Cuando la unión hace la fuerza: dos enzimas se alían para combatir a Listeria

 

Las toxiinfecciones alimentarias son un problema creciente de salud pública y seguridad alimentaria. Bacterias como Listeria monocytogenes, presentes en productos como embutidos, ahumados, lácteos y comidas precocinadas, generan continuas alertas relacionadas con alimentos contaminados. Combatirlas de manera eficaz y segura es un desafío para la industria alimentaria.

Actualmente, se emplean desinfectantes químicos como compuestos clorados, glutaraldehído, alquilaminas, alcoholes y sales de amonio cuaternario. Aunque eficaces, tienen importantes desventajas: dejan residuos tóxicos, representan riesgos para la salud humana y no se alinean con la tendencia hacia soluciones más sostenibles.
 

En nuestro grupo de investigación, hemos apostado por las enzimas como alternativas ecológicas e innovadoras. ¿Y si te dijera que la combinación de dos enzimas puede ser la clave para combatir Listeria?

En los últimos años hemos trabajado en el desarrollo de enzimas antimicrobianas para reemplazar productos químicos, contribuyendo a la sostenibilidad y evitando la aparición de resistencias a antibióticos. Aunque los virus, como los fagos, han surgido como alternativa, presentan limitaciones, incluido el rechazo de los consumidores. La solución es aprovechar las armas de los propios fagos: las endolisinas.

Las endolisinas se han convertido en los últimos años en una alternativa a los antibióticos, son específicas, bastante precisas y tienen la ventaja de no afectar la microbiota del entorno donde se aplican, o por lo menos tienen un impacto menor. Podemos encontrar enzimas que afectan específicamente a especies como Listeria, Staphylococcus, Pseudomonas, etc. Actúan hidrolizando los enlaces de las paredes de peptidoglicano que protegen a las células bacterianas. El principal inconveniente es que en ocasiones se necesita utilizar concentraciones bastante altas para tener un efecto antimicrobiano válido y equivalente a las alternativas químicas.

El uso de enzimas en la conservación y seguridad alimentaria es una práctica ampliamente establecida, con ejemplos destacados como la glucosa oxidasa (GOX). Esta enzima cataliza la conversión de glucosa en ácido glucurónico y, como ocurre con otras oxidasas, necesita regenerar sus cofactores para iniciar un nuevo ciclo de reacción. En este caso, el oxígeno actúa como aceptor de electrones, generando peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) como subproducto. Naturalmente presente en alimentos como la miel o empleada como aditivo, la GOX se ha utilizado con éxito como conservante alimentario.

Sin embargo, su capacidad antimicrobiana suele requerir altas concentraciones de la enzima debido a la resistencia que ofrecen las bacterias mediante su pared de peptidoglicano, una auténtica armadura protectora. Estas altas concentraciones de peróxido pueden alterar la composición y las propiedades organolépticas del alimento, además de afectar negativamente a su microbiota, que puede ser beneficiosa. Por ello, su actividad debe ser cuidadosamente regulada. Pero, ¿y si pudiéramos debilitar esa armadura bacteriana?

Esta es la estrategia que hemos desarrollado en este trabajo, logrando modular y controlar con precisión las concentraciones de ambas enzimas para maximizar su efectividad. Tal como indica el título, "la unión hace la fuerza": hemos empleado una endolisina específica contra Listeria monocytogenes para debilitar su pared celular, creando "agujeros" que permiten al peróxido de hidrógeno generado por la GOX penetrar y aumentar significativamente la letalidad bacteriana. Para ilustrarlo, es como un asedio a un castillo, donde la endolisina actúa como bolas de cañón que abren brechas en las murallas, facilitando el ingreso de los soldados (el agua oxigenada).

Esta combinación enzimática ha permitido reducir las concentraciones necesarias de GOX y endolisina para lograr un efecto antimicrobiano, minimizando los posibles efectos adversos sobre las características y propiedades organolépticas de los alimentos. Además, esta estrategia es ideal para la limpieza de superficies en entornos alimentarios y presenta un gran potencial para su aplicación directa en alimentos en el futuro. Se han hecho pruebas de los dos enzimas funcionando juntos, a la vez, y son perfectamente compatibles. 

El cocktail enzimático ya ha superado la certificación por laboratorios externos y actualmente nos encontramos en la fase de estudio para el escalado y la realización de pruebas piloto.

Para aquellos interesados, pueden acceder a información más técnica en el artículo (open access)