Strategia prognozowania problemów mikrobiologicznych w przemysłowych wodach chłodniczych. Część 2

• Autorzy: Salek A.

Warianty tytułu

EN

Strategy forecasting microbiological problems in industrial cooling water. Part II

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biofilm powstały w procesach produkcyjnych browaru może być siedliskiem drobnoustrojów (np. Candida pelliculosa), powodujących zakłócenia technologiczne, które potencjalnie ujemnie wpływają na produkt końcowy. Większość mikroorganizmów, powodujących psucie się piwa, zależy od licznych interakcji wśród mikroflory towarzyszącej. Wśród bakterii istnieje sygnalizacja różnych funkcji, zwana „quorum sensing” (na przykład podczas tworzenia się biofilmów wielogatunkowych). Zahamowanie tej sygnalizacji może być jednym ze sposobów kontrolowania powstawania biofilmu. Pewną częścią naszych badań była ocena naturalnej syntezy cząsteczek sygnalnych (N-acyl-L-homoserine lacton, AHSL), pomiar wielu chemicznych, fizycznych i biochemicznych parametrów, jak również bliższe zdefiniowanie kilku wtórnych metabolitów, np. toksyn, jak również określenie, korelacji pomiędzy faktem tworzenia się biofilmu a obecnością gram-negatywnych bakterii, wyizolowanych z systemu chłodniczego wód przemysłowych. W celu wsparcia personelu technicznego oraz w celu opracowania odpowiedniego modelu matematycznego (np.w formie indeksu prognozy), niezbędna jest charakterystyka systemu wody przemysłowej, posiłkująca się symulacjami komputerowymi („small software”). To pozwala użytkownikom na wykonywanie pewnego rodzaju prognozy, przewidującej różne problemy mikrobiologiczne. Wydaje się oczywiste, że nowe skuteczne strategie regulacyjne, takie jak monitorowanie tworzenia się biofilmu, muszą być stałym programem kontroli skomplikowanych procesów interakcyjnych i stanowić integralną część programu prognozowania hierarchicznej struktury ekosystemu biofilmu. W tym celu przeprowadzono szereg badań na temat mechanizmów tworzenia się biofilmu i roli kolonizujących gatunków bakterii, a także pewne prace w zakresie charakterystyki mikrobiologicznych interakcji między istotnymi dla tematu drobnoustrojami (w tym „quorum sensing”). Badania mają wysoką wartość praktyczną dla przemysłu chłodniczego.

EN

Biofilms associated with brewery process can harbor spoiling microorganisms (i.e. Candida pelliculosa) that potentially damage the final product. Most beer-spoiling microorganisms have thought to depend on numerous interactions with the accompanying microbiota. Bacteria usually use “quorum sensing” signaling in various functions (e.g. during multispecies biofilms formation) and inhibition of this signaling could be one way to control biofilm formation. The aim of some part of this study was to evaluate the production of signaling molecules (AHSL), measurements of numerous chemical, physic and biochemical parameters as well as to define some secondary metabolites, which are traditionally viewed as toxins and to determine their correlation with the biofilm formation capability of bacteria isolated from cooling water system. In order to support the technical managers and in finding an appropriate mathematical model (such as index-prognose) for the characteristic of industrial water system, a computer simulations (small software) are essential to describe. That allows its users to perform forecasting of different microbiological problems. It seems clear that these new effective control strategies, such monitoring unwanted biofilm development, need to be always investigated and should be implemented for an identification of specific object-oriented situations and complicated interactions of the processes. The number of reactions and organism species that are involved in the system may be very large. Therefore, the model/index, has aimed for operation and control purposes as an integral part of a hierarchical control structure. In this case already performed some study on the mechanisms of biofilm formation, on the role of each colonizing bacterial species in biofilm formation, determination of resistance/sensitivity as well as some work on the characterization of microbial interactions between bacteria and other microorganisms, including fungi and protozoa. That study has been provide a more detailed picture on the complex interactions (“quorum sensing”) established in a real biofilm and their ecology. The application of few measured parameters as markers of microbial contamination in cooling system is of a high practical value for industry.

Słowa kluczowe

PL

mikrobiologia; mikroorganizmy; Legionella pneumophila; Pseudomonas aeruginosa; woda przemyslowa; woda chlodnicza; biofilmy; endotoksyny; wegiel organiczny; beta-D-glukan; alginiany; pomiary fizykochemiczne; skladniki mineralne

• Wydawca: -
• Czasopismo: Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny
• Rocznik: 2016
• Tom: 60
• Numer: 06
• Opis fizyczny: s.28-31,rys.,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Salek A.

