Bacteriófagos: uma ameaça para a indústria de laticínios?

Os bacteriófagos, vírus que infectam especificamente bactérias, representam uma ameaça constante e silenciosa para a indústria de laticínios. Apesar de ser um componente natural do ambiente, a sua presença nas unidades de transformação pode desencadear graves consequências econômicas e afetar a qualidade dos produtos lácteos.

Esses vírus altamente específicos exploram bactérias lácticas, essenciais para a fermentação e o desenvolvimento de características organolépticas em produtos como iogurte, queijo e cremes acidificados. Ao infectar essas bactérias, os bacteriófagos interrompem os processos produtivos, gerando perdas significativas e colocando em risco a segurança alimentar.

Compreender a ameaça representada pelos bacteriófagos é essencial para desenvolver ferramentas e protocolos para minimizar os seus efeitos e garantir a sustentabilidade da produção leiteira. A produção de laticínios, um pilar da dieta mundial, depende em grande parte da fermentação bacteriana. São fermentações que conferem aos laticínios sabor, textura e propriedades nutricionais. No entanto, este delicado equilíbrio microbiano é constantemente ameaçado por bacteriófagos. 

Bactérias ácidas láticas

As bactérias láticas (LAB) são um grupo de bactérias que apresentam em sua maioria as seguintes características: produzem ácido láctico a partir da degradação de açúcares, são Gram positivas, não esporuladas, podem ter formato de cocos ou bacilos, geralmente são imóveis, anaeróbicos ou aeróbicos, possuem ampla faixa de temperatura de crescimento entre 10°Celsius a 45°Celsius, são tolerantes ao sal, não produzem pigmentos, não reduzem nitratos, não produzem catalase. As LAB podem produzir dois tipos de fermentações dependendo do gênero bacteriano: Homofermentativa, onde a lactose é degradada com formação de ácido láctico; e Heterofermentativos que, além do ácido láctico, formam etanol ou ácido acético e dióxido de carbono. (Hernández Magadán, 2007; Maciel, 2012).

As LAB são usados na indústria alimentícia. Nos processos de fermentação láctea, a ação das LAB e de seus produtos metabólicos determinam as características organolépticas e a qualidade final do produto (Marcó et al., 2012).

 As bactérias lácticas são muito relevantes na criação de produtos lácteos fermentados porque lhes conferem sabores e odores, alteram a textura e protegem contra outros microrganismos nocivos. A infecção de culturas de bactérias lácticas por bacteriófagos, entre outros aspectos, é uma razão significativa para o declínio na produção de produtos lácteos.

Bacteriófagos

Bacteriófagos, ou fagos, são vírus que infectam bactérias. Existe uma grande variedade de bacteriófagos, pois são específicos para cada espécie e podem até ser específicos para cada cepa bacteriana. Eles têm uma sobrevivência de longo prazo que lhes permite permanecer em um ambiente por décadas, caso não sofram danos de diferentes agentes (Guttman et al., 2005).

A contaminação por fagos pode representar um risco significativo para qualquer processo que exija crescimento bacteriano, como na indústria alimentícia. As infecções fágicas podem causar uma diminuição na função das bactérias do ácido láctico durante o processo de fermentação, o que normalmente resulta numa diminuição lenta do pH; ou causar a morte de todas as bactérias do ácido láctico e não reduzir o pH dos produtos lácteos fermentados. (Sansão e Moineau, 2013).

Esse tipo de vírus não causa doenças ou alterações no corpo humano, pois tem preferência por células procarióticas, ou seja, células menos evoluídas, como as encontradas em bactérias.

Bacteriófagos na indústria de laticínios

Na indústria de laticínios, eles representam um grande desafio, pois infectam bactérias lácticas utilizadas na produção de iogurte, queijo e outros produtos lácteos fermentados.

Os bacteriófagos têm uma vida latente de 4 meses a 15 anos. Um fago é composto por uma cabeça de natureza proteica que contém ácidos nucléicos (DNA ou RNA). Seu genoma é codificado para três funções: síntese do capsídeo, lise da parede celular e replicação do fago. Para reproduzir um bacteriófago, ele precisa penetrar em uma célula bacteriana em fase de crescimento, pois elas não possuem metabolismo próprio e, portanto, não podem se reproduzir por conta própria, o que implica em parasitismo absoluto.

Desde 1935, a existência de fagos na LAB, iniciadores da fermentação láctea, tem sido relatada com uma população entre 106 mL-1 de leite a 1010mL-1 de leite de UFP (unidades formadoras de placas líticas) (Teuber e Lembke, 1983). ; Moineau et al., 1996). O uso contínuo e extensivo de LAB, como Lactococcus spp., Lactobacillus spp.  e Streptococcus spp. em fermentação.

