Lo sporco che rimane sugli impianti e sulle attrezzature dopo la lavorazione degli alimenti è generalmente contaminato da microrganismi, per i quali rappresenta una fonte di nutrienti e un ottimo terreno di crescita. Pertanto, per ottenere un ambiente igienico occorre prima rimuovere i depositi di sporco e quindi distruggere i microrganismi residui. Sono disponibili numerosi composti disinfettanti, che possono essere applicati con metodi diversi.
Trattamenti igienici alimentari composizioni
I composti utilizzati per la disinfezione possono essere classificati, anche alla luce della
normativa vigente italiana ed europea, nelle seguenti tre categorie.
– Disinfettanti Agenti chimici o formulati, applicati in soluzione acquosa a superfici inanimate, in grado di distruggere le forme vegetative dei microrganismi, ma non necessariamente le spore. Si può utilizzare il termine disinfettante solo per prodotti chimici registrati presso il Ministero della salute come “Presidio medico chirurgico”.
– Biocidi Principi attivi. Le preparati contenenti uno o più principi attivi, presentati nella
forma in cui sono consegnati all’utilizzatore, destinati a distruggere, eliminare, rendere
innocuo impedire Fazione o esercitare altro effetto di controllo su qualsiasi organismo
nocivo con mezzi chimici o biologici (Direttiva 98/8/CE). In futuro tale definizione
potrebbe sostituire quella di disinfettante.
– Sanificanti o sanitizzanti Agenti chimici o formulati, non registrati presso il Ministero
della salute, ma contenenti principi attivi di nota efficacia che svolgono azione analoga a
quella dei disinfettanti.
Normativa europea e italiana in materia di disinfettanti e biocidi
– DPR 392 del 6 ottobre 1998 “Regolamento recante norme per la semplificazione dei
procedimenti di autorizzazione alla produzione ed all’immissione in commercio di
presidi medico-chirurgici, a norma dell’articolo 20, comma 8, della Legge 15 marzo
1997, n. 59” (Gazzetta ufficiale n. 266 del 13 novembre 1998).
— Direttiva 98/8/CE del Parlamento europeo e del Consiglio relativa all’immissione sul
mercato dei biocidi, del 16 febbraio 1998 (Gazzetta ufficiale delle Comunità europee
n. L 123, 24 aprile 1998).
– DLgs 174 del 25 febbraio 2000 “Attuazione della direttiva 98/8/CE in materia di
immissione sul mercato dei biocidi” (Gazzetta ufficiale n. 149 del 28 giugno 2000,
suppl. ord. n. 101).
Normativa statunitense in materia di disinfettanti e Trattamenti igienici alimentari
L’Agenzia statunitense per la protezione ambientale (EPA) ha definito diverse categorie
di disinfettanti sulla base del loro grado di efficacia.
Uno sterilizzante è un agente in grado di distruggere o eliminare tutte le forme
di vita microbica. Tra gli sterilizzanti chimici sono compresi l’ossido di etilene, la glutaraldeide e l’acido peracetico. Anche il calore — sia quello secco come nelle stufe, sia quello umido (vapore sotto pressione) come nelle autoclavi – è uno sterilizzante.
Un disinfettante è in grado di distruggere i funghi patogeni e le forme.
vegetative dei batteri, ma non necessariamente le loro spore, presenti sulle superfici. Il
trattamento con questo agente è meno letale rispetto a quello con uno sterilizzante. I disinfettante rappresentano la base principale dei prodotti utilizzati in ambito domestico, nelle i piscine e negli impianti di trattamento delle acque.
Un sanitizzante è una sostanza che, pur non eliminandola sempre completamente, è in grado di ridurre la contaminazione microbica delle superfici a livelli ritenuti
sicuri per la salute pubblica; in particolare sono efficaci nella distruzione delle forme
vegetative dei batteri. Le sostanze che rientrano in questa categoria sono soggette a regolamentazione da parte dell’EPA e sottoposte a test di laboratorio molto rigorosi per ottenere la registrazione.
Queste sostanze vengono suddivise in due gruppi: per superfici a contatto con gli alimenti che non necessitano di risciacquo; per superfici non a contatto con gli alimenti. Nel primo gruppo rientrano i sanitizer impiegati per il trattamento finale di attrezzature, utensili e contenitori utilizzati nella lavorazione e trasformazione dei prodotti alimentari (in particolare nei comparti lattiero-caseario e delle bevande) e nella ristorazione.
Un biocide (biocida) è una sostanza in grado di impedire la crescita microbica nell’ambi-
i to di un processo produttivo (per esempio, disinfezione mediante nebulizzazione, disinfezione di linee asettiche o rimozione di biofilm).
Questi composti sono suddivisi in: ossidanti (diversi alogeni); a base di perossido di idrogeno (acido peracetico, peracidi), biossido di cloro e ozono; a base di tensioattivi (acidi grassi solfonati e composti di ammonio quaternario). Altri biocide sono il gluconato di clorexidina, i composti fendici e le aldeidi (glutaraldeide e formaldeide).
La disinfezione mediante calore è relativamente inefficiente a causa della quantità di energia necessaria. La validità di questo trattamento è influenzata dall’umidità e dalla temperatura necessarie e dal tempo di applicazione richiesto. Con una temperatura adeguata e possibile distruggere i microrganismi presenti su una superficie purché questa venga riscaldata abbastanza a lungo e purché le modalità di trattamento e il disegno dell’attrezzatura o dell’impianto consentano al calore di raggiungere tutte le zone da trattare. Al fine di garantire l’efficacia della disinfezione, la temperatura deve essere misurata con termometri precisi, che negli impianti vanno posti all’uscita delle condutture. I due principali agenti di disinfezione termica sono il vapore e l’acqua calda.
Vapore
La disinfezione mediante vapore è costosa e, solitamente, inefficace. Spesso il personale
confonde il vapore acqueo con il vapore; per tale motivo, in genere la temperatura non è sufficientemente elevata per assicurare la disinfezione. Inoltre, se la superficie da trattare è altamente contaminata, è possibile che sui residui organici si formino incrostazioni che impediscono al calore di penetrare adeguatamente per uccidere i microrganismi. L’esperienza nell’industria dimostra che il vapore non è adatto per la disinfezione in continuo dei nastri trasportatori, in quanto la condensa derivante da questa e da altre applicazioni del vapore rende più complesse le operazioni di sanificazione.
Acqua calda
Un altro metodo di disinfezione consiste nell’immergere utensili e componenti di piccole
dimensioni come coltelli, parti smontate e utensili da cucina in acqua calda a temperatura
non inferiore a 82 °C, oppure nel pompare l’acqua calda all’interno degli impianti. L’acqua
calda è facilmente disponibile e non tossica; si ritiene che la sua azione microbicida consista nella denaturazione di alcune proteine presenti nella cellula. Versare acqua calda nei contenitori non rappresenta un trattamento affidabile per la difficoltà di mantenere la temperatura a livelli sufficientemente elevati per garantire la disinfezione. L’impiego di acqua calda è un metodo di disinfezione efficace e non selettivo per le superfici che vengono a contatto con gli alimenti; tuttavia, le spore possono sopravvivere per oltre un’ora a 100 °C. L’acqua calda viene spesso utilizzata per disinfettare gli scambiatori di calore a piastre e le stoviglie.
La temperatura dell’acqua determina il tempo di esposizione necessario per garantire la
disinfezione. La relazione tra tempo e temperatura può essere esemplificata dalle combinazioni 15 minuti a 85 °C oppure 20 minuti a 82 °C, adottate in alcuni impianti; tempi inferiori richiedono temperature più elevate. Anche il volume e la portata dell’acqua influenzano il tempo necessario affinché componenti e superfici raggiungano la temperatura necessaria. Se la durezza dell’acqua è superiore a 60 mg/L di CaCO3, è molto probabile che sulle superfici si formino incrostazioni calcaree; è possibile ovviare a tale fenomeno addolcendo l’acqua.
I trattamenti con radiazioni – in particolare raggi ultravioletti (con lunghezza d’onda intorno a 250 nm) e radiazioni ionizzanti – sono in grado di distruggere i microrganismi.
Per il trattamento degli alimenti sono disponibili tre diverse fonti di radiazioni ionizzanti: i fasci di elettroni, i raggi gamma e i raggi X. I primi sono poco penetranti (circa 4 cm a
lOMeV), mentre i raggi gamma e i raggi X sono in grado di penetrare per decine di centimetri.
Raggi UV
La luce ultravioletta prodotta da lampade a vapori di mercurio a bassa pressione viene utilizzata in ambito ospedaliero e domestico. L’azione dei raggi UV non risulta influenzata dal pH o dalla temperatura; inoltre, non provoca alterazioni di sapore o di odore nell’acqua trattata, origina quantità estremamente limitate di sottoprodotti indesiderati, non ha praticamente alcuna attività mutagena, né crea sottoprodotti alogenati. Apparecchiature a raggi UV sono comunemente utilizzale per disinfettare l’acqua potabile e quella impiegata nella lavorazione degli alimenti. Sebbene la loro azione sia indipendente dal pH e dalla temperatura, l’effetto microbicida è troppo limitato per consentirne l’impiego durante la lavorazione degli alimenti. La resistenza batterica determina il tempo di esposizione letale.
Per agire, i raggi UV devono colpire direttamente i microrganismi; poiché non penetrano
facilmente, il loro utilizzo come agente antimicrobico è limitato ai microrganismi presenti
sulle superfici, nell’aria o all’interno di liquidi limpidi (i raggi UV possono, infatti, essere
assorbiti dalla polvere, da film oleosi e da soluzioni opache o torbide). Gli ultravioletti sono
impiegati nel trattamento dell’acqua utilizzata nella produzione delle bevande, delle salamoie, dell’acqua di trasporto di frutta e verdura, dell’acqua di risciacquo per impianti CIP, dell’acqua di riscaldamento e raffreddamento e delle acque reflue.
Le radiazioni ultraviolette sono inoltre in grado di controllare gli insetti infestanti, a prescindere dallo stadio del ciclo vitale in cui si trovano. L’efficacia delle lampade a raggi UV dipende dalle caratteristiche spettrali del bulbo, dal tempo di esposizione, dalla distanza dalla sorgente luminosa e da eventuali sostanze in grado di interferire con la radiazione, come lo sporco presente sulle sorgenti di UV all’interno della camera di reazione o sullo schermo di protezione del bulbo. Poiché il processo utilizza lampade di vetro e tubi di quarzo, il rischio di rotture rende essenziale l’utilizzo di schermi protettivi. L’intensità dei raggi UV diminuisce in funzione della distanza dalla sorgente della radiazione, pertanto occorre minimizzare la distanza tra la lampada e il
materiale o la superficie da trattare.
La sicurezza è un aspetto fondamentale, in quanto i raggi ultravioletti possono provocare gravi danni agli occhi e irritazioni cutanee. Inoltre, esiste la possibilità di una ripresa della crescita batterica, poiché non vi è alcuna attività antimicrobica residua; va anche ricordato che, quando esposte alla luce visibile, le cellule batteriche danneggiate dai raggi ultravioletti possono autoripararsi.
