Aktualności

Mikrobiologiczne badanie powietrza w zakładach produkujących żywność

Nadzór nad higieną procesu produkcyjnego w zakładach wytwarzających żywność powinien obejmować, oprócz kontroli czystości powierzchni i stanu higieny pracowników, również kontrolę czystości powietrza.

Zanieczyszczone powietrze stanowi zagrożenie nie tylko dla zdrowia pracowników, ale również dla czystości produktu, a także utrudnia osiąganie odpowiedniej skuteczności mycia i dezynfekcji urządzeń oraz pomieszczeń.  

Rodzaje zanieczyszczenia powietrza

Zanieczyszczenia występujące w powietrzu można usystematyzować w następujący sposób:

1. Biologiczne czynniki szkodliwe w postaci bioaerozoli tworzonych przez:

• drobnoustroje, zarówno bakterie jak i grzyby,
• endotoksyny bakteryjne,
• enzymy pochodzenia bakteryjnego (np. streptolizyna),
• alergeny kurzu domowego (w tym psa, kota, roztoczy).

2. Pozabiologiczne czynniki szkodliwe:

• chemiczne,
• fizyczne

Bioaerozole przenoszone są drogą powietrzno-pyłową lub powietrzno-kropelkową, a osiadając na powierzchniach roboczych oraz surowcach i produktach gotowych, powodują ich zanieczyszczenie. Mogą również wnikać poprzez błony śluzowe do organizmu człowieka, stanowiąc zagrożenie dla zdrowia.

Najczęściej izolowaną z powietrza mikroflorą są bakterie mezofilne, gram-dodatnie ziarniaki, gronkowce hemolizujące, promieniowce z rodzaju Streptomyces, przetrwalniki bakterii, zarodniki grzybów strzępkowych z rodzajów Aspergillus i Penicillium, drożdże oraz drobnoustroje chorobotwórcze np. Streptococcus, Helicobacter, Legionella lub Salmonella.

W przemysłowym środowisku wewnętrznym ich źródłem mogą być procesy produkcyjne, ludzie, system wentylacyjno-klimatyzacyjny, wykończeniowe materiały budowlane, wyposażenie, jak i powietrze zewnętrzne wnikające do pomieszczenia.

Jakość powietrza rozpatrywana pod względem czystości mikrobiologicznej zależna jest od stanu sanitarnego pomieszczeń produkcyjnych, wilgotności i temperatury w nich panującej, sprawności systemów wymiany powietrza, liczby osób przebywających w pomieszczeniu i ich  higieny osobistej, obciążenia mikrobiologicznego, jaki wprowadzają surowce, stopnia umaszynowienia procesu technologicznego. Należy pamiętać, że z niektórymi procesami technologicznymi związane są szczególne zagrożenia dla jakości powietrza, np. gdy ma miejsce wydzielanie się oparów o właściwościach szkodliwych dla zdrowia.

Normy metodyczne oraz kryteria oceny biologicznego zanieczyszczenia powietrza

W latach osiemdziesiątych XX wieku wprowadzono rodzinę polskich norm: Ochrona czystości powietrza. Należą do niej między innymi :

• PN-89/Z-04111/01 Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Postanowienia ogólne i zakres norm

• PN-89/Z-04111/02 Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby bakterii w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną.
• PN-89/Z-04111/03 Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby grzybów mikroskopowych w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną
• PN-89/Z-04008/08 Ochrona czystości powietrza. Pobieranie próbek. Pobieranie próbek powietrza atmosferycznego (imisja) do badań mikrobiologicznych metodą aspiracyjną i sedymentacyjną

Powyższe  normy zostały wycofane bez zastąpienia w 2015 roku; ponieważ jednak nie ukazały się nowelizacje tych dokumentów, nadal bywają stosowane do wykonywania kontroli czystości mikrobiologicznej powietrza zewnętrznego lub w pomieszczeniach niezakwalifikowanych jako czyste.

W normach tych znajdują się wskazówki dotyczących metodyki oraz klasyfikacji stopnia zanieczyszczenia powietrza.