Figura 1. A: Componentes do bacteriófago.  B: Ciclo de vida de um bacteriófago.

Fonte (Joklik, 1997; Madigan, 2003).

• O encontro entre um fago e uma bactéria ocorre aleatoriamente e a probabilidade depende do número de bactérias e fagos. 

• Adsorção é o estágio em que o vírus se fixa à parede celular bacteriana. 

• Receptores específicos estão presentes na parede celular (lipopolissacarídeo, proteína, ácidos teicóicos) permitindo que o fago se ligue e injete seu material genético.

• Geralmente os fagos são bastante específicos e só podem infectar um tipo definido de bactéria. 

Origem da contaminação por fagos 

• Ambiente: os fagos podem estar presentes no solo (chão), água, ar, drenos, etc. 

• Matérias-primas: Leite cru, derivados lácteos (soro de leite, creme, proteína em pó) e meios de cultura.

• Equipamentos/processos: Limpeza e desinfecção insuficientes. Alguns equipamentos são críticos como Pasteurizadores, tanques de maturação e máquinas de embalagem. Todas as partes das linhas de processo onde as culturas estão presentes (tanques de fermentação, tubulações, bombas, etc.) Tanques de anelamento / Granel starter e tanques de alívio.

• Equipamentos de difícil limpeza: máquinas de embalagem, enchedoras, etc. Razões para a presença de fagos.

• Tratamento térmico insuficiente das matérias-primas.

• Contaminação cruzada no processo (soro, linhas, etc.) 

• Falta de rotação de culturas

• A limpeza e desinfecção não são eficientes e/ou a frequência é baixa.

Por que os bacteriófagos são um problema na indústria de laticínios?

Os bacteriófagos representam um problema significativo na indústria de laticínios por vários motivos:

• Contaminação do produto: Os bacteriófagos podem contaminar o leite e outros produtos lácteos, o que pode levar à diminuição da qualidade e segurança do produto final.

• Impacto na fermentação: Na produção de laticínios fermentados, como iogurte, queijo e cremes acidificados, os bacteriófagos podem infectar e destruir as culturas bacterianas utilizadas no processo. Isto pode resultar em fermentações incompletas ou alterações no sabor e na textura do produto. A lise bacteriana causada por fagos reduz a eficiência da fermentação. 

• Perda econômica: A presença de bacteriófagos pode causar perdas econômicas significativas devido a lotes de produtos impróprios para venda, bem como a necessidade de realizar processos de limpeza e desinfecção mais rigorosos nas instalações de produção.

• Resistência bacteriana: A interação entre bacteriófagos e bactérias pode levar à evolução de cepas bacterianas resistentes, o que complica ainda mais o controle de qualidade na produção leiteira.

• Dificuldades de controle: A detecção e o controle de bacteriófagos no ambiente de produção podem ser complicados, pois podem estar presentes em níveis baixos, mas ainda assim afetar significativamente o processo de produção.

Como controlar bacteriófagos?

O controle de fagos na indústria de laticínios é crucial para garantir a qualidade e segurança do produto. Aqui estão algumas estratégias usadas:

• Higiene e limpeza: Manter um ambiente de produção limpo é essencial. Protocolos de limpeza rigorosos são implementados para equipamentos e superfícies.

• Monitoramento e detecção: São realizados testes regulares para detectar a presença de fagos no ambiente e nos produtos. Isto pode incluir o uso de métodos microbiológicos e moleculares.

• Uso de culturas starter: O uso de culturas lácteas específicas que sejam resistentes a fagos pode ajudar a prevenir infecções. Essas culturas podem ser selecionadas ou geneticamente modificadas. A rotação de culturas é essencial, utilizando diferentes cepas de bactérias lácticas para dificultar a adaptação dos fagos.

• Controle das condições do processo: O ajuste de parâmetros no processo de produção, como temperatura e pH, pode ajudar a inibir a atividade do fago.

• Desenvolvimento de bacteriófagos específicos: Em alguns casos, podem ser usados fagos específicos que atacam bactérias indesejadas, permitindo a sobrevivência das bactérias do ácido láctico.

• Educação e formação: A formação do pessoal sobre a importância do controlo de fagos e as melhores práticas de higiene e manuseamento pode reduzir a incidência de contaminações. Pesquisar e aplicar novas técnicas, como engenharia genética, para desenvolver cepas bacterianas resistentes

• Bacteriófagos líticos: usam fagos que destroem bactérias infectadas sem integrar-se ao seu genoma para desenvolver cepas bacterianas resistentes.