Alte pressioni idrostatiche
Questo trattamento consiste nel sottoporre gli alimenti, liquidi o solidi, confezionati o meno,
ad alte pressioni (variabili a seconda delle applicazioni), generalmente per un tempo massimo di 5 minuti. La tecnica delle alte pressioni (HHP, High hydrostatic pressure) può essere impiegata per trattare numerosi alimenti, quali carni crude o cotte, pesci e molluschi, prodotti vegetali, formaggi, insalate, conserve, granaglie e loro derivati, liquidi (compresi succhi), salse e zuppe. Poiché viene applicata uniformemente da ogni direzione, l’alta pressione non danneggia gli alimenti, mentre i microrganismi che si trovano sulla loro superficie e al loro interno vengono inattivati. Tale risultato è possibile in quanto il processo altera la struttura molecolare di composti chimici essenziali per il metabolismo microbico. L’HHP è efficace su muffe, batteri, virus e parassiti e, in alcuni casi, anche su spore batteriche capaci di resistere a molti trattamenti biocidi. Tra le cause del deterioramento di molti alimenti, anche a temperature di refrigerazione, vi è la degradazione di proteine e lipidi dovuta all’azione dei sistemi enzimatici propri dell’alimento stesso o degli enzimi di origine microbica. L’impiego di alte pressioni consente di inattivare tali enzimi, limitando questo tipo di deterioramento.
Trattamento VSV (Vacuum/Steam/Vacuum)
Con questa tecnica i prodotti alimentari solidi vengono esposti al vuoto, poi al vapore e di
nuovo al vuoto. Il vapore saturo viene utilizzato per sfruttare la grande quantità di calore latente di condensazione relativa al calore sensibile trasferito a causa della differenza di temperatura nel raffreddamento del vapore surriscaldato. Benché questo processo non sia ancora stato completamente sviluppato, sembra offrire buone possibilità di utilizzo per la distruzione dei microrganismi patogeni presenti sulla superficie di carne e pollame freschi, carni lavorate, prodotti ittici e frutta e verdura.
Disinfezione chimica
I disinfettanti chimici utilizzabili nell’industria alimentare e nella ristorazione sono diversi,
per composizione e attività, a seconda delle condizioni. In linea generale, quanto più un
disinfettante è concentrato, tanto più rapida ed efficace è la sua azione.
Per scegliere il disinfettante chimico più appropriato per una specifica applicazione,
occorre conoscere e comprendere le caratteristiche di ciascun prodotto. Poiché i disinfettanti chimici possiedono scarsa capacità di penetrazione, i microrganismi presenti in fessure, interstizi, nicchie e depositi di sporco inorganico possono non essere distrutti completamente. Affinché i disinfettanti risultino efficaci, quando sono impiegati in combinazione con detergenti, la soluzione deve avere temperatura non superiore a 55 °C e lo sporco non deve essere eccessivo.
L’efficacia dei disinfettanti chimici è influenzata da diversi fattori.
Tempo di esposizione In generale la morte della popolazione microbica segue un modello
logaritmico; ciò significa che, se il 90% della popolazione viene distrutto in una data unità
di tempo, il 90% della popolazione residua verrà eliminato nella successiva unità di tempo,
lasciando solo 1’ 1% della popolazione originaria. Il tempo necessario affinché un disinfettante svolga la propria azione dipende dalla carica microbica e dai diversi livelli di sensibilità al disinfettante della popolazione di cellule, a seconda dell’età, della formazione di spore e di altri fattori fisiologici. Per stabilire il tempo di contatto ottimale, occorre fare riferimento alle istruzioni riportate in etichetta. Quando il disinfettante viene applicato attraverso un sistema centralizzato o mediante applicazione spray (impiegata generalmente per disinfettare le superfici esterne di impianti e apparecchiature o gli ambienti), deve essere utilizzato alla massima
concentrazione prevista dalle istruzioni per l’uso in questione. L’adozione di tale criterio serve per compensare la detersione manuale non adeguata, in particolar modo delle aree difficili da pulire, e la naturale diluizione che può derivare dalla presenza di condensa o di residui di acqua di risciacquo dopo la detersione.
Temperatura: Sia il tasso di crescita dei microrganismi, sia il loro tasso di mortalità dovuto
all’applicazione di un prodotto chimico, aumentano con la temperatura. In genere, una temperatura più elevata riduce la tensione superficiale e la viscosità, aumenta il pH e determina altri cambiamenti che possono favorire l’azione battericida (un’eccezione è rappresentata dagli iodofori che evaporano sopra i 50°C). All’aumentare della temperatura, i disinfettanti chimici diventano più aggressivi nei confronti delle superfici, in particolare elastomeri e guarnizioni; pertanto, devono essere utilizzati a temperature comprese tra 21 e 38 °C. Generalmente l’azione battericida dei disinfettanti è largamente superiore alla velocità di crescita dei batteri, quindi l’effetto complessivo di un aumento di temperatura è il potenziamento del grado di distruzione dei microrganismi.
Concentrazione: Una maggiore concentrazione del disinfettante aumenta il grado di distruzione dei microrganismi.
L’attività degli antimicrobici che si presentano in forme diverse all’interno di un intervallo di pH può essere notevolmente influenzata da variazioni anche relativamente modeste del pH del mezzo in cui si trovano. Per esempio, il cloro e i composti dello iodio perdono generalmente efficacia all’aumentare del pH.
Grado di pulizia L’inadeguata pulizia delle superfici può ridurre l’efficacia di un disinfettante. Gli ipocloriti e altri composti del cloro, i composti dello iodio e vari altri disinfettanti ossidanti possono infatti reagire con i residui di sporco di natura organica, rimasti su attrezzature e altre superfici, riducendo la propria efficacia contro i microrganismi.
Durezza dell’acqua
I disinfettanti sono influenzati dalla composizione dell’acqua; in particolare la durezza può inattivarli o diminuirne l’efficacia tamponando il pH. I composti dell’ammonio quaternario sono incompatibili con i sali di calcio e magnesio e non dovrebbero essere utilizzati con acqua contenente concentrazioni superiori a 200 parti per milione (ppm) di calcio, senza l’impiego di un agente sequestrante o chelante; quanto maggiore è la durezza dell’acqua, tanto minore è l’efficacia di questi disinfettanti.
Popolazione microbica: I disinfettanti non possiedono tutti la stessa efficacia nei confronti
di ogni tipo di microrganismo. Le spore batteriche sono più resistenti delle forme vegetative e i batteri che si trovano all’interno di un biofilm sono più resistenti di quelli in sospensione. I principali contaminanti microbici presenti negli impianti per la produzione di bevande sono rappresentati da lieviti e muffe, la cui distruzione può richiedere disinfettanti diversi da quelli impiegati negli impianti di lavorazione del latte, contaminati soprattutto da batteri alterativi psicrotrofi. Poiché un disinfettante è in grado soltanto di ridurre la carica
microbica, quanto più elevato è il numero iniziale dei microrganismi, tanto maggiore sarà il
numero dei sopravvissuti. Livelli di contaminazione molto elevati possono prevalere sul-
l’azione dei disinfettanti.
Adesione batterica: È dimostrato che l’adesione di alcuni batteri alle superfici solide determina un aumento della loro resistenza nei confronti dell’azione del cloro. Anche fattori limitanti, quali la carenza di nutrienti, determinano il medesimo effetto e, sommandosi all’adesione, causano un ulteriore aumento della resistenza al cloro.
I fattori sopra elencati sono per la maggior parte correlati tra loro; perciò è in genere possibile compensarne uno modificandone un altro. Per esempio, se si è costretti a preparare la soluzione di disinfettante con acqua fredda, è possibile aumentare la concentrazione o il tempo di contatto affinché l’efficacia risulti analoga a quella ottenibile con una soluzione preparata con acqua calda, usando una concentrazione minore o un tempo di contatto più breve.
Caratteristiche fondamentali di un disinfettante
Il disinfettante ideale deve avere le seguenti caratteristiche:
— ampio spettro d’azione con uguale efficacia contro forme vegetative batteriche, lieviti e
muffe; capacità di distruggere rapidamente i microrganismi;
— buona resistenza ambientale (mantenimento dell’efficacia in presenza di materiale organico, residui di sapone e altri detergenti, acqua dura e variazioni del pH);
— buone proprietà detergenti;
— assenza di tossicità e di azione irritante;
— completa solubilità in acqua;
— assenza o accettabilità dell’odore;
— stabilità (sia concentrato sia diluito);
— facilità di utilizzo;
— facile disponibilità;
— economicità;
— facilità di dosaggio.
Un disinfettante chimico standard non può essere efficace per ogni tipo di esigenza. Per
essere classificato come disinfettante, un prodotto chimico deve superare il Chambers test, secondo il quale i disinfettanti devono distruggere il 99,999% di una popolazione variabile da 75 a 125 milioni di Escherichia coli e Staphylococcus aureus entro 30 secondi dall’applicazione, a una temperatura di 20 °C. Il pH a cui viene applicato il composto può influenzare l’efficacia del disinfettante. I disinfettanti chimici vengono generalmente suddivisi a seconda del principio attivo.
Composti del cloro
Il cloro liquido, gli ipocloriti, le clorammine organiche e inorganiche e il biossido di cloro
sono tutti impiegati come disinfettanti e mostrano azione antimicrobica variabile. Il cloro
gassoso può essere insufflato lentamente in acqua per ottenere l’acido ipocloroso (HC1O), che possiede proprietà antimicrobiche. Il cloro liquido è una soluzione acquosa di ipoclorito di sodio (NaClO).
A parità di concentrazione, l’efficacia disinfettante dell’acido ipocloroso è 80 volte superiore a quella dell’ipoclorito. La quantità di HC1O che si forma dipende dal pH della soluzione: valori di pH più bassi incrementano la formazione di HC1O, ma la soluzione risulta meno stabile; quando il valore del pH scende al di sotto di 4,0, si formano quantità crescenti di cloro gassoso, tossico e corrosivo. A valori di pH elevati, la soluzione è più stabile, ma meno efficace.
Il meccanismo dell’azione microbicida del cloro non è stato del tutto chiarito. Il più attivo dei composti del cloro, l’acido ipocloroso, uccide le cellule microbiche inibendo l’ossidazione del glucosio mediante ossidazione dei gruppi sulfidrilici di alcuni enzimi essenziali per il metabolismo dei carboidrati. Si ritiene che il punto chiave di questa azione sia rappresentato dall’aldolasi per il suo ruolo fondamentale nel metabolismo.
Le altre modalità ipotizzate per l’azione del cloro sono:
– blocco della sintesi proteica;
– decarbossilazione ossidativa degli amminoacidi in nitriti e aldeidi;
– reazioni con acidi nucleici, purine e pirimidine;
– alterazione del metabolismo dovuta alla distruzione di enzimi chiave;
– danni al DNA, con perdita della capacità di trasformazione;
– inibizione del consumo di ossigeno e della fosforilazione ossidativa, associata alla perdita di alcune macromolecole;
– formazione di derivati tossici (N-cloro) della citosina;
– produzione di aberrazioni cromosomiche.
Le cellule vegetative assorbono il cloro libero ma non quello combinato. La formazione
delle clorammine all’interno del protoplasma cellulare non provoca inizialmente alcuna
distruzione. L’utilizzo di 32P in presenza di cloro suggerisce che si verifichi un’alterazione
distruttiva della permeabilità della membrana cellulare. Il cloro compromette le funzioni
della membrana cellulare, in particolar modo il trasporto di nutrienti dall’esterno. È noto che i composti che rilasciano cloro sono in grado di stimolare la germinazione delle spore e, successivamente, di inattivare le spore germinate.
