Salmonella

Salmonella es un patógeno Gram-negativo zoonótico perteneciente a la familia Enterobacteriacea. Los pollos son los hospederos más comunes de este patógeno, seguido por ganado bovino, pavos, cerdos, patos y gansos¹³. Este microorganismo es responsable de enfermedades diarreicas en humanos, que se manifiestan con síntomas como dolor abdominal y de cabeza, calambres, náuseas, vómito, diarrea, fiebre y deshidratación. En casos graves, puede llevar a la muerte⁴.

La transmisión de Salmonella ocurre principalmente después de consumir agua y alimentos de origen animal y vegetal que han sido contaminados. Por ejemplo, en 2023, un estudio reportó una prevalencia de ~50% de Salmonella spp en salchichas de cerdo y filetes de pechuga de pollo y pavo, ~25% en huevos de pollo y mariscos y ~10% en carne de res. A nivel mundial, Salmonella es la tercera causa más común de muerte humana entre las enfermedades diarreicas¹. Según estimaciones globales, Salmonella no tifoidea representa 93.8 millones de infecciones entéricas y 155,000 muertes humanas al año¹³. Los serovares Salmonella Enteritidis y Salmonella Typhimurium son particularmente relevantes en la salud pública, ya que son los más prevalentes en alimentos que causan brotes en humanos⁸.

La eficacia de los bacteriófagos en la lucha contra Salmonella spp en alimentos destinados al consumo humano ha sido corroborada en múltiples investigaciones (Cuadro 1). Un estudio reciente destacó la efectividad del coctel fágico PhageGuard S^® en la eliminación de Salmonella Enteritidis en muestras de carne cruda de pollo adquiridas en tiendas locales. En el transcurso del experimento, las muestras fueron contaminadas de manera artificial con 10⁴ UFC/cm² y, tras 30 min, se trataron con 1-2 x10⁷ UFP/cm² del coctel. El recuento bacteriano disminuyó significativamente hasta 1.5 unidades logarítmicas en las primeras 24 h; no se observó una reducción adicional posteriormente, lo que sugiere que el tiempo de acción de los fagos es corto¹⁶. De manera similar, otro estudio que evaluó este mismo producto fágico en combinación con luz ultravioleta determinó que, a una concentración final de 10⁹ UFP/ml y después de 1.5 h de su aplicación a carne molida de res inoculada artificialmente con 3.5 log₁₀ UFC/g de Salmonella spp, disminuyó aproximadamente 2 unidades logarítmicas en comparación con el grupo testigo¹⁷.

Así mismo, se contaminaron deliberadamente muestras de carnes frías de pavo, salchichas y mariscos con una concentración de 1 x 10³ de S. Typhimurium y se expusieron a 3 x 10⁸ UFP/g del fago FO1-E2. Tras seis días de almacenamiento a 8 ºC, no se registró conteo bacteriano viable, lo que demuestra la eficacia de los fagos como herramienta de biocontrol en alimentos listos para consumir¹⁸.

En otra investigación, se encontró que la aplicación de un coctel fágico (compuesto por 5 fagos) con una concentración de 9 log₁₀ UFP/g, redujo significativamente, en comparación con el grupo testigo con 5.9 y 3.1 UFC/g, el recuento de S. Enteritidis en muestras de salmón crudo en 3.2 y 2.8 unidades logarítmicas (UFC/g) después de un almacenamiento a 18 y 4 ºC, respectivamente, durante 10 días. Además, bajo condiciones similares de almacenamiento, en muestras de salmón ahumado se registró una reducción de 1.9 y 1.2 unidades logarítmicas (UFC/g) en comparación con el grupo testigo que fue de 6.9 y 2.2 UFC/g, respectivamente. Esto evidencia la eficacia de dicho coctel para disminuir la contaminación por Salmonella en productos alimenticios de origen acuático¹⁹.

De igual manera, tras 24 h de la administración del fago ambiental SJ2 a una concentración de 10⁸ UFP/ml, se detectó una reducción significativa de 1.65 y 3.14 log₁₀ UFC/ml de S. Typhimurium en muestras de carne molida de cerdo y huevo líquido, respectivamente, almacenadas a temperatura ambiente e inoculadas artificialmente con 10⁷ UFC²⁰.

Por otro lado, una investigación evaluó la eficacia de un coctel de tres fagos (aislados del medio ambiente) para la eliminación de biofilm formado por una mezcla de S. Typhimurium y S. Enteritidis en superficies de acero inoxidable. El título fágico de 7-8 log₁₀ UFP/cm² disminuyó significativamente ~5.5 unidades logarítmicas de conteo bacteriano en comparación con el testigo (~9 log₁₀ UFC/cm²), sugiriendo que los fagos pueden ser utilizados para desinfectar el equipo relacionado con el proceso de alimentos y así disminuir el riesgo de una contaminación cruzada²¹.

