Biological control of foodborne pathogens by lactic acid bacteria: A focus on juice processing industries

Abstract

The use of lactic acid bacteria (LAB) in foods as biocontrol agents against foodborne pathogens has become increasingly known. Under the premise that controlling the adhesion of microorganisms to food contact surfaces is an essential step for meeting the goals of food processing, the aim of this work was to investigate the inhibitory and anti-biofilm effectiveness of Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) and Lactobacillus casei (ATCC 393) against Escherichia coli O157:H7, Salmonella enterica and Listeria monocytogenes. Lactobacillus strains (108 CFU/ml) and pathogens (104 CFU/ml) were evaluated to monitor LAB anti-adhesive and antibiofilm effect, in two main scenarios: (i) co-adhesion and (ii) pathogen incorporation to stainless steel surfaces with a protective biofilm of Lactobacillus cells. In (i) the predominant effect was observed in L. rhamnosus against S. enterica and L. monocytogenes, whereas in (ii) both LAB significantly reduced the number of pathogenic adherent cells. The effect of pre-established LAB biofilms was more successful in displacing the three pathogens than when they were evaluated under co-adhesion. These findings show that both LAB can be considered good candidates to prevent or inhibit the adhesion and colonization of L. monocytogenes, S. enterica and E. coli O157:H7 on surfaces and conditions of relevance for juice processing industries, offering alternatives for improving the safety and quality of fruit-based products.

Existe un creciente interés en el uso de bacterias ácido lácticas (BAL) como agentes de biocontrol frente a patógenos de transmisión alimentaria. Bajo la premisa de que el control de la adhesión de microorganismos a superficies de contacto con alimentos es el paso esencial para evitar su contaminación, el objetivo de este trabajo fue investigar la efectividad inhibitoria y antibiofilm de Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) y Lactobacillus casei (ATCC 393) frente a Escherichia coli O157:H7, Salmonella enterica y Listeria monocytogenes. A fin de cumplir con el objetivo propuesto, las cepas de Lactobacillus (108 UFC/ml) y los patógenos (104 UFC/ml) se ensayaron en 2 escenarios: (1) coadhesión, y (2) incorporación de los patógenos a las superficies de acero inoxidable con un biofilm preformado de Lactobacillus. En (1), el efecto predominante se observó con L. rhamnosus frente a S. enterica y L. monocytogenes, mientras que en (2), ambas BAL redujeron significativamente el número de células patógenas adheridas. En función de estos resultados, concluimos que el efecto de un biofilm preformado de ambas BAL fue más exitoso en el desplazamiento de los 3 patógenos que en coadhesión. Ambas BAL pueden considerarse buenas candidatas para mitigar la adhesión y colonización de L. monocytogenes, S. enterica y E. coli O157:H7 en superficies en condiciones de relevancia para la industria procesadora de jugos, y, de esta manera, ofrecer alternativas para mejorar la seguridad y calidad de los alimentos a base de frutas.