I disinfettanti granulari a base di cloro sono costituiti principalmente da sali di un composto organico in grado di rilasciare ioni. Il dicloroisocianurato è un carrier del cloro altamente stabile e rapidamente solubile, che in soluzione acquosa rilascia uno dei due ioni cloruro
formando NaClO. Gli agenti tampone, che nella formulazione di questi prodotti sono miscelati con il carrier del cloro, controllano il tasso di attività antimicrobica, la corrosività e la stabilità delle soluzioni disinfettanti, ottimizzandone il pH.
Quando il cloro liquido e gli ipocloriti vengono uniti all’acqua, questi composti si idrolizzano formando acido ipocloroso, che si dissocerà formando uno ione idrogeno (H+) e uno ione ipoclorito (CIO ). Quando il sodio si combina con l’ipoclorito per formare l’ipoclorito
di sodio, si verificano le seguenti reazioni.
Cl2 + H2O—–> HC1O + H++ cr
NaClO + H2O——-> NaOH + HClO
HC1O H++C1O
A bassi valori di pH l’efficacia antimicrobica dei composti del cloro aumenta, in quanto
predomina la presenza di acido ipocloroso. All’aumentare del pH, diventa predominante lo ione ipoclorito, che non ha la stessa efficacia battericida. Un altro composto del cloro, il
biossido di cloro, non si idrolizza in soluzioni acquose; pertanto la sua azione sembra riconducibile alla molecola indissociata.
Il cloro è un efficace disinfettante delle superfici in acciaio inox lucidato meccanicamente, in acciaio inox non satinato lucidato elettroliticamente e in policarbonato, sulle quali riduce la carica microbica a meno di 1,0 log ufc/cm2; risulta invece meno efficace sulle superfici in acciaio inox satinato lucidato elettroliticamente e in resina minerale, dove la popolazione residua è superiore a 1,0 log ufc/cm2.
Oltre a essere i composti del cloro più attivi, gli ipocloriti, in particolare quelli di calcio
e di sodio, sono anche i maggiormente utilizzati. Questi disinfettanti sono in grado di inattivare le cellule microbiche sospese nelle soluzioni acquose con un tempo di contatto che varia da 1,5 a 100 secondi circa. Per la maggior parte dei microrganismi, occorrono meno di 10 secondi per ottenere una riduzione del 90% della popolazione, con livelli relativamente bassi di cloro disponibile libero. Le spore batteriche sono più resistenti agli ipocloriti rispetto alle cellule vegetative. Il tempo necessario per ottenere una riduzione del 90% della carica microbica può variare da circa 7 secondi fino a più di 20 minuti. La concentrazione di cloro disponibile libero necessaria per inattivare le spore batteriche è da 10 a 1000 volte superiore (1000 ppm in confronto a circa 0,6-13 ppm) a quella occorrente per le cellule vegetative. Le spore di Clostridium sono meno resistenti al cloro rispetto alle spore di Bacillus. Questi dati suggeriscono che nella sanificazione, quando la concentrazione di acido ipocloroso è bassa e il tempo di contatto è breve, gli effetti sulle spore batteriche sono limitati. Benché una concentrazione di 200 ppm sia
efficace per la maggior parte delle superfici, per quelle porose è raccomandata una concentrazione di 800 ppm.
L’esempio riportato di seguito mostra come preparare 200 L di una soluzione di ipoclorito di sodio a 200 ppm, partendo da una soluzione all’8,5% di NaClO.
NaOCl all’8,5% = 85.000 ppm (0,085x 1.000.000)
1 L = 1.000 mL
200 L = 200.000 mL
x _ 200 ppm
200.000 mL 85.000 ppm
85.000 x = 40.000.000 mL
x = 470 mL di NaOCl all’8,5%
Gli ipocloriti di calcio e di sodio e alcuni prodotti a base di fosfato trisodico clorurato possono essere impiegati come disinfettanti dopo la detersione. Gli ipocloriti possono anche essere aggiunti alle soluzioni detergenti per ottenere un effetto combinato detergente disinfettante. I composti organici che rilasciano cloro, come il dicloroisocianurato di sodio e la diclorodimetilidantoina possono essere impiegati nelle formulazioni dei detergenti.
Come si è già visto, l’acido ipocloroso indissociato è presente alla massima concentrazione quando il pH è intorno a 4,0 e diminuisce rapidamente al crescere del pH; per valori di pH superiori a 5,0 l’ipoclorito (CIO ) aumenta. Inoltre, quando il pH è inferiore a 4,0 aumenta lo sviluppo di cloro gassoso (Cl2), che rappresenta un problema per la sicurezza. Poiché a valori di pH superiori a 6,5 si formano notevoli quantità di acido ipocloroso, la disinfezione viene di norma eseguita con soluzioni a pH compreso tra 6,5 e 7,0.
II tempo di reazione dei disinfettanti a base di cloro dipende dalla temperatura. Fino a 52 °C, la velocità di reazione raddoppia a ogni aumento di 10°C. Benché gli ipocloriti siano relativamente stabili, la solubilità del Cl2 diminuisce rapidamente sopra i 50 °C.
L’efficacia di una soluzione tamponata di ipoclorito di sodio nel controllo della contaminazione batterica è stata dimostrata da Park et al. (1991), che hanno evidenziato come questa soluzione disinfettante sia efficace nella riduzione di Salmonella. La loro ricerca non rilevò effetti indesiderati sulla funzionalità delle proteine, sull’ossidazione dei lipidi, né sulla degradazione degli amidi dopo esposizione degli alimenti alla soluzione disinfettante; tale soluzione, inoltre, non lascia film ed è priva di attività residua.
Le soluzioni di cloro attivo svolgono un’azione disinfettante molto efficace, specialmente come cloro libero e in soluzioni debolmente acide. Sembra che il meccanismo di azione di
questi composti sia basato sulla denaturazione delle proteine e sull’inattivazione degli enzimi. I disinfettanti a base di cloro sono efficaci contro i batteri Gram-positivi e Gram-negativi e, in determinate condizioni, anche contro alcuni virus e spore; inoltre sono attivi anche a basse temperature. Il cloro disponibile derivato dall’ipoclorito e da altri composti che liberano cloro può reagire con le sostanze organiche residue, risultandone inattivato; è tuttavia possibile ottenere ugualmente un effetto disinfettante, usando i volumi e le concentrazioni raccomandati. Occorre impiegare esclusivamente soluzioni preparate al momento; le soluzioni rimaste inutilizzate o parzialmente usate non vanno conservate, in quanto perdono forza ed efficacia col tempo. Per verificare che la concentrazione di cloro attivo impiegata sia corretta, è possibile misurarla con appositi kit. Il cloro liquido, cioè una soluzione di ipoclorito di sodio in acqua, può essere utilizzato per disinfettare le acque di lavorazione e di raffreddamento allo scopo di impedire la crescita microbica e la formazione di mucillagini.
Le clorammine inorganiche sono formate dalla reazione del cloro con azoto ammoniacale; le clorammine organiche si formano dalla reazione dell’acido ipocloroso con
ammine, immine e immidi. Le spore batteriche e le cellule vegetative mostrano resistenza maggiore alle clorammine che agli ipocloriti. L’effetto letale più lento della clorammina T sembra da attribuire a un rilascio di cloro più graduale rispetto agli ipocloriti. Alcune clorammine hanno efficacia pari o superiore a quella degli ipocloriti nell’inattivazione dei microrganismi; infatti, sebbene rilascino cloro lentamente e abbiano quindi un tasso di letalità minore, proprio la ridotta attività del cloro ne consente una maggiore penetrazione nella materia organica e ciò può risultare vantaggioso nell’impiego contro i biofilm.
Il dicloroisocianurato di sodio è più efficace rispetto all’ipoclorito di sodio contro E. coli,
S. aureus e altri batteri.
Gli effetti antimicrobici del biossido di cloro (C1O2) sono meno noti rispetto a quelli degli
altri composti del cloro; tuttavia, l’interesse nei confronti di questa molecola è aumentato.
Le nuove formulazioni chimiche di questo composto consentono di impiegare il prodotto già pronto per l’uso, senza doverlo preparare sul posto; per tale motivo, viene sempre più utilizzato nell’industria alimentare. Il biossido di cloro ha un potere ossidante 2,5 volte superiore a quello del cloro. La sua efficacia è inferiore a quella del cloro a pH 6,5, ma nettamente superiore a pH 8,5; rispetto agli ipocloriti, il biossido di cloro sembra quindi essere meno influenzato dagli ambienti alcalini e dalla presenza di sostanze organiche, ciò che lo rende particolarmente adatto al trattamento delle acque reflue. Di seguito sono riportati alcuni esempi di reazioni per la produzione di disinfettanti a base di biossido di cloro.
5 NaClO2 + 4 HC1-> 4 C1O2 + 5 NaCl + 2 H2O
NaClO + HC1–> NaCl + HC1O
HClO + 2NaClO2–> C1O2+ 2 NaCl + H2O
Alcuni composti a base di cloro in uso negli Stati Uniti
La FDA statunitense ha approvato l’uso del biossido di cloro stabilizzato per la disinfezione di impianti e attrezzature per la produzione di alimenti. L’Anthium dioxide è una soluzione acquosa di biossido di cloro stabilizzato al 5%, a pH compreso tra 8,5 e 9; l’azione biocida della soluzione è dovuta al C1O2 libero. Benché tale prodotto manifesti proprietà batteriostatiche, la sua efficacia non è neppure paragonabile a quella del CJO2 l
libero. H biocida attivo è costituito dal C1O2 libero, anche se il C1O2 stabilizzato a pH 8,5 è moderatamente batteriostatico. Il complesso di Anthium dioxide è una combinazione di ossigeno e cloro legati insieme come C1O2 in soluzione acquosa, in grado di esplicare un
effetto residuo di durata maggiore rispetto agli altri disinfettanti a base di cloro. Le applicazioni di questa sostanza comprendono: disinfezione senza risciacquo (100 ppm), trattamento di vasche di raffreddamento del pollame (3-5 ppm) e di acqua potabile.
Ha recentemente assunto un certo interesse come disinfettante l’Oxine, che differisce dal
C1O2 in quanto viene prodotto interamente per sintesi (mediante un processo brevettato),
anziché a partire dal clorito. È possibile ottenere un incremento della capacità microbicida variando il rapporto tra clorito e biossido di cloro, e altre specie di ossidi di cloro, mediante la formazione di Oxine. L’Oxine viene stabilizzata sciogliendola in una soluzione acquosa coperta da brevetto, convertendola essenzialmente nel suo “sale”. Per abbassare il pH e contenere la formazione di gas, è necessario un attivatore, come un acido di tipo alimentare. La principale applicazione di questo composto è nella disinfezione delle superfici, in quanto particolarmente efficace contro i biofilm.
Studi effettuati su E. coli O157:H7 hanno dimostrato che l’Oxine è in grado di distruggere questo patogeno a concentrazioni di 6 ppm.
Il clorito di sodio acidificato (ASC, Acidified sodium chiarite’), agente antimicrobico
generato dalla reazione tra una soluzione concentrata di clorito di sodio e un acido GRAS
(Generally recognized as safe, generalmente ritenuto sicuro) con concentrazioni di clorito di sodio da 500 a 1200 ppm, è stato approvato dalla FDA per ridurre la contaminazione batterica di pollame, carni rosse, prodotti a base di carne macinata e prodotti a base di
frutta e verdura. Tale agente è stato inoltre approvato dall’EPA come pesticida per l’uso
su superfici che vengono a contatto con gli alimenti. Questo disinfettante può essere inoltre aggiunto all’acqua o al ghiaccio – in concentrazioni variabili tra 40 c 50 ppm per lavare, risciacquare, scongelare, trasportare o immagazzinare i prodotti ittici.
