¿Revolución o mera evolución? Citometría de flujo y verificación de la limpieza y la desinfección en las instalaciones de fabricación de alimento

La seguridad de los alimentos depende en gran medida de las condiciones higiénicas en las instalaciones de fabricación de alimentos. Altos niveles de bacterias de putrefacción pueden afectar a la vida útil y la calidad de los alimentos, mientras que la presencia de microrganismos patógenos (como Salmonella y Listeria) pueden causar enfermedades graves. Los fabricantes de alimentos deben ser diligentes a la hora de mantener su entorno de procesamiento limpio y libre de microrganismos patógenos para evitar la contaminación cruzada del producto final. ¿Pero cómo se hace esto actualmente?

Inspección visual
Aunque la inspección visual es un prerrequisito, no es suficiente por sí misma. Es una forma subjetiva e imprecisa de verificar si una limpieza es adecuada. Lo que es más importante: incluso aunque no haya residuos aparentes en una superficie, no significa que esté inmaculada. Mediante la inspección visual no se puede garantizar que todos los residuos alimentarios de la producción anterior se hayan limpiado o que un desinfectante haya reducido eficazmente la concentración microbiana en la superficie.

La enumeración microbiana con métodos de cultivo
Se trata de métodos tradicionales para monitorizar la higiene del entorno de procesamiento. En general, hay dos formas de realizar el muestreo: mediante contacto o mediante hisopado. Con los métodos de contacto, se colocan placas o portaobjetos de inmersión en la superficie que se quiere muestrear y, posteriormente, se incuban. El muestreo por hisopado se lleva a cabo con hisopos o esponjas que se enjuagan en una solución amortiguadora, la cual después se inocula en medios de cultivo estériles y se incuba. La limitación principal de estos métodos tradicionales de determinación microbiana es la cantidad de tiempo que se tarda en obtener resultados. Además, la mayoría de las especies de bacterias no puede cultivarse en agar, un fenómeno conocido como la gran anomalía del recuento en placa.

Detección de ATP
El trifosfato de adenosina (ATP) es un nucleótido que utilizan las células para producir energía. Se puede considerar como la «unidad de divisa» molecular de la energía en todas las células vivas. La energía se transfiere cuando el ATP se separa en su nucleósido y su fosfato libre. La hidrolización de los enlaces covalentes de los fosfatos libera una energía que se usa en reacciones. Los sistemas de las pruebas de ATP comerciales aprovechan la reacción de la luciferina o la luciferasa, muy común en la naturaleza, para generar luz con la energía proporcionada por el ATP. Cuanta más luz se emita, más ATP hay presente, lo que indicaría indirectamente que hay más residuos de alimentos o (posiblemente) más microrganismos. No obstante, hay un pero importante: puesto que estos sistemas se basan en una reacción enzimática, posibles inhibidores o unas condiciones ambientales subóptimas podrían llevar a resultados erróneos. La temperatura ambiental podría aumentar el tiempo de reacción, mientras que la luz puede dificultar que se obtengan lecturas correctas. Asimismo, los desinfectantes pueden interferir con la reacción, lo que significa que quizás no exista una correlación real entre las bacterias vivas presentes en la superficie y los resultados de la medición del ATP. Por tanto, los métodos de ATP suelen usarse para analizar superficies antes de aplicar el desinfectante.
Los métodos de ATP presentan otra desventaja más: su aplicabilidad depende de la naturaleza de los alimentos que se procesen. La mayoría de los alimentos dejan un residuo que contiene grandes cantidades de ATP, la cuales sobrepasan en varios órdenes de magnitud las cantidades que contienen las células bacterianas. En la práctica, esto significa que los sistemas de ATP no pueden usarse para evaluar la contaminación microbiana en las superficies de la mayoría de instalaciones de procesamiento de alimentos. Aunque ninguna bacteria puede contarse directamente, los sistemas de ATP se utilizan ampliamente porque arrojan resultados en segundos, un tiempo rápido que ninguna otra tecnología comúnmente disponible hasta ahora ofrece.  
 

Entonces, ¿por qué no podemos tenerlo todo?
El santo grial de la verificación de la limpieza y la desinfección
Lo que los fabricantes de alimentos necesitan es un método rápido que cuantifique directamente tanto las bacterias como las partículas de residuos y no se vea afectado por los desinfectantes ni la temperatura. Aunque esto parece estar fuera de nuestro alcance, la tecnología básica para que sea una realidad ya existe y se está utilizando. 

Presentación de la citometría de flujo
La citometría de flujo (CMF) se refiere a un grupo de técnicas que utilizan señales ópticas o eléctricas para detectar y medir ciertas propiedades físicas o químicas de células y partículas suspendidas en un líquido. Casi 300 estudios realizados entre los años 2000 y 2018 evaluaron la CMF como herramienta para caracterizar la calidad microbiana del agua. Con esta investigación se pudo ilustrar el valor de la CMF en el tratamiento, la distribución y la reutilización del agua. Actualmente existe un conjunto de investigaciones que documenta la aplicación satisfactoria de la CMF lo suficientemente robusto como para sugerir que podría, de manera razonable y realista, adoptarse de forma generalizada como método habitual para evaluar la calidad del agua. 
¿Qué tiene que ver todo esto con la evaluación de la eficacia de la limpieza y desinfección en las instalaciones de fabricación de alimentos? Los métodos que se utilizaban anteriormente de forma habitual para determinar la calidad del agua a menudo se veían limitados por la sensibilidad baja, los altos requisitos de trabajo y tiempo, la susceptibilidad a las interferencias de compuestos inhibidores y las dificultades para distinguir entre células viables y no viables. (Todo eso le suena, ¿verdad?) Pero, cuidado: los citómetros de flujo por fluorescencia suelen ser dispositivos poco manejables y caros que requieren un personal muy formado para su uso. 

