Probiotica

Biologische onderbouwing van reinigingsmiddelen - Met dank aan Dr. Robin Temmerman, PhD in microbiologie

Enzymatische werking

Definitie enzym

Een enzym is een eiwit dat een bepaalde reactie kan versnellen zonder dat het daarbij verbruikt wordt. Het enzym komt telkens opnieuw vrij en kan deelnemen aan een volgende reactie. Het enzym hecht zich vast aan een bepaalde stof (=substraat) en zal dit in stukken knippen waardoor het substraat verkleint wordt. Enzymen zijn in het algemeen substraat specifiek; dit betekent dat één enzym maar met één type substraat kan reageren. Zo zal enzym X alleen maar met substraat X kunnen reageren en zal enzym Y geen invloed hebben op substraat X.

Enzym + Substraat ↔ Enzym-Substraat-Complex ↔ Enzym + Product

Functie in reinigingsmiddelen

Enzymen worden toegevoegd aan reinigingsmiddelen voor het afbreken van organisch materiaal (vb: vetten, suikers, eiwitten,…). Ze vinden vooral een grote toepassing in wasmiddelen voor het verwijderen van allerlei vlekken. Dit wordt meestal op de verpakking vermeldt onder de vorm van ‘biologisch actief’.

Nadelen van enzymatische reiniging

Aangezien enzymen substraat specifiek zijn, en bijvoorbeeld enkel vetten afbreken, is de werking van een product afhankelijk van het type verontreiniging en van de aanwezige enzymen. Als er vetten aanwezig zijn als verontreiniging, en als het product geen lipase (=enzym dat vetten afbreekt) bevat, dan zal het product niet effectief zijn. De werking van het product hangt dus af van de enzymen die de fabrikant heeft toegevoegd. En aangezien enzymen een dure grondstof zijn, worden er meestal maar een beperkt aantal enzymen toegevoegd. Een enzym is een eiwit en eiwitten zijn zeer gevoelig aan externe omstandigheden en zijn slechts werkzaam in zeer beperkt werkzaam gebeid (vb neutrale pH en temperatuur tussen 20- 30°C). Bij een afwijkende temperatuur, zuurtegraad, vochtigheidsgraad,… stopt de activiteit van een enzym. Bij verdere afwijking treed er denaturatie (= een vorm van stolling) op en verliest het enzym zijn werkzaamheid.

Dit alles bekent dat een enzym in de praktijk maximum enkele uren werkzaam blijft. Enzymen kunnen allergische reacties veroorzaken (vb. door inademing, bij contact met de huid,…). Personen die hieraan gevoelig zijn, kunnen last ondervinden tijdens het gebruik van het reinigingsmiddel.

Bacteriële werking

Definitie bacterie:

Een bacterie is een eencellig organisme dat niet met het blote oog is waar te nemen. Ze zijn alleen zichtbaar onder de microscoop en komen overal voor. In ons dagelijks leven worden we omringd door ontelbare bacteriën. Gelukkig zijn de meeste bacteriën onschadelijk; toch kennen we enkel deze bacteriën die ons ziek maken (vb. MRSA,…). Andere bacteriën zijn zelfs nuttig; denk maar aan de bacteriën in ons spijsverteringsstelsel. Bacteriën kunnen zich ook zeer snel vermenigvuldigen. Onder gunstige omstandigheden kunnen ze iedere 20 minuten een kopie van zichzelf maken.

Functie in reinigingsmiddelen

Bacteriën hebben als eigenschap dat ze enzymen kunnen produceren. De productie van enzymen is afhankelijk van het voedsel dat beschikbaar is. Als een bacterie via reiniging op een oppervlakte terecht komt, dan gaat de bacterie het enzym produceren voor de daar aanwezige vervuiling. Een bacteriële reiniger zorgt er met andere woorden voor dat er telkens de juiste enzymen aanwezig zijn. Als er enkel vetten in de omgeving zijn, dan zullen de bacteriën ook enkel enzymen produceren om vetten af te breken en niet om eiwitten af te breken. Bacteriën blijven ook relatief lang actief op oppervlakten omdat ze minder gevoelig zijn voor externe omstandigheden zoals temperatuur en zuurtegraad. Ze blijven actief tot 3 dagen na de reiniging en zorgen op die manier voor een verlengd effect.

