Impedimetric test for rapid determination of performic acid (PFA) biocidal activity toward Echerichia coli

• Autorzy: Lasik M. , Dobrucka R. , Konieczny P.

Warianty tytułu

PL

Testy impedymetryzne stosowane w celu szybkiej oceny przeciwdrobnoustrojowej aktywności nadmrówkowego wobec bakterii Echerichia coli

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Performic acid has recently become available on a commercial scale for potential use in wastewater disinfection and can become an innovative biocide for various purposes in food processing. The aim of our study was: 1) to investigate the antimicrobial resistance of performic acid as high active and non toxic Chemical disinfectant against Escherichi coli (hygiene indicator test microorganism used in industrial microbiology) and 2) to evaluate the electrical impedance measurement method usefulness for fast and high precise test of antibacterial activity. Material and methods. Four types of antimicrobial disinfectants (commercial 35% hydrogen peroxide, 1% performic acid, 35% hydrogen peroxide and 15% formie acid) were tested against Escherichia coli as hygiene indicator test microorganism. By evaluating the biocidal activity of selected disinfectants two methods were compared: electrical impedance measurement and classical serial dilution method with turbidity effect. Results. It was stated that the performic acid expressed the highest antibacterial activity in comparison to other tested peroxide disinfectants: commercial 35% hydrogen peroxide solution and components required for performic acid production: 35% hydrogen peroxide solution with stabilizers and 15% formie acid solution with stabilizers). It was demonstrated that the proposed altemative microbiology method of electrical impedance measurement facilitates a rapidly and more precise analyses of the intensity of disinfectants inhibition effect. Conclusions. It can be postulated that both, the performic acid disinfectants as well as the impedimetric method can be a good advantage in the industrial microbiology.

PL

Wprowadzenie. Od niedawna kwas nadmrówkowy stał się preparatem dostępnym i stosowanym w skali przemysłowej do dezynfekcji ścieków, może również okazać się innowacyjnym biocydem stosowanym w szeroko pojętym przetwórstwie żywności. Celem prezentowanych badań była: 1) ocena antymikrobiologicznej aktywności kwasu nadmrówkowego jako nietoksycznego chemicznego dezynfektanta wobec Escherichi coli (mikroorganizmu testowego stosowanego jako wskaźnik higieniczny w mikrobiologii przemysłowej) oraz 2) ocena przydatności metody pomiarów zmian impedancji elektrycznej do szybkich i specyficznych testów aktywności antybakteryjnej. Materiał i metody. Cztery rodzaje środków dezynfekujących (komercyjny 35-procentowy nadtlenek wodoru, 1-procentowy kwas nadmrówkowy, 35-procentowy nadtlenek wodoru i 15-procentowy kwas mrówkowy) zostały przetestowane wobec bakterii Escherichia coli jako mikroorganizmu wskaźnikowego stosowanego w testach higienicznych. Do oceny anty drobnoustrój owych właściwości wybranych dezynfektantów zastosowano dwie metody: metodę pomiaru zmian impedancji oraz klasyczną metodę seryjnych rozcieńczeń z oceną zmian zmętnienia testowanej hodowli. Wyniki. Stwierdzono, że kwas nadmrówkowy wykazywał największą aktywność antybakteryjną w porównaniu z pozostałymi przetestowanymi dezynfektantami: komercyjnym 35-procentowym nadtlenkiem wodoru oraz komponentami niezbędnymi do syntezy kwasu nadmrówkowego: 35-procentowym nadtlenkiem wodoru i 15-procentowym kwasem mrówkowym wraz ze stabilizatorami. Wykazano, że zaproponowana alternatywna metoda mikrobiologiczna - pomiar impedancji elektrycznej - pozwoliła na szybszą i precyzyjniejszą analizę intensywności właściwości inhibujących dezynfektantów. Wnioski. Stwierdzono, że zarówno kwas nadmrówkowy jako dezynfektant, jak i metoda impedymetryczna mogą być z korzyścią wykorzystywane w mikrobiologii przemysłowej.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2013
• Tom: 12
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.385-393,fig.,ref.

Twórcy

autor

Lasik M.

• Faculty of Food Sciences and Nutrition, Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

autor

Dobrucka R.

• Department of Industrial Products Quality and Ecology, Poznan University of Economics, Niepodleglosci 10, 61-875 Poznan, Poland

autor

Konieczny P.

• Faculty of Food Sciences and Nutrition, Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

