Desde que se desarrolló la microbiología, los investigadores han estudiado los microorganismos presentes en la naturaleza o bien directamente de la naturaleza o bien de forma artificial en el laboratorio, pero siempre se han estudiado de forma aislada: microorganismo de estudio más un medio de cultivo, aunque en realidad no existen así en el medio natural. Se sabe que, en realidad, los microorganismos viven en el medio natural en forma de biofilm. En este artículo explicaremos qué son y qué impacto tienen sobre la seguridad alimentaria.
Se estima que el 99% de las células bacterianas viven en forma de biofilm mientras que sólo el 1% lo hace de forma libre. Podemos encontrar biofilms sobre las rocas en el lecho de un río, en el casco de los barcos o incluso sobre nuestros dientes, en forma de sarro.
La presencia de microorganismos es un gran riesgo para la seguridad alimentaria. Cuando estos microorganismos están presenten en forma de biofilm tienen unas características especiales que debemos conocer para poder eliminarlos.
¿Qué es un biofilm?
En los años 70 los científicos planteaban que la mayor parte de microorganismos existían en forma de biofilm, pero no fue hasta el desarrollo del microscopio electrónico de barrido (SEM) que se impulsó su estudio. En 2002 Duncan definió los biofilms como comunidades microbianas complejas que pueden contener bacterias y hongos que sintetizan y excretan una matriz de protección que las adhiere fuertemente a un soporte sólido.
Este soporte sólido puede ser cualquier tipo de superficie, hidrófilas, hidrófobas, orgánicas e inorgánicas: alimentos, plantas, acero, plástico, acero inoxidable, cristal, etc.
¿De qué está compuesto un Biofilm?
Microorganismos
Pueden estar formados por una sola especie de microorganismos; biofilm monoespecífico o bien, lo más habitual, por diferentes especies de microorganismos; biofilm multiespecífico.
En la industria alimentaria encontramos habitualmente biofilms de Listeria, bacteria ampliamente distribuida por todas partes motivo por el que tiene muchas oportunidades de formar biofilms, puede formar tanto biofilms mono como multiespecífico. E. Coli, Salmonella o Pseudomonas, esta última muy presente en ámbitos clínicos que, la cual en la industria alimentaria forma biofilms multiespecíficos con bacterias como Listeria o Salmonella.
Matriz polimérica EPS
Es un conglomerado de agua junto con diferentes tipos de biopolímeros como polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos y fosfolípidos. La matriz, de consistencia limosa y pegajosa, actúa como una barrera física que envuelve y protege los microorganismos.
Para eliminar los biofilms deberemos romper esta barrera protectora para que el producto biocida pueda acceder a los microorganismos del interior y eliminarlos.
¿Cómo se forman los Biofilms?
Estudios a nivel de laboratorio establecen que la formación de Biofilms se da en 5 fases:
Fase de adsorción y fijación: se da en pocos minutos. Comienza en el momento en que un microorganismo individual se une a una superficie. Esta unión puede darse mediante los pilis o flagelos, por difusión o gravedad, pero, en todo caso, esta unión es débil, reversible y puede eliminarse fácilmente ejerciendo fuerza mecánica.
Siempre que en una superficie exista materia orgánica y agua se facilita que los microorganismos se fijen y, por tanto, lo hagan formando biofilm.
Fase de Colonización: se da al cabo de 2/4 horas. Cuando los microorganismos se han adherido a la superficie y las condiciones del medio son propicias, empiezan a multiplicarse colonizando la superficie.
Fase de Formación: después de 6/12 horas, los microorganismos empiezan a fabricar la mezcla de polímeros, lípidos, polisacáridos, etc. y la excretan hacia el exterior formando la matriz EPS. Esta matriz mantiene unidas las células entre sí formando una estructura similar a una tela de araña.
Fase de Crecimiento/maduración: tras 2 a 4 días, a medida que el biofilm madura, se forman canales intersticiales para permitir el intercambio de nutrientes y agua del exterior al interior y las especies del biofilm cooperan entre ellas para garantizar su subsistencia.
Fase de dispersión: tras 2 a 4 días, cuando el biofilm está maduro, periódicamente libera unas pocas células que colonizan otras superficies para formar nuevos biofilms.
¿Cómo afectan los Biofilms a la Industria Alimentaria?
La presencia de biofilm en la industria alimentaria es un problema de seguridad alimentaria ya que son una posible fuente de contaminación persistente, pueden deteriorar los alimentos y causar daños en las instalaciones y equipos.
Los biofilms, dada su morfología, son más difíciles de eliminar que los microorganismos en estado libre ya que tienen unas propiedades que no presentan en estado planctónico. Los biofilms:
- Protegen los microorganismos frente las condiciones ambientales
- Las distintas especies que los forman cooperan entre ellas para garantizar la disponibilidad de alimentos
- El biofilm les confiere mayor resistencia a los biocidas porque la matriz provoca una difusión más lenta del biocida hacia el interior del biofilm y los microorganismos tienen una fisiología distinta a la de su forma libre (testada a laboratorio)
Unas condiciones higiénicas deficientes aumentan la posibilidad de desarrollo de biofilm ya que únicamente necesitan nutrientes, humedad y un lugar donde adherirse. Es necesario diseñar correctamente las instalaciones, escoger los productos de limpieza y desinfección idóneos, establecer un protocolo de higiene y desinfección eficiente, aplicarlo de forma adecuada y establecer sistemas de verificación frecuentes para evaluar la eficacia de los métodos.
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