Composti del cloro: vantaggi e svantaggi
Rispetto agli altri disinfettanti, i composti del cloro presentano i seguenti vantaggi:
– sono efficaci contro un ampio spettro di batteri, funghi e virus;
— comprendono composti ad azione rapida che superano il Chambers test a una concentrazione di 50ppm nell’arco dei 30 secondi previsti;
– sono i disinfettanti più economici (se si utilizzano composti poco costosi);
– non richiedono il successivo risciacquo delle attrezzature (negli Stati Uniti) se si utilizzano concentrazioni non superiori a 200 ppm;
– sono disponibili in forma liquida e granulare;
— la loro azione non viene influenzata dalla durezza dell’acqua (salvo modeste variazioni connesse al pH);
– concentrazioni elevate di cloro possono ammorbidire le guarnizioni e rimuovere il
carbonio dai componenti in gomma delle attrezzature sono meno corrosivi del cloro.
Tuttavia presentano anche i seguenti svantaggi:
– sono instabili e si alterano piuttosto rapidamente col calore o se vengono contaminati con sostanze organiche;
– la loro efficacia diminuisce all’aumentare del pH della soluzione;
– hanno un effetto corrosivo sull’acciaio inox e su altri metalli;
– occorre limitare al minimo il loro contatto con le attrezzature per la lavorazione degli
alimenti per evitarne la corrosione;
– si deteriorano durante lo stoccaggio se esposti alla luce o a temperature superiori a 60°C;
– le soluzioni a basso pH possono dare origine a cloro gassoso (Cl2), tossico e corrosivo;
in forma liquida concentrata possono esplodere;
– il cloro è irritante per la pelle e le mucose;
hanno un impatto ambientale da non sottovalutare, a causa della formazione di sotto-
prodotti organoclorurati pericolosi; infatti da numerose ricerche è risultato che il
cloro reagisce con sostanze organiche presenti in natura, in primo luogo gli acidi
umici dando luogo a composti, come i trialometani, ritenuti cancerogeni.
Il C1O2 viene usato nelle operazioni di sanificazione che impiegano schiuma. Questo disinfettante viene prodotto combinando sali di cloro e cloro oppure ipoclorito e acido, aggiungendo successivamente clorito. Può essere prodotta una schiuma biodegradabile contenente da 1 a 5 ppm di C1O2, che risulta efficace con un tempo di contatto più breve di quello richiesto per i composti di ammonio quaternario o per gli ipocloriti. Il biossido di cloro è efficace contro un ampio spettro di microrganismi, compresi batteri (anche sporigeni) e virus. Grazie alle sue proprietà ossidanti, l’attività residua inibisce significativamente la ripresa della crescita microbica. Il biossido di cloro mantiene inalterata la sua efficacia in un ampio intervallo di pH, come quello caratteristico dei processi di lavorazione degli alimenti, ed è più resistente del cloro all’inattivazione da parte delle sostanze organiche. Il C1O2 risulta meno corrosivo rispetto ad altri disinfettanti a base di cloro grazie al fatto che è efficace anche a basse concentrazioni; inoltre, comporta una minore produzione di composti organici clorurati indesiderati. I principali svantaggi sono rappresentati dal costo, dalla difficoltà di utilizzo, dalla sensibilità alla luce e alla temperatura e ai rischi connessi alla sicurezza e alla tossicità.
Quando i disinfettanti a base di cloro vengono impiegati in soluzione o su superfici, dove
il cloro disponibile può reagire con le cellule, esplicano un’azione battericida e sporicida. Le cellule vegetative vengono distrutte più facilmente rispetto alle spore di Clostridium che, a loro volta, hanno resistenza minore rispetto alle spore di Bacillus. Concentrazioni di cloro
inferiori a 50 ppm non sono attive contro Listeria monocytogen.es, ma concentrazioni superiori distruggono efficacemente questo patogeno. È possibile potenziare l’effetto letale della maggior parte dei composti a base di cloro aumentando la quantità di cloro libero disponibile, diminuendo il pH e aumentando la temperatura. Tuttavia, aumentando la temperatura, la solubilità del cloro in acqua diminuisce e aumenta la sua corrosività, mentre soluzioni con alte concentrazioni di cloro e/o basso pH possono corrodere i metalli.
Composti dello iodio
I meccanismi con cui si esplica l’azione disinfettante dello iodio non sono ancora del tutto
chiariti. Lo iodio biatomico sarebbe il principale agente antimicrobico in grado di rompere i legami che tengono unite le proteine della cellula e di inibire la sintesi proteica. In generale la distruzione microbica è operata dallo iodio libero allo stato elementare e dall’acido ipoiodoso. I prodotti a base di iodio maggiormente impiegati per la disinfezione sono gli iodofori e le soluzioni alcoliche e acquose di iodio. Entrambe le soluzioni di iodio vengono solitamente usate per la disinfezione della cute, mentre gli iodofori sono utilizzati nella sanificazione di attrezzature e superfici e nella depurazione delle acque, oltre che come antisettici cutanei. Gli iodofori rilasciano uno ione triioduro intermedio che, in presenza di acidi, viene rapidamente convertito in acido ipoiodoso e iodio biatomico, entrambi dotati di proprietà antimicrobiche.
Quando viene complessato con tensioattivi non ionici, come i non fenoli etossilati, o con
un carrier, come il polivinilpirrolidone, lo iodio dà origine ai complessi idrosolubili chiamati iodofori, che esplicano maggiore attività battericida in ambiente acido. Per tale motivo,
questi composti vengono spesso addizionati con acido fosforico. La complessazione degli
iodofori con tensioattivi e acidi conferisce loro proprietà detergenti, qualificandoli come
detergenti disinfettanti. Questi composti hanno proprietà battericide e presentano una maggiore solubilità in acqua, rispetto alle soluzioni acquose e alcoliche di iodio; sono inoltre inodori e non irritanti per la pelle. Per preparare il complesso tensioattivo-iodio, lo iodio viene aggiunto al tensioattivo non ionico e portato a una temperatura compresa tra 55 e 65 °C, per aumentarne la solubilità e stabilizzare il prodotto finale. La reazione esotermica tra lo iodio e il tensioattivo produce un aumento della temperatura, variabile in funzione del tipo di tensioattivo e del rapporto tra questo e lo iodio. Se il livello di iodio non supera il limite di solubilità del tensioattivo, il prodotto finale risulterà completamente solubile in acqua.
Il comportamento dei complessi tensioattivo-iodio viene spiegato sulla base dell’equilibrio R+I2
RI+HI, dove R rappresenta il tensioattivo. La rimozione degli ioduri, mediante ossidazione a iodio, provoca un’ulteriore liberazione di iodio disponibile.
La quantità di iodio disponibile libero determina l’attività degli iodofori. Il tensioattivo
presente non condiziona l’attività degli iodofori, tuttavia può influire sulle proprietà battericide dello iodio. Le spore hanno resistenza maggiore allo iodio rispetto alle cellule vegetative a 1000 volte più lunghi di quelli necessari per le cellule vegetative. Lo iodio non ha la stessa efficacia del cloro nell’inattivare le spore. In presenza di sostanze organiche, i disinfettanti a base di iodio sono un po’ più stabili dei composti del cloro. Per la limitata tossicità e per la stabilità in ambienti molto acidi, i complessi dello iodio possono essere utilizzati con inattivazione di spore batteriche con iodofori.
Microrganismo pH Concentrazione (ppm) Tempo necessario per una riduzione del 90% (min)
Bacillus cereus 6,5 50 10
6,5 25 30
2,3 25 30
Bacillus subtilis – 25 5
Clostridium botulinum (tipo A) 2,8 100 6
* I test sono stati condotti in acqua distillata a temperatura compresa tra 15 e 25 °C &
contrazioni molto basse (fino a 6,25 ppm); le concentrazioni più frequentemente impiegate variano da 12,5 a 25 ppm. Questi disinfettanti sono tra i più efficaci contro i virus. È sufficiente una concentrazione di 6,25 ppm per superare il Chambers test in 30 secondi. Rispetto al cloro, i composti non selettivi dello iodio sono in grado di uccidere le cellule vegetative e molti tipi di spore e virus in un intervallo di pH più ampio.
Gli iodofori, utilizzati alle concentrazioni raccomandate, forniscono generalmente da 50
a 70 mg/L di iodio libero, determinando valori di pH non superiori a 3 in acqua moderata-
mente alcalina. L’eccessiva diluizione degli iodofori in acqua con alcalinità elevata può inficiarne gravemente l’efficacia poiché viene neutralizzata l’acidità. Le soluzioni contenenti questo disinfettante raggiungono la massima efficacia a pH compresi tra 2,5 e 3,5.
In forma concentrata gli iodofori hanno una lunga shelf fife; in forma diluita, invece, lo
iodio può essere perso per evaporazione; questa perdita risulta particolarmente rapida se la temperatura della soluzione supera i 50 °C, poiché lo iodio tende a sublimare. Le materie plastiche e le guarnizioni di gomma degli scambiatori di calore assorbono lo iodio, rimanendo macchiate e conservando un effetto residuo. In talune situazioni, tuttavia, questo potere colorante può rivelarsi utile: infatti, a contatto con lo iodio, la maggior parte dei residui di sporco organico e minerale si colora di giallo evidenziando i punti nei quali non è stata eseguita una sanificazione adeguata. Il colore ambrato delle soluzioni di iodio fornisce la prova visibile della presenza del disinfettante, anche se l’intensità del colore non è un indice affidabile della sua concentrazione. Essendo acide, le soluzioni di iodofori non sono influenzate dalla durezza dell’acqua e, se usate regolarmente, possono prevenire l’accumulo di depositi minerali; tuttavia, l’applicazione di questi disinfettanti non è in grado di rimuovere i depositi già esistenti. Le sostanze organiche, in particolare il latte, inattivano lo iodio presente nelle soluzioni di iodofori, provocandone lo scolorimento. La perdita di iodio dalle soluzioni è generalmente limitata, a meno che non siano presenti quantità eccessive di sporco organico.
Tale perdita aumenta durante la conservazione, pertanto è necessario controllare queste soluzioni e, all’occorrenza, ripristinarne la concentrazione.
I composti dello iodio sono più costosi di quelli a base di cloro e possono provocare lo
sviluppo di sapori indesiderati in alcuni alimenti. Altri svantaggi sono rappresentati dal
fatto che evaporano a circa 50 °C, sono meno efficaci contro le spore batteriche e i batteriofagi rispetto ai composti del cloro, sono poco efficaci alle basse temperature, sono molto sensibili ai cambiamenti di pH e macchiano i materiali plastici o porosi. I disinfettanti a base di iodio sono idonei per la disinfezione delle mani in quanto non irritano la pelle. Nei sistemi cleaning in place (CIP) l’applicazione è ostacolata dalla notevole quantità di schiuma prodotta; sono talora impiegati per attrezzature utilizzate nella produzione degli alimenti, in particolare per la sanificazione a macero.
