Gửi lúc 17:00' 18/04/2016 Kỹ thuật giám sát vi sinh vật trong không khí
Quan trắc vi sinh vật trong không khí xung quanh là một công việc quan trọng của quá trình giám sát môi trường sản xuất, chế biến và đóng gói thực phẩm. Mặc dù vậy, các phương pháp định tính thô sơ giám sát chất lượng vi sinh của không khí trong nhà máy thực phẩm hiện nay vẫn đang được sử dụng rộng rãi. Có một số nguồn quan trọng của ô nhiễm vi sinh vật trong bất kỳ hoạt động sản xuất thực phẩm. Không khí trong các nhà máy thực phẩm có thể không phải là mối quan tâm đầu tiên như một nguồn ô nhiễm vi sinh vật, nhưng luôn có các vi sinh vật trong không khí mà một số trong đó có thể gây hư hỏng sản phẩm, hoặc tạo ra mầm bệnh. Một số loại vi khuẩn và bào tử nấm tồn tại khá tốt trong khí quyển - các bào tử vi khuẩn có thể được phân lập từ các dòng trên bề mặt trái đất. Mặc dù vậy, việc giám sát số lượng vi sinh vật trong không khí khu vực chế biến và đóng gói thường không được chú trọng. Giám sát chất lượng vi sinh trong không khí là rất quan trọng đối với lĩnh vực y tế và dược phẩm, nơi duy trì môi trường vô khuẩn là mục tiêu, nhưng trong hầu hết các môi trường chế biến thực phẩm là một vấn đề ít được quan tâm. Tuy nhiên, trong 20 năm qua đã chứng kiến sự chú ý nhiều hơn nữa cho các vi sinh vật trong không khí trong công nghiệp thực phẩm. Các nhiệm vụ liên tục cho thời gian sử dụng lâu hơn đã chứng kiến sự ra đời của hệ thống thông gió tinh vi cung cấp HEPA lọc không khí dưới áp lực dương được thiết kế để loại trừ ô nhiễm không khí bên ngoài và hạn chế dân số vi khuẩn ở các khu vực nhạy cảm. Một số nhà sản xuất thực phẩm thậm chí đã cài đặt hệ thống phòng sạch (phổ biến trong lĩnh vực y tế) trong một nỗ lực để giảm mức độ ô nhiễm trong quá trình chế biến và đóng gói. Các loại thực phẩm có thể được hưởng lợi từ phương pháp này bao gồm hàng bánh mì, pho mát và các sản phẩm từ sữa khác, mì tươi, và thực phẩm đông lạnh ăn sẵn. Những phát triển này làm nổi bật sự cần thiết phải cập nhật phương pháp giám sát vi khuẩn trong không khí. Sử dụng công nghệ mới nhất có thể tạo cơ hội để có được thông tin hữu ích hơn nhiều về ô nhiễm không khí. Các vi sinh trong không khí May mắn thay, không khí không phải là một môi trường rất chào đón đối với nhiều vi sinh vật. Các hiệu ứng chung của các yếu tố khô hạn và ánh sáng mặt trời làm chết nhiều tế bào vi khuẩn nhanh chóng khi lơ lửng trong không khí. Điều này đặc biệt đúng với các vi khuẩn Gram âm, bao gồm cả các mầm bệnh do thực phẩm gây giống như E. coli và Salmonella. Tuy nhiên, một số vi khuẩn Gram dương và bào tử nấm có thể tồn tại trong thời gian dài trong không khí và có thể được phân tán rộng rãi bởi các dòng không khí. Các vi khuẩn điển hình của không khí thường được tạo thành từ các vi khuẩn Gram dương sắc tố và bào tử của vi khuẩn và nấm, trong đó có đề kháng với sự khô và bức xạ. Nó có thể bao gồm một số vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như Staphylococcus aureus và Bacillus cereus, và phổ biến gây hư hỏng thực phẩm như nấm, đặc biệt là loài Penicillium và Aspergillus. Đa số những vi sinh vật có mặt trong không khí bám trên các hạt bụi, có thể lơ lửng trong thời gian dài, nhưng chúng cũng có thể được phân tán trong các giọt nước rất nhỏ của sol khí, có thể sinh ra từ hoạt động ho và hắt hơi của con người. Nhưng nguồn quan trọng nhất của sol khí ở hầu hết các nhà máy thực phẩm là hệ thống làm sạch bụi không khí từ các bình phun nước, đặc biệt là nơi các tia nước áp suất cao được sử dụng. Các hạt sol có thể phân tán các