Biofilms en la industria alimentaria: casos de éxito

Los biofilms constituyen un mecanismo de protección de los microorganismos frente a los productos biocidas. La persistencia de Listeria monocytogenes, Salmonella spp. y otros microorganismos patógenos en las plantas de procesado de alimentos se encuentra muy relacionada con la presencia de biofilms en la industria alimentaria, que son estructuras formadas por una matriz de material segregado por las células, compuesto por proteínas, lípidos, polisacáridos y ácidos nucleicos (Colagiorgi et al. 2017).

La formación de un biofilm en la industria alimentaria:  superficies de los equipos y elementos en estas plantas se produce de forma paulatina a lo largo del proceso productivo, y puede verse influida por características ambientales (humedad, temperatura, pH), así como por la presencia de residuos orgánicos e inorgánicos que facilitan la adhesión de las células microbianas a la superficie de los equipos e instalaciones.

Problemática e importancia de establecer sistemas de detección

Las deficiencias en los procesos de limpieza y desinfección, originados por una disminución de la frecuencia de higienización, presencia de puntos de difícil acceso, diseño higiénico deficiente de las instalaciones, falta de pericia de los operarios, etc., propician la presencia de restos de suciedad y la aparición de biofilms en la industria alimentaria, que en un primer momento están constituidos por unas pocas capas de células bacterianas con uniones inicialmente débiles a las superficies y que, en el transcurso del tiempo, se adhieren más fuertemente e incrementan su biomasa, así como el número de especies microbianas que lo constituyen hasta alcanzar el rango de un biofilm multiespecie maduro, que actúa como reservorio de microorganismos patógenos, entre ellos Listeria monocytogenes. Esta bacteria ha demostrado su habilidad para colonizar biofilms formados originariamente por otros microorganismos, como Pseudomonas spp., y constituirse en parte relevante de dicho biofilm (Puga et al. 2018).

A partir de estos reservorios, los microorganismos patógenos pueden expandirse al resto de la instalación, tanto a zonas de no contacto directo con el alimento como a áreas de elevado riesgo donde se elaboran productos listos para el consumo. La dispersión de los microorganismos y de porciones del biofilm puede verse favorecida por las propias operaciones de limpieza, por ejemplo, al aplicar agua a presión excesiva y con boquillas inadecuadas que generan salpicaduras y aerosoles (Orihuel et al. 2013)

Los microorganismos que han formado parte de un biofilm pueden haber adquirido características fenotípicas diferentes a las células originales, desarrollando cierta capacidad de adaptación a bajas concentraciones de los biocidas utilizados en la planta. Esta situación puede presentarse en zonas donde se ha enjuagado el desinfectante y se ha producido un encharcamiento en el suelo (grietas, ranuras, desagües, etc.).

La presencia de los biofilms en la instalación de la industria alimentaria, y su relación causa-efecto con la presencia de microorganismos patógenos como Listeria monocytogenes y Salmonella, hace imprescindible que entre las estrategias de control de estos patógenos una de las destacadas sea el control de biofilms y el establecimiento de procedimientos de detección y eliminación de biofilms.

La detección de biofilms y la determinación de las zonas propensas a su desarrollo tiene, pues, una gran importancia para garantizar la inocuidad de los alimentos que se elaboran. En la práctica diaria, en las industrias alimentarias se emplean diversos métodos y técnicas para verificar la higienización correcta, como el uso de placas de contacto con medios selectivos, bioluminiscencia, etc.; sin embargo, estas técnicas no detectan la matriz del biofilm sino la presencia de microorganismos, materia orgánica, residuos de proteínas, o suciedad orgánica.

BETELGEUX-CHRISTEYNS desarrolló el test TBF300, que es un sistema rápido, simple y específico para teñir exclusivamente la matriz del biofilm en la industria alimentaria, no interfiriendo en los resultados la presencia de restos de suciedad procedente de productos lácteos, cárnicos o pesqueros (Lorenzo 2019). Con esta técnica, pueden visualizarse las zonas con presencia de biofilms y de este modo establecer procedimientos con productos específicos para su control, como MIDA SAN 327 BF o MIDA SAN 328 EC, diseñados respectivamente para eliminar dicha matriz en superficies abiertas y en circuitos.

Diferentes actuaciones realizadas por el personal técnico de CHRISTEYNS en industrias alimentarias, han permitido determinar los puntos críticos con presencia de biofilms y establecer procedimientos que han conseguido su eliminación, controlando de este modo la presencia de contaminación microbiológica que ponía entredicho la seguridad de los alimentos elaborados.

Se presentan a continuación dos ejemplos de esta actividad de asistencia técnica, uno de ellos en circuitos cerrados y otro en superficies abiertas.

Control de biofilms en circuitos de bebidas

Se notificó la presencia de contaminación microbiológica en envases de bebida refrescante. Esta contaminación no se presentaba en todos los envases o lotes, sino que se manifestaba de forma discontinua. Este tipo de contaminación es un indicio indirecto de la posible presencia de biofilms, que son arrastrados (las porciones desprendidas y los microorganismos presentes en el biofilm) por el flujo de la bebida en circulación y depositados en los envases. Se procedió al desmontaje de secciones del circuito, para su inspección visual y aplicar el test de detección de biofilms TBF 300. Se apreció una coloración rosada persistente, en determina-das uniones y codos del circuito, lo que demostró la presencia de matriz de biofilm, y que estos puntos pueden ser reservorios de microorganismos (Figura 1).

