Interazioni molecolari
I microrganismi riescono ad aderire alle superfici di lavoro grazie ad un processo chimico-fisico di interazione fra le molecole del materiale, quelle della parete esterna dei microrganismi e quelle del fluido che ricopre la superficie del materiale e permea gli aggregati microbici. Tali interazioni molecolari sono di tipo debole (per esempio forze di van der Waals, interazioni elettrone accettore/elettrone donatore e forze di interazione elettrostatica), ma sono numerose ed estese per cui sommate portano ad avere adesione dei microrganismi alla superficie, in particolare se sono presenti residui organici di alimenti. Le forze di interazione elettrostatica possono essere sia attrattive che repulsive: nella fase acquosa all’interno degli alimenti (che hanno una forza ionica molto alta) le interazioni elettrostatiche sono di entità trascurabile. Invece nell’acqua, in cui la forza ionica è molto bassa, le forze di interazione elettrostatica sono piuttosto rilevanti e limitano parecchio l’adesione dei microrganismi alle superfici interne (si pensi a quelle delle tubazioni in cui scorre l’acqua potabile), tenuto presente che tanto la superficie del microrganismi quanto la superfici inerti sono cariche di elettricità statica negativa e quindi si respingono. Non appena un materiale solido è immerso in un liquido, nel giro di frazioni di secondo le molecole solubili in quel liquido si concentrano sulla superficie del solido e formano quello che si chiama uno “strato condizionante” che costituisce la base originaria di adesione dei microrganismi. Questi ultimi hanno infatti bisogno di molto più tempo per aderire alle superfici inerti prive di residui e sporcizia. Di conseguenza, perché si formi un biofilm è necessario che innanzitutto sulla superficie inerte si depositi uno strato di materia collante, sulla quale i microrganismi possano aderire. Nelle industrie alimentari questo materiale collante che condiziona l’adesività dei microrganismi alle superfici di lavoro è formato per lo più dai residui organici lasciati dagli alimenti stessi o anche a volte dai residui dei prodotti usati per le operazioni di detersione e/o disinfezione.
Nelle industrie alimentari i biofilm microbici devono superare una serie di condizioni disagevoli o decisamente stressanti, rappresentate dalla carenza di nutrienti, dal contatto con vari agenti chimici e dalla periodica carenza di acqua. Sappiamo per esempio che i pavimenti sono uno dei maggiori punti in cui si può trovare L. monocytogenes nelle industrie alimentari; nei caseifici i pavimenti sono sempre piuttosto acidi, per la presenza dei residui di siero di caseificazione, eppure il batterio è sovente ancora rinvenibile, verosimilmente per il fatto che esso è riuscito ad adattarsi alle condizioni stressanti imposte dalla lavorazione specifica. La tenacia con la quale un biofilm aderisce alla superficie di lavoro aumenta proporzionalmente col passare del tempo, ossia man mano che il biofilm invecchia, e dipende anche dalla natura del substrato di adesione. Si può facilmente erodere in parte un biofilm facendo scorrere un liquido sulla superficie; così facendo si dilava una parte della flora microbica presente, ma la frazione di cellule che si riesce a staccare è trascurabile rispetto a tutte quelle presenti, per cui con un semplice lavaggio non si riduce quasi di nulla la carica microbica iniziale.
