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Biosensores contra patógenos

El uso de biosensores y biochips genéticos está abriendo nuevas expectativas en la rápida detección de patógenos en alimentos

El gran objetivo de los distintos métodos de detección de patógenos en la industria alimentaria continúa siendo reducir el factor el factor tiempo: detectar en menos de ocho horas la posible contaminación y evitar que los productos contaminados salgan de los centros de producción. La investigación en biosensores y biochips genéticos podría contribuir a este objetivo.

Imagen: ARS Image Gallery
Los biosensores se están configurando como una herramienta de futuro para la detección de patógenos como Listeria, Salmonella o Campylobacter en los alimentos. Sin embargo, aún tienen inconvenientes y falta mucha investigación antes de que puedan ser usados de forma rutinaria en la industria. Lo que sí parece estar más cercano son los sistemas de alerta integrados en los embalajes, sistemas basados en la incorporación de una especie de «código de barras» con una sustancia (pH o gas) que bajo determinadas circunstancias generadas por el crecimiento de microorganismos sufra un cambio en su apariencia. Por ejemplo, en su coloración. En esa línea, ya hay equipos trabajando para incorporar anticuerpos de Salmonella en los envases.

Estas son algunas de las predicciones de Daniel Y.C. Fung, profesor de la Universidad de Texas y uno de los mejores expertos en microbiología. Fung acaba de estar en España invitado en un encuentro sobre métodos rápidos de detección de microbiología alimentaria en la Facultad de Veterinaria de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB).

Lucha contra el tiempo

El principal reto de la industria es disponer de sistemas sensibles, de coste razonable, fáciles de usar y, sobretodo, suficientemente rápidos Los principales retos siguen siendo disponer de sistemas sensibles, de coste razonable, fáciles de usar y, sobretodo, suficientemente rápidos. «Las empresas de producción suelen tener tres turnos de ocho horas», detalla Fung, «y lo que se busca con los tests rápidos es tener el margen de tiempo suficiente para retener los lotes del turno si se detecta un caso de contaminación». Una parte del proceso en la que «se pierde» más tiempo es en la preparación de las muestras, que deben contener suficientes células del microorganismo diana para poder ser detectado. Eso obliga a hacer un cultivo previo de la muestra de alimento, para permitir que el microorganismo, si existe, se reproduzca en cantidad suficiente.

Acortar ese tiempo es lo que se está consiguiendo con métodos recientemente desarrollados como la separación inmunomagnética, que consigue reducir las entre diez y veinte horas que puede requerir la preparación previa de la muestra. La estrategia básica es recubrir con partículas metálicas el anticuerpo contra el microorganismo a detectar, añadir grandes cantidades de estas partículas con anticuerpo en la muestra y después aplicar un campo magnético para «arrastrar» y concentrar las partículas (que habrán atrapado a los microorganismos).

En la actualidad se están desarrollando numerosos métodos que combinan la separación inmunomagnética. El propio Fung trabaja desde hace un tiempo en un sistema que combina esta última con sensores ELISA y que, según ha comprobado su equipo en los últimos experimentos, sólo requiere cinco horas y quince minutos para obtener resultados.

Dilemas de la genética

El futuro en la industria y muy probablemente también en el ámbito doméstico, irá ligado al desarrollo de los biosensores y de los biochips genéticos. Pero estos sistemas tienen sus dilemas. Uno es el de los falsos positivos. Cualquier sistema basado en la detección de genes, como es el caso de los biochips, detectará el microorganismo por su información genética, independientemente de si está vivo o no. Una Salmonella muerta no representa un riesgo, pero la detección genética no puede discriminar ese importante factor (cosa que sí hacen los métodos convencionales). Y la retirada de un producto cuesta demasiado dinero como para permitirse ese margen de error.

La otra vía en pleno desarrollo son los pequeños biosensores que combinan material biológico (anticuerpos o enzimas) con una parte electrónica. Pero un obstáculo importante está en el desarrollo a gran escala de estos componentes a costes razonables, ya que cualquier reacción biológica en el biosensor será, en principio, irreversible por lo que se trata de componentes que deben ser constantemente reemplazados. Por ello el reto está en hallar una forma fácil de integrar ambos componentes (el biológico y el electrónico). De ahí que los métodos convencionales de detección microbiológica tengan todavía mucho camino por delante.

En Estados Unidos, explica Fung, se están realizando cada año unos 800 millones de tests microbiológicos, lo que supone un mercado más que considerable. Y también muy dispar. Un ejemplo: los casos de toxiinfección por Escherichia coli declarados a las autoridades sanitarias en los últimos años han tenido orígenes tan diversos como agua potable sin cloro, alfalfa, hamburguesas -entre 1992 y 1993 hubo un brote grave de 730 casos en diferentes estados por hamburguesas- zumo de manzana sin pasteurizar y, un caso llamativo, casos de infecciones por nadar en lagos, por ingestión accidental de agua. Los niños que defecan en piscinas o lagos, detalla Fung, «pueden estar dispersando microorganismos en el agua». La batalla contra estas infecciones, concluye este investigador, también incluye el educar a los ciudadanos sobre los riesgos y los métodos de prevención.

EEUU QUIERE DESARROLLAR SISTEMAS DE ANÁLISIS MÁS RÁPIDOS


En su particular batalla contra posibles actos de bioterrorismo, EEUU, a través de la FDA (Food and Drug Administration), ha anunciado recientemente un programa especial para garantizar la seguridad en los alimentos. La medida más llamativa es la implementación de un registro electrónico on-line de carácter obligatorio para todos los alimentos que entran y circulan en su mercado interior, así como de sus productores.

Pero no es esta la única medida adoptada. Ante la eventualidad de un posible ataque que escape a la vigilancia administrativa y policial, el gobierno norteamericano viene impulsando desde poco después del 11 de septiembre de 2001 distintas líneas de investigación orientadas a la rápida detección de patógenos en alimentos o agua.

En estos dos últimos años la FDA ha impulsado 90 proyectos de investigación sobre sistemas de análisis que comparten un triple denominador común: deben ser rápidos, asequibles económicamente y, sobre todo, fáciles de usar incluso por personal no especializado. Según datos hechos públicos por la propia FDA, los nuevos métodos para la detección y control de microorganismos deben ser capaces de identificar, entre otros, los agentes patológicos responsables del botulismo o la encefalopatía espongiforme, además de toxinas químicas diversas que puedan llegar a la población a través de los alimentos.

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