Figura 1. En las fotografías adjuntas se observa presencia de biofilm, detectado mediante la coloración rosada que produce el TBF300 en presencia de la matriz. El biofilm se observó en válvulas y roscas de conexión entre los tubos del circuito.

Se implementó un procedimiento para el control de biofilms, consistente en la recirculación, después de una fase inicial de enjuague y limpieza alcalina, del producto MIDA SAN 328 EC a la dosis del 3% durante 3 horas. Posteriormente, se efectuó un enjuague con agua hasta eliminación de residuos. Tras la realización de los tratamientos no se detectó presencia de bio-film y los resultados microbiológicos realizados por la empresa determinaron la ausencia de contaminación microbiológica en el producto final en sucesivas fabricaciones. Se instauró un protocolo preventivo incorporando, al procedimiento de limpieza y desinfección habitual, el tratamiento periódico de los circuitos con MIDA SAN 328 EC.

Control de biofilms en superficies abiertas

En ocasiones se ha notificado por parte de diferentes industrias alimentarias la presencia de contaminación microbiológica inaceptable en producto final, incluso con presencia de Listeria monocytogenes. Al abordar el problema, la primera etapa del estudio consiste en la determinación de las causas, relacionadas en gran parte con la presencia de biofilms en las superficies que entran en contacto directo con el alimento en proceso. Para ello, el empleo del test TBF 300 constituyó una herramienta fundamental para detectar la presencia de biofilms, que actúan como nichos de contaminación y que dificultaban la acción de los productos biocidas, permitiendo la persistencia de las células microbianas.

En las siguientes fotografías (Figuras 2, 3 y 4) pueden observarse resultados positivos a la presencia de biofilms, determinados por el test TBF 300, en diferentes superficies de industrias alimentarias que se establecieron, tras los ensayos microbiológicos pertinentes, como la causa de contaminación del producto final por microorganismos alterantes y patógenos.

Figura 2. Aplicación de TBF300 en un sistema de cuchillas y coloración resultante que indica la presencia de biofilms

Figura 3. Presencia de biofilms en tolvas de dosificación

Figura 4. Presencia de biofilms en elementos de los equipos y drenajes de una sala de elaborados cárnicos.

La detección de los biofilms permitió iniciar en los puntos observados procedimientos específicos para su control, mediante la incorporación de una fase de higienización con MIDA SAN 327 BF, desinfectante con acción frente a biofilms que permite eliminar la matriz del mismo y lisar las células microbianas. Una vez resuelto el problema se establecieron frecuencias de aplicación con este producto para prevenir la formación del biofilm y la aparición de nuevos problemas microbiológicos en el producto elaborado.

Conclusión

La presencia de microorganismos alterantes y patógenos en las instalaciones y equipos de las industrias alimentarias es relativamente frecuente, ya que pueden introducirse en las plantas de fabricación por múltiples vías. Una vez que se encuentran en las instalaciones de una industria alimentaria, una combinación de diversos factores determina su capacidad de sobre-vivir en las mismas, convirtiéndose así en un peligro potencial para los alimentos que se elaboran.

Uno de los aspectos que más influye es la capacidad de los microorganismos para formar biofilms, por ello, es imprescindible utilizar técnicas de detección y diagnóstico apropiadas, que permitan implementar y evaluar estrategias y planes de control, para así garantizar la seguridad de los alimentos y la salud de los consumidores.

Referencias

Betelgeux Christeyns (2020). Gama Control de Biofilm. Biofilmtest. Consultado el 29 de enero de 2020.

Colagiorgi, A., Bruini, I., Di Ciccio, P.A., Zanardi, E., Ghidini, S., Ianieri, A. (2017). Listeria mono-cytogenes Biofilms in the Wonderland of Food Industry. Pathogens, 6, 41. doi.org/10.3390/pathogens6030041.

Lorenzo, F. (2019). Herramientas rápidas para el control microbiológico de superficies. Blog Betelgeux-Christeyns, 30 abril 2019. https://www.christeyns.com/es-es/evaluacion-de-la-eficacia-de-dos-metodos-rapidos-para-el-control-in-situ-de-contaminacion-microbiana-y-biofilms-2/. Consultado el 27 de enero de 2020.

Orihuel, E., Bertó, R. Canet, J.J., Lorenzo, F., Milvaques, A. (2013). Listeria monocytogenes en industrias cárnicas. Cap. 4. Control de Listeria en la industria. Ed. Betelgeux (Gandia).

Puga, C. H., Dahdouh, E., SanJose, C., Orgaz, B. (2018). Listeria monocytogenes Colonizes Pseudomonas fluorescens Biofilms and Induces Matrix Over-Production. Frontiers in microbiology, 9, 1706. doi:10.3389/fmicb.2018.01706