La potenza dei batteriofagi isolati dall'intestino di pollo e dal manzo nel controllare il biofilm

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8222 (2023) Citare questo articolo

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Il biofilm diventa uno dei problemi cruciali per la sicurezza alimentare nell’industria alimentare poiché la formazione di biofilm può essere una fonte di contaminazione. Per affrontare il problema, un’industria generalmente impiega metodi fisici e chimici tra cui disinfettanti, disinfettanti e antimicrobici per rimuovere il biofilm. Tuttavia, l’uso di questi metodi può comportare nuovi problemi, quali la resistenza batterica nel biofilm e il rischio di contaminazione del prodotto. Sono necessarie nuove strategie per affrontare i biofilm batterici. I batteriofagi (fagi), come alternativa verde alle sostanze chimiche, sono riemersi come un approccio promettente per il trattamento del biofilm batterico. Nel presente studio, il potenziale dei fagi litici che hanno attività antibiofilm sui batteri che formano biofilm (Bacillus subtilis), è stato isolato da intestini di pollo e trippa di manzo ottenuti dai mercati tradizionali indonesiani utilizzando cellule ospiti ottenute isolate da questi campioni. L'isolamento dei fagi è stato condotto utilizzando la tecnica dell'agar a doppio strato. Un test litico dei fagi è stato somministrato sui batteri che formano biofilm. È stata studiata la differenza del livello di torbidità tra il controllo (che non era infetto dai fagi) e le provette contenenti batteri ospiti infettati dai fagi. Il tempo di infezione per la produzione di fagi è stato determinato in base al livello di limpidezza dei terreni nella provetta con un tempo di aggiunta del lisato più lungo. Sono stati isolati tre fagi: ϕBS6, ϕBS8 e ϕUA7. Ha dimostrato la capacità di inibire B. subtilis come batteri deterioranti che formano biofilm. I migliori risultati di inibizione sono stati ottenuti da ϕBS6. L'infezione con ϕBS6 in B. subtilis porta a una diminuzione del ciclo logaritmico di 0,5 nelle cellule batteriche. Questo studio ha dimostrato che i fagi isolati potrebbero essere utilizzati come potenziale approccio per gestire il problema della formazione di biofilm da parte di B. subtilis.

Recenti epidemie di malattie di origine alimentare possono essere attribuite ai biofilm. La formazione del biofilm è parte integrante del ciclo di vita microbica in natura. Gli agenti patogeni di origine alimentare formano biofilm come strategia di sopravvivenza in vari ambienti sfavorevoli, che diventano anche una fonte frequente di contaminazione ricorrente e di epidemie di malattie di origine alimentare1. Secondo una ricerca sulla sicurezza alimentare2, circa il 60% delle epidemie di malattie di origine alimentare sono causate da biofilm. Il biofilm è una forma di adattamento batterico che colonizza e si attacca alla superficie, ricoperta da materiale polimerico extracellulare3. Diventa un grave problema nei settori alimentare, sanitario e marittimo4. L'80% delle epidemie dovute a batteri patogeni sono provocate da batteri che formano biofilm5. La formazione di biofilm da parte di batteri patogeni, soprattutto negli impianti di lavorazione, rappresenta una grande sfida nell’industria alimentare. Nell'industria alimentare, come l'industria della birra, la lavorazione dei prodotti lattiero-caseari, i prodotti freschi e la carne, la presenza di biofilm all'interno della linea di produzione sarà una fonte di contaminazione per i prodotti alimentari che attraversano la linea di produzione6,7,8. La formazione di biofilm genera anche un impatto negativo sull'industria non alimentare come l'industria dell'estrazione petrolifera, la produzione di carta, i prodotti sanitari/medicinali9,10. I biofilm creano difficoltà durante il processo di produzione perché possono ridurre il trasferimento di calore, bloccare tubi, filtri e causare danni superficiali alle apparecchiature11,12.

La strategia finora applicata dalle industrie per controllare la formazione di biofilm prevede l'utilizzo di sostanze chimiche, come acidi, composti ossidanti (cloro, H2O2) e tensioattivi13,14,15. Tuttavia, l’uso di queste sostanze chimiche comporta delle limitazioni. Può comportare il rischio di contaminazione incrociata e causare avvelenamento. La sfida principale nel prevenire la formazione di biofilm è che è noto che hanno un’elevata resistenza agli antimicrobici, agli antibiotici, ai disinfettanti e ai disinfettanti, il che li rende difficili da rimuovere16,17,18,19. Inoltre, i biofilm fanno sì che i batteri abbiano una maggiore resistenza alle alte temperature, ai raggi UV, ai raggi X, alla siccità e così via20,21,22. È necessario un nuovo approccio per controllare i biofilm. Una delle potenziali soluzioni alternative che possono essere esplorate è l'uso di batteriofagi (virus batterici) in grado di lisare i batteri che formano biofilm23,24. Bacillus spp. è uno dei batteri che spesso genera problemi legati alla formazione di biofilm nell'industria di trasformazione alimentare25,26. La strategia di biocontrollo attraverso i batteriofagi per ridurre i biofilm è oggi una strategia accettabile perché è più naturale dei metodi convenzionali, con prodotti chimici, per migliorare la sicurezza alimentare. Il cambiamento nella tendenza dei consumatori da prodotti naturali a prodotti chimici e anche le crescenti preoccupazioni per la salute e l'ambiente creano la domanda di nuove tecnologie "verdi" nella lavorazione degli alimenti. Finora sono stati utilizzati diversi fagi ed endolisine per inibire la formazione di biofilm di diversi batteri, quali E. coli O157:H7, Bacillus spp., Salmonella spp., Campylobacter spp., Listeria spp., Staphylococcus spp., Cronobacter spp., Vibrio spp., Clostridium spp., Campylobacter jejuni e Pseudomonas spp.27,28,29.