食品安全有很多敌人，作为食品人，天天都在战斗！
今天，我们说说其中一位较为隐蔽和神秘的杀手，他的名字叫“细菌性生物膜”。
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什么是细菌生物膜？
细菌生物膜又称细菌生物被膜。当细菌附着在食品加工设备表面或食品接触表面，就很有可能形成生物膜。生物膜在加工设备表面生长，却很难被清除。就好像牙齿表面的牙菌斑，当你很长一段时间不刷牙，细菌涂层就会粘附在牙齿的表面。该涂层存在的时间越长，就越坚固并且难以清除。
生物膜可以定义为细菌细胞群，并具有以下特点：
- 彼此粘附并粘附到设备表面；
- 被细菌群分泌的胶状物质（多糖）包围、粘附和保护；
- 与正常细胞相比，它们具有不同的基因表达谱和表现型。
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细菌生物膜有哪些危害？
形成生物膜的细菌包括单增李斯特氏菌、沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆、假单胞菌、产乳酸菌和耐热菌。生物膜将导致产品污染。产品污染来源于生物膜上脱落的细菌，这些细菌可以重新附着在产品生产过程中的其它设备上或是直接进入食品中。如果腐败菌，产品的保质期可能会缩短；如果是病原体，产品可能不合格，或者可能是食源性疾病爆发的原因，严重时可能需要召回，企业可能为此付出代价。
致病性微生物引起的食源性疾病是食品安全的主要隐患。美国约80%的持续的细菌感染与细菌生物膜有关（美国国立卫生研究院报告）。
大肠杆菌O157:H7形成的细菌生物膜的研究发现
（美国科罗拉多州立大学病原菌研究实验室）
- 该菌会出现在混合有机溶剂和牲畜胴体洗涤剂中，从而附着在不锈钢设备表面，长达4天时间。
- 在15℃时或在冷藏时都有可能附着在设备、食品接触表面、或食品上。
- 设备接触面的牛肉残渣干了之后，容易形成细菌生物膜，但腐败菌可能快速成长，从而破坏生物膜结构。
- 与牛肉接触的塑料比不锈钢更易形成由大肠杆菌O157:H7组成的生物膜。
- 在含水环境中，大肠杆菌O157:H7生长很快，而在干燥环境中，营养物质减少，大肠杆菌O157:H7附着力会增加，清洁变得很困难。
- 与碎牛肉相比，受污染的肥牛肉更容易在接触表面传播大肠杆菌O157:H7。
单核细胞增生李斯特氏菌形成的细菌生物膜的研究发现
（美国科罗拉多州立大学病原菌研究实验室）
- 该菌能够粘附在各种食品接触表面，在粗糙的表面更易形成。如果没有适当清洗，就会形成生物膜。
- 在室温环境中，该菌主导形成的生物膜可以存活并成长14天以上。当工作台面有食物残渣时，并且温度湿度适宜（25℃、50-90%相对湿度），细菌可以幸存至少96个小时。湿度越大，存活细菌越多。
- 随着该菌生物膜逐渐成熟，对消毒剂产生抗性，消毒剂对其作用越来越有限。
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细菌生物膜在哪里产生？
生物膜可以在食品工厂的各类表面上形成，包括不锈钢、混凝土、玻璃和塑料。即使是看起来干净的表面也可能被肉眼不可见的细菌生物膜所污染。需要特别注意的是，生物膜最可能在粗糙的、可渗透的表面或在具有划痕、裂纹或凹痕的设备上形成，因为它们为细菌生长提供了有利的条件，并且特别难以消毒。生物膜还倾向于在不能定期清洁的、难以触及的地方形成，例如输送带的下侧。因此，确保食品加厂的设备不受这一棘手问题的影响，是防止污染和召回的关键。
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细菌生物膜是如何形成的？
生物膜的产生开始于细菌粘附。在存在水分和营养物质的情况下，有机物（蛋白质）和无机物在加工设备表面堆积，形成“条件层”，为细菌的粘附创造了条件。活的、损坏的或死亡的细胞将自己附着到“条件层”并开始定植。起初，“条件层”很薄，微生物、病原体逐渐生长和覆盖在“条件层”上，随着细菌层彼此粘附和附着到设备表面，吸附细胞碎片和营养物，生物膜便开始成形。细菌附属物（例如菌毛和鞭毛）也可以促进其他细胞或物质的附着，形成菌落。例如，单核细胞增生李斯特菌通过产生附着原纤维来粘附表面。在附着期间，生物膜中的细胞协调工作，包括输送营养物和清理废物。
随着菌落继续附着，菌落产生细胞外多糖，其细胞形态也产生变化。细胞外多糖形成有助于强化细胞在膜中的粘附，并保护细菌层免受清洁剂和消毒剂的影响。多糖也吸附其他细胞和碎片。生物膜逐渐生长，在没有清除干预的情况下，将导致膜不可逆地附着到基质，彼此粘附，嵌入已经产生的细胞外物质的基质中。成熟的生物膜传送氧气、食物和营养物，同时运走发酵产物和脱落的细胞，达到一种平衡状态。生物膜的最外层粘膜能吸附额外的污染物，并且能密封保护其中的细菌，可以使其中细菌对消毒剂的耐受性以高达100倍。流过生物膜的无机物和有机物为菌落提供营养。在生物膜内，损坏或小的细胞可能有时间修复自己并进行繁殖。该膜是不可逆的，需要特定的清洁方案才能清除。