De igual manera, se ha demostrado que los fagos son una excelente opción para la preservación de alimentos. En un experimento reciente, se añadió un coctel de seis fagos (10⁹ UFP/ml) a una almohadilla absorbente utilizada en bandejas de carne refrigerada. El coctel permaneció viable durante 48 h a una temperatura de 10-15 ºC. Este tratamiento resultó en una reducción significativa de Salmonella enterica serovar Typhymurium de 4.3 log UFC/ml, mientras que el grupo control presentó 9.8 UFC/ml²². Múltiple evidencia sugiere que los bacteriófagos son una herramienta eficaz para prolongar la vida útil de los alimentos refrigerados listos para consumir²³.

Listeria monocytogenes

Es un patógeno Gram-positivo, anaerobio y zoonótico, cuyos principales reservorios son los animales de rebaño. Este patógeno también puede encontrase en el suelo y en agua contaminada por desechos orgánicos, donde tiene la capacidad de sobrevivir por más de 290 días³⁶.

La listeriosis, enfermedad causada por este patógeno, representa un serio problema de salud pública. Se caracteriza por su alta tasa de mortalidad, que oscila entre 25 y 30 %⁴, siendo las mujeres embarazadas, recién nacidos, personas inmunodeprimidas y ancianos los más vulnerables¹. La principal vía de transmisión a los humanos es a través del consumo de alimentos contaminados con la bacteria, como la leche y quesos no pasteurizados, carne poco cocida, productos listos para consumir como salchichas y paté, y frutas y verduras mal lavadas. Sin embargo, diversos estudios han reportado una contaminación cruzada en productos y utensilios¹⁰.

La infección se manifiesta con fiebre, dolor muscular y trastornos gastrointestinales (diarrea y vómito), que puede progresar a encefalitis, meningitis, pérdida de equilibrio y convulsiones. En mujeres embarazadas, puede provocar muerte fetal^4,8,9.

Este patógeno tiene la capacidad de sobrevivir y multiplicarse a temperaturas de refrigeración (2-8 ºC) por largos periodos de tiempo, lo que favorece su proliferación durante el transporte y almacenamiento de alimentos⁹. Además, puede resistir en condiciones similares a las de la preparación de alimentos, como altos niveles de sal, un pH inferior a 6 y ausencia de oxígeno⁸. Por ello, es de suma importancia diagnosticar y erradicar esta bacteria para asegurar la seguridad alimentaria, especialmente en alimentos listos para consumir.

Diversas investigaciones actuales confirman la alta eficacia de los bacteriófagos contra L. monocytogenes presente en alimentos listos para su consumo, en carne cruda y cocida, y en las superficies utilizadas en la preparación de alimentos (Cuadro 2).

En 2017, una investigación destacó la eficacia de Listex™ P100 (1.5 x10⁷ UFP/ml), un coctel compuesto por 6 fagos específicos, avalado por la FDA y con opiniones favorables de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés). Este compuesto, aplicado en rebanadas de jamón (30 g, aproximadamente) listas para su consumo, logró reducir a niveles indetectables 2.83 log UFC/ml de L. monocytogenes serotipo 1/2a, inoculada experimentalmente. Tras 72 h de almacenamiento a temperatura de refrigeración (6 a 8 ºC), el producto fágico mostró resultados superiores en comparación con la nisina y lactato de sodio, los cuales registraron una reducción de 1.67 y 1.13 log₁₀ UFC/g, respectivamente³⁷.

En otro estudio, Listex™ P100, con un título fágico de 2.5 x 10⁹ UFP/g, logró reducir aproximadamente 2 unidades logarítmicas del conteo bacteriano en quesos artesanales (Minas Frescal y Coalho) contaminados artificialmente con 10⁵ UFC/g de una mezcla de L. monocytogenes serotipo 1/2a y ScottA, en comparación con el grupo testigo (~6 log₁₀ UFP/g). Los quesos se almacenaron durante 30 min a 10 ºC³⁸. Además, en combinación con la enterocina AS-48 (0.37µg/cm²), Listex™ P100 registró mejores resultados en comparación con la administración individual, ya que mantuvo a niveles indetectables el conteo bacteriano de un coctel de cinco cepas de L. monocytogenes (10³ UFC/cm²) que fue inoculado in vitro en filetes de merluza, salmón crudo y ahumado, almacenados a 4 ºC. El efecto antibacteriano perduró de 7 a 15 h³⁹.

