Bacteriófagos en la producción de queso: lo que todo quesero debe saber

La contaminación por bacteriófagos es uno de los mayores problemas a los que se enfrentan los fabricantes de queso en todo el mundo. Tanto si se elabora queso artesanal de granja como si se dirige una planta comercial a gran escala, entender los bacteriófagos en la producción de queso puede marcar la diferencia entre una calidad constante y fallos de producción costosos.

¿Qué es un bacteriófago?

Los bacteriófagos, llamados comúnmente “fagos”, son virus que infectan y destruyen bacterias de forma específica. En la producción de queso, estos parásitos microscópicos atacan a las bacterias ácido-lácticas (BAL) beneficiosas, imprescindibles para una buena fermentación y para el desarrollo del queso.

El término “bacteriófago” significa literalmente “comedor de bacterias”, y describe con exactitud su efecto devastador sobre los cultivos iniciadores. Una sola partícula de fago puede infectar una célula bacteriana, replicarse dentro de ella y liberar cientos de partículas nuevas cuando la célula estalla. Este proceso, llamado lisis, puede ocurrir en apenas 30-60 minutos en condiciones óptimas.

Por qué importan los bacteriófagos en la producción de queso

Los fagos atacan sobre todo a las bacterias clave de la elaboración de queso, entre ellas:

• Lactococcus lactis: el cultivo iniciador más común en muchas variedades de queso
• Streptococcus thermophilus: esencial para la mozzarella, el yogur y los quesos de tipo suizo
• Lactobacillus helveticus: fundamental para el Parmesano, el Grana Padano y otros quesos duros italianos
• Lactobacillus delbrueckii: se usa en el yogur y en la elaboración de algunos quesos

Cuando los bacteriófagos presentes en una quesería infectan estos cultivos, el resultado es una acidificación lenta o incompleta, lo que los productores llaman “tinas muertas” o “tinas lentas”. El impacto económico puede ser considerable, con la posible pérdida de lotes de producción enteros.

Cómo se propagan los bacteriófagos en las queserías

Entender la propagación de los fagos es fundamental para diseñar estrategias de control eficaces. Los bacteriófagos se extienden por las queserías a través de múltiples vías y crean un ciclo de contaminación que puede persistir durante años si no se gestiona bien.

Principales fuentes de contaminación por fagos

Leche cruda: las investigaciones indican que aproximadamente el 10 % de las muestras de leche cruda contienen fagos infecciosos, con concentraciones de 10¹ a 10⁴ fagos por mililitro. La leche cruda es una fuente continua de nuevas variantes de fagos que entran en la planta.

Suero: es probablemente la fuente más importante de proliferación de fagos. Durante la elaboración del queso, la concentración de fagos puede llegar a 10⁹ fagos por mililitro de suero. Cada vez que el suero se manipula, se almacena o se recicla, se crean muchas oportunidades para que los fagos se dispersen por la planta.

Transmisión por el aire: estudios que se remontan a la década de 1940 confirmaron que los fagos pasan al aire a través de los aerosoles que generan distintas actividades de producción. Las concentraciones pueden llegar a 10⁸ unidades formadoras de placa (UFP) por metro cúbico de aire, sobre todo cerca de las zonas de manejo del suero, los desagües y el llenado de tinas.

Equipos y superficies: los fagos persisten en los equipos mal limpiados, sobre todo en zonas difíciles de desinfectar como:

• Juntas y sellos
• Agitadores y palas de las tinas
• Desagües y suelos
• Tuberías y líneas de trasvase
• Fermentadores de cultivo madre y su equipo asociado

El ciclo de multiplicación de los fagos

Una vez que el bacteriófago llega al cultivo iniciador, la multiplicación es rápida. El proceso sigue este patrón:

1. Adsorción: el fago se fija a receptores específicos de la superficie de la célula bacteriana
2. Inyección: el fago inyecta su material genético en la célula bacteriana
3. Replicación: el ADN del fago se apodera de la maquinaria bacteriana para producir nuevas partículas de fago
4. Ensamblaje: las nuevas partículas de fago se ensamblan dentro de la célula bacteriana
5. Lisis: la célula bacteriana estalla y libera 50-300 partículas de fago nuevas
6. Repetición: cada fago nuevo puede infectar otra célula bacteriana, lo que produce un crecimiento exponencial

El periodo de latencia (el tiempo que va de la infección a la lisis) de los fagos de lactococos suele ser de 30-60 minutos. Esto significa que incluso un número pequeño de partículas de fago que entre en el cultivo madre puede provocar la lisis completa del cultivo antes o durante la elaboración del queso.