tế bào vi khuẩn thậm chí tương đối mỏng manh, chẳng hạn như vi khuẩn Listeria, trong thời gian ngắn trước khi chúng bắt đầu chết và đóng góp cho sự lây lan của vi khuẩn Listeria xung quanh nhà máy nơi mà nó đã trở thành đặc hữu và khó khăn để loại bỏ. Nói cách khác, các hoạt động làm sạch không khí đôi khi lại có thể tạo ra sự nhiễm bẩn do vi sinh vật ở môi trường sản xuất. Giám sát chất lượng không khí Sự tồn tại của vi sinh vật trong không khí là phụ thuộc vào một số yếu tố tương tác, và không phải là dễ dàng để dự đoán. Đây là một trong những lý do chính tại sao giám sát thường xuyên của các vi khuẩn và nấm trong không khí có thể quan trọng, đặc biệt là nơi sản phẩm được sản xuất dễ bị tổn thương. Trong hầu hết các nước, một yêu cầu quy định và tiêu chuẩn quốc tế đã được công bố để kiểm soát nhiễm bẩn vi sinh vật (ISO 14.698-1 / 2). Trong khi có được công bố khuyến nghị cho chất lượng không khí liên quan đến vi sinh trong các nhà máy chế biến thực phẩm, chẳng hạn như do Hội Y tế công cộng Mỹ (APHA), tiêu chuẩn quy định vẫn đang còn thiếu. Một khi mức độ ô nhiễm có thể chấp nhận được thiết lập, giám sát ô nhiễm không khí thường xuyên là một phương tiện hữu ích trong việc xác định các vấn đề trước khi chúng ảnh hưởng đến chất lượng và an toàn sản phẩm. Trong nhiều trường hợp, chỉ cần theo dõi dân số chung của vi khuẩn trong không khí có thể cung cấp đầy đủ thông tin, nhưng trong hoạt động nhạy cảm hơn, nó có thể hữu ích để tìm tác nhân gây bệnh cụ thể, hoặc cho vật hư hỏng. Kết quả giám sát cho phép phân tích xu hướng và cung cấp cảnh báo sớm nếu mức độ ô nhiễm tăng lên. Có cả hai phương pháp thụ động và chủ động theo dõi dân số vi khuẩn trong không khí. Phương pháp lấy mẫu hoạt động đã trở thành một công cụ giám sát môi trường thiết yếu trong các lĩnh vực dược phẩm và thiết bị y tế, nhưng phần lớn các ngành công nghiệp thực phẩm vẫn dựa trên giám sát thụ động. Giám sát thụ động Giám sát thụ động thường sử dụng, đĩa petri có chứa môi trường nuôi cấy thích hợp, được mở ra và tiếp xúc trong một thời gian nhất định và sau đó được ủ để cho phép các vi khuẩn và nấm có thể phát triển và được phân tích, tính toán số lượng. Tuy nhiên phương pháp này sẽ không phát hiện các hạt nhỏ hơn hoặc giọt mà còn lơ lửng trong không khí và chúng ta không thể lấy mẫu theo khối lượng cụ thể của không khí, vì vậy kết quả chỉ có thể được coi là bán định lượng. Phương pháp cũng dễ bị nhiễu và ô nhiễm từ các nguồn khác và có thể dễ dàng trở thành nơi cỏ mọc trong điều kiện bị ô nhiễm nặng. Mặt khác, việc sử dụng phương pháp này ít tốn kém và dễ sử dụng, không đòi hỏi thiết bị đặc biệt. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để ước tính số lượng của các nhóm cụ thể của vi sinh vật, chẳng hạn như nấm mốc.Trong một nhà máy thực phẩm có nguy cơ ô nhiễm thấp, phương pháp này có thể cung cấp một phương tiện đầy đủ về giám sát vi sinh vật trong không khí vi sinh, nhưng trong các hoạt động nhạy cảm hơn cần một cách tiếp cận phức tạp hơn. Giám sát hoạt động Giám sát hoạt động khác với giám sát thụ động ở chỗ nó đòi hỏi việc sử dụng một mẫu khí vi sinh với khối lượng được biết đến của không khí phía trên, hoặc thông qua một thiết bị thu hạt. Có hai loại chính. Ống Impinger Ống Impingers sử dụng một môi trường lỏng. Thông thường, mẫu không khí được rút ra bởi một máy bơm hút qua một ống hút vào trong một bình nhỏ chứa dung môi hấp thụ. Điều này làm tăng tốc độ không khí đối với bề mặt của dung môi hấp thụ với tốc độ hút được xác định bởi đường kính của ống hút. Khi không