Composti del bromo
Il bromo viene utilizzato da solo o in combinazione con altri composti, più per il trattamento delle
acque che come disinfettante per utensili e attrezzature. L’aggiunta di bromo a soluzioni contenenti cloro può aumentare sinergicamente l’efficacia di entrambi gli alogeni.
L’efficacia dei composti organici della clorammina nella distruzione delle spore (per esempio di Bacillus cereus) è maggiore rispetto a quella dei composti organici del bromo quando vengono usati in presenza di pH variabile da debolmente acido a neutro; tuttavia, se impiegata in associazione con il bromo la clorammina risulta più attiva in ambiente alcalino (pH pari o superiore a 7,5).
Composti di ammonio quaternario
I sali di ammonio quaternario (spesso indicati come QAC, Quatemary ammonium com-
pounds) sono ampiamente utilizzati per la sanificazione di pavimenti, pareti, arredi e attrezzature. Hanno una buona capacità penetrante e pertanto sono indicati per le superfici porose. Sono agenti bagnanti con proprietà detergenti e tensioattive intrinseche; per questo motivo possono essere applicati mediante schiuma. Gli agenti più comuni sono i tensioattivi cationici, che hanno scarse capacità detergenti ma ottime proprietà germicide. I sali di ammonio quaternario risultano molto efficaci contro L. monocytogenes e riducono la crescita delle muffe. Inoltre, sono stabili e hanno una lunga shelf life.
In questi composti quattro gruppi organici sono legati a un atomo di azoto, dando origine a uno ione con carica positiva (catione), mentre l’anione è generalmente rappresentato da uno ione cloruro. Sebbene il meccanismo alla base dell’azione germicida non sia stato ancora compreso appieno, si ritiene che, per le loro proprietà tensioattive, i quaternari d’ammonio riescano a circondare e ad avvolgere la membrana cellulare, danneggiandola e provocando la fuoriuscita degli organuli e l’inibizione degli enzimi.
La formula generale dei composti dell’ammonio quaternario è la seguente:
R2
R,:N:R3 Cl’oBr
R4
I sali di ammonio quaternario agiscono contro i microrganismi con modalità diverse
rispetto ai composti del cloro e dello iodio. Infatti, dopo essere stati applicati su una superficie, formano un film antimicrobico residuo. Benché questa pellicola sia batteriostatica, questi disinfettanti distruggono selettivamente alcuni microrganismi; non uccidono le spore batteriche ma possono inibirne lo sviluppo. In presenza di sostanze organiche sono più stabili dei disinfettanti a base di cloro e di iodio, ma anche la loro efficacia risulta indebolita.
Le superfici in acciaio inossidabile e in policarbonato sono disinfettate più rapidamente di quelle in policarbonato satinato o in resina minerale.
Tra i composti dell’ammonio quaternario vi sono l’alchildimetilbenzilammonio cloruro e
l’alchildimetiletilbenzilammonio cloruro, entrambi efficaci in acqua con durezza compresa
tra 500 e 1000 ppm di CaCO3 senza l’aggiunta di agenti sequestranti. Il diisobutilfenossie-
tossietildimetilbenzilammonio cloruro e il metildodecilbenziltrimetilammonio cloruro sono
composti che richiedono tripolifosfato di sodio per abbassare la durezza dell’acqua dura al
di sotto di 500 ppm. Per esplicare l’azione germicida o batteriostatica devono essere molto
diluiti. Anche questi composti non sono corrosivi né irritanti per la pelle e non alterano il
sapore e l’odore se correttamente diluiti.
La concentrazione delle soluzioni dei composti di ammonio quaternario è facilmente
misurabile. Questi composti hanno bassa tossicità e possono essere neutralizzati o resi inefficaci utilizzando un qualsiasi detergente anionico. In genere, l’efficacia di questi disinfettanti risulta maggiore in ambiente alcalino; tuttavia, l’effetto del pH può variare a seconda delle specie batteriche. Infatti, i Gram-negativi sono più sensibili ai sali di ammonio quaternario in ambiente acido e i Gram-positivi in ambiente alcalino.
Le proprietà tensioattive intrinseche dei sali di ammonio quaternario consentono Io sviluppo di schiuma; questa caratteristica può essere sfruttata per favorire
l’adesione del disinfettante alle superfici verticali e curve. Se formulati in combinazione con specifici tensioattivi, possono essere utilizzati come detergenti-disinfettanti; tuttavia, questo tipo di applicazione richiede un risciacquo successivo ed è quindi più adatta per la sanificazione di servizi igienici, toilette, spogliatoi e di altre superfici non destinate al contatto con gli alimenti. Questi detergenti-disinfettanti non sono indicati per l’uso negli stabilimenti alimentari poiché sono caratterizzati da proprietà detergenti e valori di pH insufficienti per un’accurata sanificazione. Poiché questo prodotto richiede il risciacquo, sulle superfici trattate non rimane attività antibatterica residua.
Qualora si volesse procedere alla disinfezione di una superficie dopo la normale fase di
detersione, occorre ricordare che i composti dell’ammonio quaternario non vanno mescolare con altri detergenti, poiché verrebbero inattivati da ingredienti come i tensioattivi anionici. Tuttavia, l’attività battericida dei composti di ammonio quaternario può essere potenziata incrementando l’alcalinità mediante formulazioni in abbinamento con detergenti compatibili.
Composti d’ammonio quaternario: vantaggi e svantaggi
I QAC presentano le seguenti caratteristiche positive:
– incolori e inodori;
— stabili in presenza di sostanze organiche;
— non corrosivi per i metalli;
— scarsamente influenzati dalla durezza dell’acqua;
– stabili alle variazioni di temperatura e dotati di lunga shelf fife;
– non irritanti per la pelle;
— efficaci a pH elevati;
– buon potere detergente e penetrante sui depositi di sporco;
– efficaci contro la crescita delle muffe;
— atossici;
– buoni tensioattivi con produzione di un film antimicrobico residuo.
Questi composti hanno le seguenti caratteristiche negative:
– efficacia limitata (inefficaci contro la maggior parte dei microrganismi Gram-negativi,
a eccezione di Salmonella ed E. coli)’,
— scarsamente attivi alle basse temperature;
– poco efficaci contro i virus;
– incompatibili con saponi e detergenti anionici sintetici;
– formazione di film su superfici e attrezzature destinate al contatto con gli alimenti;
– sviluppo di quantità eccessiva di schiuma nelle applicazioni meccaniche;
– non adatti per impianti CIP.
Disinfettanti a base di acidi
Questi disinfettanti, considerati sicuri dal punto di vista tossicologico e biologicamente attivi, sono spesso impiegati negli Stati Uniti per combinare in una sola fase risciacquo e disinfezione. Gli acidi organici — come l’acetico, il peracetico, il lattico, il propionico e il formico — sono i più frequentemente utilizzati. I composti dell’acido peracetico sono utilizzati a concentrazioni sufficientemente basse da non lasciare alcun sapore e odore residuo di aceto.
L’acido neutralizza l’alcalinità lasciata dal detergente, previene la formazione di depositi
alcalini e disinfetta. Poiché reagiscono con la carica superficiale positiva dei batteri, i tensioattivi con carica negativa riescono a penetrare attraverso la parete della cellula batterica e ne interrompono le funzioni vitali. I disinfettanti a base di acidi uccidono i microrganismi penetrando attraverso la membrana cellulare e alterandola, e quindi acidificando l’interno della cellula. L’efficacia del trattamento sui microrganismi alterativi e patogeni dipende dal dosaggio. Questi composti sono efficaci soprattutto sulle superfici in acciaio inox o su quelle in cui il tempo di contatto può essere prolungato; inoltre, sono particolarmente attivi contro i microrganismi psicrotrofi.
Lo sviluppo di sistemi automatizzati di pulizia negli impianti di lavorazione degli alimenti, nei quali è auspicabile combinare la disinfezione con il risciacquo finale, ha favorito la
diffusione dei disinfettanti acidi; dopo tale operazione, l’impianto può essere chiuso per evitare contaminazioni ed essere mantenuto tale fino al giorno successivo senza rischi di corrosione. Sebbene siano sensibili ai cambiamenti di pH, questi disinfettanti sono meno influenzati dei composti dello iodio dalla durezza dell’acqua. In passato, l’impiego di questi composti nei sistemi automatizzati di pulizia era ostacolato da una produzione eccessiva di schiuma, che rendeva difficile il drenaggio del disinfettante dall’impianto. Con l’avvento dei disinfettanti acidi non schiumogeni è stato possibile eliminare questo inconveniente, rendendo questi composti ancora più validi nell’ambito dell’industria alimentare. L’efficacia di questi disinfettanti diminuisce all’aumentare del pH o in presenza di microrganismi termodurici; se applicati in concentrazioni elevate, possono alterare il colore e l’odore della superficie degli alimenti (per esempio la carne). La convenienza economica dei disinfettanti a base di acidi non è stata valutata a sufficienza; inoltre, sperimentazioni condotte con acido acetico hanno rilevato una mancanza di efficacia nel ridurre la contaminazione da Salmonella.
I disinfettanti a base di acidi agiscono rapidamente ed efficacemente contro lieviti e virus;
la loro efficacia è massima a valori di pH inferiori a 3.
I disinfettanti acidi anionici possono essere utilizzati per il risciacquo acido delle attrezzature lasciandole lucide e prive di macchie. Questi disinfettanti hanno ottime proprietà bagnanti, non macchiano e solitamente non sono corrosivi, il che permette di lasciarli a contatto con l’attrezzatura per tutta la notte. L’acqua dura e le sostanze organiche residue non hanno grande influenza sull’efficacia dei disinfettanti anionici acidi, che possono pertanto essere applicati con metodi CIP, a spruzzo o sotto forma di schiuma (dopo aver incorporato un agente schiumogeno).
I disinfettanti a base di acidi possono perdere completamente efficacia in presenza di residui alcalini o di tensioattivi cationici. L’esposizione a piccole concentrazioni di acidi può aumentare la tolleranza batterica. Prima di applicare un disinfettante acido,
occorre risciacquare le superfici per rimuovere le tracce di composti detergenti.
I disinfettanti a base di acidi carbossilici (cioè i disinfettanti a base di acidi grassi) presentano un’attività battericida ad ampio spettro, sono poco schiumogeni e possono essere utilizzati mediante applicazione sia meccanica sia CIP. Sono stabili in presenza di sostanze organiche, alle alte temperature e diluiti; non corrodono l’acciaio inox, hanno una buona shelf life, un buon rapporto costo-efficacia e sono utilizzati sia nella disinfezione sia nel risciacquo acido. Rispetto ad altri disinfettanti, gli acidi carbossilici sono meno efficaci contro lieviti e muffe e non altrettanto efficaci a valori di pH compresi tra 3,4 e 4,0; risultano inefficaci a temperature inferiori a 10 °C. Poiché sono inattivati dai tensioattivi cationici, prima dell’utilizzo è indispensabile un accurato risciacquo. Inoltre, sono corrosivi per l’acciaio non inossidabile, le materie plastiche e alcune gomme. I disinfettanti a base di acidi grassi possono essere composti da acidi grassi liberi, da acidi grassi solfonati e da altri acidi organici. In genere, questi disinfettanti contengono un acido inorganico, di preferenza quello fosforico. Sono registrati presso l’EPA come sanitizzanti senza risciacquo per superfici a contatto con gli alimenti.
