Detección de patógenos en alimentos de baja humedad

Detección de patógenos en alimentos de baja humedad

Los alimentos con bajo contenido de humedad (LMF) son alimentos que tienen cantidades pequeñas de agua ya sea por su naturaleza o como resultado de elaboraciones como el secado o la deshidratación de alimentos con mayor contenido de humedad. Los más típicos son los cereales y granos, harinas, leche en polvo u otros preparados en polvo para lactantes, especias, chocolate, fruta y verdura seca, frutos secos y derivados, proteína hidrolizada, café, té, alimentos para mascotas y alimentación animal en general. Son alimentos con una actividad de agua baja.

Durante años se ha creído que los productos con bajo contenido en humedad no podían sufrir contaminación microbiológica, ya que la mayoría de los microorganismos necesitan una actividad de agua mayor o igual a 0,91 para poder crecer y los niveles de actividad de agua de estos productos es siempre inferior al 0,85.

A pesar de los problemas que pueden tener los microorganismos para crecer en esas condiciones no quiere decir que no puedan sobrevivir.

Son muchos los brotes de enfermedades de transmisión alimentaria que se asocian a productos LMF contaminados con Salmonella spp., Bacillus cereus, Cronobacter sakazakii, Clostridium spp., cepas de E.Coli productoras de Shiga y Staphylococcus aureus.

Normalmente, los patógenos pueden permanecer en estos productos durante mucho tiempo y cuando se dan las condiciones adecuadas pueden desarrollarse y causar enfermedades. Existen diversos estudios que documentan la supervivencia a largo plazo de las bacterias patógenas en LMF. Salmonella spp, STEC y Cronobacter pueden permanecer viables, incluso varios años, en condiciones de baja humedad. Además, los microorganismos patogénicos muestran mayor resistencia al calor en los LMF ya que la exposición a baja actividad de agua hace que los microorganismos desarrollen tolerancia a otras tensiones: bajo pH, tolerancia a sales biliares, a desinfectantes, a radiación UV y al calor.

Salmonella spp, STEC y Cronobacter pueden permanecer viables, incluso varios años, en condiciones de baja humedad.

También se ha demostrado que la dosis infecciosa de los patógenos en los LMF es más baja de lo habitual. En varios brotes de Salmonella en LMF (chocolate, cacahuete o pimentón en polvo entre otros) se ha encontrado que el número de células viable era de aprox. 13 UFC/g mientras que en otros alimentos contaminados la dosis infecciosa suele ser mucho más alta, superior a 105/UFC.

Todos coinciden en que estos alimentos pueden suponer peligros microbiológicos y, por tanto, deben controlarse. Consecuentemente, muchos organismos como FDA, USDA, Health Canadá, la EFSA o el Codex han desarrollado directrices para la manipulación y el análisis de estos alimentos.

Los patógenos se introducen en los LMF debido a la contaminación cruzada durante el procesado o a través de ingredientes contaminados. Las agencias reguladoras, como el FDA, por ejemplo, recomiendan realizar análisis de peligros en los alimentos que van destinados a humanos y los fabricantes deben considerar los posibles peligros biológicos, químicos y físicos relacionados con las materias primas y otros ingredientes, los procesos y el entorno de producción.

Más allá de los alimentos acabados: entornos de producción

El enfoque que suele darse es que los análisis en producto final sean justo antes de la liberación, pero las nuevas directrices van más allá y prestan especial atención al monitoreo ambiental y al proceso completo como formas de prevenir la contaminación.

Una de las prácticas más importantes es realizar una buena limpieza.

Cuando se recogen resultados de monitoreo antes y después de la limpieza se obtiene, por parte de los fabricantes, una idea de la efectividad de los controles de higiene y su programa de limpieza y desinfección. Con estos datos es posible ajustar las estrategias, las prácticas y la formación en el área de limpieza de las empresas.

Los programas de muestreo bien diseñados e implementados permiten detectar lugares donde la concentración de patógenos es más elevada.

Control de patógenos en LMFs

Cada etapa de la cadena productiva -desde la obtención de todos sus ingredientes, la prevención de contaminación cruzada desde la recolección hasta la post-producción, pasando por las medidas y los procedimientos usados en la limpieza y desinfección e implementando medidas de control de los procesos de eliminación de microorganismos- es critica y esencial para hacer más seguros los productos LMF. Aunque los procesos térmicos de hoy en día sean muy adecuados y permitan la monitorización continua, no quiere decir que no haya opciones de mejora.

Tecnologías de detección de patógenos y LMFs

La eliminación y/o prevención de patógenos en el proceso productivo a través de conocer las materias primeras y de analizar el producto terminado son las claves para asegurar la seguridad de los productos que se liberan.

Debemos asegurar que conocemos las materias primeras y que realizamos los análisis adecuados a los productos finales para garantizar la seguridad del producto. Si usamos tecnologías incorrectas o inadecuadas pueden tirar por la borda el trabajo bien hecho en las etapas previas.

