أخذ العينات الميكروبيولوجية من الهواء في مصانع الأغذية: أطباق الترسيب وأجهزة أخذ العينات النشطة

الهواء ينقل الكائنات الدقيقة أيضًا

تتركز معظم برامج المراقبة البيئية على الأسطح، وهذا مبرَّر: فهناك تستقر الممرضات ومنها تنتقل إلى المنتج. لكن بين سطح ملوّث وغذاء مكشوف يوجد الهواء أيضًا. وتصفه مراجعة لـ Masotti وزملائه في Trends in Food Science & Technology بأنه عامل يسهم في التلوث المتبادل: فرغم أن الهواء الداخل إلى المصنع يُبرَّد ويُرشَّح عادةً، فإن العمليات والعاملين والمنشآت نفسها تطلق الكائنات الدقيقة في الداخل. والنتيجة هباء حيوي شديد التباين بين المصانع، وداخل المصنع الواحد، ومن يوم إلى آخر.

وفي دراسة أُجريت في مصنع ألبان برازيلي ونُشرت في Brazilian Journal of Microbiology، أشار المؤلفون إلى أن المصادر الرئيسية للهباء هي العاملون ومصارف الأرضيات ونظام التهوية والماء المطبَّق بضغط أثناء التنظيف والتعقيم.

متى يكون أخذ عينات الهواء مجديًا

يقدّم أخذ عينات الهواء فائدة أكبر حيث يبقى المنتج مكشوفًا بعد معالجته الأخيرة وقبل إغلاق العبوة:

• مناطق التبريد والتقطيع والتعبئة للمنتجات المخبوزة، وهي نقطة حرجة موصوفة في مقال الأحياء الدقيقة في المخبوزات.
• غرف التعبئة والتغليف للألبان والمشروبات والمنتجات ذات مدة الصلاحية الطويلة.
• مناطق الأغذية الجاهزة للأكل، حيث لا توجد خطوة لاحقة تقلل الحمل الميكروبي.
• العمليات الحساسة للفساد بالأعفان والخمائر، التي تنتشر بسهولة في الهواء، كما ورد في مقال كائنات الفساد الدقيقة.

ويفيد أيضًا في التحقق من أثر تغييرات محددة: أعمال بناء، أو مرشح جديد في نظام الهواء، أو تعديل في حركة العاملين، أو تنظيف بخراطيم عالية الضغط قرب منتج مكشوف.

الطريقة السلبية: أطباق الترسيب

يعرّف المعيار ISO 14698-1:2003، الخاص بمراقبة التلوث الحيوي في الغرف النظيفة والبيئات المضبوطة، طبق الترسيب بأنه وعاء، مثل طبق بتري، يحتوي على وسط استزراع معقم مناسب، يُترك مفتوحًا لمدة محددة لالتقاط الجسيمات الحية التي تترسب من الهواء.

وهي أبسط الطرق وأرخصها، وتقيس شيئًا ذا معنى عملي: ما يسقط على سطح مكشوف، كما كان سيسقط على منتج مكشوف. وحدّها أنها لا تقول كم عدد الكائنات الدقيقة في حجم من الهواء، وأن الجسيمات الصغيرة، التي تبقى معلقة، لا تترسب إلا قليلًا.

مؤشر التلوث الميكروبي للهواء (IMA)

لكي تكون أطباق الترسيب قابلة للمقارنة، اقترح Pasquarella وزملاؤه مؤشر IMA، بمخطط موحد «1/1/1»: طبق قطره 9 سم، مفتوح لمدة ساعة واحدة، على ارتفاع متر واحد من الأرض وعلى بعد نحو متر من الجدران والعوائق. وتُعبَّر النتيجة بـ CFU لكل طبق في ذلك الوقت. وتورد مراجعة عام 2020 في Acta Biomedica الفئات المقترحة (من 0 إلى 5، جيدة جدًا؛ من 6 إلى 25، جيدة؛ من 26 إلى 50، مقبولة؛ من 51 إلى 75، سيئة؛ أكثر من 75، سيئة جدًا)، ووجدت أن صناعات الأغذية كانت من بين البيئات الداخلية التي طُبِّق فيها أكثر.

