Er bruk av enzymatiske vaskemidler i næringsmiddelindustrien et alternativ?

Innovasjon og utvikling av nye hygieneprodukter for næringsmiddelindustrien gir nye løsninger for rengjøring og desinfeksjon, og forbedrer dermed sikkerheten, effektiviteten og bærekraften i disse prosessene. Innovasjon innen vask og desinfeksjon utforsker anvendeligheten og ytelsen til nye teknologier som enzymer, proteiner som fungerer som biokatalysatorer (fremskynder kjemiske reaksjoner, for eksempel hydrolyse av biomolekyler). På grunn av det store mangfoldet av enzymer som er tilgjengelig på industrielt nivå, og de spesifikke reaksjonene de katalyserer, har bruken av enzymer blitt utbredt på mange områder, inkludert matproduksjon (f.eks. melkekoagulering, smaks- og teksturforsterkere for ost, deigkonsistensreduksjon og klaring av juice), bioteknologi, bioremediering av avløpsvann, produksjon av biodrivstoff, vaskemiddel og til og med innen kosmetikk (1).

Når det gjelder vaskemidler, er de mest interessante egenskapene ved enzymer deres spesifikke aktivitet ved moderate pH-verdier og deres biologiske nedbrytbarhet. Dessuten er de fremstilt ved fermentering av mikroorganismer i kultur, noe som gjør at de kan produseres i stor nok skala til industriell bruk (2). Med disse egenskapene er det mulig å tilsette enzymer i vaskemiddelformuleringer, og det er gjennomførbart, ettersom det kreves små mengder enzymer for å oppnå ønsket effekt. Enzymatiske vaskemidler kan dermed virke spesifikt på smuss eller andre substrater ved å bryte dem ned til mindre partikler og øke vaskemidlets effektivitet.

Vaskerisektoren har mer enn 30 års erfaring med bruk av enzymatiske vaskemidler (3), med gode resultater når det gjelder effektivitet, smussfjerning og også prosessens bærekraft. På dette feltet har man sett at bruken av enzymer har gjort det mulig å redusere vasketiden og -temperaturen, noe som har ført til energi- og vannbesparelser (4). I næringsmiddelindustrien er situasjonen en annen. Selv om enzymatiske vaskemidler representerer et miljøvennlig og svært effektivt alternativ til konvensjonelle vaskemidler, er bruken av dem til generell rengjøring begrenset, og enzymatiske vaskemidler finner sin markedsnisje i spesifikke bruksområder, for eksempel fjerning av biofilm eller allergener og membranrengjøring.

Behandling for kontroll av biofilm

Et av de viktigste bruksområdene for enzymatiske rengjøringsmidler i næringsmiddelindustrien er kontroll av biofilm, på grunn av den mikrobiologiske risikoen de utgjør for næringsmiddelindustrien. For å forstå hvilken rolle disse produktene spiller i behandlingen av biofilm, er det først nødvendig å vite hva biofilm er.

Biofilms

 

Reversibel adhesjon → Irreversibel adhesjon → Spredning og produksjon av ekspolymeren → Modning → Dispersjon

Biofilmer er mikrobielle strukturer som dannes på overflater når mikroorganismer fester seg til dem og begynner å gruppere seg, dele seg og skille ut ekstracellulære polymere stoffer (EPS). Disse stoffene gjør at mikroorganismene kan feste seg til hverandre og til overflaten, og de danner også et beskyttende lag mot ytre fysiske og kjemiske påvirkninger. På grunn av dette EPS-laget er biofilmer strukturer som er svært vanskelige å fjerne med vanlige rengjørings- og desinfeksjonsmidler. Dessuten kan de huse flere sykdomsfremkallende mikroorganismer, som blant annet Listeria monocytogenes, Salmonella og Campylobacter. Derfor utgjør deres tilstedeværelse en betydelig risiko for næringsmiddelindustrien.

Biofilmer finner ideelle miljøer for dannelse på ulike steder i produksjonskjeden i næringsmiddelindustrien. Biofilmdannelse krever næringsstoffer, fuktighet og overflater å feste seg til. Derfor blir kontroll av biofilm stadig viktigere i næringsmiddelindustriens hygieneplaner. På grunn av vanskelighetene med å angripe biofilmer og deres resistens mot konvensjonelle produkter, har det blitt utviklet spesifikke rengjørings- og desinfeksjonsprodukter og protokoller for å oppnå kontroll, blant annet ved hjelp av enzymatisk teknologi. Enzymatiske rengjøringsmidler inneholder en kombinasjon av enzymer som bryter ned biofilmens EPS-matrise og virker på proteiner, lipider og sukkerarter, som er hovedkomponentene i EPS. Å bryte ned EPS-matrisen betyr å fjerne biofilmens beskyttende lag og eksponere mikroorganismene i biofilmen for miljøet utenfor, slik at et desinfeksjonsmiddel kan nå mikroorganismene som har dannet biofilmen, virke på dem og eliminere dem (5).

