一文详解生物膜：生物膜的形成、危害和检测方法

摘要：生物膜也称为生物被膜，是指附着于有生命或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体。食品加工设备表面的生物膜可能含有致病菌和腐败菌，如李斯特菌、大肠杆菌等，生物膜污染食品，引发食品安全事故。使用细菌微生物污染扫描仪XEPU-1720可以快速发现食品加工设备表面是否有生物膜存在，大大降低食品被细菌和生物膜污染的风险。

生物膜是什么？

生物膜（biofilm）也称为生物被膜，是指附着于有生命或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体。生物膜中的微生物通过分泌胞外聚合物互相粘连，形成高度组织化的结构，可包含细菌、真菌、藻类等微生物，是微生物在自然界生存的一种重要方式。 在食品行业中，生物膜可能对食品安全和食品品质有严重的影响。食品加工设备表面的生物膜可能含有致病菌和腐败菌，如李斯特菌、大肠杆菌等，污染食品，引发食品安全事故，威胁消费者健康。另外，生物膜中的微生物会分解食品中的营养成分，产生异味和有害物质，降低食品的品质和口感。

生物膜是如何形成的？

生物膜的形成是一个复杂的动态过程，包括细菌初始附着、不可逆附着、生物膜发展和成熟扩散等五个阶段。

1. 初始附着：浮游微生物通过布朗运动、水流等作用与物体表面接触，开始非特异性的弱附着，这个阶段微生物可以在表面移动。

2. 不可逆附着：微生物会分泌胞外聚合物（EPS），如多糖、蛋白质、核酸等，帮助微生物与表面紧密结合，形成不可逆的附着，此时微生物开始适应表面环境。

3. 聚集与增殖：附着的微生物开始分裂繁殖，同时不断分泌更多的EPS，将细胞包裹起来，形成微菌落，微生物之间通过信号分子进行交流，协调群体行为。

4. 成熟与发展：随着微菌落的不断生长和融合，生物膜逐渐成熟，形成具有复杂结构和功能的三维立体结构，内部会形成通道和孔隙，便于营养物质和代谢产物的运输。

5. 细菌脱落与扩散：细菌离开生物膜，回归独立的浮游生活方式。

下图：生物膜形成的五个阶段

如何检测生物膜？

传统的生物膜检测方法有培养法、染色法等。虽然这些方法被广泛使用，但是它们的缺点显而易见，例如：检测范围有限、检测时间长、检测成本高等等。在实际的生产场景中，这些传统方法并不能高效便捷地检测生物膜。

一种创新的检测生物膜方法是，使用细菌微生物污染扫描仪XEPU-1720，扫描整个检测表面（例如生产设备/管道/储罐），通过荧光反应，肉眼就可以快速判断是否有细菌生物膜的存在。相较于传统方法，使用细菌微生物污染扫描仪XEPU-1720检测生物膜更快、更高效、更便宜！

细菌生物膜污染扫描仪XEPU-1720的优势

1. 检测面积大、速度快、范围广：细菌生物膜污染扫描仪XEPU-1720可以照亮生产线上的整个表面，快速检测大面积区域是否有细菌污染物。相比传统培养法，检测面积更大、检测速度更快！

2. 无损检测：无需使用任何试剂，非接触式检测，细菌生物膜污染扫描仪XEPU-1720对检测表面没有任何损伤和污染。

3. 性价比高：价格远低于进口同类产品，让您以更低的成本，获得相同的检测效果。

4. 检测范围广：细菌生物膜污染扫描仪XEPU-1720不仅可以识别大肠杆菌、李斯特菌和沙门氏菌等多种细菌和微生物，还可以检测清洗剂残留、灰尘粉尘等污染物。

5. 使用简单：细菌生物膜污染扫描仪XEPU-1720一键开机，操作简单，检测人员可以快速上手，无需繁琐的培训。

6. 轻巧便携：可以随身携带，在生产线各处进行现场检测。

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下图：使用细菌微生物污染扫描仪XEPU-1720检测生产车间的细菌生物膜污染

生物膜有什么危害？

在医学、工业和食品等不同行业，生物膜都有巨大的潜在危害。因此，了解、预防并及时检测生物膜的存在，对食品药品生产厂家至关重要。

1）医学领域：

感染难治愈：许多细菌在人体组织表面形成生物膜，如伤口、尿道、肺部等，导致慢性感染，生物膜中的细菌对抗生素具有很强的耐受性，可逃避宿主免疫系统的攻击，使感染难以根治。

器械污染：在导尿管、人工关节、心脏起搏器等器械表面易形成生物膜，引发医源性感染，增加患者的痛苦和治疗成本。

2）工业领域：

管道堵塞：在工业水系统、石油管道等中，生物膜的形成会导致管道内壁粗糙度增加，水流阻力增大，影响管道的输水、输油能力，甚至造成管道堵塞。

设备腐蚀：生物膜中的微生物代谢产物会引发金属设备的腐蚀，降低设备的使用寿命，增加维护成本和安全风险。

2）食品饮料行业

食品安全问题：食品加工设备表面的生物膜可能含有致病菌和腐败菌，如李斯特菌、大肠杆菌等，污染食品，引发食品安全事故，威胁消费者健康。

影响食品品质：生物膜中的微生物会分解食品中的营养成分，产生异味和有害物质，降低食品的品质和口感。

What is a biofilm?

A biofilm is a community of living microorganisms embedded in a slimy matrix that provides protection against external aggressors, like desiccation, antibiotics, or disinfectants, as well as the host's immune system. This complex matrix consists primarily of polysaccharides, secreted proteins, and extracellular DNA. The capacity to form biofilms is a versatile characteristic of microorganisms. Biofilms are crucial for maintaining infections and biofouling in various industrial settings.

How does a biofilm form?

Biofilm formation is a multi-step process involving five critical steps, including the reversible attachment phase, the irreversible attachment phase, the growth phase, the biofilm maturation phase, and the detachment phase. Factors that cause and control the process of biofilm formation include quorum sensing, adverse environmental circumstances, nutritional availability, hydrodynamic conditions, cell-to-cell communication, signaling cascades, and secondary messengers.

How to detect biofilms?

A quick way to detect biofilms is to use the XEPU-1720 Bacteria and Biofilm Detector - a portable biofilm detector that utilizes unique UV-fluorescing technology to identify biofilms, bacteria, and other surface contaminants. The XEPU-1720 Bacteria and Biofilm Detector can expose a wide range of contaminants such as Listeria, Salmonella, E. coli, Pseudomonas, and yeast.

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