3. ECOLOGÍA MICROBIANA DE LOS ALIMENTOS

3.3 Factores Intrínsecos

MICROBIOLOGÍA DE ALIMENTOS

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUAFACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

Dr. Iván Salmerón

Q.B.P. Carolina Nájera Domínguez

Chihuahua, Chihuahua A 23 de Febrero 2011

FACTORES INTRÍNSECOS

Concentración de iones hidrógeno: pH

Potencial de Óxido-Reducción: RedOx

Actividad de agua: Aw

Cantidad de Nutrientes Disponibles

Relacionados con el ALIMENTO, su composición y características

Sustancias inhibidoras y estructura biológica

Efectos Combinados

transporte de protones pH

Rango estrecho pues a un pH externo muy desfavorable se requiere un gran consumo de energía para mantener el pH interno

E. coli establece un gradiente de protones (H+) entre ambos lados de la membrana utilizando energía para bombear protones hacia afuera de la célula. Luego éstos se acoplan a la lactosa a nivel de la lactosa-permeasa que usa la energía del protón moviéndose a favor de su gradiente de concentración para transportar la lactosa dentro de la célula.

ATP

Lactato-permeasa

pH

Máximo Óptimo Mínimo

pH= 2 -11.4 Óptimo = 6

Fermentativas 4 – 4.5

pH= 2 - 9

Toleran mayor acidez

pH= 4.5 - 9.65Óptimo = 7.5

Mejor cerca de la neutralidad

pH

Alimentos con pH ácido o neutro pH < 4.5 sin alteraciones por bacterias,

más por mohos y levaduras

Por lo General los Alimentos Ácidos son Menos Susceptibles de Contaminarse

pH

El pH de un alimento se puede determinar por medio de un

potenciómetro

Es útil conocer el ácido responsabledel pH bajo en un

alimento, ya que unos tienen mayor poder inhibidor que otros

Ácidos orgánicos: acético, benzoico, cítrico, láctico, propiónico y sórbico

buenos acidulantes y conservadores

pH

El pH influye en la velocidad de multiplicación de los microorganismos y en la cantidad que de ellos sobrevive en los

alimentos durante su almacenamiento, tratamiento térmico, desecación, u otro tratamiento

Favorable

Desfavorable

Aw

Agua disponible para llevar a cabo reaccionesLa cantidad de agua que requiere cada microorganismo es distinta:

Tomado de: cap. 1. Badui

Microorganismo Mínima

Bacterias dañinas 0.91

Levaduras dañinas 0.88

Hongos dañinos 0.80

Bacteria halófila 0.75

Levadura osmófila 0.60

Aw

Los alimentos tienen distinta Aw:

Alimento Aw Microorganismo

Carne

0.98

Bacterias: Acinetobacter, PseudomonasMohos: Cladosporium, GeotrichumLevaduras: Candida, Rhodotorula

Frutas Bacterias: Gram negativasMohos: Cladosporium, Trichoderma

Hortalizas Bacterias: Pseudomonas, AlcaligenesMohos: Fusarium, Penicillium

Aw

Alimento Aw Microorganismo

Carnes curadas 0.93 – 0.98Bacterias: Lactobacillus, Bacillus

Mohos: Aspergillus, RhizopusLevaduras: Torulopsis, Candida

Embutidos 0.85 – 0.93 Bacterias: Leuconostoc mesenteroides, lactobacilos heterofermentativos

Cereales1 0.60 – 0.85 Bacterias: > 102/aerobios en placaMohos: >103/ g

Miel < 0.60 Mohos: Penicillium, MucorLevaduras: Zygosaccharomyces

1. Para desayunos

Aw

El agua pasa a no estar disponible por:

1. Solutos y iones en solución Ósmosis

2. Coloides hidrófilosAgar de 3 a 4% inhibe

3. Agua de cristalización e hidrataciónEl agua libre, cuando cristaliza para formar hielo, ya no puede ser

utilizada por las células microbianas

Aw

Agua libre: aquella que en un alimento se volatiliza fácilmente, se pierde con el calentamiento, se congela primero y es re4sponsable de la Aw.

Temperatura Aw

0° C 1, 00

- 5 °C 0, 953

- 10 °C 0, 907

- 15 °C 0, 846

- 20 °C 0, 823

↑Hielo ↑[solutos] ↓ Aw

Aw

MínimaÓptimaMáxima

↓ debajo del valor óptimo• Alarga fase lag

• ↓ vel. de crecimiento• ↓ cantidad de sustancia celular

Tipo de soluto utilizadoValor nutritivo del medio de cultivo

TemperaturaAporte de Oxígeno

pHInhibidores

Aw

Aw

BacteriasBajos: 0.97 Pseudomonas sp.0.86 S. aureus

Óptimos0.99 – 0.995 S. aureus,

Salmonella sp.0.955 E. coli

Mohos0.62 – 0.93

Óptimos0.98 Aspergillus0.98 – 0.99 Rhizopus0.99 Penicillium

Red-Ox

Determinado por la presencia de elementos reductores (que ganan oxigeno y pierden electrones) y oxidantes (que pierden oxigeno y ganan electrones)

+ Oxidante- Reductor

Definido por:Potencial de O-R típico del alimentoCapacidad de compensación del alimentoPresión de oxígeno de la atmósfera existente en torno al alimentoComunicación atmósfera-alimento

Eh

Red-Ox

Los moo´s se clasifican de acuerdo a sus capacidades de utilizar el oxígeno libre:

• Aerobios (requieren Eh positivos)

• Anaerobios estrictos (Eh negativos)

• Anaerobios facultativos (Eh negativos)

• Microaerófilos

Red-Ox

El valor O-R determina que microorganismos crecerán en él: • Un elevado potencial (oxidante) favorece el crecimiento de aerobios

permite el crecimiento de facultativos y un potencial bajo (reductor) permite el crecimiento de anaerobios y facultativos

• El crecimiento de determinados moo´s puede modificar el potencial de O-R de un alimento para impedir que crezcan otros, por ejemplo, que anaerobios reduzcan el potencial redox hasta un valor tal que se inhiba el crecimiento de los aerobios

Cantidad de Nutrientes Disponibles

• Cada una de las especies bacterianas tiene una escala definida de necesidades nutritivas

Carbohidratos Nitrógeno Aminoácidos

Sustancias Inhibidoras y Estructura Biológica

• Las sustancias inhibidoras existentes en el alimento original, añadidas o producidas en él pueden impedir el crecimiento de determinadas especies de moo´s.

• La estructura biológica

Efectos Combinados

Todos los factores intrínsecos del alimento influyen en el tipo de microorganismos que pueden contaminarlos

Ejemplo: un microorganismo que crece a pH próximo al valor óptimo tolerará mejor los cambios de Aw