Persistencia en el ambiente

Los bacteriófagos son notablemente resistentes. Pueden:

• Sobrevivir en algunos casos a las temperaturas de pasteurización de la leche
• Persistir en salmueras en concentraciones de hasta 10⁸ UFP/ml
• Mantenerse viables en las superficies durante largos periodos
• Resistir la refrigeración e incluso la congelación
• Sobrevivir en los tanques de almacenamiento de suero y en los sistemas de trasvase

Esta persistencia ambiental explica por qué los problemas de fagos suelen repetirse en las plantas incluso después de aplicar medidas de control.

Cómo evitar la contaminación por bacteriófagos

La prevención es mucho más eficaz que intentar eliminar poblaciones de fagos ya establecidas. Una estrategia completa de control de fagos requiere varias defensas superpuestas, un enfoque parecido a la “tecnología de barreras” en seguridad alimentaria.

1. Propagación aséptica del cultivo iniciador

El sistema de producción del cultivo madre es la primera línea de defensa. Los sistemas asépticos modernos deben incluir:

Fermentadores de cultivo cerrados con sistemas de presión positiva que impidan la entrada de fagos por el aire. El recipiente debe estar diseñado para reducir al mínimo el espacio de cabeza, y todo el aire que entre debe pasar por filtros de partículas de alta eficiencia (HEPA).

Salas de cultivo exclusivas, separadas físicamente de las zonas de elaboración de queso. Estas salas deben mantener una presión de aire positiva respecto a las zonas contiguas y contar con sistemas de ventilación propios que no compartan aire con las zonas de producción.

Protocolos de higiene estrictos para todo el equipo que manipula el cultivo. Esto incluye sistemas CIP (limpieza en sitio) completos con eficacia demostrada contra la contaminación por fagos.

2. Estrategias de gestión de cultivos

Rotación de varios cultivos: nunca dependas de una sola cepa iniciadora. Aplica un sistema de rotación con 3-6 cepas distintas no relacionadas en cuanto a fagos. Esto significa que los fagos que atacan a la cepa A no pueden infectar a las cepas B, C o D. Aunque se produzca una contaminación por fagos, al día siguiente puedes cambiar a un cultivo no afectado.

Medios inhibidores de fagos: algunas formulaciones de medios contienen compuestos como fosfatos, que pueden inhibir la replicación de los fagos sin afectar al crecimiento bacteriano. Consulta las opciones con tu proveedor de cultivos.

Inoculación directa en tina (DVI): considera usar cultivos concentrados congelados que se añaden directamente a la tina de quesería, saltándose por completo la preparación del cultivo madre. Así se elimina el punto más vulnerable de los sistemas de cultivo tradicionales.

3. Diseño de la planta y flujo de trabajo

Separación física: diseña la planta para evitar la contaminación cruzada:

• Separa el manejo del suero de las zonas de recepción de leche
• Sitúa los tanques de almacenamiento de suero lejos de las zonas de producción
• Usa equipos exclusivos para cada sistema de cultivo
• Aplica flujos de trabajo en un solo sentido para evitar retrocesos

Gestión de la calidad del aire: instala sistemas adecuados de ventilación y aire acondicionado. Considera sistemas de luz UV en las zonas críticas para reducir la concentración de fagos en el aire. Mantén una presión positiva en las zonas limpias respecto a las zonas que pueden estar contaminadas.

Reducir la generación de aerosoles: muchas actividades habituales crean aerosoles cargados de fagos:

• Llenado de tinas y extracción del suero
• Limpieza a alta presión
• Funcionamiento de las bombas de trasvase
• Actividades en los desagües

Usa sistemas cerrados siempre que sea posible y programa las actividades de alto riesgo para cuando haya terminado la preparación del cultivo.

4. Higiene de los equipos

Validación periódica del CIP: los sistemas de limpieza en sitio deben validarse para asegurar la eliminación completa de los fagos. Presta especial atención a:

• El vaciado completo antes de limpiar
• Un tiempo de contacto suficiente con los desinfectantes
• Las concentraciones químicas correctas
• El mantenimiento de la temperatura durante todo el ciclo de limpieza

Programas de cloración: los desinfectantes a base de cloro siguen siendo eficaces contra los fagos si se usan en concentraciones adecuadas. Sin embargo, hay que equilibrarlo con la preocupación por los subproductos de la desinfección en la seguridad alimentaria. Algunas plantas europeas están pasando al ácido peracético como alternativa.

