Date asociate

ABSTRACT

Această cercetare a încercat să cuantifice contaminarea încrucișată între o varietate de alimente și suprafețele comune de bucătărie, în timp ce variază timpul de contact și matricea bacteriană și să o facă într-o manieră extinsă și cuprinzătoare. Rezultatele descrise aici avansează înțelegerea noastră asupra contaminării încrucișate și a factorilor care o influențează. Această cercetare informează cultura populară și îmbunătățește înțelegerea noastră științifică a contaminării încrucișate și a factorilor care o influențează.

MATERIALE ȘI METODE

Tulpina bacteriană și prepararea culturii.

Pentru toate experimentele a fost utilizat un microorganism nonpatogen, de calitate alimentară, Enterobacter aerogenes B199A, cu caracteristici de atașament similare cu cele ale Salmonella (Vivolac Cultures, Indianapolis, IN) (14). Tulpina E. aerogenes utilizată aici este rezistentă la acidul nalidixic, ceea ce permite să fie enumerat în prezența altor microorganisme pe probe alimentare sau suprafețe. Experimentele de control (făcute prin eșantionare și placare pe agar de soia triptic [Difco, BD, Sparks, MD] cu 50 μg/ml acid nalidixic [Sigma Chemical Co., St. Louis, MO] [TSA-na]) au arătat că acidul nalidixic -celulele E. aerogenes rezistente nu erau prezente inițial pe niciunul dintre alimente sau suprafețe la niveluri de> 2 log CFU/suprafață sau alimente.

Culturile au fost pregătite pe baza muncii anterioare efectuate în laboratorul nostru (13) și de către alții (14). Un stoc înghețat de E. aerogenes în 80% glicerol steril a fost striat pe TSA-na. O colonie din fiecare placă a fost transferată la 10 ml de bulion triptic de soia (Bacto, BD, Sparks, MD) cu 50 ng/ml acid nalidixic (TSB) și incubat la 37 ° C timp de 24 de ore. Matricile de inoculare au fost de două tipuri, una folosind celule recoltate prin centrifugare la 5.000 × g timp de 10 minute și spălate de două ori în 10 ml de peptonă 0,1% (Difco, BD) și una folosind celule prelevate direct dintr-o cultură TSB inoculată peste noapte. O concentrație finală de ~ 108 UFC/ml a fost verificată prin enumerare pe TSA.

Pregătirea suprafețelor domestice.

Au fost utilizate patru suprafețe diferite tipice celor găsite în mediile domestice: oțel inoxidabil (tip 304, 0,018-in. Grosime, calibru 16; OnlineMetals, Seattle, WA), plăci ceramice vitrate (Brancacci Windrift Beige; Daltile, Dallas, TX), lemn laminat de arțar (arțar nordic; Mohawk, Calhoun, GA) și covor interior-exterior (Morella; Foss Manufacturing, Hampton, NH). Au fost comandate online sau achiziționate de la un magazin local de îmbunătățire a locuințelor. Materialele de suprafață au fost tăiate în cupoane (5 x 5 cm). Cupoanele din oțel inoxidabil și plăci ceramice au fost dezinfectate înainte de inoculare prin înmuiere în etanol 70% timp de 1 oră, îndepărtate, uscate la aer și autoclavizate. Dezinfectarea cupoanelor pentru lemn și covor a provocat modificări structurale, astfel încât acestea au fost aruncate după autoclavare după o singură utilizare.

Tipuri de alimente.

Patru alimente (pepene verde, pâine albă [ShopRite, Wakefern Food Corp., Elizabeth, NJ], unt nesărat [ShopRite, Wakefern Food Corp., Elizabeth, NJ] și bomboane gumate [Căpșuni Haribo]) au fost cumpărate online sau de la un local supermarket. Pepenele întreg a fost depozitat la 4 ° C înainte de utilizare. Pepenele verde (numai carne) și pâinea (cu excepția crustei) au fost tăiate în bucăți (aproximativ 4 x 4 cm). Untul fără sare a fost adus la temperatura ambiantă (± 24 ° C) înainte de a fi întins pe pâine. Toate alimentele aveau zone de contact echivalente (~ 16 cm 2). PH-ul și activitatea apei (aW) a probelor au fost măsurate în triplicat cu o sondă de pH de suprafață (pH-metru Accumet Basic AB15; Fisher Scientific) și un metru aW (Rotronic Instrument Corp., Hauppauge, NY), respectiv.

