Listeria monocytogeneksen hallintamenetelmiä elintarviketeollisuudessa

Listeria monocyogenes -bakteeri aiheuttaa vakavia ruokamyrkytyksiä riskiryhmiin kuuluville ihmisille, kuten vanhuksille, lapsille, raskaana oleville ja vastustuskykyä alentaviin sairauksiin kuten syöpään sairastuneille. Sairastuminen voi aiheuttaa jopa kuolemaan johtavan verenmyrkytyksen, aivokalvontulehduksen ja raskaana olevalle keskenmenon. Terveille aikuisille listeria saattaa suurina määrinä aiheuttaa tavanomaisemman ruokamyrkytyksen oireita eli kuumeisen suolistoinfektion (Miettinen 1999a).

L. monocytogeneksen kyky selvitä jääkaappilämpötiloissa, sietää happamuutta ja matalaa vedenaktiivisuutta elintarvikkeissa sekä kyky muodostaa biofilmejä elintarviketuotantoympäristössä aiheuttavat hankaluuksia bakteerin hallinnalle elintarviketeollisuudessa.

Tuotantolinjojen ja kulkureittien erottelu eri hygienia-alueisiin on todettu olevan merkittävä tekijä ristikontaminaation estämisessä (Lundén et al. 2003a; Gudmundsdóttir et al. 2006). Siivutus- ja viipalointilaitteiden, kuljettimien ja pakkauskoneiden on havaittu olevan jälkikontaminaation kannalta hankalia laitteita (Ericsson et al. 1997, Johansson et al. 1999, Miettinen et al. 1999b, Lundén et al. 2002, Lyytikäinen et al. 2000).

L. monocytogenes -bakteerin kontaminaatioreittejä tutkittiin kahdeksan vuoden ajan elintarvikelaitoksessa, jossa valmistettiin sellaisenaan syötäviä elintarvikkeita. Kantoja tyypitettiin amplified fragment length polymorphism (AFLP) -menetelmällä. Kypsennettyjä ruokia valmistava osasto I oli kontaminoitunut kolmella pysyvällä AFLP -tyypillä. Osasto II, jossa valmistettiin kypsentämättömiä ruokia, oli kontaminoitunut sekä pysyvillä että satunnaisilla AFLP -tyypeillä. Siivousmenetelmät, tuotetyypit ja osastoinnin puute kypsiä elintarvikkeita valmistavissa laitoksissa vaikuttavat pysyvän kontaminaation syntymiseen. Tuotantolinjan uudelleenrakentaminen hävitti kaksi pysyvää AFLP -tyyppiä osastolta II (Keto-Timonen et al. 2007).

Altistus happamalle tai lämpimälle tulisi välttää

L. monocytogeneksen happamuuden tai lämmön sietoa parantaa solujen kasvu happamissa tai lämpimissä olosuhteissa, lyhyt altistus happamalle tai lämpimälle olosuhteelle ja stationaarikasvun vaihe (O’Driscoll et al. 1996, Lou & Yousef, 1996, Jørgensen et al. 1999, Doyle et al. 2001). Lyhyt altistus happamalle laukaisee bakteerisoluissa stressivasteen, joka parantaa selviytymistä happamissa oloissa.

Happamuuteen sopeutuminen lisää myös lämmön, suolaisuuden ja bakteriosiinien sietoa. (O’Driscoll et al. 1996, Lou & Yousef, 1996, van Schaik et al. 1999, Phan-Thanh et al. 2000). Lämpöshokki aiheuttaa lämpöshokkiproteiinien tuotannon. Ne suojaavat bakteerin elintärkeitä proteiineja denaturoitumiselta (Hanawa et al. 2000, Gahan et al. 2001, van der Veen et al. 2007, Selby et al. 2011).

Elintarvikelaitoksista satunnaisesti tai jatkuvasti eristettyjen L. monocytogenes -kantojen happamuuden ja lämmön kestävyyttä vertailtaessa havaittiin, että kannoilla oli suurta vaihtelua sekä happamuuden että lämmön kestävyydessä. Pysyvillä kannoilla oli suurempi happamuuden kestävyys kuin satunnaisilla kannoilla, mutta lämmön kestävyydessä niiden välillä ei todettu merkittäviä eroja (Lundén et al. 2008).

Alhaisin kasvun mahdollistava pH oli 4.34−4.68 tutkituilla 20 kannalla (Aryani et al. 2015). Lämmönsieto lämpöshokille altistetuilla kannoilla oli enimmillään kaksinkertainen (Lianou et al. 2006). Koska L. monocytogenes -kantojen välillä on happamuuden ja lämmön kestävyyden eroja, torjuntakeinot tulisi suunnitella tehokkaiksi kaikkein kestävimpiä kantoja vastaan.

