Biopreservación

La biopreservación es el uso de microbiota natural o controlada o antimicrobianos como método para conservar alimentos y prolongar su vida útil . ^{[ 1 ]} La biopreservación de alimentos, especialmente mediante el uso de bacterias lácticas (BAL) que inhiben los microbios que causan el deterioro de los alimentos, se ha practicado desde tiempos remotos, inicialmente de forma inconsciente, pero con el tiempo con una base científica cada vez más sólida. ^{[ 2 ]} Las bacterias beneficiosas o los productos de fermentación producidos por estas bacterias se utilizan en la biopreservación para controlar el deterioro e inactivar los patógenos en los alimentos. ^{[ 3 ]} Existen diversos modos de acción mediante los cuales los microorganismos pueden interferir con el crecimiento de otros, como la producción de ácidos orgánicos , lo que resulta en una reducción del pH y la actividad antimicrobiana de las moléculas de ácido no disociadas, una amplia variedad de pequeñas moléculas inhibidoras, incluido el peróxido de hidrógeno, etc. ^{[ 2 ]} Es un enfoque ecológico benigno que está ganando cada vez más atención. ^{[ 1 ]}

En el procesamiento de carne, la biopreservación se ha estudiado ampliamente en productos cárnicos fermentados y productos cárnicos listos para el consumo. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} El uso de poblaciones microbianas nativas o introducidas artificialmente para mejorar la salud y la productividad animal, y/o para reducir organismos patógenos, se ha denominado enfoque probiótico o de mejora competitiva. ^{[ 17 ]} Las estrategias de mejora competitiva que se han desarrollado incluyen la exclusión competitiva, la adición de un suplemento microbiano (probiótico) que mejora la salud gastrointestinal y la adición de un nutriente limitante no digerible por el huésped (prebiótico) que proporciona a una población microbiana comensal existente (o introducida) una ventaja competitiva en el tracto gastrointestinal. ^{[ 15 ]} Cada uno de estos enfoques utiliza las actividades del ecosistema microbiano nativo contra los patógenos al capitalizar la competencia microbiana natural. En términos generales, las estrategias de mejora competitiva ofrecen un método natural y "verde" para reducir los patógenos en el intestino de los animales de producción. ^{[ 15 ]}

Los productos pesqueros son una fuente de una amplia variedad de nutrientes valiosos como proteínas, vitaminas, minerales, ácidos grasos omega-3, taurina, etc. Sin embargo, también se asocian con intoxicaciones e infecciones en humanos. Aproximadamente entre el 10 y el 20 % de las enfermedades transmitidas por los alimentos se atribuyen al consumo de pescado. ^{[ 18 ]} La cambiante demanda de los consumidores ha reducido el atractivo de los procesos tradicionales aplicados a los mariscos (por ejemplo, salazón, ahumado y enlatado) en comparación con tecnologías más suaves que implican menor contenido de sal, menor temperatura de cocción y envasado al vacío (VP)/en atmósfera modificada (MAP). Estos productos, denominados productos de pescado ligeramente conservados (LPFP), generalmente se elaboran a partir de mariscos frescos y su posterior procesamiento aumenta el riesgo de contaminación cruzada. ^{[ 18 ]} Estos tratamientos más suaves generalmente no son suficientes para destruir los microorganismos y, en algunos casos, pueden desarrollarse bacterias patógenas y de deterioro psicotolerantes durante la vida útil prolongada de los LPFP. Muchos de estos productos también se consumen crudos, por lo que minimizar la presencia y prevenir el crecimiento de microorganismos es esencial para la calidad y la seguridad alimentaria. ^{[ 18 ]} La seguridad y estabilidad microbiana de los alimentos se basan en la aplicación de factores conservantes llamados barreras. ^{[ 19 ]} La delicada textura y sabor de los mariscos son muy sensibles a las tecnologías de descontaminación como la cocción y tecnologías suaves más recientes como la luz pulsada, la alta presión, el ozono y el ultrasonido. Los conservantes químicos, que no son procesos sino ingredientes, no son del agrado de los consumidores debido a la demanda de conservantes naturales. Una solución alternativa que está ganando cada vez más atención es la tecnología de biopreservación. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} En el procesamiento de pescado , la biopreservación se logra agregando antimicrobianos o aumentando la acidez del músculo del pescado. La mayoría de las bacterias dejan de multiplicarse cuando el pH es menor de 4,5. ^{[ 18 ]} Tradicionalmente, la acidez se ha aumentado mediante fermentación , marinado o agregando directamente ácido acético, cítrico o láctico a los productos alimenticios. Otros conservantes incluyen nitritos , sulfitos , sorbatos , benzoatos y aceites esenciales . ^{[ 4 ]} La principal razón de los estudios menos documentados sobre la aplicación de microorganismos protectores, bacteriófagos o bacteriocinas enLa diferencia entre los productos del mar para la biopreservación y los productos lácteos o cárnicos radica probablemente en que las primeras etapas de la biopreservación se han dado principalmente en alimentos fermentados, un proceso menos desarrollado entre los productos del mar. ^{[ 18 ]} La selección de bacterias protectoras potenciales en productos del mar es compleja debido a que necesitan adaptarse a la matriz del marisco (pobre en azúcar) y sus actividades metabólicas no deben alterar las características iniciales del producto, por ejemplo, mediante la acidificación, ni inducir un deterioro que pudiera provocar un rechazo sensorial. ^{[ 18 ]} Entre la microbiota identificada en mariscos frescos o procesados, las LAB siguen siendo la categoría que ofrece el mayor potencial para su aplicación directa como cultivo bioprotector o para la producción de bacteriocinas. ^{[ 18 ]}

