Biofilms en la Industria de Alimentos
Los biofilms bacterianos representan un desafío complejo y crítico en la industria de alimentos, amenazan la seguridad y la calidad de los productos, y generan, además, complicaciones en los procesos productivos. Estas comunidades microbianas sofisticadas se adhieren a las superficies de equipamientos y utensilios, formando camadas resistentes que contienen una amplia diversidad de bacterias patogénicas y deteriorantes. En este artículo, profundizaremos en la comprensión de la formación de biofilms bacterianos en la industria de alimentos. Para ello, identificaremos las bacterias más frecuentemente involucradas en este proceso y exploraremos algunas estrategias fundamentales para la erradicación de estas estructuras indeseables
Formación de Biofilms Bacterianos
La formación de biofilms bacterianos es un proceso multifásico que se inicia con la adhesión inicial de las células bacterianas a las superficies y a los equipamientos, generando la formación de una camada adhesiva. La adherencia se basa, por ejemplo, en la persistencia de células bacterianas que sobreviven a los procesos de higienización.
Seguidamente, las bacterias inician la secreción de una matriz extracelular, compuesta por polisacáridos, proteínas y ADN, brindando soporte estructural y protección al biofilm. Ese proceso de formación del biofilm facilita la adhesión de otras bacterias, y produce el aumento, la complejidad y la resistencia de esa comunidad microbiana.
Normalmente, fallas en la higienización preoperacional pueden ser suficientes para desencadenar la formación de un biofilm. Una vez formado, el biofilm no es fácilmente detectable en análisis de hisopado, pues los microorganismos se encuentran protegidos dentro de la matriz extracelular. Como resultado, es común observar resultados microbiológicos dentro de los valores de referencia en hisopados de superficie, incluso habiendo presencia de microorganismos como Listeria y Salmonella en los productos fabricados.
La formación de un biofilm puede dividirse en 5 etapas:
1 - Adhesión inicial:
Normalmente, ocurre de minutos a horas después de la introducción de células bacterianas en una superficie. En esa etapa, las células bacterianas inicialmente se aproximan y se adhieren a la superficie por medio de interacciones físicas y químicas. En esta adhesión, intervienen proteínas u otros componentes presentes en las células bacterianas y en la superficie. Factores como la hidrofobicidad de la superficie, la presencia de cargas eléctricas y la disponibilidad de nutrientes pueden favorecer la adhesión inicial.
2 - Formación de la microcolonia:
Las células bacterianas adheridas se multiplican y comienzan a formar una microcolonia. Durante esta etapa, ocurre la comunicación intercelular, conocida como quorum sensing, donde las bacterias producen y responden a moléculas señalizadoras, coordinando la expresión de genes relacionados con la formación del biofilm. Las células bacterianas comienzan a secretar la matriz extracelular, proporcionando soporte estructural para el biofilm en desarrollo.
3 y 4 – Expansión y Maduración del biofilm:
La matriz extracelular del biofilm se desarrolla más aún, volviéndose más compleja y resistente. La matriz se compone principalmente por polisacáridos, proteínas y ADN extracelular. Esa matriz le proporciona al biofilm estabilidad estructural y protección contra agentes antimicrobianos, deshidratación y estrés ambiental. La comunicación intercelular continúa regulando la expresión génica y la coordinación de las actividades del biofilm.
5 - Dispersión de células:
Esta etapa ocurre a lo largo del tiempo, en respuesta a estímulos ambientales. En ella, algunas células del biofilm se separan y se dispersan para colonizar nuevas superficies o esparcirse por el ambiente. Este proceso de dispersión de células del biofilm permite la diseminación de las bacterias y la formación de nuevos biofilms en diferentes lugares.
Es importante destacar que la formación de biofilms es un proceso dinámico y continuo, en el que las etapas se superponen y ocurren simultáneamente en diferentes partes del biofilm. El conocimiento detallado sobre las etapas de la formación de biofilms es fundamental para desarrollar estrategias de prevención y control eficaces contra la formación y la diseminación de estas estructuras indeseables en la industria de alimentos.
Bacterias Formadoras de Biofilms
En la industria de alimentos, hay una diversidad de microorganismos presentes, que pueden ser transportados por animales (en el caso de los mataderos), por los utensilios, por el aire, e inclusive por los propios empleados. Entre los microorganismos formadores de biofilms, las bacterias son los principales protagonistas. Especies bacterianas como Staphylococcus spp, Escherichia coli, Salmonella (Infantis, Heidelberg, Minesotta), Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, entre otras, se asocian frecuentemente con la formación de biofilms. Estas bacterias pueden adherirse a una amplia gama de superficies, incluyendo equipamientos, tuberías, superficies de alimentos y materiales en general. Además de las bacterias, también los hongos son capaces de formar biofilms, uno de los más conocidos es el género Cándida, como Candida albicans. Las levaduras también están incluidas, como la Saccharomyces cerevisiae, ampliamente utilizada en la industria de alimentos y bebidas, con capacidad de formar biofilms en superficies como tanques de fermentación. En ambientes acuáticos, las algas son capaces de formar biofilms, adhiriéndose a superficies sumergidas, como rocas, cascos de navíos y estructuras de acuarios. Diversos géneros de algas, como Chlorella, Ulva y Diatomeas, tienen esa capacidad.
Es importante destacar que diferentes especies de microorganismos tienen preferencias por diferentes tipos de superficies y condiciones ambientales para la formación de biofilms. Además, muchas veces, diferentes especies bacterianas pueden coexistir en un único biofilm, aumentando la complejidad y la resistencia de esas comunidades microbianas.