Pesut tehtävä ohjeitten mukaan

Puhdistuksella ja desinfektiolla on merkittävä rooli listeriasaastumisen estämisessä elintarvikelaitoksissa. Kaikkien desinfektioaineiden on todettu olevan tehokkaita listerian tuhoamisessa, mikäli käytetty konsentraatio ja käsittelyn kesto ovat riittäviä ja desinfektiota edeltävä pesu on poistanut orgaanisen lian (Jessen & Lammert 2003). Tästä syystä on tärkeää noudattaa pesuaine- tai desinfektioainevalmistajan käyttöohjeita.

Listerian on kuitenkin osoitettu pystyvän sopeutumaan desinfektioaineille, mikäli sitä on altistettu matalille desinfektioainepitoisuuksille (Aase et al. 2000, Lundén et al. 2003b). Sopeutumista on havaittu kvaternäärisille ammoniumyhdisteille ja tertiäärisille alkyyliamiineille, mutta ei kaliumpersulfaatille tai natriumhypokloriitille (Lundén et al. 2003b).

Ultraääni on korkeataajuista ääntä, jonka 20−100 kHz taajuuksia voidaan käyttää puhdistamiseen. Ultraäänipesu soveltuu parhaiten koville materiaaleille, kuten metallille ja koville muoveille (Jeng et al. 1990). Ultraäänipesu soveltuu hankalasti pestäviin kohteisiin, joissa on uria tai koloja, ja sitä onkin sovellettu juustomuottien pesuun (Kivelä 1996, Salo & Wirtanen 2007).

Ultraäänipesun tehoa tutkittiin kolmella kuljetinhihnamateriaalilla, jotka oli kontaminoitu L. monocytogenes -kannoilla. Ultraäänipesu tehosi kaikkiin materiaaleihin, mutta listeria väheni merkittävästi enemmän ruostumattomasta teräksestä kuin muovimateriaaleista (Tolvanen et al. 2007).

Ultraäänipesua tutkittiin edelleen rakentamalla koekuljetin ultraäänipesurilla. Ultraäänipesu irrotti L. monocytogenes -bakteeria merkittävästi enemmän ruostumattomasta teräksestä valmistetusta kuljetinhihnasta kuin pesu ilman ultraääntä. Pesuajan pidentäminen ei tutkimuksissa merkittävästi lisännyt bakteerin irtoamista. Lämpötilan nosto sen sijaan paransi ultraäänipesun vaikutusta, ja kymmenen sekunnin pesu 50 °C:ssa vähensi bakteerin määrää enemmän kuin viisi logaritmiyksikköä. Nämä tulokset osoittavat, että kuljetinhihnojen ultraäänipesu on tehokasta myös lyhyillä käsittelyajoilla (Tolvanen et al. 2009).

Bakteriosiineilla lisätehoa

Maitohappobakteereita on käytetty satoja vuosia perinteisten hapatettujen elintarvikkeiden valmistukseen. Jotkin maitohappobakteerit tuottavat bakteriosiineja, proteiineja, jotka tuhoavat tai estävät muiden bakteerien kasvua (Gao et al. 2010, Masuda et al. 2011.).

Kestomakkaroissa bakteriosiinia tuottavat heräteviljelmät vähensivät L. monocytogeneksen määrää tai sitä ei havaittu lainkaan 21 päivän jälkeen (Lahti et al. 2001, Työppönen et al. 2003).

Viiden listeriakannan selviytymistä tutkittiin kestomakkaroissa, jotka valmistettiin sekä käyttäen bakteriosiinia tuottavaa Lactobacillus plantarum DDEN 2205 -kantaa että ilman. Listeriaa todettiin koko kypsytyksen ajan makkaroista, joissa ei ollut bakteriosiinia tuottavaa kantaa. Bakteriosiinia sisältäviä viljelmiä käytettäessä makkaroista ei todettu kypsytyksen jälkeen listeriaa. Kaksi L. monocytogenes -kantaa selvisi paremmin kuin muut kannat makkaroissa, joissa oli bakteriosiinia sisältävää viljelmää (Tolvanen et al. 2008).

L. monocytogenes -kantojen välillä on havaittu eroja herkkyydessä bakteriosiineille (Ennahar et al. 2000). Eri kantojen väliset erot olivat moninkertaisia (Katla et al. 2003). Bakteriosiinia tuottavat heräteviljelmät tarjoavat torjuntakeinon esimerkiksi kestomakkaran valmistuksessa, mutta L. monocytogenes -kantojen väliset erot selviytymisessä vaativat myös muiden torjuntakeinojen käyttöä.