W zeszycie pierwszym zbioru podane jest najważniejsze nazewnictwo i definicje oraz określone są wskaźniki  bakteriologicznego zanieczyszczenia powietrza pod kątem jego pochodzenia, którymi są:

• promieniowce - zanieczyszczenie pochodzące z gleby,
• Pseudomonas fluorescens - zanieczyszczenie bioaerozolem z wód powierzchniowych,
• gronkowce hemolizujące i mannitolododatnie - zanieczyszczenie pochodzące od zwierząt i ludzi.

Natomiast zeszyt drugi i trzeci zawierają metodyki oznaczania ogólnej liczby bakterii mezofilnych, liczby bakterii wskaźnikowych oraz grzybów mikroskopowych znajdujących się w powietrzu atmosferycznym pobieranym jednocześnie metodą aspiracyjną i sedymentacyjną. Wyniki badań podawane są jako ogólna liczba bakterii i liczba poszczególnych bakterii oraz ogólna liczba grzybów mikroskopowych (jtk) w 1 m³ powietrza, przy założeniu, że każda kolonia rozwija się z pojedynczej komórki bakteryjnej lub z pojedynczej samodzielnej jednostki wegetatywnej grzybów mikroskopowych.

Ze względu na uzyskiwane wyniki powietrze podzielono na trzy stopnie zanieczyszczenia: niezanieczyszczone, średnio zanieczyszczone i silnie zanieczyszczone.

Jednak  w świetle obecnej wiedzy zastosowane wartości krytyczne dla takiej klasyfikacji nie wydają się właściwe, szczególnie dla pomieszczeń przemysłowych zanieczyszczonych pyłem organicznym. Ponadto normy te dopuszczają stosowanie metody sedymentacyjnej, która często nie daje wiarygodnych i powtarzalnych wyników (Jacek Dutkiewicz, Rafał L. Górny: Biologiczne czynniki szkodliwe dla zdrowia - klasyfikacja i kryteria oceny narażenia, Medycyna Pracy, 2002, 53, 1, s. 29-39).

Warunki pobierania mikrobiologicznych próbek powietrza na stanowiskach pracy w odniesieniu do mikroorganizmów i endotoksyn określa również nowsza norma PN-EN 13098:2020. Natomiast norma PN-EN 14031:2006 Powietrze na stanowiskach pracy. Oznaczanie endotoksyn zawieszonych w powietrzu zawiera informacje dotyczące metod pobierania próbek, warunków transportu, przechowywania i wyznaczania poziomu endotoksyn bakteryjnych. Norma zawiera wytyczne do dokonania oceny narażenia na endotoksyny bakteryjne zawieszone w powietrzu na stanowiskach pracy i omawia m.in. sposób przedstawiania wyników oraz sprawozdanie z badań.

Normy PN-EN 14042:2010 Powietrze na stanowiskach pracy. Przewodnik wdrażania i stosowania procedur do oceny narażenia na czynniki chemiczne i biologiczne. Wymagania i metody badań oraz PN-EN 14583:2008 Powietrze na stanowiskach pracy. Wolumetryczne urządzenia do pobierania próbek bioaerozolu są pomocnymi przewodnikami do prowadzenia kontroli powietrza. W normach tych zawarte są informacje o sposobach monitorowania stanowisk pracy jak i wymagania, jakie powinny spełniać urządzenia wolumetryczne do pobierania próbek powietrza.

Metody pobierania próbek

Monitorując jakość powietrza skupiamy się głównie na obserwowaniu trendów i wychwytywaniu sytuacji odbiegających od przyjętej akceptowalnej normy. Przy takim podejściu może się wydawać, że sama metoda pobrania próbki nie ma aż takiego znaczenia, a ważniejszym jest pobieranie zawsze w taki sam sposób. Dlatego wiele zakładów wciąż polega na wynikach uzyskanych za pomocą  techniki sedymentacyjnej, nie widząc konieczności inwestowania w próbniki do metody zderzeniowej. Należy jednak mieć na uwadze, że metoda sedymentacyjna może być obarczona bardzo dużym błędem, wynikającym z niemożności określenia objętości „pobranego” powietrza, nieosiadaniu na powierzchni płytki wszystkich obecnych organizmów czy wpływu przypadkowego ruchu powietrza na wynik takiego badania. Wszystko to powoduje, że współczynnik zmienności dla tej metody jest bardzo duży i wynosi nawet 50%. Co oznacza, że badając kilkakrotnie ten sam punkt w tym samym czasie możemy uzyskać bardzo różne wyniki, a ich analiza jest znacznie utrudniona i wymaga pobrania większej liczby próbek w celu wyciągnięcia wiarygodnej średniej. Przy takiej zmienności wyników trudno czasem jednoznacznie określić czystość badanego powietrza.