Enzymatiske rengjøringsmidler som brukes i næringsmiddelindustrien, er nøytrale rengjøringsmidler som ikke skader overflater og er tryggere for operatørene. De er også biologisk nedbrytbare og etterlater ingen rester. De brukes vanligvis ved temperaturer mellom 45-55 °C og ved hjelp av det samme skumutstyret eller CIP-systemene som konvensjonelle vaskemidler. Produktets påføringstemperatur er avgjørende for enzymatiske vaskemidler. Fordi enzymer er proteiner, kan enzymene brytes ned og slutte å fungere hvis det enzymatiske vaskemiddelet påføres ved temperaturer over 55 °C. Omvendt vil ikke produktets ytelse være som forventet hvis det brukes ved lavere temperaturer.

Det finnes ulike produkter og protokoller for biofilmkontroll, avhengig av hvilken behandling som kreves. Det finnes sjokkprotokoller og forebyggende protokoller. Førstnevnte brukes når biofilmproblemer har blitt oppdaget og det er behov for rask fjerning av biofilm. Sistnevnte brukes for å forhindre dannelse av nye biofilmer eller at biofilmer oppstår på nytt. Disse protokollene skiller seg fra hverandre når det gjelder produktene som brukes, konsentrasjonene som brukes og hvor ofte produktet påføres, der sjokkbehandlinger er mer konsentrerte i tid, mens forebyggende behandlinger brukes regelmessig med en spesifikk hyppighet som kan variere fra ukentlig til månedlig, avhengig av type industri.

Eliminering av allergener

En annen anvendelse av enzymatikk i næringsmiddelindustrien er fjerning av allergener. Allergener er proteiner fra ulike matvarer som forårsaker en respons fra immunsystemet hos forbrukere som er allergiske mot dem: matallergi.

 

 

Krepsdyr, egg, fisk, peanøtter, soya, meieriprodukter, nøtter, selleri, sennep, sesamfrø, svoveldioksid og sulfitter, bløtdyr, lupiner, gluten osv.

I dag er forekomsten av allergener i næringsmidler og deklarering av disse regulert av EU (forordning (EU) 1169/2011). Vedlegg II til denne forordningen beskriver de 14 viktigste allergenene i mat (6). Blant disse allergenene er gluten, meieriprodukter, egg, krepsdyr, soya, nøtter og peanøtter noen av de allergenene som størstedelen av befolkningen er allergiske mot. Spor av disse stoffene i et produkt kan utløse en immunologisk reaksjon hos den berørte personen. Denne bivirkningen kan forårsake svært alvorlige helsesymptomer og situasjoner. Det er av denne grunn at forekomsten av udeklarerte allergener på matvaredeklarasjoner bør være null. Det mest hensiktsmessige ville være å kunne garantere fravær av disse allergenene i de produserte produktene, noe som kan oppnås ved å ha spesifikke produksjonslinjer og unngå krysskontaminering.

Riktig hygiene, spesielt med spesifikke protokoller for fjerning av allergener, er av avgjørende betydning for å forhindre krysskontaminering av mat, særlig i tilfeller der det ikke er mulig å skille produksjonslinjene fra hverandre. Disse spesifikke protokollene krever bruk av allergenprodukter. Dette viser seg å ikke være noen enkel oppgave. I disse tilfellene kan enzymer igjen bidra mye. Allergener er proteiner og kan derfor brytes ned ved hjelp av enzymer, noe som bidrar til å øke effektiviteten av allergenfjerningen i vaskemidlene. Det er alltid nødvendig å verifisere fraværet av allergener i beskyttelsesområdet når du bytter produkter. Hvis fraværet av allergener ikke kan garanteres, må den mulige tilstedeværelsen av allergenet angis korrekt på etiketten (føre-var-merking) i henhold til EUs regelverk (forordning (EU) 1169/2011), for å oppnå et høyt nivå av helsevern for forbrukerne og for å gi maksimal informasjon til forbrukerne.

I næringsmiddelindustrien øker bruken av enzymatiske vaskemidler sikkerheten til det ferdige produktet ved å bidra til å unngå biofilm og allergener på en effektiv og mer miljøvennlig måte.