Riina Tolvanen
ylitarkastaja, ELT
elintarvikemikrobiologia, elintarvikevälitteiset zoonoosit
Elintarviketurvallisuusvirasto Evira
riina.tolvanen(at)evira.fi

Lähteet:

• Aase, B. et al. 2000. Occurrence of and a possible mechanism for resistance to a quaternary ammonium compound in Listeria monocytogenes. Int. J. Food Microbiol. 62: 57−63.
• Aryani, D. et al. 2015. Quantifying strain variability in modeling growth of Listeria monocytogenes. Int. J. Food Microbiol. 208: 19−29.
• Doyle, M.E. et al. 2001. Heat resistance of Listeria monocytogenes. J. Food Prot. 64: 410−429.
• Ennahar, S. et al. 2000. Natural variation in susceptibility of Listeria strains to class IIa bacteriocins. Curr. Microbiol. 41: 1−4.
• Ericsson, H. et al. 1997. An outbreak of listeriosis suspected to have been caused by rainbow trout. J Clin Microbiol 35: 2904−2907.
• Gahan, C.G. et al. 2001. Characterization of the groESL operon in Listeria monocytogenes: utilization of two reporter systems (gfp and hly) for evaluating in vivo expression. Infect. Immun. 69: 3924−3932.
• Gao, Y. et al. 2010. A novel bacteriocin with a broad inhibitory spectrum produced by Lactobacillus sake C2, isolated from traditional Chinese fermented cabbage. Food Control. 21: 76−81.
• Gudmundsdóttir, S. et al. 2006. Contamination of cooked peeled shrimp (Pandalus borealis) by Listeria monocytogenes during processing at two processing plants. J. Food Prot. 69: 1304−1311.
• Hanawa, T. et al. 2000. Cloning, sequencing, and transcriptional analysis of the dnaK heat shock operon of Listeria monocytogenes. Cell Stress Chaperon 5: 21−29.
• Jeng, D. et al. 1990. Importance of ultrasonication conditions in recovery of microbial contamination from material surfaces. J. Appl. Bacteriol. 68: 479−484.
• Jessen, B., & Lammert, L. 2003. Biofilm and disinfection in meat processing plants. Int. Biodeter Biodegr. 51: 265−269.
• Johansson, T. et al. 1999. Occurrence and typing of Listeria monocytogenes strains in retail vacuum-packed fish products and in a production plant. Int. J. Food Microbiol. 47: 111−119.
• Jørgensen, F. et al. 1999. Heat shock-induced thermotolerance inListeria monocytogenes13-249 is dependent on growth phase, pH and lactic acid. Food Microbiol. 16: 185−194.
• Katla, T. et al. 2003. Differences in susceptibility of Listeria monocytogenes strains to sakacin P, sakacin A, pediocin PA-1, and nisin. Appl. Environ. Microbiol. 69: 4431−4437.
• Keto-Timonen, R. et al. 2007. An 8-year surveillance of diversity and persistence of Listeria monocytogenes in a chilled food processing plant analyzed by amplified fragment length polymorphism. J. Food Prot. 70: 1866−1873.
• Kivelä, T. 1996. Easier cheese mould cleaning by ultrasonics. Scand Dairy Inf. 1: 34−35.
• Lahti, E. et al. 2001. Survival and detection of Escherichia coli O157: H7 and Listeria monocytogenes during the manufacture of dry sausage using two different starter cultures. Food Microbiol. 18: 75−85.
• Lou, Y. & Yousef, A.E. 1996. Resistance of Listeria monocytogenes to heat after adaptation to environmental stresses. J. Food Prot. 59: 465−471.
• Lundén, J.M. et al. 2002. Transfer of persistent Listeria monocytogenes contamination between food-processing plants associated with a dicing machine. J. Food Prot. 65: 1129.
• Lundén, J.M. et al. 2003a. Persistent and nonpersistent Listeria monocytogenes contamination in meat and poultry processing plants. J. Food Prot. 66: 2062.
• Lundén, J. et al. 2003b. Adaptive and cross-adaptive responses of persistent and non-persistent Listeria monocytogenes strains to disinfectants. Int. J. Food Microbiol. 82: 265−72.
• Lundén, J. et al. 2008. Acid and heat tolerance of persistent and nonpersistent Listeria monocytogenes food plant strains. Lett. Appl. Microbiol. 46: 276–280
• Lyytikäinen, O., et al. 2000. An outbreak of Listeria monocytogenes serotype 3a infections from butter in Finland. J. Infect. Dis. 181: 1838−1841.
• Masuda, Y. et al. 2011. Identification and characterization of leucocyclicin Q, a novel cyclic bacteriocin produced by Leuconostoc mesenteroides TK41401. Appl. Environ. Microbiol. 77: 8164−8170.
• Miettinen, M.K. et al. 1999b. Characterization of Listeria monocytogenes from an ice cream plant by serotyping and pulsed-field gel electrophoresis. Int. J. Food Microbiol. 46: 187−192.
• Miettinen, M.K. et al. 1999a. Molecular epidemiology of an outbreak of febrile gastroenteritis caused by Listeria monocytogenes in cold-smoked rainbow trout. J. Clin. Microbiol. 37: 2358−2360.
• O’Driscoll, B. et al. 1996. Adaptive acid tolerance response in Listeria monocytogenes: isolation of an acid-tolerant mutant which demonstrates increased virulence. Appl. Environ. Microbiol. 62: 1693−1698.
• Phan-Thanh, L. et al. 2000. Acid responses of Listeria monocytogenes. Int. J. Food Microbiol. 55: 121−126.
• Salo, S., & Wirtanen, G. 2007. Ultrasonic cleaning applications in dairies: Case studies on cheese moulds and milk transportation crates. Brit. Food J. 109: 31−42.