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细菌生物膜的形成受哪些因素影响？
微生物细胞本身具有附着到设备表面的能力，而富有营养物的“条件层”可以增强它们对设备表面的附着力。随着细胞附着到表面接触时间的增加，以及能加速细菌生长的条件（如营养水平、PH值和温度）的发展，生物膜变得愈加强大。
细胞粘附和生物膜生长受附着表面的类型和细菌种类的影响。一些细菌可能在接触不锈钢、聚丙烯、橡胶和玻璃等20分钟内附着在其表面上。细菌生物膜可以在24小时内形成，并且可以在几天内生长至几毫米。生物膜复合物随时间而变得更牢固，但是生物膜复合物上的细菌也可能脱落并且附着到其他表面上或成为食物的污染源。形成生物膜的细菌包括单增李斯特氏菌、沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆、假单胞菌、产乳酸菌和耐热菌。它们可以混合生长，但通常某个种类的细菌会占主导地位。
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细菌生物膜如何检测与预防？
在采用仪器检测生物膜之前，食品工厂应该注意以下现象：
细菌生物膜的疑似现象
- 不锈钢表面出现 “彩虹”
- 看似干净的表面有黏滑的感觉
- 产生酸味或异味
准确确定生物膜存在的方法是采用仪器进行检测：
细菌生物膜的检测方法
- 三磷酸腺苷生物发光检测（ATP检测）：ATP是储存在所有微生物中的能量分子，通过分析ATP水平，可以判断设备表面上是否存在活的细菌。该检测通常只能测出处于早期形成阶段的细菌生物膜，此时膜内的细菌正积极寻找营养物。
- 紫外光检测（UV检测）：紫外光能清楚地显示有机沉积物的存在，而肉眼则不可见。
- 总有机碳检测（TOC检测）：即检测食品加工设备或管道的冲洗水中的TOC含量。低TOC含量有助于验证清洁效果。
防止生物膜形成最有效的措施是，使用设计合理的卫生设备，尽可能减少难以清洁的区域。否则，必须定期拆卸和检查一些部件，如垫片、O形圈、管道。
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细菌生物膜如何清除？
清除表面上已形成的生物膜比预防其形成更困难。生物膜内形成的生物体更耐热，因此即使通过烹饪也难以根除。食品工厂应该制定和实施一个持续、全面的卫生处理方案，以防止附着在设备表面条件层形成。如果食品工厂检测到生物膜，推荐以下六个步骤可进行清除：
六个步骤去除细菌生物膜
- 干洗：在使用化学品之前，通过擦拭、刷洗和清扫其表面，尽可清除可见的污垢。要小心些，不要太过用力导致刮擦或蚀刻表面，否则反而将创造有利于生物膜生长的环境。
- 冲洗：使用48-54℃温水来冲洗，水温不要超过60℃，过高的温度会使污垢形成碳化状态和矿物水锈，从而使细菌生物膜更难清除。
- 化学品处理：选用何种化学品清除生物膜将取决于食品工厂中使用的食品材料的类型。可与清洁化学品服务商合作，确定最佳的化学品组合。可适当延长化学品的暴露时间（通常至少五分钟），以使化学品有效地溶解生物膜。然后，擦洗和刷洗设备，以完全清除所有的细菌层。同样要避免划伤表面。
- 再冲洗：用60℃的水再一次冲洗，以确保所有化学品与污垢都被冲洗掉。
- 消毒：一些细菌细胞在清洁后仍会残留在设备中，因此需使用消毒剂将残留细菌数量减少到可忽略的水平。清洁必须彻底，简单地将消毒剂应用到污染的表面是不起作用的，因为在清除污垢的同时，消毒剂的功效也会减弱。当污垢去除后，生物膜便会暴露。此时，要使用较高浓度的消毒剂，因为较低浓度的消毒剂根本没办法杀死膜内的微生物。可以使用免冲洗的消毒剂；否则消毒后需要再次冲洗。
- 设备检查：使用上述检测方法之一确认已成功清除生物膜。有些情况可能需要多轮清洁。 防止生物膜形成的最好方法是在每个班次之间对加工设备进行彻底消毒。即使有严格的卫生措施，也要定期检查设备表面以确保不被顽固的生物膜所污染。
声明：
本文由食品580整理编写，引用了John N. Sofos, Ph.D.，Our Constant Enemies；Michael Cramer，mpact on the Food Industry；Jim Oko，Biofilm Formation and Removal等相关资料。如需转载，请标明来源。
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