• International Bio-Consulting/DOMATEC GmbH

Bibliografia

• [1] Bartz R. 2011. Hygiene- und regelkontorme Trinkwasserinstallatinen, Kongress. Berlin.
• [2] Camilli A., B.L. Bassler, 2006. "Bacterial small-molecule signaling patways”. Science 311, 1113-1116.
• [3] Cotuk A. et al. 2005. ”The effect of Pseudomonas and Aeromonas strains on Legionella pneumophila growth”. Annals of Microbiology 55 (3), 219-224.
• [4] Exner M. et al. 2005. ”Prevention and control of health care-associated waterborne infections in health care facilities”. Am. J. lnfect. Control 33, 826-840.
• [5] Flemming H.-C. 2011. ”Microbial biofouling: Unsolved problems, insufficient approaches and possible solutions”. Charpter in book: Vol. 5, 81-109.
• [6] Jimenez P.N. et al. 2012. "The multiple signaling systems regulating virulence in Pseudomonas aeruginosa”. Microbiology and Molecular Biology Reviews 76 (1 ), 46-65.
• [7] Kahle N. A. 2013. Interaktion des bakteriellen Quorum Sensing Molekijls (N-AHL). Dissertation, Universitat Hohenheim, Deutschland.
• [8] Kaufmann G. F. et al. 2006. "Antibody interference with N-Acyl Homoserine Lactone-Mediated bacterial Quorum Sensing”. J. Am. Chem. Soc. 128 (9), 2802-2803.
• [9] Keller L., Surette MG. 2006. "Communication in bacteria: an ecological and evolutionary perspective”. Nature Reviews Microbiology (4), 249-258.
• [10] Kimura S. et al. 2009. ”Pseudomonas aeruginosa Las quorum sensing autoinducer suppresses growth and biofilm production in Legionella species”. Microbiology 155, 1934-1939.
• [11] Lau H.Y., Ashbolt N.J. 2009. ”The role of biofilm and protozoa in Legionella pathogenesis: implication for drinking water”. J. Appl. Microbiol. 107 368-378.
• [12] Lawniczek-Walczyk A. & Gorny R. L. 2010. ”Endotoxins and ,B-glucans as markers ot microbiological contamination - characteristics, detection and environmental exposure”. Ann. Agric. Environ. Med. 17,193-208.
• [13] Rodel W. & Scheuer R. 2003. "Beobachtung zur Beziehung von Redoxpotential und Keimwachstum”. Mitteilungsblatt 42, Nr. 160, 115-122.
• [14] Salek A. 2013. Biokontrolle von Mikroorganismen in Kiihlturmen: Das Okosystem fur Legionellen. KTK Symposium, Oktober, Karlsruhe, Deutschland.
• [15] Salek A. 2014. Process of biocontrol in industrial water cooling system: Ecology of Legionella pneumophila, Microbiology Kongress of DGHM & VAAM, Dresden.
• [16] Satzinger J. & Salek A. 2016. Die Beeinflussung von Bakterien auf das Wachstum von Legionella pneumophla. Publikation in Universitat Salzburg, Austria.
• [17] Sharma S. et al. 2003. "Emerging water-borne pathogens”. Appl. Microbiol. Biotechnol. 61, 424-428.
• [18] Stewart C. R., Muthye V., Cianciotto N. P. 2012. Legionella pneumophila persist within biofilms formed by Klebsiella pneumonia, Flavobacterium sp., and Pseudomonas fluorescens under dynamic flow conditions, PLOS ONE, 7 (11), 1-8.
• [19] Stojek N.M., Dutkiewicz J. 2011. „Co-existence of Legionella and other Gram-negative bacteria in potable water from various rural and urban sources”. Annals ol Agricultural and Environmental Medicine 18 (2), 330-334.
• [20] Tateda K. et al. 2003. ”The Pseudomonas aeruginosa autoinducer N-3-oxododecanoyl homoserine Iactone accelerates apoptosis in macrophages and neutrophils”. Infection and lmmunity 71 (10), 5785-5793.
• [21] Telford G. et al. 1998. ”The Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing signal molecule N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserine Iactone has immunomodulatory activity”. lnfect. lmmun. 66, 36-42.
• [21a] Walser S.M., Gerstner D.G., Brenner B., Hdller C., Liebl B., Herr C.E.W. 2013. ”Assesing the environmental health relevance of cooling towers - a systematic review of IegioneIIosis outbreaks”. Manuscript NA 134-03-07-09 UAN 100.
• [22] WiIIcox M.D. et al. 2008. ”Role of quorum sensing by Pseudomonas aeruginosa in microbiaI keratitis and cystic fibrosis”. Microbiology 154, 2184-2194.
• [23] Winstanley C., Forthergill J.L. 2009. "The role of quorum sensing in chronic cystic fibrosis Pseudomonas aeruginosa infections”. FEMS Microbiol. Lett. 290, 1-9.
• [24] Xavier K.B., Bassler B.L. 2003. "LuxS quorum sensing: more than just a numbers game”. Curr Opi. Microbiol. 6, 191-197.
• [25] Xiao Chen. 2010. Development and characterization of an immunochemical test system for the determination of bacterial signal molecules N-AHL). Dissertation Universitat Munchen, Deutschland.

Identyfikatory

DOI

10.15199/64.2016.6.5