Bibliografia

• Baldry M.G.C., French M.S., Slater D., 1991. The activity of peracetic acid on sewage indicator bacteria and virases. Wat. Sci. Technol. 24, 353-357.
• Ben-Yoav H., Freeman A., Stemheim M., Shacham-Diamand Y., 2011. An electrochemical impedance model for integrated bacterial biofilms. Electroch. Acta 56, 7780-7786.
• Centers for Disease Control and Prevention, 2012. CDC 24/7 Saving lifes. Protecting people. Escherichia coli. [online], http://www.cdc.gov/ecoli/ general/index.html.
• Curda L., Plockova M., 1995. Impedance measurement of growth of lactic acid bacteria in dairy cultures with honey addition. Int. Dairy J. 5, 727-733.
• Dobrucka R., Konieczny P., Cegielska-Radziejewska R., Tkacz D., 2009. Kwas nadmrówkowy jako nowy środek dezynfekujący do wykorzystania w przemyśle spożywczym [Performic acid as new disinfectant to use in the food industry]. Gaz Woda Techn. Sanit. 7, 55-56 [in Polish],
• Dweik M., Stringer R.C., Dastider S.G., Wu Y., Almasri M., Barizuddin S., 2012. Specific and targeted detection of viable Escherichia coli 0157:H7 using a sensitive and reusable impedance biodensor with dose and time response studies. Talanta 94, 84-89.
• El-Hofi M., El-Sayed El-Tanboly, Ismail A., 2010. Implementation of the Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) system to UF white cheese production line. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 9 (3), 331-342.
• Gehr R.R., Chen D.D., Moreau M.M., 2009. Performic acid (PFA): tests on an advanced primary effluent show promising disinfection performance. Water Sci. Technol. 59, 89-96.
• Gomez R., Bashir R., Bhunia A.K., 2002. Microscale elec- tronic detection of bacterial metabolism. Sens. Actuat. 86, 198-208.
• Grujić S., Grujić R., Petrović D., Gajić J., 2013. Knowledge of food quality and additives and its impact on food preference. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 12 (2), 215-222.
• Heinonen-Tanski H., Miettinen H., 2010. Performic acid as a potential disinfectant at Iow temperature. J. Food Proc. Eng. 33, 1159-1172.
• Kim S., Yu G., Kim T., Shin K., Yoon J., 2012. Rapid bacterial detection with an integrated array electrode by alacterochemical impedancje spectroscopy. Electroch. Acta. 82, 126-131.
• Knaflewska J., Pospiech E., 2007. Quality assurance Systems in food industry and health security in food. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 6 (2), 75-84.
• Kuo J., Abustan L., 2009 Disinfection and antimicrobial Process. Wat. Environ. Res. 15, 1361-1375.
• Lasik M., Nowak J., Kent Ch., Czarnecki Z., 2002. Assessment of metabolic activity of single and mixed microorganisms populations assigned for potato wastewater biodegradation. Polish J. Environ. Stud. 11, 719-725.
• Lefevre F., Audic J.M., Ferrand F., 1992. Peracetic acid disinfection of secondary effluents discharged off coastal seawater. Wat. Sci. Technol. 25, 155-164.
• McWilliam L., Stewart C.S., 2002. Susceptibility of Escherichia coli 0157 and non-0157 isolates to lactate. Lett. Appl. Microbiol. 35, 176-180.
• Moldenhauer J., 2003. Use of impedance methods in pharmaceutical methods. A Newsletter for the Rapid Micro Users Group 3, 33-35.
• Mongalo N.I., Opoku A.R., Zobolo A.M., 2013. Antibacterial activity of root and leaf extracts of Jatropha zeyheri Sond (Euphorbiaceae). Afr. J. Biotech. 12 (5), 476-480.
• Noble P.A., 1999. Hypothetical model for monitoring microbial growth by using capacitance measurement - a minireview. J. Microbiol. Meth. 37,45-49.
• Nowak J., Lasik M., Czarnecki Z., 2005. Prediction of metabolic activity of mixed Bacillus culture during the biodegradation of wastewater from potato industry. Eng. Life Sci. 5, 458-465.
• Otles S., Yalcin B., 2012. Review on the application of na- nobiosensors in food analysis. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 1 (11), 7-18.
• Paquet J., Lacroix C., Audet P., Thibault J., 2000. Electrical conductivity as a tool for analyzing fermentation processes for production of cheese starters. Int. Dairy J. 10, 391-399.
• Qi P., Wan Y., Zhang D., 2013. Impedimetric biosensor based on cell-mediated bioimprinted films for bacterial detection. Biosens. Bioelectr. 39, 282-288.
• Robinson A., Bartlett R.C., Mazens M.F., 1985. Antimicrobial synergy testing based on antibiotic levels, minimal bactericidal concentration, and serum bactericidal activity. Am. J. Clin. Pathol. 84, 328-333.
• Rutala W.A., Weber D.J., 2001. New disinfection and sterilization methods. Emerg. Infect. Dis. 7 (7), 348-353.
• Sun J., Zhu H.X., Guo J., Xiao D.G., 2012. Antimicrobial action of purifield raspberry flavonoid. Afr. J. Biotechnol. 11,2704-2710.
• Sun Y., Smith D.L., 1988. Identification of disulfide-containing peptides by performic acid oxidation and mass spectrometry. Anal. Biochem. 172, 130-138.
• Vissers M., Van Parys P., Audenaert J., Kerger P., De Windt W., Dick J., Gobin B., 2009. Study of use of different types of hydrogen peroxides (2006-2008). Com. Agric. Appl. Biol. Sci. 74, 941-949.
• Wawerla M., Stolle A., Schalch B., Eisgmber H., 1999. Impedance microbiology: applications in food hygiene. J. Food Prot. 62, 1488-1496.
• Wiegand I., Hilpert K., Hancock R.E.W., 2008. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances. Nat. Prot. 3, 163-175.
• Yunus Z., Mason V., Verduzco-Luque C.E., Markx G.H., 2002. A simple method for the measurement of bacterial particle conductivities. J. Microb. Meth. 51, 401-406.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu