Inactivation of Group I and Group II Clostridium botulinum spores by ultraviolet irradiation in water

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dc.contributor.author

Assal, Nadia

Boone, Ryan

Harris, Richard A.

Gabriel, Michelle

Sasges, Michael

Petri, Brian

Ramaswamy, Hosahalli

Austin, John W.

dc.date.accessioned

2023-06-12T05:48:04Z

dc.date.available

2023-06-12T05:48:04Z

dc.date.issued

2023-03-31

dc.description.abstract - en

Spores of Clostridium botulinum are widely distributed in the environment, including in foods. Prevention of foodborne botulism relies on the inhibition of spore germination and subsequent growth and toxin production, or the destruction of viable spores in food and beverages. This study examined the lethality of 254 nm UV radiation (UV-C) to spores of Group I and Group II C. botulinum. Spores of C. botulinum were inactivated by UV-C, with doses required for incremental log reduction (D10) values calculated using linear regression ranging from 2.87 to 3.70 mJ/cm2 for Group I strains and 4.46 to 6.15 mJ/cm2 for Group II strains. The measured D10 value for spores of C. sporogenes ATCC 19404 was 8.27 mJ/cm2 indicating it was more resistant than the strains of C. botulinum used in this study. Calculation of dose per log using a Weibull model resulted in higher D10 values of 6.67 to 8.81 mJ/cm2 for Group I strains and 9.24 to 10.7 mJ/cm2 for Group II strains. Spores of C. sporogenes possessed a D10 value of 14.4 mJ/cm2. The higher values for the Weibull model indicate the Weibull model to be more conservative as a result as it factors in the lag prior to inactivation and the tailing observed with very low numbers of survivors. Spores of both Group I and Group II C. botulinum strains tended to form large aggregates, visible with phase contrast microscopy, that resulted in severe tailing. Disruption of aggregates by ultrasonication was necessary to obtain linear destruction curves extending beyond 5 log reduction. All strains from Group I and Group II required <55 mJ/cm2 to achieve 5 log inactivation. The strain of C. sporogenes used in this work can therefore be a conservative non-pathogenic surrogate, having higher UV-C resistance than the C. botulinum strains used in this study. Overall, this study is the first detailed study to demonstrate UV-C as an effective treatment method to inactivate C. botulinum spores in a suspending medium. In addition, the study paves the way for further studies towards the applications of this technology to inactivate C. botulinum spores in beverages or other liquids.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Les spores de Clostridium botulinum sont largement répandues dans l'environnement, y compris dans les aliments. La prévention du botulisme d'origine alimentaire repose sur l'inhibition de la germination des spores, de leur croissance ultérieure et de la production de toxines, ou sur la destruction des spores viables dans les aliments et les boissons. Cette étude a examiné la létalité du rayonnement UV 254 nm (UV-C) pour les spores de C. botulinum du groupe I et du groupe II. Les spores de C. botulinum ont été inactivées par les UV-C, les doses requises pour les valeurs de réduction logarithmique incrémentielle (D10) calculées par régression linéaire allant de 2,87 à 3,70 mJ/cm2 pour les souches du groupe I et de 4,46 à 6,15 mJ/cm2 pour les souches du groupe II. La valeur D10 mesurée pour les spores de C. sporogenes ATCC 19404 était de 8,27 mJ/cm2, ce qui indique qu'elle était plus résistante que les souches de C. botulinum utilisées dans cette étude. Le calcul de la dose par logarithme à l'aide d'un modèle de Weibull a donné des valeurs D10 plus élevées de 6,67 à 8,81 mJ/cm2 pour les souches du groupe I et de 9,24 à 10,7 mJ/cm2 pour les souches du groupe II. Les spores de C. sporogenes possédaient une valeur D10 de 14,4 mJ/cm2. Les valeurs plus élevées du modèle de Weibull indiquent que ce dernier est plus conservateur, car il tient compte du délai avant l'inactivation et de la queue observée avec un très faible nombre de survivants. Les spores des souches de C. botulinum des groupes I et II ont eu tendance à former de grands agrégats, visibles par microscopie à contraste de phase, qui ont entraîné une queue importante. La rupture des agrégats par ultrasons a été nécessaire pour obtenir des courbes de destruction linéaires s'étendant au-delà de 5 log de réduction. Toutes les souches des groupes I et II ont nécessité <55 mJ/cm2 pour obtenir une inactivation de 5 log. La souche de C. sporogenes utilisée dans ce travail peut donc être un substitut conservateur non pathogène, ayant une résistance aux UV-C plus élevée que les souches de C. botulinum utilisées dans cette étude. Dans l'ensemble, cette étude est la première étude détaillée à démontrer que les UV-C sont une méthode de traitement efficace pour inactiver les spores de C. botulinum dans un milieu en suspension. En outre, elle ouvre la voie à d'autres études sur les applications de cette technologie pour inactiver les spores de C. botulinum dans les boissons ou d'autres liquides.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2023.110191

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/687

dc.language.iso

en

dc.publisher

ScienceDirect

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

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Health

Health and safety

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Santé

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Inactivation of Group I and Group II Clostridium botulinum spores by ultraviolet irradiation in water

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Article

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