Influencia de condiciones ambientales y fuentes de irradiación en la inactivación fágica utilizando pintura fotocatalítica

Abstract

La industria láctea fermentativa es afectada comúnmente por infecciones por bacteriofagos, lo que provoca la lisis celular de los cultivos empleados, conduciendo a un retardo o bloqueo en la fermentación. En un estudio previo, nuestro grupo demostró la eficiencia de una pintura fotocatalítica formulada con TiO2 anatasa modificado con carbono, en la inactivación de 16 fagos infectivos de bacterias lácticas utilizando radiación típica de ambientes interiores (λ= 360-720 nm).Los objetivos del presente trabajo fueron analizar la influencia de la humedad relativa (30, 50 y 80% HR) y del nivel de irradiación mediante el uso de filtros ópticos (18, 56 y 100% de transmitancia) en la inactivación de dos fagos (J-1 y M13-G1b, infectivos de Lacticaseibacillus casei y Streptococcus thermophilus, respectivamente) utilizando la pintura fotocatalítica. Por otro lado, se evaluó la influencia de una fuente de irradiación UV-A (λ= 300-420 nm) calculando las eficiencias de inactivación fotónica y cuántica y comparándolas con las obtenidas previamente (λ= 360-720 nm). Los ensayos de inactivación, bajo las diversas condiciones, se realizaron en un reactor escala laboratorio durante 16 h, depositando los fagos sobre placas de vidrio borosilicato recubiertas con la pintura. La enumeración fágica (Unidades Formadoras de Placa por mililitro, UFP/mL) se realizó según el método de la doble capa agarizada a diversos tiempos y los resultados se graficaron en función del tiempo, ajustando los datos con una cinética de primer orden, obteniendo las constantes cinéticas de inactivación (kT). Con los datos obtenidos, se propusieron cinéticas de inactivación para dichos fagos, donde se correlacionaron las condiciones de operación de flujo de radiación y humedad relativa. Se observó que kT aumentó muy levemente al modificar la humedad relativa de 30% a 50% (de 0.43 a 0.58 1/h) y notoriamente al pasar a 80% (3.30 1/h). Por otro lado, y de acuerdo a lo esperado, la constante disminuyó cuando se redujo el nivel de irradiación incidente (valores de 3.30, 1.96 y 1.74 1/h para 100%, 56% y 18% de irradiación, respectivamente). Bajo radiación UV-A (100% radiación y 80% HR), los valores de las eficiencias fotónica y cuántica fueron de 2.29×10exp12 y 3.41×10exp12 UFP/Einstein para el fago J-1 y 1.16×10exp12 y 1.72×10exp12 UFP/Einstein para el fago M13-G1b, siendo más altas que aquellas obtenidas cuando se utilizó radiación típica de ambientes interiores (eficiencias fotónica y cuántica de 7.4×10exp11 y 1.67×10exp12 UFP/Einstein para el fago J-1 y 1.18×10exp11 y 2.66×10exp11 UFP/Einstein para el fago M13-G1b). Los resultados demostraron el impacto significativo de la absorción de fotones y de la humedad relativa en la eficacia de la pintura fotocatalítica. Como se demostró previamente, la aplicación de estas pinturas en diversas superficies de las plantas lácteas, contribuiría a la disminución de la concentración fágica en el ambiente, reduciendo así el riesgo de ataques fágicos sobre cultivos lácticos empleados como cultivos iniciadores.