Aunque muchos de ustedes no lo sepan, a las bacterias no les gusta vivir en soledad. Suelen crear comunidades llamadas biopelículas o biofilms bacterianos. De hecho, más del 95 % de las bacterias del planeta forman parte de estas estructuras.
Los biofilms pueden estar formados por uno o varios tipos de bacterias, y presentan diferentes fases en su formación:
Adherencia de la bacteria a una superficie, que puede ser un sustrato inerte o un tejido vivo.
Fase inicial de maduración, con crecimiento y división bacteriana.
Etapa posterior de producción de sustancias protectoras donde están embebidas las bacterias. Esto se denomina matriz polimérica extracelular y está formada mayoritariamente por agua y macromoléculas de carbohidratos. Proporciona al biofilm un aspecto mucilaginoso (viscoso).
Desarrollo final del biofilm. Las bacterias se dispersan para formar nuevas biopelículas.
Las bacterias son más fuertes juntas
Las bacterias que habitan en estas comunidades están muy organizadas. Transportan los nutrientes hacia el interior del biofilm por canales de agua formados entre ellas y son capaces de movilizar los desechos del metabolismo hacia el exterior.
Estas estructuras son, además, una gran estrategia adaptativa que aumenta la capacidad de supervivencia bacteriana:
Protege a las bacterias frente a la respuesta inmunitaria del hospedador, la desecación y los compuestos antimicrobianos (como antibióticos o desinfectantes).
Incrementa la disponibilidad de nutrientes necesarios para su crecimiento.
Mejora el aprovechamiento del agua.
Facilita el intercambio de información entre bacterias (transferencia de material genético).
¿Un problema para la industria alimentaria?
La presencia de biopelículas en la industria alimentaria es un problema muy serio. Las bacterias en comunidad son más resistentes a la acción de los desinfectantes utilizados para su eliminación, lo que favorece la supervivencia y la persistencia bacterianas.
Esto supone un riesgo para los consumidores, puesto que si no se limpian y desinfectan adecuadamente las superficies, las bacterias pueden contaminar los alimentos que se están elaborando. Esto puede provocar el deterioro de los productos y la transmisión de enfermedades. De hecho, se estima que más del 60 % de los brotes de enfermedades de transmisión alimentaria están asociados a la presencia de biofilms en los entornos de procesado de alimentos.
Los biofilms son también un problema en el sistema sanitario y son responsables de la mayor parte de las infecciones hospitalarias.
Entre las especies formadoras de biofilms más importantes en relación con la seguridad alimentaria se encuentran:
Listeria monocytogenes: quesos de pasta blanda, productos cárnicos y de la pesca listos para el consumo y vegetales crudos.
Salmonella enterica: huevos y carne de ave.
Escherichia coli: carne, leche cruda y hortalizas crudas.
Campylobacter jejuni: carne de pollo.
Bacillus spp.: carne, verduras cocidas, arroz, sopas, quesos, leche y brotes de vegetales crudos.
Los biofilms pueden formarse en todo tipo de superficies, incluidos plástico, cristal, madera, metal, y también sobre los alimentos. Desde un punto de vista tecnológico, los biofilms son también un inconveniente en la industria alimentaria, porque pueden reducir el flujo de líquidos y la transmisión del calor, bloquear los poros de las membranas e incluso causar la corrosión de los metales.
Sin embargo, no todos los biofilms son perjudiciales. Por ejemplo, tenemos biofilms en nuestra piel y en la microbiota intestinal. Además, estas estructuras tienen un papel muy destacado en la elaboración de encurtidos y en la depuración de efluentes.
En este sentido, una estrategia muy prometedora que se está empezando a utilizar en las industrias es el diseño de biopelículas con ciertas bacterias inofensivas (bacterias ácido-lácticas). De esta forma, como el ecosistema está ocupado por estas bacterias, no queda sitio ni nutrientes para las patógenas (concepto de “exclusión competitiva”).
Estrategias para luchar contra los biofilms
Ante la gran problemática que suponen los biofilms para la industria alimentaria, los investigadores seguimos trabajando en el desarrollo de estrategias de control efectivas para prevenir la formación y lograr la eliminación de estas estructuras.
Para ello, es necesario ensayar diferentes compuestos antimicrobianos (a distintos tiempos y concentraciones), e incluso combinar diferentes sustancias. Esa es parte de la labor que estamos desarrollando, desde hace más de diez años, en nuestro grupo de investigación SEGURALI, de la Universidad de León.
A nivel de laboratorio, una técnica muy utilizada para el estudio de los biofilms es la microscopía láser confocal de barrido. Esta nos permite hacer la reconstrucción tridimensional de las biopelículas y obtener datos cuantitativos de los parámetros estructurales de los biofilms (biovolumen, porcentaje de superficie cubierta, altura).
Cuestión de vida o muerte
Las empresas deben desarrollar estrategias efectivas para controlar la posible presencia de biopelículas en sus equipos e instalaciones. Esto es especialmente importante en el caso de las industrias que elaboran productos listos para el consumo, donde deben incrementarse las precauciones ante la posible contaminación con microorganismos patógenos, ya que estos alimentos no van a sufrir ningún tratamiento posterior que elimine las bacterias.
En este contexto, cabe citar que en agosto de 2019 se notificó en España un brote de listeriosis (provocado por la bacteria Listeria monocytogenes) asociado al consumo de carne mechada (producto precocinado listo para el consumo). Este provocó algunas muertes, abortos espontáneos y un gran número de enfermos.
Para prevenir los brotes de enfermedades transmitidas por alimentos es imprescindible controlar todas las etapas de la cadena alimentaria, desde la producción primaria hasta el consumidor (“de la granja a la mesa”). Es importante garantizar una correcta limpieza y desinfección y hacer controles de laboratorio para valorar si estos procesos de higienización han sido eficaces.
Es necesario separar los alimentos crudos de los cocinados para evitar la contaminación cruzada, que es el paso de microorganismos desde los primeros (que suelen estar muy contaminados) hacia los segundos (en principio, libres de contaminación).
Los alimentos deben cocinarse de forma correcta, alcanzando la temperatura necesaria (tanto en su parte externa como en el interior) y durante el tiempo preciso para inactivar los microorganismos que pudieran estar presentes. Asimismo, los alimentos se deben conservar a las temperaturas adecuadas, manteniendo la cadena de frío en el caso de los productos refrigerados y congelados.
En conclusión, las biopelículas bacterianas están ampliamente distribuidas y podemos encontrarlas en nuestro día a día. En las industrias alimentarias existen diversas estrategias para luchar contra estas comunidades indeseables de bacterias, siendo la más importante realizar una correcta limpieza y desinfección.
Por todo esto, es esencial seguir ensayando nuevos tratamientos para conseguir una mejor desinfección de las superficies en contacto con los alimentos, ya que no debemos olvidar que ¡las bacterias de los biofilms son más resistentes que las de vida libre!