Control de biofilms en la industria alimentaria (III): monitorización

Introducción.

Los biofilms son estructuras complejas formadas por microorganismos que se fijan firmemente a una superficie mediante una matriz extracelular (conocida como EPS “extracelular polymeric substance” o exopolisacárido), generada por excreciones de los propios microorganismos y compuesta principalmente por polisacáridos y proteínas.

La presencia de biofilms en las superficies alimentarias aumenta el riesgo de contaminación microbiológica de los alimentos procesados, pudiendo originar importantes problemas de seguridad alimentaria y generar elevados costes tecnológicos.

Control de los biofilms.

Dada la complejidad que supone el control de biofilms en la industria alimentaria, su prevención y eliminación debe tratarse con un enfoque multidisciplinar, no existiendo una solución única que garantice su control. Cualquier proceso de mejora dirigido al control de los biofilms debe considerar los siguientes aspectos:

1. Diseño higiénico de instalaciones.
2. Protocolos de limpieza y desinfección (L&D).
3. Monitorización.
4. Protocolos de eliminación de biofilm (en caso necesario).

BIOFILM CONTROL

Por lo tanto, el control de los biofilms en la industria alimentaria debe afrontarse desde la ingeniería para el diseño de instalaciones, la química para los protocolos de limpieza/desinfección y la microbiología para la monitorización del proceso.

En esta publicación vamos a analizar los aspectos esenciales para una correcta monitorización del proceso, que permitan garantizar las máximas condiciones higiénicas de las instalaciones y así asegurar la total inocuidad de los alimentos procesados.

 

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Monitorización.

Para garantizar que el proceso productivo cumple los requerimientos higiénicos necesarios para asegurar la calidad de los alimentos es trascendental utilizar mecanismos de monitorización que permitan una adecuada validación y supervisión del proceso. Debemos disponer de las herramientas necesarias para detectar cualquier desviación microbiológica del proceso que pueda dar origen a un problema de seguridad alimentaria, previniendo así la formación de biofilms y evitando que una contaminación en un punto concreto de nuestras instalaciones pueda transformarse en un grave problema de contaminación de los alimentos.

Actualmente existen numerosas técnicas que permiten realizar la monitorización de las condiciones higiénicas de un proceso o instalación, ofreciendo una visión muy exacta de los niveles de contaminación microbiológica presentes en los puntos críticos de control.

 

Los métodos rápidos de control de higiene permiten obtener resultados de forma inmediata, permitiendo actuar al momento ante cualquier desviación en los parámetros de control de la higiene de la planta. Tienen como principal inconveniente una baja especificidad, puesto que no son sensibles únicamente a biofilms o microorganismos sino que también pueden dar falsos positivos en presencia de materia orgánica, incrustaciones y/o células muertas. Entre los mas utilizados, destacamos:

 

• Sistemas de detección rápida mediante tinción (ej. PROCHECK 1). Se trata de productos que contienen agentes de tinción que reaccionan frente a la EPS de los biofilms, produciendo una coloración permanente y fácilmente apreciable a simple vista. Es muy importante garantizar una correcta limpieza y desinfección de las superficies antes de su aplicación pues pueden dar falsos positivos en caso de presencia de materia orgánica e incrustaciones calcáreas.

Desagüe. Resultado positivo en test de tinción.

 

• Sistemas de detección de microorganismos catalasa positivos (ej. PROCHECK 2). Contienen peróxido de hidrógeno que reacciona frente a microorganismos catalasa positivos (como aureus o P.aeruginosa), presentes de forma habitual en biofilms. La liberación de oxígeno fruto de la reacción anterior genera la formación de espuma en las superficies contaminadas, fácilmente apreciable a simple vista, lo que permite una rápida y sencilla detección de contaminación. Para que la reacción sea visible se requiere alcanzar cierta carga microbiana, por lo que un resultado positivo es claro indicador de la presencia de biofilms. Por el contrario, la presencia de materia orgánica puede llegar a dar falsos positivos.

 

 

Interior tapa desagüe. Resultado positivo en test de catalasa.