Gli acidi organici e le batteriocine possono essere impiegati come decontaminanti. L’efficacia dei primi nel ridurre i microrganismi patogeni presenti sulla carne varia in funzione della concentrazione di acido utilizzata, della temperatura dell’acido e della carcassa, del tempo di contatto, della pressione con cui vengono spruzzati, del tipo di tessuto e della sensibilità dei microrganismi all’acido impiegato. L’acido lattico e le
miscele di acidi (acetico con lattico o propionico) sono generalmente più efficaci contro i
batteri Gram-negativi che contro quelli Gram-positivi.
Disinfettanti a base di acido peracetico
I disinfettanti a base di acido peracetico-perossido di idrogeno rappresentano una classe più recente di disinfettanti, anche se in Europa sono largamente utilizzati sin dagli anni settanta.
Negli Stati Uniti sono registrati presso l’EPA come sanitizzanti senza risciacquo per superfici a contatto con gli alimenti alle concentrazioni di utilizzo. Come nei composti del cloro, l’azione rapida e potente di questi disinfettanti è basata sull’ossidazione; sembrano essere tra i disinfettanti più efficaci per prevenire la formazione di biofilm.
Le caratteristiche poco schiumogene rendono questi disinfettanti adatti alle applicazioni
CIP. Sono attivi in un ampio intervallo di temperature, fino a 4°C; combinano disinfezione
e risciacquo acido in un’unica fase (consentito negli Stati Uniti); non lasciano residui e nelle
normali applicazioni non corrodono l’acciaio inox e l’alluminio; inoltre, la loro azione è
scarsamente influenzata dalla presenza di sporco organico.
Tra gli svantaggi vi sono: la perdita di efficacia in presenza di alcuni metalli contenuti nel-
l’acqua; la corrosione, accelerata dalle alte temperature, di metalli come l’acciaio dolce e
quello galvanizzato; l’odore forte e pungente a concentrazioni elevate; l’efficacia variabile
nei confronti delle diverse specie di lieviti e muffe (tuttavia, le nuove formulazioni di perossiacidi risultano più efficaci rispetto a quelle originarie a base di acido peracetico).
Nell’industria alimentare Vacido peracetico è sempre più utilizzato negli impianti CIP, in
particolare nei comparti lattiero-caseario e della produzione di bevande. Questo disinfettante, che fornisce un’azione rapida e ad ampio spettro, si basa sull’ossidazione dei componenti delle membrane cellulari. Essendo meno corrosivo dei disinfettanti a base di iodio e di cloro, causa minore corrosione per vaiolatura delle superfici trattate. L’acido peracetico può essere applicato durante il ciclo di risciacquo acido per ridurre il volume di acque reflue ed è anche biodegradabile. Questo disinfettante risulta efficace contro lieviti (come Candida, Saccharomyces e Hansenula) e muffe (come Penicillium, Aspergillus, Mucor e Geotrichum) e per tale motivo è largamente utilizzato nelle industrie delle bevande e della birra (per esempio per sanificare i fusti di alluminio). L’efficacia dell’acido peracetico contro diversi ceppi di Listeria e di Salmonella rende conto dell’impiego sempre maggiore di questo disinfettante nell’industria alimentare e, in particolare, nei caseifici. Le concentrazioni di utilizzo variano da 125 a 250 ppm.
Disinfettanti a base di acido peracetico: vantaggi e svantaggi
Questi disinfettanti presentano i seguenti vantaggi:
— sono attivi in un ampio intervallo di temperatura;
— producono poca schiuma e sono pertanto idonei per gli impianti CIP;
— in genere non corrodono l’acciaio inox e l’alluminio;
— non lasciano residui pericolosi;
— distruggono in modo non selettivo tutte le cellule vegetative;
— possono essere utilizzati sulla maggior parte delle superfici a contatto con gli alimenti
(hanno bassa tossicità e si decompongono in acqua, ossigeno e acido acetico);
— hanno azione rapida e ad ampio spettro (su batteri, lieviti e muffe);
— tollerano ampie variazioni di pH;
— sono efficaci contro i biofilm;
— sono relativamente resistenti allo sporco organico;
— possono combinare in un’unica fase disinfezione e risciacquo acido (consentito negli
Stati Uniti).
Tra gli svantaggi si ricordano: costo elevato; odore pungente; azione irritante; azione
corrosiva su ferro e altri metalli; minore efficacia contro lieviti e muffe rispetto ad altri
disinfettanti.
Disinfettanti a base di acido peracetico e acidi organici
I composti formati da miscele di acido peracetico e acidi organici, che sfruttano l’azione
sinergica dei diversi componenti, rappresentano la prossima generazione di disinfettanti a
base di perossiacidi. In genere, questi prodotti presentano gli stessi vantaggi
(e svantaggi) dei normali disinfettanti a base di acido peracetico, tra i quali:
— efficacia in un ampio intervallo di pH;
— efficacia contro batteri, lieviti e muffe;
— attività soddisfacente in acqua fredda;
— minima influenza da parte della durezza dell’acqua;
— maggiore resistenza alle sostanze organiche rispetto ad altri disinfettanti ossidanti (come quelli a base di cloro).
Rispetto ai normali perossiacidi, questi disinfettanti sono in genere più efficaci contro vari
tipi di lieviti e muffe e possono essere utilizzati a concentrazioni inferiori sviluppando la stessa efficacia; sono più acidi e più efficaci nel combinare l’azione disinfettante con il risciacquo acido, riducendo la formazione di depositi minerali. Inoltre, queste formulazioni contengono un tensioattivo che diminuisce la tensione superficiale, aumentando la bagnabilità della superficie trattata.
Disinfettanti a base di tensioattivi anionici e acidi
La formulazione di questi disinfettanti prevede la combinazione di tensioattivi anionici e di
acidi (acido fosforico e diversi acidi organici). Questi composti sono caratterizzati da azione rapida e ad ampio spettro contro i batteri e da buona attività contro i virus. Sono stabili, hanno un odore trascurabile, non macchiano, sono efficaci in un ampio intervallo di temperature e non sono influenzati dalla durezza dell’acqua. Anch’essi consentono di combinare la disinfezione con il risciacquo acido per rimuovere e controllare i depositi inorganici. Peraltro possono corrodere le superfici metalliche non protette e sono irritanti per la pelle; possono essere inattivati dai tensioattivi cationici e producono troppa schiuma per l’utilizzo in impianti CIP; perdono efficacia a valori di pH elevati; presentano attività antimicrobica limitata e variabile (sono poco attivi contro lieviti e muffe); inoltre sono più costosi rispetto ai disinfettanti alogeni.
Il meccanismo d’azione sembra dovuto alla reazione del tensioattivo con la superficie batterica carica positivamente, alla conseguente penetrazione attraverso la parete cellulare e all’alterazione delle funzioni vitali del microrganismo.
Disinfettanti a base di sali di ammonio quaternario e acidi
Nel corso della prima metà degli anni novanta, sono stati formulati e commercializzati dei
disinfettanti a base di acidi organici e sali di ammonio quaternario (Acid-quat sanitizers).
Questi composti sono particolarmente efficaci contro L. monocytogenes; tuttavia, il limite
principale è rappresentato dal costo più elevalo rispetto agli alogeni.
Questi disinfettanti presentano i seguenti vantaggi:
– hanno azione ad ampio spettro contro i microrganismi;
– svolgono un’azione energica contro la formazione di biofilm;
– sono non tossici, inodori, incolori e hanno buona stabilità termica;
– formano un film ad attività antimicrobica residua;
– sono stabili e hanno lunga shelf fife;
– prevengono la formazione di muffe e odori.
Peraltro, presentano i seguenti svantaggi:
– possono corrodere i metalli dolci;
– sono eccessivamente schiumogeni se applicati meccanicamente;
– hanno attività ridotta alle basse temperature;
– sono incompatibili con gli agenti bagnanti anionici;
– hanno bassa resistenza alla durezza dell’acqua.
Perossido di idrogeno
Soluzioni di perossido di idrogeno dal 3 al 6% sono efficaci contro i biofilm.
Questo agente antibatterico può essere utilizzato su tutti i tipi di superfici, attrezzature, pavimenti, scarichi, pareti, guanti a maglia metallica, nastri trasportatori e altre aree soggette a contaminazione. Applicato sui guanti di lattice, questo disinfettante si è dimostrato efficace contro L. monocytogenes.
Nel trattamento dei materiali per l’imballaggio degli alimenti l’uso del perossido di idrogeno è considerato a norma se è possibile determinarne una concentrazione superiore a 0,1 ppm in una confezione di acqua distillata ottenuta nelle stesse condizioni di produzione.
Soluzioni di perossido di idrogeno, da sole o in combinazione con altri processi, possono
essere impiegate per trattare numerose superfici a contatto con gli alimenti, costituite per esempio da: copolimeri di etilene e acido acrilico, resine isomeriche, resine di copolimeri di etilene metilacrilato, copolimeri di etilene-vinilacetato, polimeri di olefine, polimeri di polietilentereftalato, polimeri di polistirene e di polistirene modificato con gomma.
La fumigazione con perossido di idrogeno in fase vapore (VPHP, Vapor phase hydrogen
peroxide) possiede un’efficace attività contro batteri, virus, funghi e spore batteriche e rappresenta un’alternativa ai disinfettanti in fase liquida per la decontaminazione delle superfici e delle attrezzature a contatto con gli alimenti.
Ozono
L’ozono è una molecola composta da tre atomi di ossigeno; questo gas è presente in natura negli strati superiori dell’atmosfera. Agisce come efficace ossidante e disinfettante non selettivo (attacca qualsiasi sostanza organica con cui entra in contatto) ed è in grado di controllare il rischio chimico e microbico; non lascia residui pericolosi e non provoca alterazioni di sapore. I sottoprodotti più comuni dell’ozonizzazione sono ossigeno molecolare, acidi, aldeidi e chetoni.
Rispetto al cloro, l’ozono svolge una maggiore azione disinfettante. Per la sua sicurezza
ed efficacia è utilizzato nel trattamento delle acque; negli Stati Uniti è classificato come
sostanza sicura per la salute (GRAS, Generally recognized as safe) per il trattamento dell’acqua destinata all’imbottigliamento, mentre in Europa è stato utilizzato in passato nell’industria alimentare. È un germicida ad ampio spettro e la sua azione contro virus e batteri è generalmente migliore di quella del biossido di cloro e del cloro, del quale è considerato un possibile sostituto. Poiché si ossida rapidamente, comporta un impatto ambientale minore rispetto ad altri composti.
L’ozono è un gas costoso, instabile, corrosivo e sensibile al calore, è molto reattivo e deve
pertanto essere generato direttamente nel luogo e nel momento dell’utilizzo. Viene prodotto commercialmente mediante generatori di ozono che sfruttano l’elettricità (effetto corona).
Un flusso di gas (aria secca oppure ossigeno) viene fatto attraversare da una scarica elettrica ad alta tensione; allo scopo di controllare e mantenere la scarica elettrica, si impiega un dielettrico in ceramica o vetro; un elettrodo collegato a terra, realizzato generalmente in acciaio inox, agisce da limite per lo spazio della scarica. I generatori di ozono più comuni sono cilindrici, poiché questa è la forma più efficiente in termini di spazio e costo. Occorre avere l’accortezza di ventilare adeguatamente l’impianto, in quanto l’ozono può causare fenomeni di irritazione negli operatori. L’ozono, che è altamente instabile a qualsiasi valore di pH, viene utilizzato sotto forma di gas oppure viene iniettato e disperso nell’acqua da trattare.