khí chạm vào bề mặt của chất lỏng, nó thay đổi hướng đột ngột và bất kỳ các hạt lơ lửng được impinged thu vào chất lỏng hấp thu. Sau khi lấy mẫu là hoàn thành, dung dịch hấp thu có thể được nuôi cấy để đếm vi sinh vật trong mẫu. Do khối lượng mẫu có thể được tính toán bằng cách sử dụng thời gian tốc độ dòng và lấy mẫu, kết quả là định lượng. Impingers có một số nhược điểm quan trọng để giám sát vi sinh thường xuyên của không khí. Thiết kế truyền thống thường được làm bằng thủy tinh, trong đó sẽ không được phép sử dụng trong hầu hết các môi trường sản xuất thực phẩm. Va chạm vào chất lỏng cũng có thể gây thiệt hại một số tế bào vi khuẩn và thời gian lấy mẫu quá dài thậm chí có thể cho phép một số tế bào để được sinh sôi trong dung môi hấp thu. Gần đây, công cụ đã được phát triển sử dụng các biến thể trên các nguyên tắc cơ bản impinger, chẳng hạn như các mẫu Coriolis do Bertin Technologies ở Pháp, và sampler SAS-PCR từ PBI. Những lấy mẫu không được xây dựng từ thủy tinh và do đó có thể được sử dụng để lấy mẫu không khí trong môi trường có kiểm soát. Các Coriolis mẫu sử dụng một hiệu ứng lốc xoáy để tăng tốc mẫu không khí vào chất lỏng thu. Bất kỳ các hạt lơ lửng trong không khí được ném ra bởi lực ly tâm, thu thập trên các bức tường của các tàu thu hình nón và tập trung vào chất lỏng thu. Các thiết bị SAS-PCR được thiết kế đặc biệt để thu thập các tác nhân gây bệnh để phát hiện tiếp theo, theo phương pháp phân tử và lưu thông chất lỏng thu để kéo dài thời gian tiếp xúc với không khí được lấy mẫu. Mặc dù các bộ lấy mẫu đã được thiết kế với các lĩnh vực dược phẩm và y tế, chúng có thể có ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là đối với sản xuất có nguy cơ cao, nơi có một nhu cầu để giám sát tác nhân gây bệnh cụ thể hoặc sinh vật hư hỏng. Các Impactors Lấy mẫu va chạm sử dụng một môi trường rắn hoặc chất kết dính như gel agar, chứ không phải là một chất lỏng. Thông thường khí được hút vào một đầu lấy mẫu bằng bơm hoặc quạt và tăng tốc, thường là thông qua một tấm đục lỗ (lấy mẫu rây), hoặc thông qua một khe hẹp (lấy mẫu khe). Điều này tạo ra một luồng không khí thành lớp trên bề, thường là một tấm thạch chuẩn đầy với một môi trường thích hợp. Vận tốc của không khí được xác định bởi đường kính của lỗ sàng lấy mẫu và độ rộng của khe trong lấy mẫu khe. Khi không khí chạm vào bề mặt chất hấp thu, nó làm cho một sự thay đổi tiếp tuyến của hướng và bất kỳ các hạt lơ lửng được ném ra bởi quán tính, tác động lên bề mặt chất hấp thu. Khi khối lượng chính xác của không khí đã được chuyển qua đầu lấy mẫu, tấm thạch có thể được lấy ra và ủ trực tiếp mà không cần xử lý thêm. Sau khi ủ, đếm số khuẩn lạc có thể nhìn thấy cho một ước tính định lượng trực tiếp. Lấy mẫu bằng impaction mang lại lợi ích về mặt tiện lợi và chúng cũng có thể xử lý lưu tốc cao hơn và khối lượng mẫu lớn cần thiết để giám sát chất lượng không khí trong môi trường có kiểm soát mà số lượng các vi khuẩn hiện nay là khả năng là rất thấp. Tuy nhiên, các tế bào của vi sinh vật có thể bị hư hỏng do ứng suất cơ học trong quá trình lấy mẫu và mất khả năng tồn tại. Hơn nữa, lấy mẫu impaction không cho phép việc sử dụng các phương pháp nhanh chóng để liệt kê và mô tả các vi sinh vật, nhưng dựa vào phương pháp nuôi cấy thông thường thì mất vài ngày để có được một kết quả. Vấn đề này có thể được khắc phục một phần khi sử dụng một loại gel polymer tan trong nước thay vì thạch. Điều này cho phép các mẫu được phân tích bằng kỹ thuật nhanh chóng như PCR hoặc đếm tế bào. Công cụ lấy mẫu cầm tay Một