Wszystkich powyższych wad metody sedymentacyjnej pozbawiona jest metoda pobierania z użyciem próbników powietrza – tzw. metoda zderzeniowa. W technice tej specjalnie do tego celu zaprojektowane próbniki zasysają określoną, zadaną objętość powietrza, które przepływając przez głowicę próbnika zderza się z umieszczoną w niej płytką z pożywką agarową.

Identycznie jak w metodzie sedymentacyjnej, płytkę następnie inkubuje się w temperaturze i czasie odpowiednich dla docelowej grupy mikroorganizmów. Inny jest jednak sposób liczenia wyników. W metodzie sedymentacyjnej do końcowych obliczeń musimy znać promień płytki agarowej, czas ekspozycji i średni wynik z wszystkich powtórzeń. W metodzie zderzeniowej bazujemy tylko na liczbie wyrosłych kolonii i tablicy statystycznej dostarczanej przez producenta próbnika. Ponieważ urządzenie bardzo dokładnie odmierza objętość zasysanego powietrza, łatwo później przeliczyć uzyskany wynik na metr sześcienny powietrza.

Do tego sam proces pobierania próbki jest o wiele krótszy (zwykle próbniki, w zależności od modelu, pobierają dokładnie 100 lub 200 litrów powietrza w ciągu minuty), a więc o wiele mniejszy jest potencjalny wpływ przypadkowych czynników zewnętrznych na wynik końcowy. Sama szybkość pobrania próbki też ma często kolosalne znaczenie, ponieważ pozwala na zbadanie większej liczby punktów kontrolnych w krótszym czasie.

Dostępne na rynku modele próbników są nieraz bardzo rozbudowane i przystosowane do specjalnych wymagań pracy, np. w strefach czystych, a nawet komorach, do których nie można z próbnikiem wejść, a jedynym sposobem zbadania powietrza jest umieszczona tam na stałe głowica próbnika, do której tylko z zewnątrz podpina się urządzenie. Przykładowe próbniki i rozwiązania pokazujemy w Tabeli 1.

Tabela 1. Przykłady rozwiązań do pobierania powietrza metodą zderzeniową.

Najczęściej spotykany model z jedną głowicą. Indukcyjne ładowanie ułatwia utrzymanie urządzenia w czystości (Trio.Bas Mono)	Model z trzema głowicami – kilka głowic skraca czas pobierania (Trio.Bas Trio)
Specjalny zestaw do badania gazów sprężonych (Trio.Bas Trio.Gas)	Zestaw z zewnetrznymi głowicami umożliwia badanie powietrza w zamkniętych izolowanych komorach (Trio.Bas Isolator)

Interpretacja wyników

Interpretacja uzyskiwanych wyników kontroli powietrza, z uwagi na brak powszechnie akceptowanych kryteriów i wartości dopuszczalnych do oceny zanieczyszczenia biologicznego  w pomieszczeniach produkcyjnych zakładów produkujących żywność, w praktyce może opierać się na piśmiennictwie podającym liczbowe wartości normatywne.

Propozycję dopuszczalnego stopnia mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza pomieszczeń          produkcyjnych w przemyśle spożywczym można znaleźć w dość starej niestety publikacji  B. Krzysztofika (Krzysztofik B. Mikrobiologia powietrza, Warszawa, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, 1992), w której podano wartości dla trzech wskaźników: ogólnej liczby drobnoustrojów na podłożu MPA (nie powinna przekraczać 6,0x 10² w 1 m³), mikroorganizmów hemolizujących  na agarze z krwią i grzybów na podłożu Sabourauda (brak  wzrostu).

