Protective biofilms to prevent the colonization of household water systems by harmful organisms, exemplified by the washing machine

For many consumers, washing clothes in a washing machine is an everyday activity. In addition to removing visible dirt and noticeable odors, removing microorganisms is one of the most important functions of a washing machine. As in recent years, and due to the energy crisis of 2022, the quest for higher energy efficiency and energy savings by using lower washing machine programmes (especially 20 °C and 30 °C) has increased, many microorganisms now survive a wash cycle. In addition to inadequate removal of microorganisms, the consequences are above all textile malodors.
The aim of this study was therefore to conduct a comprehensive analysis of the microbial community in washing machines, taking into account the microbial contamination of used textiles, in order to understand the development of textile malodors. So far, neither the composition of biofilms in washing machines that lead to the formation of or protect against malodor has been intensively investigated, nor have microbial communities on used towels after normal use been analysed. Furthermore, no standardised methods exist to transfer a household biofilm into a laboratory model. This would ensure testing under near-consumer conditions.
The results established a correlation between the qualitative and quantitative analysis of microbial communities in washing machines and on used towels and the occurrence of malodor. The evaluation gives an indication of bacterial colonisers of washing machines that can prevent the formation of malodor. It could be shown that especially soil bacteria such as Rhizobium, Agrobacterium, Bosea and Microbaterium are present in non-odorous washing machines and that Rhizobium species can prevent odor formation in an in vitro model.
Furthermore, a method for transferring a household washing machine biofilm to a laboratory model was established. The results showed that although not identical biofilms can be recultivated, they have a high diversity and a micorbial composition similar to a household biofilm. Furthermore, a statistical correlation between the Euclidean distance of the melting curve analysis and the Bray-Curtis dissimilarity of the metagenome analysis could be established. This enables a faster and more cost-effective analysis of the similarity between two DNA samples.

Das Waschen von Wäsche in einer Waschmaschine ist für viele Verbraucher und Verbraucherinnen eine alltägliche Tätigkeit. Neben der Entfernung von sichtbarem Schmutz und wahrnehmbaren Gerüchen, ist die Entfernung von Mikroorganismen eine der wichtigsten Funktionen einer Waschmaschine. Durch die Energiekrise 2022 hat das Streben nach höherer Energieeffizeinz und Energieeinsparungen sowie das Verwenden niedriger Waschmaschinenprogramme zugenommen. Aus diesem Grund überleben viele Mikroroganismen einen Waschgang mittlerweile. Konsequenzen sind neben unzureichender Abtötung von Mikroorganismen vor allem textile Schlechtgerüche.
Ziel dieser Studie war es daher eine umfassende Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft in Waschmaschinen unter Berücksichtigung der mikrobiellen Kontamination gebrauchter Textilien durchzuführen, um die Entstehung von textilen Fehlgerüchen zu verstehen. Bisher wurden weder die Zusammensetzung der Biofilme in Waschmaschinen, welche für die Bildung von oder zum Schutz vor textilem Schlechtgeruch führen, intensiv untersucht, noch wurden mikrobielle Gemeinschaften auf gebrauchten Handtüchern nach normalem Gebrauch analysiert. Des Weiteren sind keine standardisierten Methoden bekannt, um einen Haushaltsbiofilm in ein Labormodell zu übertragen. Dieses würde eine Prüfung unter verbrauchernahen Bedingungen gewährleisten.
Die Ergebnisse stellten einen Zusammenhang zwischen der qualitativen und quantitativen Analyse mikrobieller Gemeinschaften in Waschmaschinen und auf gebrauchten Handtüchern sowie dem Auftreten von textilem Schlechtgeruch her. Die Auswertung gibt einen Hinweis auf bakterielle Besiedler von Waschmaschinen, welche die Geruchsbildung verhindern können. Es konnte gezeigt warden, dass insbesondere Bodenbakterien wie Rhizobium, Agrobacterium, Bosea und Microbaterium in nicht riechenden Waschmaschinen vorkommen und dass Rhizobium-Arten in einem in-vitro-Modell die Geruchsbildung verhindern können.
Es konnte eine Methode zur Übertragung eines Haushaltswaschmaschinenbiofilms in ein Labormodell etabliert werden. Die Ergebnisse zeigten, dass zwar nicht identische Biofilme rekultiviert werden können, diese aber eine hohe Diversität und eine mikorbielle Zusammensetzung aufweisen, welche einem Haushaltsbiofilm ähnelt. Des Weiteren konnte ein statistischer Zusammenhang zwischen der euklidischen Distanz der Schmelzkurvenanalyse und der Bray-Curtis-Dissimilarität der Metagenomanalyse identifiziert werden. Dieses ermöglicht eine schnellere und kostengünstigere Analyse der Ähnlichkeit zwischen zwei DNA-Proben.

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