Formación de biofilms multiespecie asociados a superficies de la industria alimentaria : estrategias de biocontrol - Agustín, María del Rosario (2023)
Teniendo en cuenta el número de industrias alimentarias afectadas por el desarrollo de biofilms, es imprescindible un análisis integral e interdisciplinario de los factores que intervienen en su formación a fin desarrollar estrategias de remoción o prevención de estos. En esta tesis se propuso como objetivo principal profundizar el conocimiento sobre la adhesión, formación y producción de metabolitos en los biofilms formados por levaduras, principales deteriorantes de la industria productora de jugos, en presencia de bacterias patógenas pertinentes a la seguridad de los jugos de frutas, a fin de evaluar posibles estrategias de biocontrol. En el Capítulo I, se analizaron los biofilms multiespecie formados por levaduras y su asociación con bacterias patógenas, basándose en la hipótesis de que las levaduras presentes en la microbiota residente de las superficies de los equipos de producción de jugos de frutas pueden favorecer la persistencia de las bacterias a través de la formación de biofilms. Inicialmente, se llevaron a cabo estudios de los parámetros relacionados con la formación de biofilms de Listeria monocytogenes. Los resultados demostraron que Listeria exhibe un carácter altamente hidrofóbico, es móvil, produce curli y celulosa, es viable en jugo de manzana y se adhiere al acero inoxidable (AI) a 25 oC. Seguidamente, se describieron los biofilms formados por Rhodotorula mucilaginosa, Candida tropicalis, Candida krusei y Candida kefyr, en presencia de L. monocytogenes, Salmonella enterica o Escherichia coli O157:H7, sobre AI y membranas de ultrafiltración (MUF), empleadas para la clarificación de los jugos. Los análisis sobre los biofilms se realizaron empleando técnicas de recuento en placa, microscopía de fluorescencia y microscopía electrónica de barrido. Los resultados revelaron que las estructuras levaduriformes (pseudohifas, blastoporas) proporcionan un entorno propicio para el anclaje y la adhesión de las bacterias patógenas, convirtiéndose así en un nicho elegible para su permanencia en un ambiente que simula la producción de jugos de frutas. En el Capítulo II, se exploró la actividad inhibitoria y antibiofilm de Lacticaseibacillus rhamnosus GG ATCC 53103 (LGG) y Lactobacillus casei ATCC 393 frente a L. monocytogenes, S. enterica y E. coli O157:H7. Se evaluaron dos estrategias de biocontrol: competencia, en la cual tanto las células de Lactobacillus como las bacterias patógenas colonizan simultáneamente la superficie de AI; y exclusión, donde se forma un biofilm protector con células de Lactobacillus sobre la superficie de AI previo a la incorporación de las bacterias patógenas. Ambas especies de Lactobacillus: presentaron alta capacidad adhesiva sobre AI, sin alterar los parámetros fisicoquímicos del jugo de manzana. Además, estas cepas mitigaron la proliferación y adhesión de las bacterias patógenas hasta niveles no detectables en AI. Estos resultados sugieren que las cepas de Lactobacillus estudiadas podrían ser candidatas prometedoras para la formación de biofilms protectores en entornos de producción de jugos, ofreciendo una estrategia efectiva para controlar la adhesión microbiana en superficies relacionadas con la industria alimentaria. Con el objetivo de reducir o prevenir la colonización de las levaduras en las superficies y, de este modo, evitar la adhesión de bacterias patógenas que puedan entrar al sistema de producción de jugos de frutas, en el Capítulo III se evaluó la eficacia de moléculas quorum sensing (MQS) producidas por levaduras y del agente antifúngico natamicina (NAT), que se utiliza habitualmente en la industria alimentaria. En primer lugar, se identificaron compuestos orgánicos volátiles (VOC) en biofilms de levaduras, y cuantificaron en presencia y ausencia de bacterias patógenas afectaba su producción. La técnica de extracción con disolventes y la micro extracción en fase sólida se emplearon para la extracción de COV, seguida de un análisis mediante cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas. Los resultados demostraron que los biofilms de C. tropicalis producen farnesol (FAR), tirosol (TIR) y 2- feniletanol (2-FE), tres compuestos reconocidos como MQS. Por otro lado, la presencia de las bacterias patógenas no afectó significativamente (p>0,05) la producción de los COV liberados por las levaduras. En segundo lugar, se analizó el efecto de farnesol 0,06 mM (FAR) en combinación con natamicina 0,01 mM (NAT) sobre biofilms de levaduras y multiespecie formados sobre AI y MUF. Los biofilms tratados con NAT+FAR mostraron inhibición de la filamentación de las levaduras y una alteración significativa de la estructura tridimensional tanto en AI como en MUF. Además, se observó una disminución en la adhesión de L. monocytogenes, S. enterica y E. coli O157:H7 en los biofilms multiespecie. La combinación NAT+FAR podría considerarse un agente de control prometedor para prevenir la formación de biofilms en las líneas de procesamiento de jugo de manzana.