Sølv- og kobberioner mot vann- og matbårne patogener

Abstract

Bakteriene Escherichia coli (E.coli) og Listeria monocytogenes (L.monocytogenes) er to patogene bakterier som er en utfordring for matbransjen. Inaktivering er ressurskrevende for matbransjen, og det jobbes stadig med innovative og nye metoder for å løse dette problemet.

Virksomheten Apurgo som har bakgrunn i kontroll av Legionella ønsker å finne ut om et av systemene utviklet for Legionella kan brukes til kontroll av andre patogene bakterier. Hensikten med denne oppgaven var å finne ut om bakteriene E.coli og L.monocytogenes kan bekjempes ved hjelp av dette systemet. Systemet til Apurgo er basert på den toksiske effekten til sølv- og kobberionisering. Fordelen med dette systemet er at det gir en kontinuerlig renseeffekt, samt er energibesparende.

Problemstillingen til denne oppgaven lyder slik: «Hvordan reagerer bakteriene L.monocytogenes og E.coli på vannbehandling med kobber- og sølvioner, og er en slik behandlingsmetode egnet for bruk i matindustrien?»

Både sølv- og kobberioner er sportmetaller som i moderate mengder hjelper metabolismen til mikroorgansimer, men i større mengder er de samme kjemiske prosessene skadelige for mikroorganismen. Dette kan føre til skade på viktige cellekomponenter, som cellemembranen, celleveggen og arvestoffet. Ionene kan også forårsake dannelse av Reactive Oksygen forbindelser (ROS)

Den toksiske effekten til kobber- og sølvioner kan påvirkes av ytre faktorer. En av disse faktorene er pH. En høy pH fører til at kobberioner mister ladningen sin, og dermed dens evne til å skade celler. Andre kjemiske forbindelser i vannet kan reagere med ionene, som betyr at de mister sin toksiske effekten. Morfologien til bakteriene i form av celleveggen kan også påvirke effekten til ionene. Celleveggen til gram-positive bakterier inneholder mer peptidoglykan, som forstyrrer effekten ionene har på cellen.

Ionene er toksiske for mikroorganismer, men har ingen effekt på mennesker i moderate mengder. Kravene til vaskevann i en næringsmiddelbedrift er de samme som for drikkevann, derfor er det viktig å holde kobber- og sølvkonsentrasjoner i vannet lave. Drikkevannsforskriften har satt klare grenser for kobbernivået i drikkevann. Sølv er ikke definert der, men det kan også være hensiktsmessig å begrense konsentrasjonen av det. Hvis konsentrasjonen av kobber- og sølvioner må overskrides grensene, som er gitt i drikkevannsforskriften for å kunne deaktivere mikroorganismer kan det være begrensende for metoden.

The bacteria Escherichia coli (E.coli) and Listeria monocytogenes (L.monocytogenes) are challanging pathogenic bacteria for the food industry. The inactivation of these bacteria is resourse-intensive, and inovative and new methods are needed to solve this problem.

The company Apurgo who has a background in controlling Legionella wishes to find out if there system for Legionella can be used to controll other pathogenic bacteria. The porpose with this paper is to find out if the bacteria E.coli and L.monocytogenes can be inactivated with this system. The system is based on the toxicity of silver and copperionization. The advantage of this system is its capability to give a continious cleaning effect, and to save energy.

The thesis question for this task is: «How do the bacteria L.monocytogenes and E.coli react to water treatment with cobber- and silver ions, and is this treatment suitble for use in the food industry»

Both silver- and copper ions are trace metals who in moderate quantiaties help the metabolism of microorganisms, but in bigger quantiaties the same chemical processes are harmfull to the microorganisms. It can cause damage to vital cell components like the cell membrane, cell wall and DNA. The ions can also cause formation of Reactive Oxygen Species (ROS)

The toxic effect of copper- and silver ions can be effected by outer factors. One of these factors is pH-level. A high pH value can cause cobber ions to lose their charge, and therfor their ability to harm cells. Another factors can be other chemical compounds in the water. They can react with the ions witch then lose their toxic effect. The morfology of bacterial cells in the form of their cellwall can also affect the ions. The call wall of gram-positive bacteria contains more peptidoglycan witch may disturbe the effect ions have on the cells.

The ions are toxic for microorganisms, but do not effect humans in moderate amounts. The requirements for washing water for use in food factories are the same as drinking water requirments. Therefore, it is important to keep copper- and silver concentrations low. Norwegian drinkingwater law has clear limits for the level of copper in drinking water. Silver doesnt have a limit, but it can also be appropriate to limit the concentration of this. If the concentration of copper- and silverions has to surpass the limits stated by the drinking water law to deactive microorganisms it can limit use of the method.