L’ozono raggiunge la massima efficacia nell’intervallo di pH compreso tra 6,0 e 8,5. La
sua solubilità è inversamente proporzionale alla temperatura dell’acqua: a 40 °C decade
quasi immediatamente. L’ozono è un germicida ad ampio spettro efficace contro batteri
patogeni, lieviti e muffe, oltre che contro virus e protozoi. Viene impiegato per sanificare le attrezzature delle aziende enologiche e per disinfettare l’acqua, compresa quella di piscine, stazioni termali e torri di raffreddamento, oltre che per il controllo delle alghe nelle condutture dell’acqua e negli impianti di trattamento delle acque reflue. L’ozono è inattivato dallo sporco organico. Probabilmente provoca la morte dei microrganismi attaccando e distruggendo la membrana cellulare. Un’altra applicazione consiste nel rilasciare l’ozono gassoso all’interno di celle frigorifere per controllare lo sviluppo di muffe e per eliminare l’etilene, che accelera la maturazione di frutta e verdura. L’ozono è più stabile in fase gassosa che disciolto in acqua.
L’utilizzo dell’ozono presenta problemi di sicurezza: infatti è altamente irritante per le vie
respiratorie, è tossico a livello cellulare e può ridurre la resistenza dei polmoni agli agenti
infettivi. Come il biossido di cloro, anche l’ozono produce composti organici bromurati considerati potenzialmente cancerogeni.
L’impiego dell’ozono è associato a costi elevati, dovuti sia alla necessità di disporre di
generatori nel luogo di utilizzo, sia ai costi energetici per il loro funzionamento. Infine
occorre ricordare che l’ozono può avere azione corrosiva su vari metalli e sugli acciai dolci,
sulla gomma e su alcune materie plastiche.
Glutaraldeide
Questo disinfettante è in grado di controllare la crescita delle specie batteriche più comuni,
oltre a quella di diverse specie di lieviti e funghi filamentosi (rinvenuti in particolare nei
lubrificanti dei nastri trasportatori utilizzati nell’industria alimentare). La normale usura
delle guarnizioni può provocare perdite dagli ingranaggi e dal sistema idraulico, causando la contaminazione con minime quantità di lubrificante degli alimenti trasportati. Aggiunta alle formulazioni dei lubrificanti, la glutaraldeide riduce la carica batterica del 99,99% e quella fungina del 99,9% in 30 minuti.
Per la loro composizione chimica (a base di polialfaolefine), i lubrificanti sintetici utilizzabili nell’industria alimentare sono resistenti agli attacchi dei microrganismi, biostatici e
non biodegradabili.
Resistenza microbica
La capacità dei microrganismi di adattarsi a condizioni ambientali avverse rappresenta una sfida per tutti coloro che si occupano di igiene. È probabile che la resistenza dei batteri nei confronti dei disinfettanti, in particolare dei composti dell’ammonio quaternario, si sviluppi con modalità analoghe a quelle della resistenza agli antibiotici. Sembra che i composti disinfettanti che scompaiono rapidamente dopo l’azione battericida (come nel caso degli ossidanti) offrano minori opportunità per lo sviluppo di resistenza. Tuttavia, non è ancora del tutto chiaro il ruolo svolto dalla resistenza ai disinfettanti nella capacità dei microrganismi di sopravvivere e proliferare.
La resistenza batterica agli antibiotici e agli stress ambientali deriva da alcuni cambiamenti all’interno del genoma batterico ed è originata da due processi genetici: mutazione e selezione (evoluzione verticale). Non è ancora chiaro se le mutazioni avvengano in risposta a stress ambientali e se sia coinvolta anche l’antibioticoresistenza. Molti biocidi utilizzati negli impianti di lavorazione degli alimenti hanno un’azione talmente potente contro i microrganismi che l’insorgere di resistenze è assai difficile.
I batteri hanno maggiori probabilità di sviluppare resistenza agli acidi organici piuttosto
che agli alogeni. L’impiego di trattamenti più blandi con acidi organici rappresenta una scelta più sicura per il personale e anche efficace nell’ambito di alcune applicazioni; tali trattamenti possono però favorire la selezione di ceppi resistenti, capaci di adattarsi e di diventare tolleranti agli acidi. Tuttavia, un biocida ad ampio spettro come il cloro è sufficientemente potente da impedire tale selezione.
Una delle strategie maggiormente applicate per diminuire lo sviluppo di resistenza microbica è rappresentata dalla rotazione dei disinfettanti impiegati. La logica di tale strategia è fondata sulla varietà dei meccanismi di attacco biocida dei diversi disinfettanti. Sebbene si possano utilizzare diverse sequenze di disinfettanti, la rotazione più comune prevede l’impiego di cloro, sotto diverse forme, nel corso della settimana e di un disinfettante a base di composti dell’ammonio quaternario, per mantenere un effetto residuo, durante la pausa del fine settimana.
Disinfettanti chimici e loro applicazioni
Disinfettante Applicazioni
Cloro: Tutte le superfici a contatto con gli alimenti; applicazione a spruzzo; impianti CIP; nebulizzazione
Iodio: Poco utilizzato per le superfici a contatto con gli alimenti; impiegati soprattutto per la disinfezione delle mani .
Acido peracetico: Tutte le superfici a contatto con gli alimenti; largamente impiegato negli impianti CIP; particolarmente adatto per gli ambienti refrigerati e in presenza di CO2
Acidi anionici: Tutte le superfici a contatto con gli alimenti; applicazione a spruzzo; disinfezione e risciacquo acido in un’unica fase (negli Stati Uniti)
Composti di ammonio quaternario: Utilizzati soprattutto per il controllo ambientale, in particolare per superfici non a contatto con gli alimenti, come pavimenti, pareti, arredi, scarichi e superfici piastrellate
Test per misurare l’attività di un disinfettante
Al fine di aumentare l’efficacia dei disinfettanti, sono stati messi a punto diversi test per
determinare la concentrazione del principio attivo nel prodotto esaminato. I test illustra-
ti di seguito sono raccomandati dalla FDA.
Disinfettanti a base di cloro
Per determinare la concentrazione di cloro presente nel disinfettante, si possono utilizza-
re tre tipi di analisi.
1. Metodo udometrico. Si tratta di una titolazione in cui il cloro sposta lo iodio dallo
ioduro di potassio in una soluzione acida e forma una colorazione blu con l’amido. La
decolorazione avviene mediante aggiunta di una soluzione standard di tiosolfato di
sodio. Questo test viene usato generalmente per misurare elevate concentrazioni di
cloro residuo.
2. Test colorimetrico con orto-toluidina. In questo test una soluzione incolore di o-tolui-
dina viene aggiunta a una soluzione di cloro. Si ottiene così un composto di colore
arancio-marrone la cui tonalità è proporzionale alla concentrazione e viene confronta-
ta con un campione di riferimento.
3. Test con strisce reattive. In questo test rapido, di precisione limitata, si immergono
nella soluzione delle cartine reattive, solitamente all’amido ioduro. Il colore che si
sviluppa è messo a confronto con un campione di riferimento.
lodofori
Sebbene il colore delle soluzioni contenenti iodofori sia un indicatore relativamente preciso della loro concentrazione, sono disponibili kit colorimetrici di altro genere.
Composti di ammonio quaternario
Esistono diversi tipi di test soddisfacenti per determinare la concentrazione di questi
composti. Alcuni reagenti sono disponibili sotto forma di compresse, mentre altri utilizzano cartine reattive per confrontare il colore.
Ciclo di sanificazione e risciacquo finale
Procedura generale del ciclo di sanificazione
Non è possibile definire una procedura di sanificazione universale, in quanto i fattori che
influiscono sul risultato finale sono diversi: il tipo di residui di sporco presenti (in particolare zuccheri, grassi, proteine e sali minerali), le caratteristiche e la temperatura dell’acqua, i
prodotti chimici impiegati, la durata del lavaggio, la turbolenza delle soluzioni, i materiali costruttivi delle attrezzature e degli impianti eccetera. È comunque possibile indicare alcuni principi generali, validi per le diverse applicazioni.
Un ciclo di sanificazione si può dire completo — ossia in grado di garantire efficacia e
sicurezza — quando vengono attuate le 5 fasi essenziali descritte di seguito.
1. Prerisciacquo: Risciacquo iniziale con acqua potabile, per rimuovere i residui di sporco
grossolano asportabili con sola acqua (rimozione dello sporco non adeso tenacemente alle
superimi).
2. Detersione (lavaggio): Rimozione mediante detergenti dello sporco visibile e di parte di
quello invisibile. Questa fase prevede una detergenza alcalina, per la rimozione dei residui organici (zuccheri, grassi e proteine) e della maggior parte dei microrganismi, utilizzando prodotti caustici a concentrazioni variabili.
3. Risciacquo intermedio: Allontanamento con acqua potabile dei residui di sporco e di
detergente (superficie visivamente pulita).
4. Disinfezione: Distruzione dei microrganismi (forme vegetative, non necessariamente le
spore) con prodotti disinfettanti/sanitizzanti a concentrazioni variabili a seconda del principio attivo contenuto.
5. Risciacquo finale: Allontanamento con acqua potabile dei residui di disinfettante; questa fase è sempre obbligatoria se la superficie trattata viene a contatto con prodotti alimentari.
La procedura deve essere preceduta dalla rimozione, a volte manuale, dei residui di produzione più grossolani che spesso non vengono eliminati nelle fasi successive.
Con frequenza variabile (in genere settimanale), nella fase 2 il detergente alcalino può
essere sostituito da un detergente acido per rimuovere i residui inorganici (in particolare,
depositi calcarei). In questa fase è anche possibile utilizzare un prodotto alcalino “monofase”, contenente sostanze sequestranti che prevengono la formazione di depositi calcarei.
Alcune procedure prevedono l’effettuazione contemporanea delle fasi 2 e 4 con impiego
di prodotti a doppia azione detergente/disinfettante (per esempio alcalino cloroattivi), che
consentono un notevole risparmio di tempo, acqua ed energia.
Obbligatorietà del risciacquo finale dopo la disinfezione
In Italia il risciacquo finale è obbligatorio in base al DPR 327/80 (“Regolamento di esecuzione della L. 30 aprile 1962, n. 283, e successive modificazioni, in materia di disciplina igienica della produzione e della vendita delle sostanze alimentari e delle bevande”). Infatti, l’articolo 29 del Titolo II (Norme igieniche per i locali e gli impianti) del decreto precisa: “I locali, gli impianti, le attrezzature e gli utensili debbono essere mantenuti nelle condizioni richieste dall’igiene mediante operazioni di ordinaria e straordinaria pulizia. Essi, dopo l’impiego di soluzioni detergenti e disinfettanti, e prima della utilizzazione, debbono essere lavati abbondantemente con acqua potabile per assicurare l’eliminazione di ogni residuo”.
In altri Paesi il risciacquo finale con acqua potabile dopo la disinfezione non è sempre
obbligatorio; in particolare, negli Stati Uniti le autorità sanitarie consentono di non effettuare il risciacquo dopo l’applicazione di alcuni disinfettanti, a determinate concentrazioni.