Rengjøring av membraner

En annen viktig anvendelse av enzymatikk er hygiene av membraner som brukes i enkelte næringsmiddelindustrier. I dag er membranseparasjonsprosesser vanlige i meieriindustrien på grunn av deres mange fordeler: enkelhet, høy selektivitet, milde driftsforhold, enkel oppskalering og redusert energiforbruk sammenlignet med konvensjonelle metoder.

Membraner er semipermeable og selektive barrierer som hindrer gjennomstrømning av ulike stoffer, og for å gjenvinne membranenes egenskaper må de med jevne mellomrom konditioneres for å fjerne smuss fra både overflaten og det indre av den porøse strukturen. For eksempel er rengjøring av UF-membraner et viktig trinn i den samlede produksjonsprosessen i næringsmiddelindustrien. Rengjøringsprotokoller må vanligvis utføres daglig, og det er derfor viktig å utforme gode rengjøringsprotokoller avhengig av typen begroing (overflate eller innvendig i porøsitetsstrukturen) og sammensetningen av selve næringsmiddelet. Begge deler fører til en reduksjon i mengden permeatfluks i membranene, noe som resulterer i en reduksjon i membranenes samlede produksjon og levetid, samt en økning i driftskostnader og energiforbruk.

Bruk av enzymatiske produkter til membranrengjøring er et passende og mindre aggressivt alternativ sammenlignet med andre typer produkter, på grunn av deres egne naturlige egenskaper; de krever ikke høye temperaturer og mildere pH-nivåer. På denne måten kan vi påpeke at bruk av enzymatiske produkter betyr lavere energiforbruk (på grunn av drift ved milde temperaturer) og minimal miljøpåvirkning (ettersom de er biologisk nedbrytbare forbindelser), i tillegg til at membranenes levetid forlenges.

Effektivitet, grønne alternativer og rimelige priser er de egenskapene som næringsmiddelindustrien er på jakt etter i sine rengjøringsprotokoller. Enzymatiske produkter passer perfekt inn i dette bildet, og blir et alternativ til andre kjemiske produkter. I tillegg til å kontrollere biofilm og allergener samt rengjøre membraner, egner denne typen produkter seg også til generelle rengjøringsoppgaver i næringsmiddelindustrien, der de fjerner smuss fra ulike typer overflater i produksjonsanlegg.

 

Bibliografi

  • Chapman, J., Ismail, A. E. & Dinu, C. Z. (2018) Industrial Applications of enzymes: recent advances, techniques and outlooks. Catalyst 8 (238)
  • Kirk, O., Vedel Borchert, T. & Crone Fuglsang, C. (2002), Industrial enzyme applications. Current Opinion in Biothechnology 13: 345-351.
  • Kumar, D., Savitri, N., Thakur, N., Verma, R. & Bhalla T.C. (2008) Microbial proteases and apllication oas Laundry detergent additive. Research Journal of Microbiology 3 (12): 661-672.
  • Olsen, H. S. & Falholt, P. (1998) The role of enzymes in modern detergency. Journal of Surfactants and Detergents 1: 555-567.
  • Delhalle, L., Taminiau, B., Fastrez, S., Fall, A., et al (2020). Evaluering av enzymatisk rengjøring på matforedlingsinstallasjoner og bakteriefloraen i matprodukter. Frontiers in Microbiology. Doi: 0.3389/fmicb.2020.01827.
  • Corbatón Báguena, María José (2015). Rengjøring av ultrafiltreringsmembraner brukt i næringsmiddelindustrien ved hjelp av ukonvensjonelle teknikker og karakterisering av membranbegroing. Doktorgradsavhandling UPV.
  • Europaparlaments- og rådsforordning (EU) 11669/2011 (25. oktober 2011).

Forfattere

Mercè Berga

Utdannet biolog fra universitetet i Girona. Doktorgrad i marinbiologi og limnologi fra Universitetet i Uppsala (Sverige) med avhandlingen «Assembly mechanism in aquatic bacterial communities – The role of disturbances, dispersal and history». FoU-mikrobiolog ved CHRISTEYNS Spania.

Joan Estornell

Markedssjef for næringsmiddelhygiene hos CHRISTEYNS. Bachelor i informasjonsvitenskap. Master i Advertising Account Management. Strategisk innovasjon i markedsføring og reklame (UAB). Master i Digital Business. Digital markedsføring (ESIC Business & Marketing School). Hygienistkurs i næringsmiddelindustrien (Betelgeux)

Similar Stories