Transferul între alimente și suprafețe.

Scenariile de transfer au fost evaluate pentru fiecare tip de suprafață de contact (4), fiecare tip de aliment (4), patru timpi de contact și două matrice de inocul, totalizând 128 de scenarii. Fiecare scenariu a fost reprodus de 20 de ori, totalizând 2.560 de măsurători. Fiecare tip de suprafață de contact a fost inoculat la fața locului cu 1 ml de inocul prin utilizarea a 8 până la 10 picături răspândite pe suprafața de 5 x 5 cm. Suprafețele au fost așezate într-un dulap pentru biosecuritate (SterilGARD Hood; The Baker Company, Inc., Sanford, ME) timp de 5 ore, după care suprafețele au fost vizibil uscate. Înainte de 5 h, suprafețele erau încă umede și uneori mai mari de 5 h, diferența de rată de recuperare între matricile de inocul a crescut. Atât matricele tampon peptonice, cât și matricile de inocul TSB-na au dat o concentrație aproximativă de 10 7 CFU/suprafață după uscare. Alimentele au fost aruncate pe suprafețele respective folosind mâini înmănușate de la o înălțime de 12,5 cm și lăsate să se odihnească de patru ori diferite (colonii de E. aerogenes. Plăcile au fost incubate la 37 ° C timp de 24 de ore. Au fost numărate coloniile și nivelurile populației au fost numărate exprimat în număr de CFU per aliment sau probă de suprafață.

Analiza datelor.

Procentul de transfer a fost calculat după cum urmează: [hrană totală CFU/(hrană totală CFU + suprafață totală CFU)] × 100. Procentele de transfer de la suprafață la alimente au fost transformate în jurnal cu Microsoft Excel (Microsoft, Redmond, WA) și SigmaPlot (Systat ) Software Inc., San Jose, CA), deoarece cercetările anterioare au arătat că ratele de transfer netransformate sunt foarte înclinate și ratele de transfer transformate în jurnal sunt aproximativ distribuite în mod normal (13, 31). Atunci când alimentele au conținut mai mic decât limita de detectare (2 log CFU), ratele de transfer au fost calculate ca și cum concentrația pe alimente ar fi la limita de detectare. Variabilele și interacțiunile dintre variabile au fost considerate semnificative la o valoare P din tabelul 1. Pepenele verde a avut cea mai mare cantitate de alimente studiate. Pâinea și untul măsuraseră o valoare apropiată de cea a pepenelui. AW al bomboanelor gumante a fost considerabil mai mic decât cel al celorlalte alimente măsurate (0,72 față de ≥0,95). Untul a avut cel mai mare pH (6,25) dintre oricare dintre alimentele măsurate, iar bomboanele gumate au avut cel mai mic (2,80). Deși un pH scăzut este cunoscut pentru a provoca leziuni de stres la microorganisme, este puțin probabil, dat fiind timpul scurt de contact din acest studiu, că acest lucru s-ar fi produs în experimentele cu bomboane gumate (32). Valorile măsurate ale pH-ului pâinii și pepenelui au fost intermediare (5,80 și respectiv 5,43).

TABELUL 1

Măsurători ale pH-ului și aW a patru alimente către care bacteriile E. aerogenes sunt transferate de pe suprafețele comune ale gospodăriei

Tipul alimentului Înseamnă aW ± SD Înseamnă pH ± SD
Pâine0,95 ± 0,015,80 ± 0,02
Unt0,97 ± 0,016,25 ± 0,03
Bomboane gumate0,72 ± 0,012,80 ± 0,03
Pepene0,99 ± 0,015,43 ± 0,01

Analiza statistică a ratelor de transfer.