Las tecnologías de detección de patógenos de alto rendimiento son capaces de identificar patógenos intactos, así como células patógenas que hayan sido dañadas por congelación, secado, tratamientos antimicrobianos, u otras condiciones de procesado. Los métodos de detección de patógenos normalmente requieren un paso de enriquecimiento para permitir a las bacterias crecer hasta niveles detectables, y este paso de nutrición y recuperación es especialmente crítico para los LMFs.

Los productores de alimentos – LMFs u otros tipos – mayoritariamente utilizan una de las dos herramientas para la detección de bacterias en sus productos con baja humedad: pruebas basadas en cultivos y métodos rápidos.

Las pruebas basadas en cultivos, o métodos tradicionales, se basan en el crecimiento de patógenos en medios selectivos, seguido del recuento de colonias visibles según ciertas características, como su capacidad para crecer en presencia de un químico particular (ej. sales, bilis) o su capacidad para utilizar algunos químicos o nutrientes en concreto.

Los métodos rápidos para la detección de patógenos de origen alimentario han evolucionado en los últimos años con avances fundamentales en inmunología y biología molecular y la aplicación de estos avances en métodos de análisis. La exactitud de estos métodos rápidos es validada generalmente frente a los mismos métodos estándar utilizados en métodos de cultivo – FDA BAM, ISO, o USDA MLG, por ejemplo.

En comparación con las pruebas de cultivo tradicionales, estos métodos rápidos no solo ofrecen una mayor exactitud, sino que además reducen drásticamente los tiempos para la obtención de resultados y ofrecen una mejor facilidad de uso.

Cuando se trata de métodos rápidos, los ensayos basados en antígeno/anticuerpo como los ELISA o de flujo lateral han sido utilizados durante algunos años, pero una preocupación creciente con estos métodos es la reactividad cruzada con organismos no objetivo.

Los métodos basados en el ADN son considerados generalmente más precisos, ya que se centran en una secuencia de ADN única y específica de la bacteria.

Entre los distintos tipos de métodos rápidos basados en el ADN, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR por sus siglas en inglés) ha sido muy utilizada para la detección de patógenos de origen alimentario. El método iQ-Check de Bio-Rad, está validado para la detección de Salmonella, STEC (O157 y no-O157), Listeria spp., L. monocytogenes, Cronobacter, y otros organismos.

La PCR utiliza Taq polimerasa y repetidos ciclos (calentando y enfriando) para amplificar ADN, basándose en aparatos capaces de calentar y enfriar rápidamente. Además, los métodos de PCR normalmente requieren varios pasos para procesar muestras enriquecidas de alimentos y amplificar el ADN objetivo para la detección de patógenos.

Los nuevos métodos basados en el ADN, como por ejemplo la tecnología LAMP (amplificación isotérmica mediada por bucle, por sus siglas en inglés) que ofrece 3M (3M™ MDS) ofrecen una alternativa a la PCR.

Esta prueba está validada para la detección de Salmonella, E.Coli O157, Cronobacter y otros patógenos implicados en estos alimentos con baja actividad de agua, pero con un protocolo más simple, de menos pasos y menos instrumentación.

La tecnología LAMP utiliza Bst polimerasa con capacidad de desplazar la cadena, permitiendo amplificar a una única temperatura sin necesidad de realizar ciclos a distintas temperaturas. Además, la Bst polimerasa es más resistente a los inhibidores de medios o matrices de alimentos que pueden afectar a los resultados en una PCR.  EL MDS (Molecular Detection System) basado en LAMP integra una tecnología patentada de bioluminiscencia que realiza la detección con dos pasos de transferencia y sin necesidad de pasos para la extracción y purificación del ADN.

Los ensayos de PCR y LAMP han sido validados para varios LMFs. Los fabricantes necesitan seleccionar un método apropiado que se ajuste a sus objetivos y necesidades basándose en la comparación de beneficios como el coste, la facilidad de uso y validaciones.

Actualmente, la secuenciación genómica completa (WGS por sus siglas en inglés) proporciona la composición completa de ADN de un sujeto de prueba, permitiendo a organismos diferenciarse con precisión, algo que no es posible con otras tecnologías. WGS es una tecnología emergente para aplicaciones en seguridad alimentaria, pero principalmente está siendo utilizada por agencias reguladoras como la FDA y la USDA para identificar fuentes de contaminación cuando se producen brotes. Su amplio uso para pruebas de rutina de seguridad alimentaria es discutible dados el coste y complejidad del método.

LMF, negocio al alza

La industria LMF se está centrando en los cambios principales para producir la mayor calidad alimentaria. Están siendo decretados nuevos requisitos en controles de cadenas de distribución, programas de monitorización ambiental, formación y registro de datos.

Productores de alimentos con baja actividad de agua se ven obligados a buscar procedimientos más competitivos, económicos y que les permitan reducir el tiempo de obtención de resultados, para poder liberar producto al mercado más rápido. Los brotes y casos recientes nos recuerdan la importancia que tienen estas pruebas para garantizar la seguridad alimentaria.

Para minimizar el riesgo y mejorar la eficiencia se deben diseñar todos los flujos de trabajo. Los planes de limpieza, su validación y verificación y análisis de producto pueden contribuir a que los productos LMF que llegan al consumidor sean seguros.