Isolamento e caracterização de bacteriófagos do solo contra a deterioração de alimentos e bactérias patogênicas transmitidas por alimentos

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9282 (2023) Cite este artigo

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A deterioração microbiana dos alimentos e as doenças transmitidas por alimentos são os principais desafios na indústria de alimentos em relação à vida de prateleira dos alimentos. Os métodos atuais de preservação são frequentemente associados a alterações nas características organolépticas e perda de nutrientes. Por esta razão, o bacteriófago oferece um método natural alternativo como agente de biocontrole que pode reduzir a contaminação bacteriana nos alimentos sem alterar as propriedades organolépticas. Este estudo foi conduzido para isolar e caracterizar bacteriófagos do solo para controlar bactérias que deterioram alimentos, como Bacillus cereus e Bacillus subtilis, e bactérias patogênicas transmitidas por alimentos, como Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC) e E. coli enterohemorrágica (EHEC). O isolamento foi feito pelo método de ensaio de sobreposição de ágar, e os fagos BC-S1, BS-S2, ETEC-S3 e EHEC-S4 foram recuperados. A gama de hospedeiros de todos os fagos isolados tendeu a ser estreita e tinha alta especificidade para as bactérias específicas. A eficiência do fago foi medida onde ETEC-S3 não mostrou eficácia contra B. cereus e EHEC-S4 apresentou baixa eficiência contra E. coli enteropatogênica (EPEC). A análise morfológica foi realizada para os fagos BC-S1 e ETEC-S3 com Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), e demonstrou pertencer à ordem Caudovirales. Os fagos BC-S1 e BS-S2 reduziram significativamente a bactéria hospedeira quando aplicados nas amostras de arroz cozido e leite pasteurizado com miMOI de 0,1. Enquanto o fago ETEC-S3 em miMOI de 0,001 e o fago EHEC-S4 em miMOI de 1 também apresentaram redução significativa quando aplicados em amostras de carne de frango e alface em temperaturas de armazenamento de 4 °C e 28 °C. A maior redução bacteriana de 100% foi mostrada pelo fago BC-S1 em amostras de leite pasteurizado e redução de até 96,06% pelo fago ETEC-S3 em amostras de carne de frango incubadas a 28 °C.

A contaminação microbiana de alimentos é uma grande preocupação na indústria alimentícia. Alimentos contaminados podem conter uma variedade de micróbios, incluindo bactérias que podem usar os alimentos como fonte de energia, não causando nem a deterioração dos alimentos nem doenças transmitidas por alimentos1. A deterioração dos alimentos pode resultar em qualquer alteração nas características sensoriais de um produto que torne o alimento indesejável para consumo. Uma grande variedade de subprodutos metabólicos que causam alteração de odor e sabor, além de cor e textura, podem levar à perda de alimentos, causando consideráveis ​​efeitos econômicos e ambientais2. Bacillus sp. grupos, como Bacillus cereus e Bacillus subtilis são bactérias formadoras de esporos cujos esporos podem sobreviver à alta temperatura de processamento. Comumente encontrado em muitos alimentos estragados, como pegajosidade no pão, formação de lodo no arroz e também odor desagradável no leite3,4. Embora alimentos estragados possam ser seguros para consumo, algumas bactérias podem ter patogenicidade que leva a doenças transmitidas por alimentos. Um dos principais patógenos envolvidos na doença diarreica, que também pode levar à morte, é a Escherichia coli diarreagênica (DEC) que pode ser encontrada no solo e na água, como ETEC e EHEC5.

Muitos fatores de risco associados à contaminação bacteriana de alimentos estão frequentemente relacionados ao seu processamento, preparo, armazenamento e práticas de manipulação. Métodos convencionais de preservação de alimentos, como pasteurização, processamento de alta pressão, irradiação e agentes químicos ou biológicos, são comumente usados ​​para ajudar a melhorar a segurança alimentar. No entanto, esses tratamentos são frequentemente associados a alterações nas características organolépticas, perda de nutrientes e também efeitos colaterais com risco de toxicidade6,7. Além disso, mesmo com a variedade de métodos disponíveis, os surtos de origem alimentar ainda ocorrem com relativa frequência8. Por esse motivo, é necessário encontrar um método alternativo de preservação para controlar a deterioração dos alimentos.

Uma técnica promissora e segura que aborda várias deficiências é o biocontrole de bacteriófagos. Este método usa bacteriófagos líticos para atingir especificamente bactérias patogênicas e eliminar ou reduzir significativamente seus níveis nos alimentos, a fim de aumentar a segurança dos produtos alimentícios. Bacteriófagos são vírus que lisam hospedeiros bacterianos vivos. Este potencial lítico tem sido explorado em tentativas de projetar uma abordagem antimicrobiana mais natural para controlar as bactérias nos vários estágios da produção de alimentos9. Eles são altamente específicos para o hospedeiro, seguros para consumo, relativamente baratos e não alteram as propriedades organolépticas dos alimentos10. Eles podem ser encontrados em quase todos os lugares onde existem bactérias vivas, como o solo, oferecendo a possibilidade de isolá-los para fins terapêuticos. Assim, o uso de bacteriófagos como alternativa de preservação natural é bastante promissor6,11. Com base nesses antecedentes, este estudo teve como objetivo isolar e caracterizar bacteriófagos do solo no controle da deterioração de alimentos e bactérias patogênicas transmitidas por alimentos, como B. cereus, B. subtilis, ETEC e EHEC.