Todo el poder de una citometría de flujo en un dispositivo portátil
Para que la CMF sea una solución viable en la verificación de la limpieza de las instalaciones de procesamiento de alimentos, tiene que venir en un formato portátil simple y fácil de usar, a la vez que tener la precisión suficiente para suministrar recuentos fiables de bacterias y partículas de residuos en muestras ambientales. Esto se ha hecho realidad gracias al uso de la citometría de flujo por impedancia. La citometría de flujo por impedancia es un tipo específico de citometría de flujo: en lugar de utilizar sistemas ópticos como la tecnología láser, los citómetros de flujo por impedancia usan una corriente alterna en diferentes frecuencias que permite al dispositivo detectar y contar células y partículas de residuos por separado. Mientras que los citómetros de flujo ópticos solo pueden contar células marcadas con colorantes, los citómetros de flujo por impedancia pueden realizar la misma operación sin necesidad de marcado. En comparación con otros dispositivos de citometría de flujo, son compactos, portátiles y tienen batería, lo que permite su uso en el lugar en el que se toma la muestra. 

¿Cómo distinguen los citómetros de flujo por impedancia entre células y partículas de residuos?
Las propiedades electromagnéticas de las bacterias permiten a los citómetros de flujo diferenciar a estas de otras partículas. El citoplasma y la membrana celular de una bacteria cambian el campo eléctrico de una forma única e identificable. Mientras que la corriente eléctrica pasará a través de partículas metálicas prácticamente sin impedimentos, las partículas no conductoras resisten el campo eléctrico. No obstante, las bacterias intactas se parecen tanto a las partículas no conductoras como a las conductoras: la membrana celular evita que las frecuencias bajas penetren en esta, lo que hace que se parezcan a las partículas no conductoras; sin embargo, a altas frecuencias, la corriente eléctrica penetra en la membrana. Los microelectrodos del citómetro de flujo por impedancia generan estos campos eléctricos y permiten al dispositivo cuantificar los cambios en la conductividad y la resistencia con mediciones separadas de células intactas y partículas. 

Aplicación de la citometría de flujo por impedancia en la seguridad alimentaria: presentación de CytoQuant®
Como se menciona anteriormente, una ventaja de los citómetros de flujo por impedancia con respecto a otros tipos de dispositivos citométricos es su portabilidad. Al ser ligeros, pequeños y con batería, pueden utilizarse in situ y en puntos de control críticos en los que la higiene es una preocupación fundamental.
El citómetro de flujo por impedancia CytoQuant® está diseñado para su uso en dichas áreas, incluidas las instalaciones de producción de alimentos y las salas asépticas. Los citómetros de flujo por impedancia aportan ventajas considerables a los productores de alimentos que buscan verificar la seguridad de los alimentos y sus programas de limpieza: la cuantificación rápida y por separado de las bacterias y las partículas de residuos (lo que puede servir como indicador de la eficacia de la limpieza), la sensibilidad del método y la robustez del equipo de hisopado y del propio citómetro.  
El sistema CytoQuant® es fácil de usar, ya que el dispositivo realiza todo el trabajo, a excepción del hisopado. Un análisis comienza mediante el hisopado de un área predefinida (p. ej., 20 × 20 cm u 8 × 8 in) de la superficie que se va a analizar. El hisopo se coloca dentro de un tubo que contiene una solución conductora patentada. Tras agitar el equipo de hisopado para suspender la bacteria, el usuario lo introduce en el CytoQuant®. Dos agujas atraviesan la base del tubo, conectando el líquido con el sistema de flujo del dispositivo. Después, una vez que la solución se ha introducido en el sistema de flujo, se pasa por los electrodos de la celda de flujo. Tras 30 segundos, el dispositivo registra resultados separados para las bacterias y las partículas y los muestra en la pantalla.

¿Revolución o evolución?
El citómetro de flujo móvil CytoQuant® permite la verificación inmediata e in situ de los procedimientos de limpieza y desinfección en las instalaciones de producción de alimentos u otras áreas donde la higiene es crucial. Mediante la cuantificación directa de las bacterias y las partículas de residuos en las superficies sin la influencia negativa de los desinfectantes o la temperatura, proporciona ventajas significativas frente a los dispositivos de ATP, mientras que el tiempo de espera hasta obtener los resultados de 30 segundos lo convierte en un complemento perfecto para mejorar los programas de higiene en los que ya se utilizan métodos de cultivo. Teniendo en cuenta el enorme potencial de la citometría de flujo por impedancia, puede que en algún momento llegue a considerarse equivalente a los métodos de cultivo, o incluso que los sustituya como método habitual para verificar la limpieza. Esto supondría una auténtica revolución en este ámbito. 
 

Este artículo se encuentra en la Publicación Spot On #15

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