Descontaminación de alimentos poscosecha  mediante bacteriófagos

Las toxiinfecciones causadas por el consumo de alimentos contaminados por bacterias patógenas representan una amenaza significativa para la salud pública a nivel mundial. 
El uso recurrente de antibióticos ha contribuido al alarmante incremento de selección de cepas bacterianas multirresistentes lo que agrava este problema. 

A pesar de los diversos esfuerzos de la industria alimentaria para reducir la transmisión de microorganismos patógenos en sus productos, las infecciones ocasionadas por ellos, siguen siendo una de las principales causas de hospitalizaciones y muertes a escala mundial. 

Infecciones alimentarias

Según la Organización Mundial de la Salud (WHO), el consumo de alimentos contaminados provoca 600 millones de enfermedades y 420.000 muertes al año, lo que supone una carga económica que supera los 110.000 millones de dólares.
Campylobacter spp., Salmonella spp., Escherichia coli productora de la toxina Shiga (STEC) y Listeria monocytogenes se encuentran entre los patógenos más notificados en brotes alimentarios.

Otras bacterias, como Vibrio spp., Cronobacter sakazakii y Shigella spp. también se han reportado en un número considerable de casos. 

Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens y Staphylococcus aureus son particularmente importantes debido a la producción de toxinas bacterianas. 

El Centro Europeo para la Prevención y el Control de Enfermedades (ECDC) ha informado varios brotes asociados a la presencia de estos patógenos bacterianos y toxinas en diferentes alimentos, lo que enfatiza la importancia de abordar la contaminación en su suministro.

Bacteriófagos y mitigación de la carga bacteriana

Los esfuerzos para mitigar la carga microbiana en los alimentos, en particular en productos crudos como frutas y verduras frescas, implican diversas estrategias de descontaminación, incluyendo métodos térmicos y no térmicos. Sin embargo, estos métodos presentan limitaciones inherentes.

Los bacteriófagos son cada vez más reconocidos como agentes de biocontrol con un enorme potencial para la industria alimentaria. 

Los bacteriófagos, o simplemente fagos, son virus que infectan específicamente a las bacterias, las entidades más abundantes del planeta. Son parásitos intracelulares obligados que solo pueden reproducirse en presencia de una célula bacteriana huésped. 

Estos virus son inocuos para humanos, animales y plantas, lo que los convierte en una alternativa segura a los antibióticos convencionales y otros tratamientos utilizados en la industria alimentaria.

Incorporación de fagos

La incorporación de fagos en diferentes materiales se emplea a menudo en el contexto de sistemas de envasado activo diseñados para proteger los fagos, mantener su estabilidad y facilitar la liberación controlada. 

En los productos poscosecha, la aplicación de fagos en su forma libre, puede realizarse directamente en los alimentos o incorporados al envasado.

Modo de acción

Las diferencias en el proceso de infección bacteriana por fagos dependen de su ciclo de vida, que puede ser lítico o lisogénico. 

En el caso del ciclo lítico (fagos líticos), después de la unión e inyección del genoma del fago en la célula huésped, la maquinaria de replicación de ADN y síntesis de proteínas del huésped se suspende, orientando todo el mecanismo de biosíntesis para producir nuevas partículas de fago, que se liberan de la célula, culminando en la muerte de la bacteria. 

En el caso del ciclo lisogénico, los fagos (“fagos templados”) no inician automáticamente un ciclo lítico, sino que el genoma del fago se integra en el genoma de la célula huésped (como un profago) y puede prevenir la infección posterior de un  fago del mismo huésped, retrasando así la bacteriolisis. 

La inducción o escisión del profago del genoma puede ocurrir espontáneamente o en respuesta a desencadenantes celulares internos o externos. Esto resulta en la lisis y liberación de fagos progenie que pueden progresar y lisar o lisogenizar otras células bacterianas susceptibles. 

Mediante la integración en el genoma del huésped, los fagos templados pueden introducir nuevos genes funcionales en las bacterias, como genes de virulencia y genes de resistencia a antibióticos. Por estas razones, no se deben utilizar fagos templados en los tratamientos.