Nadelen van bacteriële reinigers

In tegenstelling tot enzymen zijn bacteriën levende organismen. Dit maakt dat het veel moeilijker is om een stabiele bacteriële reiniger te maken dan een stabiele enzymatische reiniger. Het stabiliseren van bacteriën in reinigingsmiddelen vergt vergevorderde technologie waarbij verschillende parameters een belangrijke rol spelen (vb. osmotische condities, zuurtegraad, keuze van chemische componenten in het reinigingsmiddel,…) Stabiliteitsproblemen zijn een gekend probleem bij nieuwe spelers in de wereld van bacteriële reinigers en kunnen herkend worden aan schifting van het product, de productie van onaangename geuren,…

Besluit

Enzymatische reinigers zijn eind jaren 90’ op de markt gekomen en waren toen zeer innovatief. Het waren reinigingsmiddelen waar een snuifje ‘milieuvriendelijkheid’ aan werd toegevoegd. Al snel werd duidelijk dat enzymatische reinigers maar een deel van de oplossing waren vanwege de gekende problemen (vb. beperkte werking, stabiliteit,…). Er werd verder gezocht naar producten die wel een bredere en stabielere werking konden garanderen. Zo werd een 10- tal jaren geleden de stap naar bacteriële reinigers gezet. Bacteriële reinigers zorgden in een klap voor een zeer brede en sterk verlengde werking. De toekomst ligt duidelijk bij de bacteriële reinigers!

Microbiologie 

Microbiologie is de wetenschap van micro-organismen. Een microbioloog is iemand die micro-organismen bestudeert en op basis van die kennis oplossingen bedenkt die het leven van mens, dier en milieu beter maakt.

Wat zijn micro-organismen?

Een micro-organisme of microbe is een organisme dat te klein is om met het blote oog te zien. Alleen als ze met zeer veel zijn kunnen ze zichtbaar worden. De belangrijkste voorbeelden van micro-organismen zijn virussen, bacteriën, schimmels, gisten en algen. Bacteriën zijn het meest voorkomend en zijn ongeveer 1 micrometer groot, dat is een duizendste van een millimeter (1000 bacteriën op een rij is niet langer dan 1 millimeter)!

Micro-organismen kunnen overal gevonden worden in de natuur. In grote aantallen komen ze voor op de huid, in het spijsverteringskanaal, in de grond, in water en in de lucht. De meerderheid van de micro-organismen is goedaardig, nuttig of zelfs noodzakelijk voor mens, dier en milieu.

Enkele voorbeelden waar micro-organismen zeer nuttig zijn:

- Spijsvertering: ons voedsel kan niet worden verteerd zonder de vele miljarden bacteriën in onze darm

- Compostering: dood materiaal uit de natuur (bvb bladeren, gras, dode dieren) wordt door micro-organismen afgebroken tot de allerkleinste voedingsstoffen die dan weer in de natuur herbruikt worden om nieuwe planten of dieren te vormen.

- Voedselproductie: heel wat voedingsproducten kunnen enkel gemaakt worden met behulp van micro-organismen zoals bvb gist voor brood en wijn, of bacteriën voor yoghurt en kaas.

Er bestaan jammer genoeg ook een aantal micro-organismen die schadelijk zijn voor mens, dier of milieu; dit noemen we pathogenen. Hoewel ze de minderheid uitmaken bezorgen ze de micro-organismen een heel slechte reputatie.

Enkele voorbeelden waar micro-organismen schadelijk zijn:

- Ziekte: verschillende micro-organismen kunnen ziekten veroorzaken zoals verkoudheid, longontsteking, griep, wondontsteking, tetanus,… Ook planten kunnen door micro-organismen ziek gemaakt worden, waardoor ze geen vruchten meer dragen of zelfs afsterven.

- Voedselbederf: vooral bacteriën kunnen zorgen voor bedorven of besmet voedsel waardoor we darmontstekingen en diarree krijgen na het eten van dit voedsel. Salmonella, E. coli, Listeria en Clostridium zijn de belangrijkste. 

De microbiële gemeenschap

Ondanks hun grootte (of beter: kleinte) zijn micro-organismen heel slim. Ze weten perfect samen te werken om zo goed mogelijk te kunnen overleven. De eerste sporen van microorganismen op aarde zijn reeds 3 miljard jaar oud, dus hebben ze veel meer ervaring dan de mens. Eender waar ze voorkomen (grond, lucht, water, dier, plant), micro-organismen organiseren zich tot een gemeenschap: de microbiële gemeenschap of microflora. Dergelijke gemeenschappen kunnen zeer divers en ook zeer complex zijn. Elk soort micro-organisme heeft zijn taak en draagt bij tot de gemeenschap. Samen hebben ze maar één doel: zo lang mogelijk met z’n allen overleven. Wanneer zo een microbiële gemeenschap of microflora zich op een vaste ondergrond bevindt (materiaal, tanden, huid, bladeren,…) dan spreekt men van een biofilm.

Figuur 10: Biofilm

 Een gekend voorbeeld van biofilm zijn de zwarte tegelvoegen in een douche. Een biofilm bestaat uit heel veel verschillende soorten micro-organismen en allerhande stoffen die ze produceren. Deze stoffen kunnen dienen als voeding of als beschermlaag tegen invloeden van buiten. De micro-organismen bouwen dus als het ware een huis om zichzelf te beschermen en in samen te leven. Jammer genoeg heeft biofilm vaak ongunstige gevolgen voor de mens. Het zorgt voor een visuele vervuiling, is bron van geurhinder en ook een schuilplaats voor heel wat ziektekiemen of pathogenen. Wat heeft een microbiële gemeenschap nodig om te overleven?

De drie V’s:

Voeding: Zoals elk levend wezen kan een micro-organisme niet overleven zonder voeding. Deze voeding kan heel divers zijn en is natuurlijk ook microscopisch. Belangrijke voedingsbronnen zijn suikers, vetten en eiwitten, maar ook speciale dingen zoals urine of zweet. Niet alle micro-organismen kunnen alle voeding gebruiken, daarom werken ze in de biofilm samen om voedingsstoffen met elkaar uit te wisselen.

Vocht: Ook zonder drinken kan geen enkel (micro-)organisme overleven. Micro-organismen kunnen niet echt drinken, ze absorberen vocht uit de omgeving. Een beetje zoals een spons water zou opslorpen. Als er onvoldoende vocht aanwezig is zal hun activiteit snel verminderen. Net zoals bij dier of mens kan een micro-organisme veel langer zonder voedsel dan zonder vocht. Vocht is dus heel belangrijk.

Veiligheid: Om te kunnen overleven moet de omgeving ook gunstig zijn. Door middel van de biofilm beschermen micro-organismen zich enigszins tegen schommelingen in de omgeving, zoals temperatuur, zuurtegraad en vochtigheid.

De microbiële dynamiek

De microbiële gemeenschap, microflora of biofilm is een levend geheel; dit wil zeggen dat het continue verandert naargelang de omstandigheden (vocht, voeding, temperatuur…). Ondanks deze veranderingen is het doel van de microbiële gemeenschap om toch zo lang mogelijk in leven te blijven. Dit doen de micro-organismen door zich aan de omstandigheden aan te passen en met elkaar te communiceren (dat noemt quorum sensing).

Een voorbeeld:
Stel, een oppervlak biedt voldoende voeding, vocht en plaats om een microbiële gemeenschap van maximaal 100 micro-organismen in leven te houden.
De aanwezige micro-organismen communiceren met elkaar om ervoor te zorgen dat ze dat maximum niet overschrijden en er liefst een beetje onder blijven om geen plots probleem te krijgen. Zo een oppervlak zou er dus als volgt uitzien:

SCHEMA 1 (Totaal 100: 42 goed, 18 slecht, 41 leeg)

Het oppervlak is dus bezet met onschadelijke micro-organismen (groene bollen), schadelijke micro-organismen (rode bollen) en nog wat lege plaatsen die dienen als reserve.

Aangezien de micro-organismen een gemiddelde levensduur hebben van enkele dagen, zal er dus een continue afsterven en aangroeien zijn van micro-organismen, waarbij de totale microbiële gemeenschap ongeveer constant blijft.

Zonder invloed van de mens is er dus een microbieel ecosysteem of een microflora in natuurlijk evenwicht.

Hierna tonen we u wat de invloed is van chemische reiniging en ontsmetting op dit microbieel evenwicht.
 
 

Chemische reiniging en ontsmetting

Omdat de ontdekking van micro-organismen vooral gelinkt was met ziekten had de mens het idee dat alle micro-organismen gevaarlijk zijn. Naast de zoektocht naar middelen om ziektes te bestrijden (antibiotica) werd ook steeds meer aandacht gegeven aan de hygiëne van onszelf en onze omgeving. Daartoe werden producten ontwikkeld om te reinigen en te ontsmetten.

Reiniging en ontsmetting

Er is een belangrijk verschil tussen reiniging en ontsmetting, zowel van oppervlakken als van ons lichaam.

Reiniging: Het verwijderen van vuil van een oppervlak (een materiaal zijn of onze huid). Dit wordt gedaan met zepen (of detergenten).

Ontsmetting: Een oppervlak vrij maken van micro-organismen door deze af te doden. Dit wordt gedaan met biociden (of desinfectanten).

Zowel zepen als biociden zijn volledig chemisch van samenstelling, waarbij de biociden een actieve stof bevatten die afdodend is. Tegenwoordig worden zepen en biociden soms gecombineerd, waarbij één product dus zowel de reiniging als de afdoding zou moeten doen (bvb Dettol).

Het uiteindelijke doel is dus om met reiniging en ontsmetting ervoor te zorgen dat in onze omgeving geen micro-organismen en hun voedingsbron (= vuil) meer aanwezig zijn.

De resistentie problematiek

Het gebruik van de detergenten en ontsmettingsmiddelen bleek aanvankelijk goed te werken en men kon een oppervlak vrij makkelijk vrij maken van vuil en micro-organismen. Echter, door hun lange tijd op aarde hebben micro-organismen geleerd zich razendsnel aan te passen aan veranderende omstandigheden.

Zeer snel (enkele decennia) na introductie van ontsmettingsmiddelen vonden de micro-organismen manieren om deze bedreiging te omzeilen, hetgeen we vandaag resistentie noemen. Dit wil zeggen dat de micro-organismen steeds beter een aanval van ontsmettingsmiddelen weten te overleven. De efficiëntie van ontsmettingsmiddelen wordt dus steeds minder.

Ook op vlak van reinigingsmiddelen is er een steeds groter probleem. Eén van de mechanismen die de micro-organismen gebruiken om zich te verdedigen tegen deze chemische aanvallen is het vormen van steeds hardnekkiger biofilms. Dit heeft als gevolg dat de reinigingsmiddelen (zepen, detergenten) niet meer efficiënt vuil van oppervlakken kunnen verwijderen omdat dit steeds vaker vast zit in biofilms die bijna onderdringbaar zijn voor zepen.

De ontsmettingsparadox

Er gaat echter een groter gevaar schuil achter chemische reiniging en ontsmetting. De invloed op de microbiële dynamiek is van die aard dat de microbiële gemeenschap of microflora steeds meer gestuurd wordt in de richting van een schadelijke microflora.

Wat gebeurt er bij chemische reiniging en ontsmetting:

Als we opnieuw ons oppervlak nemen waar voeding, vocht en plaats is om een microbiële gemeenschap van maximaal 100 micro-organismen in leven te houden. Onmiddellijk na de ontsmetting zal het aantal micro-organismen sterk gedaald zijn.

SCHEMA 2 (Totaal 100: 12 goed, 4 slecht, 84 leeg)

Echter, door de resistentie zullen een aantal micro-organismen deze ontsmetting overleven. Een ontsmettingsmiddel heeft geen nawerking, dus reeds na enkele minuten zullen deze overlevers beginnen hergroeien. Ze hebben immers plots heel veel plaats (de vrijgekomen plaatsen van de afgedoodde micro-organismen), voeding (de afgedoodde micro-organismen zelf dienen als voedingsbron) en vocht (meegekomen met de ontsmettingsmiddelen).

Aangezien resistente schadelijke kiemen het best een ontsmettingsaanval overleven, en dus sneller hergroeien, zal elke ontsmetting resulteren in een microbiële gemeenschap die steeds meer resistente schadelijke kiemen bevat. Ook nu weer zal deze nieuwe microbiële gemeenschap zich stabiliseren en via een veiligheidsmarge zorgen dat ze niet alle plaatsen bezetten om zo lang mogelijk te overleven.

Na enkele ontsmettingen zal de nieuwe microbiële gemeenschap dus steeds meer schadelijke kiemen bevatten en er als volgt uitzien: 

SCHEMA 3 (Totaal 100: 22 goed, 38 slecht, 41 leeg)

 Ter verduidelijking zetten we nog even het schema van de natuurlijke microflora (schema 1) naast het schema van de microflora na enkele ontsmettingen (schema 3): 

Natuurlijke microflora		Microflora na ontsmettingen
(Totaal 100: 42 goed, 18 slecht, 41 leeg)		(Totaal 100: 22 goed, 38 slecht, 41 leeg)

Beide oppervlakken hebben nog steeds evenveel micro-organismen maar het aandeel schadelijke kiemen is door de resistentieproblematiek veel groter wanneer ontsmettingsmiddelen gebruikt worden.

Hoe meer de mens ontsmettingsmiddelen gebruikt, hoe meer schadelijke kiemen men vindt. Dit is de ontsmettingsparadox

Probiotische reiniging en hygiëne

VMP werkt samen met een Belgische fabrikant die zich reedsvele jaren bewust is van de problematiek van resistentie en heeft na jaren onderzoek een oplossing. Deze oplossing maakt gebruik van de natuur. Er worden goede micro-organismen, ook wel probiotica genoemd, gebruikt om een gezonde microflora te vormen en te behouden.

Hoe werkt het ?

Onze fabrikant heeft een reeks probiotische reinigingsmiddelen ontwikkeld die tijdens en na gebruik een laagje goede micro-organismen op het oppervlak nalaten. U vraagt zich af hoe je problemen met schadelijke micro-organismen kan oplossen door een hoop bacteriën extra toe te voegen? De microbiële gemeenschap zal via zijn dynamiek (zoals eerder uitgelegd) zelf voor de oplossing zorgen.

We nemen opnieuw ons oppervlak waar voeding, vocht en plaats is om een microbiële gemeenschap van maximaal 100 micro-organismen in leven te houden. Onmiddellijk na de eerste probiotische reiniging zullen de probiotica alle lege plaatsen op het oppervlak innemen. Er worden geen andere micro-organismen afgedood of vervangen, er komen enkel goede micro-organismen (de probiotica) bij. De microbiële gemeenschap ziet er dan als volgt uit:

SCHEMA 4 (Totaal 100: 82 goed, 18 slecht, 0 leeg)
 

Het oppervlak is nu bezet met het maximum van 100 micro-organismen. Wat hierna gebeurt is revolutionair!

 Doordat plots het maximum van 100 micro-organismen op het oppervlak bereikt is geven de micro-organismen elkaar meteen het signaal om hun activiteit te verminderen. Reeds na enkele dagen zijn een groot aantal micro-organismen van ouderdom gestorven en door de verminderde activiteit worden die dus niet meer zo snel vervangen door nieuwe micro-organismen. Deze toestand houdt de microbiële gemeenschap aan tot hun aantal weer gedaald is tot beneden 100 micro-organismen. Pas dan zullen ze weer op normale activiteit overschakelen. Echter, doordat bij elke probiotische reiniging weer een nieuwe lading goede micro-organismen toegevoegd wordt, zal ondanks de verminderde activiteit van de microbiële gemeenschap hun aantal nooit beneden 100 dalen. De probiotische reiniging blijft het aantal micro-organismen immers op 100 of meer houden.

Door de probiotische reiniging te blijven toepassen zal de oorspronkelijke microbiële gemeenschap dus continue gedwongen worden tot verlaagde activiteit, waardoor de oorspronkelijk aanwezige micro-organismen dus van ouderdom uit de gemeenschap verdwijnen. Na enkele probiotische reinigingen is de microbiële gemeenschap dus veranderd als volgt:

SCHEMA 5 (Totaal 100: 96 goed, 4 slecht, 0 leeg)

Dit oppervlak is dus grotendeels bezet met goede micro-organismen, en dit zonder afdodende chemie te gebruiken. We rekenen op de zelfregulerende werking van de natuur om met de probiotica een gezonde microflora te verkrijgen.

Graag plaatsen we voor u nog eens de verschillende situaties naast elkaar:
Voor ons theoretisch oppervlak van 100 beschikbare plaatsen is het eindresultaat van
ontsmetting: (22 goed, 38 slecht, 41 leeg)
probiotische reiniging: (96 goed, 4 slecht, 0 leeg)
Het is dus duidelijk dat door gebruik van probiotische reiniging een gezonde microflora wordt opgebouwd, zonder afdoding van schadelijke micro-organismen.

Wat zijn de voordelen?

Veruit het belangrijkste voordeel van probiotische reiniging werd duidelijk gemaakt hierboven, namelijk het installeren van een gezonde microflora die stabiel gezond blijft zolang de probiotische reiniging wordt toegepast. Uit ervaring weten we dat hierover enkele vragen steeds terugkeren, zijnde:

- Worden de schadelijke kiemen niet resistent tegen de probiotica?
Nee, micro-organismen kunnen niet resistent worden tegen andere micro-organismen, enkel tegen chemische stoffen die hen bedreigen. Bij probiotische reiniging zijn er geen afdodende chemische stoffen, dus geen resistentie.

- Zijn de probiotica veilig?
Absoluut, de door onze fabrikant gebruikte probiotica zijn internationaal goedgekeurd voor gebruik in voedingsmiddelen. Bovendien voert onze fabrikant nog bijkomende testen uit om helemaal zeker te zijn.

- Waarom stoppen we niet met reinigen om zo een natuurlijke microflora te behouden?
Plaatsen waar mensen of dieren samen leven of werken worden nu eenmaal vuil en daar ontstaat ook een microbieel extra belastte ruimte. Daar moet dus gereinigd worden om de situatie leefbaar te houden. En dan beter probiotisch dan chemisch.

- Is het veel werk om de probiotische reiniging toe te passen?
Niet meer dan reinigen met gewone reinigingsproducten. Je gebruikt de producten net zoals andere producten, met een minimum van twee maal per week voor een optimaal effect.

Naast het grote voordeel op vlak van microbiologie, hebben de probiotische reinigers ook nog heel wat andere voordelen, zoals:
- Diepgaande reiniging: de probiotica verwijderen vuil en biofilm tot diep in een oppervlak.
- Geurbestrijding: geuren worden vaak gevormd door ongewenste micro-organismen; ook deze worden vervangen door de probiotica die geen nare geuren produceren.
- Veiligheid: in tegenstelling tot heel wat chemische reinigingsproducten en vooral ontsmettingsmiddelen zijn de probiotische producten zeer veilig in gebruik.
- Milieu: de probiotica zijn niet alleen 100% natuurlijk, ze dragen ook actief bij tot afvalwaterzuivering. Milieubevorderend ipv enkel milieuvriendelijk.