الطرق النشطة: أجهزة أخذ عينات الهواء

يسحب جهاز أخذ العينات النشط حجمًا معلومًا من الهواء ويلتقط الجسيمات الحية، مما يتيح التعبير عن النتيجة بوحدة CFU/م³. ويميّز ISO 14698-1 بين مبدأين:

• الاصطدام (Impact): يصطدم الهواء بسطح صلب، عادةً طبق أجار. وهو الصيغة الأكثر انتشارًا في المصانع.
• الاحتجاز السائل (Impingement): يصطدم الهواء بسائل وتبقى الجسيمات فيه، مما يتيح بعد ذلك الترشيح أو الزرع أو التحليل بالطرق الجزيئية.

وتوجد كذلك أجهزة أخذ عينات بالترشيح وطاردة مركزية وتعاقبية (cascade). وفي أجهزة الاصطدام ذات الغطاء المثقوب، قد تمر عدة جسيمات عبر الثقب نفسه، ولذلك يوفر المصنّعون جداول تصحيح للعدّ؛ وقد استخدمت الدراسة في مصنع الألبان هذا التصحيح لجهاز ذي 400 ثقب.

سلبي أم نشط: ماذا تقول البيانات

قارنت دراسة Salustiano وزملائه الطريقتين في ست مناطق من مصنع ألبان. وتوضح النتائج اختلافهما جيدًا:

• استرد جهاز الاصطدام من 2 إلى 10 أضعاف الكائنات الدقيقة التي استردها الترسيب.
• اعتمدت المجموعة السائدة على الطريقة: مع جهاز أخذ العينات سادت الخمائر والأعفان؛ ومع أطباق الترسيب سادت البكتيريا الهوائية المتوسطة الحرارة.
• لم تكشف أطباق الترسيب القولونيات ولا Staphylococcus aureus، اللذين ظهرا مع جهاز أخذ العينات بمستويات منخفضة.
• ارتبطت رطوبة الهواء بزيادة العدّ؛ أما درجة الحرارة فلا.

وخلص المؤلفون إلى أن طريقة الاصطدام هي الأنسب لاسترداد الكائنات الدقيقة من الهواء، بما فيها الممرضات. وتضيف مراجعة IMA فارقًا دقيقًا: فأخذ العينات النشط يقيس التركيز في الهواء، والسلبي يعكس ما يترسب على الأسطح الحرجة، ولا توجد مكافئة ثابتة بينهما. وكثير من المصانع تستخدم الطريقتين لأغراض مختلفة.

كيف يُصمَّم أخذ العينات

النقاط والأوقات والحالات

يشترط ISO 14698-1 أن تُصمَّم المراقبة بحسب مناطق الخطر وألا يلوّث أخذ العينات نفسه المنتج ولا المنطقة. كما يميّز بين ثلاث حالات للمنشأة: حديثة الإنشاء، وفي حالة السكون، وفي حالة التشغيل. وبالنسبة لمصنع أغذية، يكون الأكثر إفادة عادةً أخذ العينات أثناء التشغيل، قرب المنتج المكشوف وعلى ارتفاع خط الإنتاج تقريبًا، واستكماله بعينات في حالة السكون لفصل مساهمة العملية عن مساهمة نظام الهواء.

الأوساط والتحضين

في دراسة مصنع الألبان استُخدم أجار العدّ على الأطباق للهوائيات المتوسطة الحرارة، وأجار دكستروز البطاطس للأعفان والخمائر، وأجار VRB للقولونيات، وأجار Baird-Parker لـS. aureus، بحجوم من 100 إلى 1000 لتر من الهواء بحسب الحمل المتوقع. وعُقِّم غطاء جهاز أخذ العينات وطُهِّر بالكحول 70 % قبل كل أخذ وبعده. وكما في أي زرع، تعتمد النتيجة على مراقبة الأوساط، وهو موضوع تناولناه في مقال مراقبة جودة أوساط الاستزراع وفق ISO 11133. ونقل الأطباق إلى المختبر يتبع إرشادات مقال نقل العينات وحفظها.