Ventajas del uso de fagos

Los fagos poseen varias ventajas en comparación con otras técnicas de tratamiento de alimentos poscosecha que justifican su uso, incluyendo las siguientes: 

• alta especificidad dentro de un solo género o especie, o incluso dentro de un subgrupo de cepas bacterianas dentro de una especie, a diferencia de algunos métodos de descontaminación que eliminan indiscriminadamente el microbioma natural beneficioso; 
• se autorreplican, lo que significa que dosis bajas de fagos son suficientes para el tratamiento siempre que haya suficiente cantidad de células huésped para permitir que los virus se multipliquen; 
• no existen problemas de seguridad alimentaria relacionados a la ingestión oral de fagos en los alimentos, ya que están presentes de forma natural en grandes cantidades en el medio ambiente y existen de forma natural en muchos productos alimenticios, por lo que a menudo son ingeridos involuntariamente por los seres humanos; 
• los fagos no afectan las propiedades organolépticas, ni la calidad, de los alimentos, a diferencia de otras técnicas poscosecha, como los métodos térmicos;
• son autolimitantes, ya que los fagos (además de ser inofensivos) no pueden persistir durante mucho tiempo en el ambiente sin un huésped, a diferencia de los antibióticos que tienen la capacidad de persistir en su entorno con un mayor riesgo de inducir la resistencia bacteriana; 
• la purificación, identificación y propagación de fagos es relativamente rápida, sencilla y los costos de producción son considerablemente menores en comparación con otros métodos de descontaminación poscosecha; 
• los fagos también tienen la capacidad de penetrar biopelículas bacterianas e infectar las células que las contienen.

Aplicación y precauciones para evitar la pérdida de efectividad

Los fagos pueden utilizarse en la etapa poscosecha directamente en los alimentos, en las superficies de los equipos de procesamiento de alimentos e incorporarse a los sistemas de envasado de alimentos para controlar la contaminación alimentaria. 

Aplicación directa de fagos en alimentos y su incorporación en sistemas de envasado de alimentos (Fig. 2 del trabajo original)

En los últimos años, se han observado medidas exitosas de biocontrol basadas en fagos contra algunas de las bacterias más problemáticas transmitidas por los alimentos. 

Al igual que cualquier otro virus, la mayoría de los fagos también som susceptibles a la radiación UV, responsable de defectos en la adsorción. Dado que los fotoproductos letales de la radiación UV normalmente son dímeros de timina, los fagos de ADN suelen ser más sensibles al daño UV que los fagos de ARN y, en general, los fagos con genomas de doble cadena son más resistentes a la radiación UV que los de cadena sencilla.

Cuando los alimentos se tratan directamente con fagos en la etapa posterior a la cosecha, deben protegerse de la radiación UV para garantizar la efectividad del tratamiento. 

Diferentes estrategias de encapsulación, como la extrusión, la emulsificación y la formación de liposomas, pueden ayudar a proteger los fagos y mantener su viabilidad en condiciones ambientales adversas, como entornos ácidos y altas temperaturas, mediante la creación de microcápsulas de fagos. 

Se han aplicado diferentes polímeros para la encapsulación de fagos, siendo el alginato uno de los materiales poliméricos más estudiados en este contexto.

Uso habitual potencial

Los productos comerciales de fagos ya aprobados y los numerosos estudios disponibles demuestran su eficacia antibacteriana contra algunos de los patógenos alimentarios más problemáticos en diferentes productos alimenticios, lo que refuerza su posible uso en el futuro como práctica habitual en la industria alimentaria para la descontaminación de alimentos.

Fuentes

Braz, M.; Pereira, C.; Freire, C. S. R.; Almeida, A. (2025).
A Review on Recent Trends in Bacteriophages for Post-Harvest Food Decontamination
Microorganisms, 13(3):515. 
https://doi.org/10.3390/microorganisms13030515

Imagen principal
https://olhardigital.com.br/2023/08/09/medicina-e-saude/existem-virus-capazes-de-vencer-bacterias-resistentes-a-antibioticos-revela-pesquisa/  
Acceso el 25/06/2025.