MASA 2

Analiza de regresie liniară multiplă rezultă efectele timpului de contact, matricii de inoculare, tipul de hrană și tipul de suprafață și interacțiunile lor asupra transferului E. aerogenes de pe suprafețele obișnuite ale gospodăriei în alimente.

Variabilă sau interacțiune Coeficient SELCL b UCL c t statistică Valoare P.
Intercepta0,380,090,200,564.180,000030
Timp0,010,000,010,0113.40 a Valorile cantitative au fost date următoarelor variabile: suprafață (țiglă [0], oțel inoxidabil [1], lemn [2] și covor [3]), alimente (pâine [0], pâine cu unt [1], bomboane gumate [2] și pepene verde [3]) și matrice de inoculare (TSB [0] și tampon [1]).

Transferul bacteriilor de pe suprafețele inoculate în pepene verde, pâine, pâine cu unt și bomboane gumante este rezumat în tabelele S1 până la S4, respectiv în materialul suplimentar. Fiecare tabel prezintă șase parametri statistici diferiți care au fost utilizați pentru a caracteriza rata procentului de transfer logaritmic: medie (x ̄), mediană (M), deviație standard (σ), minimă (min), maximă (maximă) și interval. Tabelele sunt menționate după cum este necesar pentru a completa discuția cu figurile de mai jos.

Transferul bacterian de la o suprafață inoculată la alimente.

Transferul E. aerogenes de pe suprafețele TSB și inoculate cu tampon (țiglă, oțel inoxidabil, lemn și covor) în alimente (pepene verde, pâine, pâine cu unt și bomboane gumate) în timp (Fig. 1 și 2, 2 Eroare barele din Fig. 1 și și 2 2 indică abaterile standard ale observațiilor înregistrate. Deoarece multe rezultate ale scenariului au fost similare, nu toate observațiile vor fi discutate în mod specific mai jos.

timpii

Efectul timpului de contact asupra transferului procentual logaritmic al E. aerogenes inoculat pe patru suprafețe gospodărești într-o matrice TSB către patru alimente.

Efectul timpului de contact asupra transferului logaritmic al E. aerogenes inoculat pe patru suprafețe menajere într-o matrice tampon peptonică la patru alimente.

Suprafața inoculată la pepene verde.

Când toate suprafețele inoculate cu TSB au contactat pepene verde, a avut loc un grad ridicat de transfer al bacteriilor către pepene verde (Fig. 1). Transferul mediu logaritmic de celule bacteriene conținute în inoculul TSB de la țiglă la pepene verde a fost cel mai mare la 5 s, adică 1,99 (97%) (Fig. 1M; vezi Tabelul S1 în materialul suplimentar). Transferul mediu logaritmic al bacteriilor din oțel inoxidabil a fost între 1,96 (90%) și 1,97 (93%) (Fig. 1N; Tabelul S1). În general, nu a existat nicio diferență semnificativă în transferul bacterian de la orice suprafață la pepene verde la diferiți timpi de contact (Fig. 1M toPP).

Ratele medii de transfer către pepene verde și abaterile standard asociate cu mijloacele sunt similare pentru oțel inoxidabil, țiglă și lemn. Cu toate acestea, pentru transferul de la covor la pepene verde, ratele de transfer medii și abaterile standard diferă considerabil de la un inocul la altul.

Suprafață inoculată pâinii.

