Characterization of cells that survived to disinfection in food processing areas of retail facilities

Abstract

Microbial contamination is a serious concern in areas of food processing because of its negative impact on public health. Numerous foodborne outbreaks occur every year due to various types of pathogenic microorganisms. The most common procedures to control these undesirable microorganisms include the use of disinfectants, however the disinfection procedures often demonstrate some inefficiency in the inactivation and removal of the same. Thus, the main objective of this study was the characterization of cells that survived to cleaning and disinfection in food processing areas of one meat retail facility. For that, samples were collected from meat processing surfaces of one meat retail facility in the center of Braga (Portugal), before and after the cleaning and disinfection procedures. Then the isolation of bacteria by selective media and the identification by 16S sequencing were performed. Finally, the isolates were phenotypically characterized in terms of biofilm formation ability, susceptibility of planktonic cells and biofilms to two disinfectants commonly used in the food industry (sodium hypochlorite (SH) and hydrogen peroxide (HP)), and susceptibility of planktonic cells to broad spectrum antibiotics (ampicillin (AMP) and rifampin (RIF)). Listeria innocua, Serratia spp. and Hafnia alvei were the microorganisms identified in the samples collected before cleaning and disinfection procedures, while Cellulosimicrobium spp., Serratia spp., and Enterobacter spp. were identified in the samples collected after cleaning and disinfection procedures. These microorganisms can represent a risk for public health, since some species are pathogenic. The results demonstrated that planktonic cells of all isolates tested were more susceptible to HP compared to SH. Moreover, these isolates showed good biofilm formation capacity, with an increase of total biomass along the time and, as expected, less susceptibility to disinfectants compared to planktonic cells. After exposure of biofilms to HP and SH at concentrations higher than the recommended ones, biofilms were still able to survive which may contribute to bacterial resistance to these compounds, as well as cross-resistance to antibiotics. In view of the results obtained in this study, it was concluded that cells that survive to cleaning and disinfection procedures represents a risk in terms of contamination due to biofilm formation ability, which can contribute to bacterial resistance to these compounds as well as cross-resistance to antibiotics.

A contaminação microbiana constitui um grave problema em áreas de processamento de alimentos devido ao impacto negativo na saúde pública. Diversos surtos alimentares ocorrem todos os anos devido aos vários tipos de microrganismos patogénicos presentes. Os procedimentos mais comuns de controlo destes microrganismos indesejáveis incluem a aplicação de desinfetantes, contudo esses procedimentos de desinfeção demonstram, frequentemente, alguma ineficiência na inativação e eliminação dos mesmos. Assim, o principal objetivo deste estudo foi a caracterização das células que sobrevivem à limpeza e desinfeção em áreas de processamento de alimentos num talho. Para isso, recolheram-se amostras antes e após a limpeza e desinfeção das superfícies de processamento das carnes num estabelecimento no centro de Braga (Portugal) e, de seguida, foi realizado o isolamento de microrganismos por meios seletivos e identificados por sequenciação 16S. Finalmente, os isolados foram caracterizados fenotipicamente em termos da sua capacidade de formação de biofilme, suscetibilidade das células planctónicas e do biofilme a dois dos desinfetantes comummente utilizados na indústria alimentar (hipoclorito de sódio (HS) e peróxido de hidrogénio (PH)), a susceptibilidade de células planctónicas a dois antibióticos de largo espectro (rifampicina (RIF) e ampicilina (AMP)). Listeria innocua, Serratia spp. and Hafnia alvei foram os microrganismos identificados nas amostras recolhidas antes dos processos de limpeza e desinfeção, enquanto que Cellulosimicrobium spp., Serratia spp., and Enterobacter spp. foram identificados nas amostras recolhidas após os processos de limpeza e desinfeção. Estes microrganismos podem representar um risco para a saúde pública devido a algumas espécies serem patogénicas. Os resultados obtidos mostraram que as células planctónicas foram mais suscetíveis ao peróxido de hidrogénio em comparação com o hipoclorito de sódio. Os isolados apresentaram boa capacidade de formação de biofilme, com um aumento de biomassa total ao longo do tempo e, como esperado, menor suscetibilidade aos desinfetantes em comparação com as células planctónicas. Após a exposição dos biofilmes ao peróxido de hidrogénio e ao hipoclorito de sódio, em concentrações mais elevadas do que as recomendadas, os biofilmes foram ainda capazes de sobreviver e podem contribuir para a resistência bacteriana a esses compostos, bem como uma resistência cruzada aos antibióticos. Face aos resultados obtidos é possível concluir que as células que sobrevivem aos processos de limpeza e desinfeção representam um risco em termos de contaminação devido à capacidade de formação de biofilme, contribuindo para a resistência bacteriana a esses compostos bem como para a resistência cruzada aos antibióticos.