Isolamento e caratterizzazione di batteriofagi dal suolo contro il deterioramento degli alimenti e batteri patogeni di origine alimentare

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9282 (2023) Citare questo articolo

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Il deterioramento microbico degli alimenti e le malattie di origine alimentare rappresentano le principali sfide dell’industria alimentare per quanto riguarda la durata di conservazione degli alimenti. Gli attuali metodi di conservazione sono spesso associati a cambiamenti delle caratteristiche organolettiche e alla perdita di nutrienti. Per questo motivo il batteriofago offre un metodo naturale alternativo come agente di biocontrollo in grado di ridurre la contaminazione batterica negli alimenti senza alterarne le proprietà organolettiche. Questo studio è stato condotto per isolare e caratterizzare il batteriofago dal suolo per controllare i batteri del deterioramento degli alimenti, come Bacillus cereus e Bacillus subtilis, e i batteri patogeni di origine alimentare, come l'Escherichia coli enterotossigenico (ETEC) e l'Escherichia coli enteroemorragico (EHEC). L'isolamento è stato effettuato mediante il metodo del test di sovrapposizione dell'agar e sono stati recuperati i fagi BC-S1, BS-S2, ETEC-S3 ed EHEC-S4. La gamma di ospiti di tutti i fagi isolati tendeva ad essere ristretta e aveva un'elevata specificità verso i batteri specifici. È stata misurata l'efficienza dei fagi dove ETEC-S3 non ha mostrato alcuna efficacia contro B. cereus e EHEC-S4 ha mostrato una bassa efficienza contro E. coli enteropatogeno (EPEC). L'analisi morfologica è stata condotta per il fago BC-S1 ed ETEC-S3 con microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e si è dimostrato che appartiene all'ordine Caudovirales. I fagi BC-S1 e BS-S2 hanno ridotto significativamente i batteri ospiti quando applicati ai campioni di riso cotto e latte pastorizzato con miMOI di 0,1. Mentre anche il fago ETEC-S3 a miMOI di 0,001 e il fago EHEC-S4 a miMOI di 1 hanno mostrato una riduzione significativa quando applicati a campioni di carne di pollo e lattuga a temperature di conservazione di 4 °C e 28 °C. La riduzione batterica più elevata, pari al 100%, è stata dimostrata dal fago BC-S1 su campioni di latte pastorizzato e una riduzione fino al 96,06% da parte del fago ETEC-S3 su campioni di carne di pollo con incubazione a 28 °C.

La contaminazione microbica degli alimenti è una delle principali preoccupazioni nell’industria alimentare. Il cibo contaminato potrebbe contenere una varietà di microbi, compresi batteri che possono utilizzare il cibo come fonte di energia, senza causare né deterioramento del cibo né malattie di origine alimentare1. Il deterioramento del cibo può provocare qualsiasi cambiamento nelle caratteristiche sensoriali di un prodotto che rende il cibo indesiderabile per il consumo. Un'ampia varietà di sottoprodotti metabolici che causano odori sgradevoli, sapori sgradevoli, nonché cambiamenti di colore e consistenza possono portare alla perdita di cibo, causando notevoli effetti economici e ambientali2. Bacillus sp. gruppi, come Bacillus cereus e Bacillus subtilis, sono batteri sporigeni le cui spore possono sopravvivere all'elevata temperatura di lavorazione. Comunemente presente in molti alimenti avariati, come la morbidezza del pane, la formazione di melma nel riso e anche l'odore sgradevole del latte3,4. Sebbene gli alimenti avariati possano essere sicuri da mangiare, alcuni batteri potrebbero avere una patogenicità che porta a malattie di origine alimentare. Uno dei principali agenti patogeni coinvolti nella malattia diarroica, che può anche portare alla morte, è l'Escherichia coli diarreagenico (DEC), che può essere trovato nel suolo e nell'acqua, come ETEC ed EHEC5.

Molti fattori di rischio associati alla contaminazione batterica degli alimenti sono spesso legati alle pratiche di lavorazione, preparazione, conservazione e manipolazione. I metodi convenzionali di conservazione degli alimenti, come la pastorizzazione, il trattamento ad alta pressione, l’irradiazione e gli agenti chimici o biologici, sono comunemente utilizzati per contribuire a migliorare la sicurezza alimentare. Tuttavia, questi trattamenti sono spesso associati a cambiamenti nelle caratteristiche organolettiche, perdita di nutrienti e anche effetti collaterali potenzialmente tossici6,7. Inoltre, nonostante la varietà di metodi disponibili, le epidemie di origine alimentare si verificano ancora con una frequenza relativamente elevata8. Per questo motivo è necessario trovare un metodo di conservazione alternativo per controllare il deterioramento degli alimenti.

Una tecnica promettente e sicura che risolve diverse carenze è il biocontrollo dei batteriofagi. Questo metodo utilizza batteriofagi litici per colpire specificamente i batteri patogeni ed eliminare o ridurre significativamente i loro livelli negli alimenti al fine di migliorare la sicurezza dei prodotti alimentari. I batteriofagi sono virus che lisano gli ospiti batterici viventi. Questo potenziale litico è stato sfruttato nel tentativo di progettare un approccio antimicrobico più naturale per controllare i batteri nelle varie fasi della produzione alimentare9. Sono altamente specifici per l'ospite, sicuri da consumare, relativamente economici e non alterano le proprietà organolettiche del cibo10. Si trovano quasi ovunque dove siano presenti batteri vivi, come nel suolo, offrendo la possibilità di isolarli a fini terapeutici. Pertanto, l’uso dei batteriofagi come preservazione naturale alternativa è molto promettente6,11. Sulla base di questi presupposti, questo studio mirava a isolare e caratterizzare i batteriofagi dal suolo nel controllo del deterioramento degli alimenti e dei batteri patogeni di origine alimentare, come B. cereus, B. subtilis, ETEC ed EHEC.