Când pâinea a fost aruncată pe plăci inoculate TSB, oțel inoxidabil, lemn sau covor, cea mai mare rată de transfer din lemn a fost observată la 30 s (Fig. 1C), deși o diferență semnificativă între transferurile din lemn la 30 și 300 s a fost neobservat. Transferul mediu logaritmic al bacteriilor din oțel inoxidabil a fost între -0,56 (0,3%) și 1,97 (93%) (Fig. 1B; vezi Tabelul S2 din materialul suplimentar). Pentru pâinea căzută pe țiglă, transferul mediu al procentului de jurnal a variat de la -0,95 (0,1%) la 1,96 (92%) (Fig. 1A; Tabelul S2), iar transferul mediu al procentului de jurnal din lemn a variat de la -0,64 (0,2%) până la 1,97 (94%) (Fig. 1C; Tabelul S2). Procentul mediu de transfer logaritmic de pe covor a variat de la -0,87 (0,1%) la 0,58 (4%), care a fost mai mic decât cel de la celelalte trei suprafețe de contact (Fig. 1D; Tabelul S2). La Fig. 2A; vezi Tabelul S2 din materialul suplimentar). Oțelul inoxidabil a avut cel mai mare procent mediu de transfer logaritmic al bacteriilor în pâine după 300 s, la 1,91 (80%) (Fig. 2B; Tabelul S2). Procentul mediu de transfer logaritmic al bacteriilor din lemn în timp a fost între -0,91 (0,1%) și 1,89 (78%) (Fig. 2C; Tabelul S2), iar cel al bacteriilor din covor a fost între -1,68 (0,02%) și - 0,79 (0,2%) (Fig. 2D). Abaterea standard a oțelului inoxidabil, a țiglei și a lemnului a fost cea mai mare la Fig. 1). Când pâinea untată a intrat în contact cu țigla inoculată, transferul mediu logic procentual al bacteriilor a crescut între -1,08 (0,08%) și 1,81 (65%) din Fig. 1E; Tabelul S3). Transferul mediu logaritmic al bacteriilor din oțel inoxidabil în pâinea untată a fost între -1,63 (0,02%) și 1,91 (82%) (Fig. 1F; Tabelul S3), iar transferul mediu logaritmic din lemn în pâinea untată a fost între - 1,18 (0,07%) și 1,81 (65%) (Fig. 1G; Tabelul S3). Mocheta a transferat mai puține bacterii decât celelalte suprafețe de contact, totuși transferul mediu de procente logaritmice a crescut în timp de la -1,15 (0,07%) la 0,9 (8%) (Fig. 1H; Tabelul S3).

Suprafața inoculată la bomboane gumate.

DISCUŢIE

Deși presiunea nu a fost o variabilă în studiul nostru, aceasta poate juca un rol în facilitarea transferului bacterian. Kusumaningrum și colab. a constatat că s-a efectuat mai mult transfer când s-a aplicat presiunea ușoară (20 g/cm2), deși diferențele au fost ușoare (∼0,3-log procent diferență de transfer) (33). Mbithi și colab. au folosit presiuni de 200 și 1.000 g/cm2, cu și fără frecare, și au constatat că diferențele în ratele de transfer au fost, de asemenea, mici (o diferență de transfer de 0,05-log procent atunci când a fost aplicată presiunea) (37). Cercetări de D'Souza și colab. a arătat că modificările de presiune variind de la ∼1 la 100 g/cm2 nu au avut niciun efect asupra transferului de virus (38). Cercetările ulterioare din același laborator au arătat mai multe transferuri la presiuni mai mari (~ 100 g/cm2) decât la presiuni mai mici (~ 10 g/cm2), mai ales când inoculul era mai uscat (39).

Datele noastre arată clar că timpul de contact influențează transferul bacterian, iar mai multe bacterii sunt transferate în perioade mai lungi. Cercetări revizuite de colegi de Dawson și colab. a raportat că un timp mai mare de contact cu alimentele (5, 30 sau 60 s) a dus la un transfer mai mare, dar numai la timpi de uscare mai lungi (≥8 h) (8) aproximativ echivalent cu timpul nostru de uscare de 5 h. Cercetări neevaluate de colegi de la Universitatea din Illinois privind transferul bacterian de la țiglă inoculată cu E. coli generic la biscuiți și urși gumosi au constatat că transferul bacterian a fost observat la E. coli și S. aureus de pe covor, lemn și țiglă până la pâine prăjită, paste, biscuiți și un dulce lipicios la 3 și 30 de secunde de contact. Alimentele umede care au intrat în contact cu lemnul și țiglele contaminate au prezentat rate de transfer mai mari și timpii mai lungi au crescut transferul între aceste alimente și suprafețe. Studiul Universității Aston arată că transferul de pe covor nu a fost afectat de compoziția alimentelor sau de timpul de contact (29).