Disinfectants in food production: efficacy towards foodborne bacteria and potential cross-resistance to antibiotics

Antibiotikaresistente bakterier er en verdensomfattende trussel som er forventet å forårsake opptil 10 millioner dødsfall i året på globalt nivå innen 2050. Økt forståelse av mulige drivere og spredningsveier for antimikrobiell resistens (AMR) er avgjørende hvis vi skal klare å slå tilbake denne utviklingen. Prosjektet DisinfectAMR handler om hvilken rolle desinfeksjon som brukes i norsk matproduksjon har med tanke på forekomst og spredning av AMR. Avfallsstrømmene i matproduksjonsprosesser er endret pga. fokus på sirkulær økonomi og krav om økt ressursutnytting, slik at vi står i fare for å reintrodusere resistente bakterier og gener i nye produksjonssystemer. Dette betyr at vi må ha bedre kontroll på prosessene for å forebygge utvikling og spredning av resistente bakterier til mennesker, dyr og miljø, og hele verdikjeden for matproduksjon, inkludert fôr, restprodukter, avløpsvann og slam, må sees i sammenheng i et "En-helse"-perspektiv. Hovedmålet med prosjektet er å undersøke effekt av vanlig brukte desinfeksjonsmidler i produksjon av kylling og laks med tanke på bakteriell resistens mot midlene og kryss-resistens mot antibiotika. Metodene som vil bli brukt inkluderer avanserte teknologier som high-throughput screening, sekvensering, sekvens-basert resistens-screening og BioLector mikrofermentering. Resultatene fra prosjektet vil øke kunnskapen om utvikling og spredning av AMR fra andre kilder enn husdyr/sykehusmiljø og antibiotikabruk. Resultatene vil også bidra til å optimalisere rengjørings- og desinfeksjonsrutiner gjennom produksjonsprosessene, spesielt med tanke på biofilmdannende matpatogene bakterier, og vil ha direkte betydning for prosessering av fôringredienser med råmaterialer fra både kylling og laks. Prosjektet har internasjonalt perspektiv siden sammenlignbare studier vil bli gjennomført i Romania, hvor bruken av både desinfeksjonsmidler og antibiotika er veldig forskjellig fra norske forhold. Prosjektet startet 1. juni 2021. Status for aktiviteter i prosjektet så langt: Tre workshops ble gjennomført i 2021 for planlegging av studiedesign og prøvetaking i nært samarbeid med de involverte industrideltakerne. Praktiske protokoller for prøvetaking ble testet ut og erfaringene herfra dannet grunnlag for videre prøverunder og analyser i 2022. I løpet av 2023 og 2024 har all prøvetaking i alle arbeidspakker blitt gjennomført, og har resultert i en stor stammesamling av bakterier og DNA fra produksjonsfasiliteter både i Norge og Romania. Analysene pågår fremdeles, og resultater fra studien har blitt publisert i en vitenskapelig artikkel i 2024. Resultatene så langt har også bidratt til optimalisering av desinfeksjonsrutiner i slakteriene både for kylling og laks.

The project addresses the role of food production and the environment as reservoirs of antimicrobial resistant (AMR) bacteria and the impact of disinfectants (DI) as potential drivers for persistence of AMR in two food production plants, and one process plant for feed. Disinfection products play a key role for prevention and control of pathogenic bacteria in food production facilities. However, such chemical selective pressures may co-select for bacterial resistance in the environment, and studies on bacterial susceptibility to DI in food production pipelines have indicated correlations between bacterial antibiotic and DI resistance. From a One-Health perspective, AMR in humans, animals and the environment cannot be viewed separately, and the whole value chain of food production including also feed, process by-products, wastewater, sludge, etc. should be considered with respect to food safety and spread of AMR. The waste-flow in food production value chains is altered due to focus on circular economy and increased resource exploitation. This emphasise the need for better control on the processes in order to prevent the spread and transfer of AMR, since AMR bacteria and genes may be reintroduced to the circular system. To encounter these challenges, the main goal of the project is to study the effect of prolonged use of DI in Norwegian poultry and salmon production in terms of bacterial resistance towards the DI and potential cross-resistance to antibiotics, with direct impact on a process plant for fish feed ingredients which process raw material from both producers. The fundamental understanding of the drivers and pathways for AMR in other than clinical settings and antibiotics use is limited, and this knowledge gap represents a missing link in the One-Health perspective, thus the project will provide urgently needed knowledge. The outcome will be transferable to similar production facilities both national and international.