Requisiti dell’acqua potabile
In Italia i requisiti di potabilità dell’acqua sono riportati nel DLgs 31/2001 “Attuazione della Direttiva 98/83/CE relativa alla qualità delle acque destinate al consumo umano”, e successive modifiche e integrazioni. Il decreto disciplina la qualità delle acque al fine di proteggere la salute umana dagli effetti negativi derivanti dalla contaminazione delle acque, garantendone la salubrità e la pulizia. Tale normativa definisce come “acque destinate al consumo umano”:
– le acque destinate a uso potabile, per la preparazione di cibi e bevande, o per altri usi
domestici, a prescindere dalla loro origine, siano esse fornite tramite una rete di distribuzione, mediante cisterne, in bottiglie o in contenitori;
– le acque utilizzate in un’impresa alimentare per la fabbricazione, il trattamento, la conservazione o l’immissione sul mercato di prodotti o di sostanze destinate al consumo umano.
In tale definizione è dunque inclusa anche l’acqua impiegata nella sanificazione di super-
flui che possono venire a contatto, direttamente o indirettamente, con i prodotti alimentari.
Decontaminazione delle carcasse con disinfettanti negli Stati Uniti
In Italia, come nella maggior parte dei Paesi europei, per la riduzione della contaminazione microbica delle carcasse dopo la macellazione si impiegano prevalentemente la refrigerazione e la rifilatura. In altri Paesi, e in particolare negli Stati Uniti, sono autorizzate e ampiamente utilizzate anche tecniche di decontaminazione che — sebbene spesso vietate, o comunque non espressamente consentite, dalla nostra normativa — è tuttavia opportuno conoscere.
La potenziale presenza di E. coli O157:H7 sulle carcasse (in special modo manzo) ha reso
necessaria l’adozione di processi per ridurre la carica microbica, in particolare di patogeni.
Gli strumenti per contenere la carica microbica sulle carcasse sono rappresentati dai disinfettanti chimici e termici. I disinfettanti chimici, come il cloro e gli acidi organici (acido acetico, citrico e lattico), sono in grado di ridurre la carica microbica, ma non di distruggere la totalità dei microrganismi patogeni. I risultati ottenuti in passato sono stati contrastanti e alcuni disegni sperimentali discutibili. L’uso di fosfati, come il fosfato trisodico e il tripolifosfato di sodio, può ridurre la carica microbica ma non distruggere tutti i patogeni. L’efficacia complessiva, dovuta al pH elevato, è simile a quella ottenuta utilizzando acidi organici.
I metodi di risciacquo delle carcasse risultano scarsamente efficaci nel distruggere i
microrganismi, poiché l’acqua non riesce a penetrare a sufficienza per raggiungere tutte le superfici contaminate. I follicoli di peli e piume sono sufficientemente grandi da nascondere batteri ma troppo piccoli per lasciare entrare il liquido di lavaggio. Per vincere la pressione capillare presente in un poro di dimensioni microscopiche, bisognerebbe utilizzare acqua a pressioni non praticabili. La possibilità di sopravvivenza delle cellule di E. coli O157:H7 rimosse dalle carcasse mediante risciacqui con agenti disinfettanti non è stata ancora pienamente definita. I tempi di esposizione associati con la decontaminazione delle carcasse sembrano troppo brevi per ottenere un’inattivazione diretta significativa. L’effetto principale dei risciacqui delle carcasse potrebbe dunque essere, semplicemente, la rimozione fisica dei microrganismi.
La decontaminazione termica rappresenta la tecnica più semplice di pastorizzazione e
può rivelarsi più efficace della decontaminazione chimica nel distruggere i patogeni presenti sulle carcasse. Tuttavia, l’acqua calda a temperature pari o superiori a 82 °C ha la stessa efficacia della pastorizzazione con vapore. I lavaggi sono solitamente realizzati in tunnel, dove i prodotti vengono trasportati da appositi convogliatori per essere immersi o spruzzati con acqua calda o vapore. Con l’aumento della temperatura, la carica microbica subisce almeno 3 riduzioni decimali. Il vapore o l’acqua calda vengono utilizzati nella maggior parte delle fasi della macellazione per ridurre i patogeni presenti sulla superficie delle carcasse.
La pastorizzazione con vapore consiste nel far passare le carcasse attraverso un tunnel
lungo circa 12 metri, all’interno del quale vengono applicate grandi quantità di vapore sulla superficie delle carcasse: un’elevata percentuale dei batteri presenti viene distrutta, riducendo il rischio connesso a enterobatteri patogeni, come E. coli O157:H7 e Salmonella. Questo processo si compone di tre fasi: nella prima le carcasse, precedentemente sottoposte a lavaggio, vengono asciugate mediante aria forzata filtrata; nella seconda le carcasse vengono immerse completamente in un flusso di vapore sotto pressione all’interno di un’apposita cella per circa 6-8 secondi, per portarle a una temperatura di circa 82 °C; infine le carcasse vengono raffreddate con acqua a 2-4 °C per 6-10 secondi, per abbassare la temperatura superficiale fino a 20 °C, prima dello stoccaggio in ambiente refrigerato.
Poiché la carne può essere contaminata nel corso delle successive fasi di lavorazione, la
pastorizzazione mediante acqua calda e vapore può essere usata per la decontaminazione durante la rifilatura (trimming) e il taglio. Tuttavia, occorre tenere presente che il processo di pastorizzazione può alterare il colore della carne, riducendo l’appetibilità del prodotto finito.
Il metodo vapore-vuoto è stato concepito per sfruttare l’azione combinata di acqua calda
e vapore e della rimozione fisica di batteri e contaminanti mediante il vuoto. Recentemente, negli impianti di lavorazione delle carni bovine, sono state messe a punto apparecchiature per la rimozione dello sporco superficiale che sfruttano unicamente il vapore.
Confrontato con altre tecniche basate sull’impiego di calore umido, il metodo vapore-vuoto ha mostrato una maggiore variabilità nella riduzione dei patogeni. Tale variabilità può
essere imputata ai ripetuti passaggi dell’ugello sulla superficie del campione di carne contaminata da batteri che probabilmente erano radicati al suo interno, e che hanno reso più difficoltosa la rimozione durante l’applicazione del sistema vapore-vuoto. Alcuni studi hanno dimostrato che, nella rimozione della contaminazione batterica dalle carcasse bovine, un sistema commerciale vapore-vuoto è più efficace della rifilatura con coltello.
È stato riportato che il sistema vapore-vuoto può consentire una riduzione di 5 log per
ciclo (100000 volte) di E. coli O157:H7 presente su superfici di manzo inoculate. L’impiego di vapore a bassa temperatura evita il riscaldamento eccessivo delle superfici di carne e pollame. È possibile aumentare l’efficacia del sistema rimuovendo l’aria prima del trattamento con vapore, poiché l’aria ritarda la velocità con cui il vapore riscalda le superfici delle carcasse.
La decontaminazione con alte pressioni idrostatiche si ottiene ponendo i tagli di carne (in
confezioni flessibili sigillate) in un cilindro d’acciaio pieno d’acqua nel quale viene successivamente generata un’alta pressione (di diverse centinaia di MPa). L’aumento e la successiva diminuzione della pressione provocano la distruzione dei batteri.
L’irradiazione — talora definita “pastorizzazione a freddo” — costituisce un metodo vali-
do per la riduzione dei microrganismi; infatti è in grado di eliminarne efficacemente un
numero molto elevato.
Gli effetti del cetilpiridinio cloruro (CPC) — un composto utilizzato in tutta sicurezza da
oltre trent’anni per l’igiene orale — sulla riduzione di Salmonella sono stati provati con successo anche nel trattamento contro i patogeni delle carcasse di pollame. Questo composto è efficace nel prevenire l’adesione batterica e nel ridurre la contaminazione crociata, senza alterare l’aspetto delle carni trattate. Un’ulteriore possibile tecnica per ridurre la carica microbica sulle superfici delle carcasse è rappresentata tedV elettrostimolazione.
La lattoferrina attivata (ALF, Activated lactoferriri) è una proteina naturale dotata di proprietà antimicrobiche. Il suo impiego su carni di manzo fresche è stato approvato dall’USDA nel 2002; successivamente, ha ottenuto un’ulteriore approvazione come coadiuvante tecnologico nel trattamento di risciacquo delle carcasse. Pertanto, questo composto può essere utilizzato per trattare le carcasse senza doverlo dichiarare in etichetta. La procedura approvata dall’ente statunitense prevede l’applicazione elettrostatica sulle carcasse di una formulazione brevettata di lattoferrina, seguita da un risciacquo con acqua. Questo trattamento rimuove fisicamente la contaminazione batterica superficiale ed è particolarmente efficace contro E. coli O157:H7, L. monocytogenes e Salmonella spp. L’ALF è in grado di rallentare la crescita di almeno trenta specie di batteri.
La forma commerciale dell’ALF, classificata dalla FDA come sostanza generalmente
sicura per la salute (GRAS), è un derivato del latte scremato o del siero di latte. Quando la
lattoferrina viene isolata dal latte può subire alterazioni molecolari derivanti da variazioni di pH, dal calore, dalla proteolisi e dall’equilibrio ionico; ciò può determinare una riduzione della sua efficacia antimicrobica. La lattoferrina “attivata” è il risultato di una tecnologia brevettata che permette di ottenere una forma stabilizzata della proteina in grado di mantenere le proprietà antimicrobiche.
La capacità della lattoferrina attivata di legarsi saldamente alle cellule batteriche impedisce a queste ultime di aderire a superfici quali i tessuti delle carni. L’adesione fisica delle cellule batteriche, in particolar modo di E. coli O157:H7, alle superfici delle carcasse ne rende più complessa la rimozione e ne favorisce la proliferazione e la crescita durante lo stoccaggio. L’ALF può legarsi a componenti tissutali come il collagene, che fornisce siti per l’adesione batterica alle carcasse; tuttavia, poiché la lattoferrina attivata possiede maggiore affinità per questi siti rispetto alle cellule batteriche, queste vengono distaccate e possono essere rimosse più facilmente. L’applicazione elettrostatica della lattoferrina attivata impedisce alle cellule batteriche di aderire e/o provoca il loro distacco dai siti di adesione. La successiva fase di risciacquo consente una rimozione più completa dei batteri. La distruzione dei batteri, in particolare dei Gram-negativi, è dovuta ai danni alla membrana causati dal legame dell’ALF con le proteine della membrana stessa. Per la sua azione letale sui batteri che possono contaminare la superficie di un prodotto, l’ALF rappresenta un valido ausilio per migliorare la sanificazione delle attrezzature e il trattamento delle carcasse.
L’adesione di batteri come L. monocytogenes all’acciaio inox può essere contrastata dalla capacità dell’ALF di determinarne il distacco. Sebbene non siano state ancora condotte ricerche complete in questo ambito, sembra che la lattoferrina attivata possa risultare utile anche nella sanificazione delle attrezzature.
La capacità della lattoferrina attivata di legarsi alle superfici cellulari potrebbe spiegare
anche la sua attività antivirale: l’adesione della proteina alle cellule eucariote sembra impedire ai virus di attaccarsi alla superficie della cellula e, quindi, di infettarla. Il sequestro del ferro sembra essere la spiegazione più probabile della capacità di questa proteina di inibire la crescita delle cellule batteriche, per le quali il ferro costituisce un elemento essenziale; tale efficacia nell’inibizione della crescita batterica si mantiene anche in ambienti ricchi ferro, come la carne.
