh hưởng lớn đến chu trình tuần hoàn của các nguyên tố trong tự nhiên. Hầu hết các quá trình trong tự nhiên đòi hỏi sự phối hợp của nhiều nhóm vi khuẩn có cơ chế trao đổi chất khác nhau để cùng phân giải một hợp chất hữu cơ và việc các vi sinh vật thuộc nhiều nhóm khác nhau cùng cư trú trong biofilm sẽ góp phần thúc đẩy các quá trình này diễn ra nhanh hơn.

 

 

3. Ứng dụng của màng sinh học trong xử lý ô nhiễm

Màng sinh học điều khiển các chu trình Sinh – Địa – Hóa* của hầu hết các yếu tố/ thành phần trong môi trường nước, đất, trầm tích và lớp dưới bề mặt. Các ứng dụng công nghệ sinh học của màng sinh học bao gồm lọc nước uống, giảm lượng nước thải và đất bị ô nhiễm, giảm lượng chất xúc tác sinh học trong các quá trình sản xuất hóa chất với số lượng lớn, tồn tại lâu và các nhiên liệu sinh học. Tất cả các sinh vật bậc cao, kể cả con người đều là môi trường định cư cho các vi sinh vật tạo màng sinh học, thể hiện qua các nhiễm trùng dai dẳng ở thực vật, động vật và người; hoặc liên quan đến sự lây truyền bệnh qua các dụng cụ y tế và cấy ghép.

 

4. Tác hại của màng biofilm trong các nhà máy thực phẩm

Như đã đề cập phía trên, màng biofilm có thể tồn tại trong môi trường nghèo dinh dưỡng, có khả năng tuyệt vời trong tránh khỏi các tác nhân gây hại như chất hoạt động bề mặt, kháng sinh, tia UV, … và có thể bám chắc trên các giá thể, vì vậy việc loại bỏ màng biofilm trở nên rất khó khăn. Tuy nhiên, việc vẫn còn tồn dư màng biofilm trên bề mặt có thể gây nhiễm chéo lên các sản phẩm, gây ảnh hưởng trực tiếp đến mùi vị, màu sắc, biến đổi các thành phần, hay nói cách khác là gây hư hỏng sản phẩm.

 

 

5. Cách phát hiện và xử lý màng biofilm

Cũng như các vi sinh vật đơn lẻ, việc đánh giá và phát hiện màng biofilm rất khó khăn vì chúng không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Với khả năng bám chặt trên các giá thể, màng biofilm rất khó để thu thập theo phương pháp swab mẫu. Với việc áp dụng kết hợp linh hoạt các bước sóng UV, hãng EIT international – Anh đã nghiên cứu thành công Máy phát hiện vi sinh và màng biofilm cầm tay – Bactiscan.  

Máy Bactiscan hãng EIT International

**Các ưu điểm của sản phẩm:

 

– Phát hiện được cả màng sinh học Biofilm và vi sinh vật như Samonella, E. coli, Coliforms, Listeria, nấm men nấm mốc, ….

– Dễ dàng sử dụng, cho kết quả ngay lập tức

– Kiểm tra được tổng thể khu vực

– Không tốn vật tư tiêu hao

– Sản phẩm được chứng nhận bởi tổ chức Campden BRI (Anh)

 

Hình ảnh thực tế khi sử dụng máy Bactiscan

Việc phát hiện được các vị trí có biofilm hay các vi sinh vật đơn lẻ giúp các nhân viên kiểm soát đánh giá được kết quả vệ sinh, giảm thiểu được các nguy cơ nhiễm chéo và cung cấp một cách nhìn khách quan nhất, góp phần trong việc lấy mẫu được chính xác nhất.

 

***Liên hệ chúng tôi ngay nếu cần hồ trợ về thông tin và báo giá. Hotline: 0914 651 297 (Ms. Lộc)