 

• Bioluminiscencia por ATPmetría. La bioluminiscencia es una técnica rápida de análisis que permite detectar la presencia de microorganismos a partir del análisis de su ATP intracelular. Permite evaluar el estado higiénico de las instalaciones, al cuantificar la presencia celular en superficies y aguas, como indicador de microorganismos. La técnica consiste en la cuantificación de la intensidad lumínica emitida a partir de la reacción de las moléculas de ATP, presentes en restos celulares, con enzimas de tipo luciferasa. Detecta células viables e inviables así como microorganismos muertos y restos de ATP provenientes de materia orgánica. No es posible correlacionarlo con los sistemas de microbiología tradicional, pero es un sistema útil para tener una visión rápida del estado de higiene de los puntos de control que nos permite actuar de forma inmediata ante cualquier desviación.

 

• Sensores en línea. Durante los últimos años se han desarrollado varios sistemas de detección en continuo de determinadas sustancias indicadoras de la presencia de contaminación microbiológica o biofilms. Utilizando mecanismos de generación de una señal electroquímica, ya sean fuentes de luz no visible (como UV y NIR), sensores de variación de conductividad o biosensores (por reacción enzimática, anticuerpos, proteínas, etc.), permiten detectar de forma inmediata y en continuo la presencia de biofilms en superficies y circuitos.

 

Los métodos de control microbiológico por recuento son los métodos mas utilizados y reconocidos para la determinación del la contaminación microbiológica en superficies alimentarias. A partir de una toma de muestra, realizada directamente con lamas de contacto o mediante hisopos, esponjas o toallitas, se realiza un cultivo por incubación, que permite efectuar un recuento de las colonias de microorganismos presentes en la superficie. El uso de medios de cultivo selectivos permite también la identificación de algunas especies. Sin embargo, debido al largo tiempo requerido para el cultivo, crecimiento y recuento, superior a 48 horas, estos métodos impiden la toma de acciones correctoras de forma inmediata, por lo que es recomendable que sean utilizados en combinación con alguno de los métodos rápidos previamente mencionados. Se trata de métodos muy condicionados por una correcta estrategia de toma de muestra y poco sensibles a la presencia de biofilms, al detectar únicamente microorganismos viables, por lo que pueden dar lugar a falsos negativos.

 

Los sensores de control higiénico son una herramienta que permite realizar un análisis exhaustivo de los niveles de contaminación en superficies, ideal como metodología complementaria para obtener diagnósticos muy exactos de las condiciones higiénicas de un proceso. Se colocan en los puntos de control críticos de la instalación durante un periodo de tiempo, suficiente para que se puedan evidenciar las deficiencias de los procesos limpieza y desinfección. Una vez recuperados, permiten realizar, a nivel de laboratorio, un completo análisis de la contaminación microbiológica desarrollada, mediante técnicas de recuento por cultivo, visualización en microscopio (p.ej. SEM o epifluorescencia) o mediante avanzadas técnicas de caracterización y tipificación molecular, permitiendo identificar claramente los microorganismos causantes de la contaminación y/o la estructura de los biofilms desarrollados.

 

 Conclusiones.

La presencia de biofilms en la industria alimentaria puede originar importantes problemas de seguridad alimentaria y generar elevados costes tecnológicos. Las condiciones ambientales y los procesos de este tipo de industria favorecen su desarrollo, incrementando el riesgo de contaminación microbiológica de los alimentos procesados. Para evitarlo, debemos conocer sus mecanismos de crecimiento y tener a nuestra disposición las herramientas necesarias para prevenir su aparición, actuar de forma correctiva en caso de detectarlos en nuestras instalaciones y monitorizar correctamente el proceso.

La monitorización del proceso, implantando metodologías de validación de los protocolos de limpieza y desinfección y de control de la contaminación microbiológica en superficies, es una de las herramientas de mayor relevancia para conseguir los niveles higiénicos necesarios.

Para llevar a cabo una correcta monitorización del proceso, tenemos actualmente a nuestra disposición una amplia gama de metodológicas de determinación de las condiciones higiénicas, que no son excluyentes entre sí. Al contrario, será recomendable combinar diferentes métodos para disponer de un detallado diagnóstico del estado higiénico del proceso y así poder actuar de forma eficaz y rápida ante posibles desviaciones.

Referencias bibliográficas:

[1] Bertrana C., Serrat J.; Calvente D., Capdevila A.. Detección y prevención de biofilms en superficies alimentarias. Abril 2013. Eurocarne nº442, pág. 62-71.

Autor: Daniel Calvente

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