كيف تُقرأ النتائج: لا يوجد حد عالمي

كثيرًا ما تُذكر قيم مرجعية. وتشير الدراسة البرازيلية إلى القيم التي توصي بها الجمعية الأمريكية للصحة العامة (APHA) للهوائيات المتوسطة الحرارة في مناطق المعالجة: 90 CFU/م³ مع جهاز أخذ العينات و30 CFU/سم²/أسبوع مع أطباق الترسيب؛ وتذكر مقترحات أخرى، من 180 إلى 360 CFU/م³ للمتوسطة الحرارة ومن 70 إلى 430 CFU/م³ للأعفان والخمائر بحسب المنطقة.

وتضع مراجعة منهجية لـ Loveniers وزملائه، نُشرت عام 2024 في International Journal of Food Microbiology، هذه الأرقام في سياقها. فبعد تحليل عشرين عامًا من الأدبيات، تخلص إلى أنه لا توجد معايير ولا إرشادات مقررة بحدود كمية للكائنات الدقيقة المحمولة جوًا في صناعة الأغذية، وأنه ينقص دليل قوي على ارتباط مباشر بين حمل الهواء وتلوث المنتج، وأن غياب طرق أخذ العينات الموحدة يمنع مقارنة الدراسات. واقتراحها هو وضع معايير مكيّفة لكل منتج وسياق إنتاج، مستندة إلى تقييم المخاطر.

وعمليًا، يتفق هذا مع ما يطلبه ISO 14698-1: أن يضع كل مستخدم مستويات الإنذار والتدخل الخاصة به، المناسبة لنشاطه ولكل منطقة خطر، انطلاقًا من خط أساس يُحصل عليه عند بدء التشغيل ويُراجَع دوريًا. والقيمة هنا للاتجاه عبر الزمن في النقطة نفسها وبالطريقة نفسها، لا لرقم معزول يُقارَن برقم من مصنع آخر.

الإطار المعياري

كُتب ISO 14698-1 و14698-2 للغرف النظيفة، لكن مبادئهما تُستخدم مرجعًا في صناعة الأغذية. وفي أوروبا نشرت CEN عام 2020 المعيار EN 17141، الذي حلّ محل النسخ الأوروبية من ISO 14698 ويتضمن ملحقًا إرشاديًا لتصنيع الأغذية. وتظل معايير ISO 14698 سارية خارج هذا النطاق.

وعندما ترتفع الأعداد، تستعرض مراجعة Masotti معالجات الهواء مثل الرذاذ الكيميائي والأوزون والأشعة فوق البنفسجية أو البلازما الباردة، دائمًا كمكمّل للتنظيف والتعقيم لا كبديل عنهما. والارتفاع المستمر في الهواء يكون عادةً من مصدر داخل المصنع، مثل مصرف أو معدة فيها غشاء حيوي أو ممارسة تنظيف تولّد هباءً، وينبغي البحث عنه بـأخذ عينات الأسطح.

أخطاء متكررة

• مقارنة نتائج أطباق الترسيب بحدود معبَّر عنها بـ CFU/م³، أو العكس.
• تغيير الطريقة أو الوسط أو مدة التعرض بين الحملات وفقدان قابلية مقارنة الاتجاه.
• أخذ العينات في حالة السكون فقط، حين لا ينتج المصنع ويكون الهواء أنظف.
• اعتماد حد منشور لصناعة أخرى دون بناء خط أساس خاص.
• معاملة الهواء كأنه السبب وعدم التحقيق في المصدر الذي يلوّثه.