Se ha implementado con éxito varias preparaciones de fagos en todo el mundo. Se han desarrollado varios métodos de aplicación/entrega en alimentos. Los bacteriófagos y sus endolisinas pueden incorporarse a los sistemas alimentarios de varias maneras, como pulverización, inmersión o inmovilización, solos o en combinación con otras barreras. ^{[ 22 ]} La preparación de fagos LMP-1O2 se ha comercializado posteriormente como "ListShield" Intralyx, Inc. Se ha demostrado que es eficaz contra 170 cepas diferentes de L. monocytogenes , reduciendo significativamente (de 10 a 1000 veces) la contaminación por Listeria cuando se pulveriza sobre alimentos listos para el consumo, sin cambiar la composición general, el sabor, el olor o el color del alimento. ^{[ 13 ]} La empresa Intralytix también ha comercializado preparaciones antimicrobianas basadas en fagos como SalmoFresh y SalmoLyse para controlar S. enterica . ^{[ 23 ]} SalmoFresh se prepara con un cóctel de bacteriófagos líticos de origen natural que eliminan selectiva y específicamente la Salmonella, incluidas cepas pertenecientes a los serotipos más comunes/altamente patógenos Typhimurium, Enteritidis, Heidelberg, Newport, Hadar, Kentucky y Thompson. Según el fabricante, SalmoFresh está diseñado específicamente para tratar alimentos que tienen un alto riesgo de contaminación por Salmonella . En particular, la carne roja y las aves de corral pueden tratarse antes de la molienda para lograr reducciones significativas en la contaminación por Salmonella . SalmoLyse es un cóctel de fagos reformulado derivado de SalmoFresh en el que se han reemplazado dos de los seis fagos del cóctel original. ^{[ 23 ]} Se han formulado y referenciado preparaciones adicionales de bacteriófagos para ser utilizadas para reducir la carga microbiana de los animales antes del sacrificio y están disponibles comercialmente de Omnilytics, como la línea de productos BacWash contra Salmonella Omnilytics . Se ha desarrollado otra aplicación comercial, Listex_ P100 por Micreos en los Países Bajos , a la que la FDA y el USDA otorgaron el estatus de generalmente reconocido como seguro (GRAS) para su uso en todos los productos alimenticios. ^{[ 22 ]}

Otra aplicación comercial importante de bacteriófagos es ELICOSALI, un cóctel de fagos de amplia gama contra Salmonella y " E. coli ", para el tratamiento de productos agrícolas desarrollado por el Instituto Eliava en Tiflis, República de Georgia . ^{[ 13 ]}

La biopreservación aprovecha de manera juiciosa el potencial antimicrobiano de los microorganismos presentes de forma natural en los alimentos y/o sus metabolitos, con una larga trayectoria de uso seguro. Las bacteriocinas, los bacteriófagos y las enzimas codificadas por bacteriófagos se incluyen en esta teoría. El papel tradicional y prolongado de las bacterias lácticas en las fermentaciones de alimentos y piensos es el factor principal relacionado con el uso de bacteriocinas en la biopreservación. Las LAB y sus bacteriocinas se han consumido involuntariamente durante siglos, estableciendo una larga historia de uso seguro. Su espectro de inhibición antimicrobiana, su modo de acción bactericida, su relativa tolerancia a las condiciones de procesamiento (pH, NaCl, tratamientos térmicos) y la falta de toxicidad para las células eucariotas refuerzan su papel como biopreservantes en los alimentos. ^{[ 24 ]} La evaluación de cualquier nuevo principio activo antimicrobiano se realiza en la carne por el USDA, que se basa en la evaluación GRAS de la FDA, entre otros datos de idoneidad.