Inspección de equipos: revisa con regularidad:

• Poros en los sistemas de camisa
• Juntas y sellos desgastados
• Depósitos en los fermentadores de cultivo madre
• Tramos muertos en las tuberías

5. Gestión de las materias primas

Análisis de la calidad de la leche: aunque no se pueden eliminar del todo los fagos de la leche cruda, conocer el nivel básico de contaminación ayuda a:

• Analizar la leche que entra para detectar fagos cuando surgen problemas
• Seguir las variaciones estacionales en los niveles de fagos
• Identificar a los proveedores de leche problemáticos si aparecen patrones

Manejo del suero: es fundamental, porque el suero es el principal reservorio de fagos:

• Nunca uses equipos que manejan suero para transportar leche cruda
• Aplica protocolos de enjuague minuciosos en las cisternas compartidas
• Considera usar equipos exclusivos para el suero
• Saca el suero de la planta lo antes posible
• Asegúrate de vaciar por completo las líneas de suero después de usarlas

6. Vigilancia y detección temprana

Pon en marcha un programa de vigilancia de fagos junto con tu proveedor de cultivos:

• Análisis periódicos de los cultivos madre para detectar contaminación por fagos
• Pruebas de actividad para detectar una acidificación lenta
• Pruebas de turbidez en aislados bacterianos
• Muestreo ambiental en las zonas de alto riesgo

La detección temprana permite cambiar de cultivo antes de que se produzcan pérdidas importantes de producción.

Cómo eliminar los bacteriófagos una vez que están en la planta

Pese a los mejores esfuerzos de prevención, a veces la contaminación por fagos llega a establecerse en las queserías. Eliminarla requiere un enfoque sistemático y enérgico que combine una respuesta inmediata con una descontaminación ambiental a largo plazo.

Medidas de respuesta inmediata

Cambio de cultivo: en cuanto detectes contaminación por fagos, cambia de inmediato a una cepa de cultivo no relacionada en cuanto a fagos. Es el camino más rápido para volver a la producción normal. Tu proveedor de cultivos debe tener cepas alternativas disponibles que los fagos presentes no puedan atacar.

Ajuste del programa de producción: considera estos cambios tácticos:

• Reducir el volumen del cultivo madre para acortar el tiempo de exposición
• Añadir el cuajo antes, para reducir el tiempo que tienen los fagos para multiplicarse antes de que se forme la cuajada
• Aumentar la dosis de inoculación para superar las concentraciones bajas de fagos

Aislamiento: identifica y aísla la fuente de contaminación:

• Analiza los cultivos madre, el suero, la salmuera y muestras ambientales
• Haz un mapa de las zonas contaminadas de la planta
• Restringe el paso de equipos y personal de las zonas contaminadas a las limpias

Protocolos de limpieza a fondo

La eliminación exige una limpieza que va más allá de las rutinas normales de CIP:

Parada completa del sistema: programa una parada de producción para descontaminar a fondo la planta:

• Vacía y limpia todas las tinas, tanques y recipientes
• Desmonta los equipos para llegar a las superficies ocultas
• Retira y sustituye todas las juntas y sellos
• Limpia o sustituye los filtros de aire
• Ocúpate de los desagües del suelo y de los sistemas de residuos

Tratamientos químicos reforzados: usa concentraciones de desinfectante más altas y tiempos de contacto más largos que en la operación normal:

• Soluciones de cloro en concentraciones elevadas
• Tratamientos con ácido peracético en los equipos que lo toleren
• Lavados alcalinos (cáusticos) en caliente seguidos de enjuagues ácidos
• Considera dejar en remojo toda la noche los equipos críticos

Limpieza física: no confíes solo en los tratamientos químicos:

• Fregado manual de las superficies accesibles
• Lavado a alta presión de paredes, suelos y techos
• Limpieza con vapor de las superficies de los equipos
• Eliminación de la biopelícula de los desagües

Descontaminación ambiental

Tratamiento del sistema de aire: ataca los fagos presentes en el aire:

• Sustituye o limpia a fondo todos los filtros HEPA
• Limpia los conductos y rejillas de climatización
• Considera instalar luz UV en los sistemas de aire
• Comprueba que se mantienen los diferenciales de presión positiva

Revisión completa del sistema de suero: ya que el suero es el principal reservorio de fagos:

• Limpia todos los tanques de almacenamiento de suero y las líneas de trasvase
• Sustituye las mangueras flexibles que puedan albergar fagos
• Comprueba que todas las tuberías de suero se vacían por completo
• Considera cambiar los horarios de recogida del suero para evitar acumulaciones