Obszerny przegląd literaturowy został opracowany przez dr. Rafała L. Górnego: Biologiczne czynniki szkodliwe: normy, zalecenia i propozycje wartości dopuszczalnych. Analiza danych zebranych z wielu prac badawczych wykazała następujące wartości normatywne (referencyjne) dla poszczególnych kryteriów:

• dla ogólnej liczby bakterii: ≤ 7,5 · 10² ÷ 1,0 · 10⁷ jtk/m³, przy czym określono, że dla patogennych mikroorganizmów we wszystkich rodzajach pomieszczeń brak poziomu bezpiecznego
• dla baterii Gram-ujemnych: 1,0 10³ ÷ 2,0 · 10⁴ jtk/m³
• dla endotoksyn bakteryjnych: 0,005 ÷ 0,2 µg/m³
• dla grzybów: < 1,0 10² ÷ 1,0 · 10⁷ jtk/m³
• dla subtylizyny: 0,06 µg/m³ dla powietrza pomieszczeń produkcyjnych

Od kilku lat Zespół Ekspertów ds. czynników Biologicznych Międzyresortowej Komisji ds. NDS i NDN pracuje nad przyjęciem dopuszczalnych wartości stężeń najczęściej występujących  mikroorganizmów i endotoksyn bakteryjnych w powietrzu przemysłowego środowiska pracy. Propozycje kryteriów i wartości granicznych tego zespołu podaje Tabela 2.  

Tabela 2. Propozycje dopuszczalnej liczebności drobnoustrojów w powietrzu opracowane przez Zespół Ekspertów ds. Czynników Biologicznych Międzyresortowej Komisji ds. NDS i NDN (za: Problemy  monitoringu zanieczyszczeń  mikrobiologicznych powietrza, Maria J. Chmiel Abef, Krzysztof Frączek Bf, Jacek Grzyb Ef, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Katedra Mikrobiologii,  Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 2015 (I–III). T. 15. Z. 1 (49)).

Grupa drobnoustrojów	Dopuszczalna liczebność jtk/m3
	W pomieszczeniach roboczych zanieczyszczonych pyłem organicznym		W pomieszczeniach mieszkalnych i użyteczności publicznej oraz powietrzu atmosferycznym
	całkowita	respirabilna	całkowita	respirabilna
Bakterie mezofilne	100 000	50 000	5000	2 500
Bakerie Gram-ujemne	20 000	10 000	200	100
Promieniowce termofilne	20 000	10 000	200	100
Grzyby	50 000	25 000	5 000	2 500
Czynniki z 3. i 4. grupy zagrożenia1)	0	0	0	0
1) Wg Rozporządzenia MZ [2005]: czynniki 3. grupy zagrożenia – drobnoustroje, które mogą wywoływać u ludzi ciężkie choroby, ale istnieją w stosunku do nich skuteczne metody profilaktyki lub leczenia; czynniki 4. grupy zagrożenia – drobnoustroje, które wywołują u ludzi ciężkie choroby i nie istnieją w stosunku do nich skuteczne metody profilaktyki lub leczenia.

 

 

Literatura:

1.   Jacek Dutkiewicz, Rafał L. Górny: Biologiczne czynniki szkodliwe dla zdrowia - klasyfikacja i kryteria oceny narażenia, Medycyna Pracy, 2002, 53, 1, s. 29-39

2.   Magorzata Basińska, Michał Michałkiewicz, Radosław Górzeński: Jakość powietrza - wymagania i klasyfikacje dotyczące zanieczyszczeń chemicznych i mikrobiologicznych, Rynek Instalacyjny 6/2016

3.   Małgorzata Gołofit-Szymczak, Anna Ławniczek-Wałczyk, Rafał L. Górny: Bioaerozole w pomieszczeniach pracy – źródła i zagrożenia, Bezpieczeństwo Pracy - Nauka i Praktyka, 3/2013, s. 9-11

4.   Rafał L. Górny: Biologiczne czynniki szkodliwe: normy, zalecenia i propozycje wartości dopuszczalnych, Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy, 2004, nr 3(41), s. 17–39

5.   Krzysztofik B.: Mikrobiologia powietrza, Warszawa, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, 1992

Autor: Dorota Merlak, Bogusław Wiera