Diversos estudios han confirmado la efectividad de Listex™ P100 para el control de biofilms formados por L. monocytogenes en instalaciones de producción de alimentos. La aplicación del producto fágico en superficies de acero inoxidable ha logrado una reducción significativa en el conteo bacteriano, disminuyéndolo hasta en 5 unidades logarítmicas en comparación con el testigo⁴⁰, e incluso eliminándolo por completo⁴¹. Esto lo convierte en una opción adecuada para disminuir el riesgo de una contaminación cruzada.

De igual manera, la vida útil del producto Listex™ P100 (2 x 10⁷ UFP/g) se mantuvo durante 10 días a 4 y 10 ºC, reduciendo hasta ~2 unidades logarítmicas un conteo de ~4.3 log₁₀ UFC/g en una mezcla de los serotipos 1/2a y 4b de L. monocytogenes que fue inoculada artificialmente en filetes crudos de bagre⁴². Además, 10⁸ UFP/g del mismo producto fágico disminuyó de 1.8-3.5 log₁₀ UFC/g la mezcla de los serotipos 1/2a y 4b de L. monocytogenes, con una carga inicial de 2-4 log UFC/g, en filetes de salmón crudo almacenados durante 2 h a 4 y 22 ºC⁴³. En una opinión científica emitida por la Comisión Europea, se comunicó que, según la dosis empleada de Listex™ P100 en alimentos listos para su consumo, se reflejará la magnitud de la reducción logarítmica de L. monocytogenes. Se estima que un título fágico de 10⁹ UFP/cm² reduce 2.52, 1.74 y 3.42 log₁₀ UFC en pescado, carne y productos lácteos listos para consumir, respectivamente⁴⁴.

Se monitoreó el crecimiento de las cepas 1/2a y ScottA de L. monocytogenes cuando se desafío con el fago A511 (3 x10⁸ UFP/g) en muestras de alimentos listos para consumir altamente sensibles a la contaminación. En muestras de “hotdogs”, el fago neutralizó el crecimiento de la cepa 1/2a y redujo 2.9 unidades logarítmicas la cepa ScottA de L. monocytogenes, con respecto al grupo testigo de 10⁴ UFC/g. En muestras de leche y queso mozarella eliminó ambas cepas. En salmón ahumado no se registró una reducción significativa de la cepa 1/2a; sin embargo, con respecto al grupo testigo (~10⁴ UFC/g), se redujo 2.2 unidades logarítmicas de la cepa ScottA. En muestras de mariscos, con un grupo control de ~10⁵ UFC/g del serotipo 1/2a y ~10⁶ UFC/g del serotipo ScottA de L. monocytogenes, se registró una reducción de 1.5 y 2.5 unidades logarítmicas, respectivamente⁴⁵.

El uso de los bacteriófagos es una estrategia antibacteriana innovadora para reducir la carga bacteriana en superficies de carne. Por ejemplo, el producto fágico comercial ListShield™ fue aplicado para descontaminar superficies de muestras de carne cruda que fueron inoculadas artificialmente con L. monocytogenes y almacenadas durante 15 días a 4 ºC. Tras el tratamiento, los valores de pH y color de la carne no se vieron afectados y el conteo bacteriano se redujo significativamente 2.3 unidades logarítmicas en comparación con el grupo testigo (5.7 log₁₀ UFC/g)⁴⁶. Este mismo agente fágico con un título de 10⁷ UFP/cm² logró erradicar la biopelícula formada sobre la superficie de acero inoxidable contaminada por ~10⁶ UFC de L. monocytogenes. Además, a una dosis de contaminación alta (10⁵ UFC/ml) redujó 3.5 unidades logarítmicas y a una dosis baja (10³ UFC/ml) logró una eliminación completa del patógeno en superficies de jamón curado almacenado a 4 ºC durante 14 días⁴¹.

Además, se demostró que un coctel fágico (10⁹ UFP/ml) inmovilizado sobre una membrana de celulosa fue capaz de reducir la carga bacteriana de la cepa C391 de L. monocytogenes (10³ UFC/ml) a niveles indetectables en muestras de pechuga de pavo asadas y conservadas a 4 ºC. La eficacia del tratamiento se mantuvo hasta 6 días en muestras bajo condiciones aeróbicas, un día en muestras envasadas en atmósfera modificada y 3 días en aquellas envasadas al vacío⁴⁷.