loạt các công cụ thương mại đã được phát triển bằng cách sử dụng nguyên tắc impaction. Một trong những nổi tiếng nhất là các dụng cụ lấy mẫu Andersen, một bộ rây lấy mẫu nhiều tầng có sử dụng tấm đục lỗ dần dần nhỏ hơn ở từng lớp chắn, cho phép các hạt được tách theo kích thước. Một cách khác là các Casella khe lấy mẫu, trong đó các khe được đặt trên một bàn xoay trên đó có đặt một tấm thạch. Khi không khí được rút ra thông qua các khe, các tấm thạch quay, sao cho các hạt được gửi đều trên bề mặt của nó. Cả hai công cụ đã được sử dụng trong nhiều năm, nhưng gần đây một số công cụ lấy mẫu impaction xách tay và thuận tiện đã được phát triển đặc biệt để theo dõi không khí ở các khu vực nhạy cảm. Hầu hết trong số này là các sàng lấy mẫu, chẳng hạn như bề mặt Air System (SAS) lấy mẫu được thực hiện bởi PBI tại Ý, và sử dụng các tấm tiếp xúc thạch hoặc tấm nền đầy đủ kích cỡ như bề mặt bộ hấp thụ. Những dụng cụ lấy mẫu di động có thể cầm tay hoặc gắn trên một chân trong khi lấy mẫu, và có thể được lập trình để lấy mẫu một khối lượng cụ thể của không khí, hoặc các mẫu liên tiếp thông qua cài đặt từ trước. Lấy mẫu không khí tự động Một số nhà sản xuất bộ lấy mẫu khí vi sinh vật đã phát triển hệ thống bán tự động, thường dựa trên sàng impaction. Những thiết bị này thường sử dụng một số các đầu lấy mẫu liên kết với một bộ điều khiển trung tâm, có thể được lập trình để thực hiện theo một chương trình lấy mẫu thiết lập sẵn. Trong một số ứng dụng y tế, các bộ lấy mẫu có thể được gắn vĩnh viễn tại chỗ để chúng trải qua chế độ khử trùng giống như phần còn lại của các phòng sạch. Nó cũng có thể thiết lập một mạng không dây của bộ lấy mẫu không khí cầm tay điều khiển bởi một máy tính trung tâm. Hệ thống bán tự động cung cấp khả năng tích hợp với giám sát môi trường và các gói phần mềm QC, cung cấp cơ sở của một hệ thống (không cần giấy tờ) để ghi dữ liệu vi sinh. Không có lý do tại sao kỹ thuật tương tự không thể được sử dụng để giám sát chất lượng không khí vi sinh vật trong khu vực chế biến thực phẩm nơi có nguy cơ ô nhiễm từ không khí được coi là đủ cao. Cơ hội trong tương lai Có rất ít nghi ngờ rằng giám sát không khí vi sinh vật nói chung là một vấn đề quan trọng hơn trong các lĩnh vực y tế và dược phẩm hơn là trong ngành công nghiệp thực phẩm. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của một loạt các kỹ thuật tiên tiến và các công cụ thiết kế đặc biệt cho mục đích này và nhằm mục đích chủ yếu là tại các nhà sản xuất y tế và dược phẩm. Các ngành công nghiệp thực phẩm đã không có động lực thực sự để áp dụng các kỹ thuật tương tự cho đến nay, nhưng di chuyển theo hướng sản xuất thực phẩm trong môi trường ngày càng sạch để giảm thiểu ô nhiễm và kéo dài thời hạn sử dụng đã thu hẹp khoảng cách giữa thực phẩm và các lĩnh vực y tế. Các vi sinh trong không khí đang trở thành một xem xét quan trọng hơn nhiều đối với các nhà sản xuất thực phẩm và đó là tạo ra một nhu cầu về phương pháp thu thập dữ liệu tốt hơn. May mắn thay, nhiều công cụ và các giao thức thử nghiệm được thiết kế cho các ngành công nghiệp khác có thể dễ dàng thích nghi cho sản xuất lương thực. Các doanh nghiệp áp dụng những kỹ thuật này sẽ có cơ hội để thu thập nhiều dữ liệu có giá trị về các vi khuẩn trong không khí trong môi trường sản xuất của họ, mà tấm settle theo các kỹ thuật cũ không bao giờ có thể cung cấp số liệu một cách đầy đủ. Bài viết này được chuyển thể từ một bài viết của tác giả đầu tiên được công bố trên số ra tháng 10 năm 2009 của tạp chí Kỹ thuật và thành phần thực phẩm. |