Descontaminación de superficies: más allá de los equipos:

• Limpia a fondo todas las paredes, suelos y techos de las zonas de producción
• Presta atención a las estructuras elevadas, las luminarias y las canalizaciones
• Ocúpate de las zonas alrededor de los desagües, donde se depositan los aerosoles con fagos
• Limpia o sustituye las alfombrillas del suelo y las ruedas de los equipos

Medidas de control a largo plazo

Después de los primeros esfuerzos de eliminación:

Pruebas de verificación: confirma la eliminación de los fagos mediante:

• Muestreo ambiental de las zonas que estuvieron contaminadas
• Seguimiento prolongado del rendimiento del cultivo iniciador
• Análisis de los primeros lotes de producción con indicadores sensibles

Programa de mantenimiento preventivo: aplica de forma periódica:

• Ciclos de limpieza a fondo (mensuales o trimestrales)
• Sustitución de sellos y juntas de los equipos
• Cambios de filtros de aire
• Verificación de la eficacia del sistema CIP

Compromiso con la rotación de cultivos: nunca vuelvas a depender de un solo cultivo. Mantén un sistema de rotación permanente incluso después de resolver los problemas de fagos.

Documentación y formación: registra:

• El episodio de contaminación y las medidas de respuesta adoptadas
• Los cambios en procedimientos y equipos
• La formación del personal en los protocolos de prevención de fagos
• Los resultados de la vigilancia continua

Trabajar con expertos

Los problemas de fagos graves o persistentes pueden requerir ayuda externa:

• Consulta al servicio técnico de tu proveedor de cultivos
• Considera contratar consultores en microbiología láctea
• Colabora con programas de investigación universitarios que estudien el control de fagos
• Únete a asociaciones del sector para aprender de la experiencia de otros

Cuándo plantearse modificar la planta

Si los problemas de fagos persisten pese a unas medidas de control enérgicas, el diseño de la planta puede ser la causa:

• Separación insuficiente entre el manejo del suero y el de la leche
• Mal diseño del sistema de ventilación
• Equipos imposibles de limpiar bien
• Capacidad insuficiente para una rotación de cultivos adecuada

Estas situaciones pueden requerir una inversión en mejoras de la planta, pero los problemas crónicos de fagos suelen justificar el gasto gracias a una producción más constante.

Conclusión sobre el control de bacteriófagos

Los bacteriófagos son un reto persistente en la producción de queso, pero no insuperable. El éxito exige entender la biología de los fagos, aplicar estrategias de prevención superpuestas, mantener una vigilancia constante y responder con decisión cuando se produce una contaminación.

Las queserías con más éxito tienen características en común:

• Varios cultivos no relacionados en cuanto a fagos, en rotación
• Sistemas asépticos de preparación del cultivo iniciador
• Programas rigurosos de higiene de los equipos
• Separación física de las actividades de alto riesgo
• Colaboración con proveedores de cultivos que conocen bien el tema
• Compromiso con la vigilancia continua y la mejora constante

Recuerda que el control de fagos es un proceso continuo, no una solución puntual. Los fagos ambientales están presentes en todas partes en el entorno lácteo, y con la leche cruda entran continuamente nuevas variantes. El objetivo no es la erradicación completa, que es imposible, sino mantener las concentraciones de fagos por debajo de los niveles que afectan a la producción.

Con un software de producción, los queseros pueden seguir los indicadores de rendimiento del cultivo iniciador, documentar los programas de limpieza y llevar los registros de rotación de cultivos que respaldan un programa completo de control de fagos. Combinando las buenas prácticas de fabricación con una vigilancia sistemática, se puede reducir al mínimo el impacto de los bacteriófagos y mantener una producción de queso constante y de alta calidad.

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Referencias

1. Mancini, A., Rodriguez, M. C., Zago, M., Cologna, N., Goss, A., Carafa, I., Tuohy, K., Merz, A., & Franciosi, E. (2021). Massive Survey on Bacterial–Bacteriophages Biodiversity and Quality of Natural Whey Starter Cultures in Trentingrana Cheese Production. Frontiers in Microbiology, 12, 678012. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.678012
2. Queiroz, G. A., Santana, T. M., Monteiro-Batista, M. C., Orabona, G. M., Santana, V. V., Silva, E. O., Pimentel, T. C., Freitas, M. Q., & Raices, R. S. L. (2023). High Level of Interaction between Phages and Bacteria in an Artisanal Raw Milk Cheese Microbial Community. mSystems, 7(6), e00564-22. https://doi.org/10.1128/msystems.00564-22
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