Escherichia coli

Es un bacilo Gram-negativo y anaerobio facultativo. Aunque la mayoría de las cepas de esta especie de enterobacteria son obicuas y comensales en sus hospederos, desempeñando funciones mutualistas benéficas, se han identificado una gran variedad de cepas patógenas que pueden causar enfermedades gastrointestinales severas⁹. Estas cepas patógenas se pueden clasificar en dos patotipos según sus factores de virulencia: E. coli patogénica entérica (IPEC), que incluye E. coli enterotoxigénica (ETEC), E. coli enteroinvasiva (EIEC), E. coli enteropatogénica (EPEC), E. coli productora de toxina shiga (STEC) y E. coli enterohemorrágica (EHEC); y el segundo grupo es E. coli patogénica extraintestinal (ExPEC)¹³. Las cepas de STEC son las que se asocian con mayor frecuencia a brotes por intoxicación alimentaria, destacando los serotipos O104:H4, O157, O103, O26 y O111; y en menor medidas las cepas de EPEC y ETEC⁵⁶.

Este patógeno puede encontrarse en ambientes contaminados como agua y suelo, así como en humanos y animales. Su transmisión al ser humano generalmente se debe al consumo de alimentos contaminados o poco cocinados, como productos cárnicos (pollo, res), lácteos, jugos, agua, frutas y verduras. Además, se ha destacado una contaminación cruzada debido a una manipulación inadecuada de los alimentos⁵⁷. No se requiere una alta dosis infectiva (10³-10⁶) para que los hospederos comiencen a manifestar síntomas de infección, como diarrea acuosa, vómito, fiebre, dolor abdominal, náuseas, y en casos más extremos, sepsis, síndrome urémico hemolítico, colitis hemorrágica y meningitis^8,57. Aunque la infección por E. coli puede ocurrir a cualquier edad, las personas inunocomprometidas, los niños menores de 5 años y los ancianos son los más vulnerables a un desenlace fatal⁸.

Diversas investigaciones han demostrado la efectividad de los bacteriófagos como herramientas de biocontrol usados en alimentos (Cuadro 3). En 2012, se evaluó la eficacia de EcoShiel PX™, un producto comercial compuesto por 3 fagos, aprobado por la FDA y ampliamente utilizado para combatir una amplia gama de cepas STEC. Durante la experimentación, muestras de carne molida de res fueron contaminadas artificialmente con 2 x 10³ UFC/g de E. coli O157:H7, luego tratadas (vía spray) con 3 x 10⁶ UFP/g del coctel fágico y almacenadas a 4 ºC. A los 5 min, el conteo bacteriano se redujo en 94 % con respecto al testigo (~4.5 x 10³ UFC/g); este mismo nivel de reducción se mantuvo durante 7 días; sin embargo, no mostró eficacia en una recontaminación⁵⁸.

Otro estudio que reafirma la eficacia de EcoShiel PX™ fue realizado en 2020 cuando la aspersión de 10⁷ UFP/g del coctel, redujo en 67 % el conteo bacteriano en muestras de carne asada, 49 % en carne molida de res, 80 % en pechuga de pollo cruda, 69 % en pollo cocido, 80 % en salmón crudo y 97 % en queso tipo Cheddar. Las muestras fueron inoculadas experimentalmente con 3 log UFC/g de O157:H7⁵⁹.

Un grupo de investigadores administró una MOI de 100 del fago DW-EC (aislado del Dawet, un alimento tradicional indonesio) para tratar muestras de carne de pollo y pescado que fueron adquiridas en supermercados y posteriormente contaminadas artificialmente con 10⁶ UFC/ml. Después de 6 días de almacenamiento a 4 ºC, se observó una reducción del conteo bacteriano de aproximadamente 87 % en ambas muestras, en comparación con el grupo testigo de 3.5 log UFC/ml⁶⁰.

Por otro lado, los fagos han mostrado una eficacia significativa contra E. coli en etapas críticas del procesamiento de alimentos. En una investigación reciente, se utilizó una solución del fago T4 con un título de 10⁹ UFP/ml, inmovilizada en un film de policaprolactona modificado químicamente, que redujo el conteo bacteriano en 2.4 unidades logarítmicas en comparación con el film sin tratamiento (~7 log UFC/g). Esto se observó en muestras de carne de res cruda inoculadas experimentalmente con 10⁷ UFC/ml E. coli O157:H7, después de 120 h de desafío a temperatura ambiente. Estos resultados demuestran el potencial de los fagos para mejorar la seguridad alimentaria durante el embalaje de alimentos⁶¹. De igual manera, un inóculo de 10⁴ UFC de una mezcla de 6 cepas de E. coli O157:H7 (2 de éstas responsables de brotes alimentarios) que fue agregado a superficies de acero inoxidable y cerámica, se mantuvo a niveles indetectables después de 1 hora a 23 ºC post-tratamiento con 10⁶ UFP del coctel fágico BEC8, demostrando su eficacia a una temperatura superior a la ambiental en materiales típicamente utilizados en el procesamiento de alimentos⁶².

Campylobacter jejuni

Es una bacteria Gram-negativa de la familia Campilobacteraceae¹³ que puede encontrarse en diversas aves como pollos, pavos, y silvestres, así como en mascotas y roedores⁸. Es el patógeno zoonótico transmitido por alimentos más frecuente en todo el mundo⁷³, siendo C. jejuni causante del ~89 % de infecciones, seguido por C. coli (~10 %), C. fetus, C. upsaliensis y C. lari (~1 %)². El consumo de tan solo ~400-500 células del patógeno puede causar enteritis en humanos⁷⁴, que se manifesta con síntomas como dolor abdominal, de cabeza y muscular, diarrea acuosa sanguinolenta, náuseas y fiebre, entre siete y diez días después de su consumo^8,9. En casos graves, puede llevar a complicaciones como artritis reactiva, enfermedad inflamatoria intestinal y el síndrome Guillain-Barré (42 % de casos de este síndrome son asociados a infección por C. jejuni) siendo los niños, ancianos y personas inmunodeprimidas los más susceptibles⁷⁵.

La Organización Mundial de la Salud ha destacado a Campylobacter como un patógeno prioritario en la lista global de atención debido a su impacto global, con una prevalencia de 20 a 80 % en diversos países de Europa, América y Asia⁷⁵. En 2010, se registraron 95 millones de casos de campilobacteriosis en todo el mundo, resultando en aproximadamente 21,000 muertes⁹. Además, la EFSA informa que desde 2005, sigue siendo el patógeno bacteriano más prevalente en infecciones gastrointestinales humanas en la Unión Europea, con un promedio de 200,000 casos anuales y una pérdida económica de 2,400 millones de euros^73,75.

Las fuentes de infección incluyen malas prácticas de higiene, consumo de agua contaminada y leche no pasteurizada¹³. Sin embargo, la principal fuente de transmisión es la manipulación inadecuada y el consumo de carne de pollo cruda o poco cocida². A pesar de la limitada cantidad de informes y preparaciones comerciales de fagos para el control biológico de Campylobacter en alimentos, en 2023, una revisión destaca algunas investigaciones que demuestran su eficacia para garantizar una seguridad alimentaria².

La aplicación de fagos específicos para reducir la contaminación de alimentos por Campylobacter spp se ha centrado principalmente en pollos de engorde. Por ejemplo, un estudio mostró que el tratamiento con 10⁷ UFP del fago φ redujo el recuento bacteriano de C. jejuni en aproximadamente 2 unidades logarítmicas, en comparación con el grupo testigo de 4.1 log10 UFC/ml, durante 5 días consecutivos en muestras de piel de pollo almacenadas a -20 ºC⁷⁶. De igual manera, muestras de este tipo que fueron contaminadas experimentalmente con 10⁴ UFC/cm² de C. jejuni y almacenadas a temperaturas de refrigeración, registraron una reducción bacteriana de aproximadamente 2 unidades logarítmicas cuando fueron tratadas con un título de 10⁷ UFP/ml de una solución fágica compuesta por dos fagos²⁹; y una reducción de 0.73 log₁₀ cuando se administró un título fágico de 10⁶ UFP/ml de un solo fago y las muestras se mantuvieron bajo condiciones anaeróbicas⁷⁷.

Además, la eficacia de fagos para combatir la contaminación por C. jejuni en carne de cordero y res ha mostrado resultados prometedores. En 2020, un grupo de investigadores evaluó el uso de 10⁶ UFP/ml del fago CJ01 rociado en piezas de carne de cordero y pollo (de 20 g cada una) que habían sido contaminadas artificialmente con 10⁴ UFC/ml de una cepa multirresistente de C. jejuni y almacenadas a 4 ºC. Después de 48 h, ambas muestras mostraron una disminución en el recuento bacteriano de ~1.7 log₁₀ UFC/g en comparación con el grupo testigo, que tenía un recuento de aproximadamente 4 log₁₀ UFC/g⁷⁸. Esto refuerza la evidencia del uso de los fagos como agentes de biocontrol. Así mismo, en muestras de carne de res cruda y cocida inoculadas experimentalmente con 10⁴ UFC/ml de C. jejuni y tratadas con una MOI de 10000 del fago Cj6, el recuento bacteriano disminuyó hasta niveles indetectables cuando se almacenaron por 8 días a una temperatura de 4 ºC²⁷.