FACTORES QUE CONDICIONAN EL

DESARROLLO MICROBIANO EN LOS ALIMENTOS

Los alimentos contienen una variedad de microorganismos que, si encuentran condiciones adecuadas, se multiplican y pueden cambiar las características de los alimentos

FACTORES INTRINSECOS: LIMITACIONES DE SUSTRATO

Riqueza ycalidad proteica

Potencial redox (Eh)

Composicióndel producto

Actividad de agua (Aw)

Potencial dehidrógeno (pH)

ALIMENTO

1. Nutrientes: Los microbios necesitan

agua, fuentes energéticas, nitrógeno, sales minerales y factores de crecimiento.

Hay microbios exigentes

y no exigentes en requerimientos nutritivos.

La incapacidad de utilizar un nutriente mayoritario limitará su crecimiento.

FACTORES INTRÍNSICOS

Determina la velocidad de crecimiento de un microorganismo.

2) pH

Selecciona el tipo de microbio a desarrollar. En frutas y encurtidos no desarrollan bacterias

sensibles a la acidez tales como los bacilos Gram (-). Clostridium botulinum no prolifera en pH menor a 4,5. Los pH alcalinos dificultan el crecimiento microbiano. pH óptimo de bacterias: 6-8. pH óptimo de levaduras: entre 4.5- 6. pH óptimo de mohos: entre 3.5- 4. Acción: Sobre la permeabilidad de la membrana

(variación de H y OH ) y sobre la actividad metabólica (enzimas).

Clasificación de los alimentos según su acidez

Tabla. Escalas aproximadas de pH de algunos alimentos14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

pH

Tiburón fermentado

Clara de huevo

pescado

carne

Frutas cítricas

leche

Bebidas refrescantes

harinahortalizas

cerveza

Según Adams y Moss 1 997

pH

HA A + H

pH neutro

ATP

ADP

+

pH bajo

HA A + H- +

La mayoría de los alimentos deben su acidez a la presencia de ácidos orgánicos débiles

pH = pKa pH = pKa + 1 pH< pKa

3) Potencial Redox (Eh ).

Contribuye a seleccionar los microbios que crecerán en un alimento: Aerobios, anaerobios y facultativos.

Guarda relación con la composición química del alimento y con la presión parcial de oxigeno durante el almacenamiento.

El oxigeno puede ejercer un efecto tóxico sobre algunos microorganismos.

2 02¯ + 2 H * H202

superóxido dismutasa

2 H202 2 H20 + 02

catalasa

Tolerancia al Oxígeno

Aerobio

Anaerobio

AnaerobioFacultativ

o

El potencial de O/R de un alimento se determina por:

El potencial O/R característico del alimento original.

La capacidad de equilibrio (Resistencia del alimento a un cambio del potencial)

La tensión de O2 de la atmósfera que rodea al alimento.

La accesibilidad de la atmósfera al alimento.

El crecimiento microbiano en un alimento reduce su Eh.

Para indicar cambios de Eh se utilizan colorantes: Azul de metileno, resazurina.

Un medio será reductor cuando contenga sustancias muy hidrogenadas, radicales -SH, azúcares reductores, ácido ascórbico.

El oxígeno atmosférico, ya sea en la superficie o en el interior del producto, hace que tengan un Eh (+).

Potencial Redox

Agua: Punto de congelación

0° C (polioles). Punto de ebullición

100° C “Desplazamiento del

agua desde el medio al citoplasma o desde el citoplasma al medio”

Cto: Agua en estado

líquido

H20

H20H20

H20

H20H20

H20

H20 H20

H20 H20

citoplasma

H20

Fase líquida

Fase sólida

Fase gaseosa

Célula en equilibrio

4. ACTIVIDAD DE AGUA

Actividad del agua: (aw)

HREPP

1001

0

Se define como el cociente entre la presión parcial del agua existente en la atmósfera en equilibrio con el sustrato, y la presión parcial del agua pura a la misma temperatura.

aw=

Selecciona microorganismos que han de constituir la asociación alterante de un alimento.

Actividad de agua (aw)Medida del agua disponible “libre” para el crecimiento microbiano

0.6 .75 1.0

Bact. Gram (-) > cocos Gram (+) > levaduras > mohos > mohos xerófilos y levaduras osmófilas.

Clases de microorganismos según su

aw.

: Halotolerantes: Crecen a elevadas

concentraciones de sal. Osmotolerantes: Crecen en elevadas cc

de compuestos orgánicos no ionizados como los azúcares.

Xerotolerantes: Crecen en alimentos secos.

Relación entre actividad de agua y presión osmótica

Es inversamente proporcional a la presión osmótica Medios hipotónicos proporcionan balances de agua

positivas. Medios hipertónicos proporciona balance de agua

negativo. Mecanismos de adaptación a bajas aw Incorporando iones inorgánicos (Bacterias y

arqueas) Sintetizando o concentrando solutos orgánicos: Azúcares, alcoholes, aminoácidos, derivados de

aminoácidos

Efecto de la disponibilidad de agua

Presión Osmótica

aw ; ¶ : solutos compatibles: glicerol, arabitol y manitol (hongos) aa, derivados de aa (bacterias).

5) Estructuras biológicas Las cáscaras de las frutas, la cubierta y las membranas del huevo, cubierta de las semillas cutícula de los órganos vegetales, la piel de los animales, la membrana de las fibras musculares.

Impiden la penetración de microorganismos.

El grado de maduración de frutas y vegetales influyen en la eficacia de estas barreras.

6) Componentes antimicrobianos

Existen tanto en alimentos de origen vegetal como en los de origen animal.

De origen vegetal: aceites esenciales, taninos, glucósidos, y glicoproteinas (lectinas), eugenol (clavo de olor), aldehído cinámico (canela), etc.

De origen animal: lactotransferrina de la leche, que agotan el hierro del medio; la lisozima (albúmina del huevo), hidroliza los enlaces glucosídicos de la pared celular; la avidina y ovoflavoproteina (huevo), que bloquean la biotina y riboflavina; inmunoglobulinas.

Factores Extrínsecos

Son aquellos factores que son externos al alimento (Factores ambientales).

Temperatura de conservación.

Humedad relativa. Atmósfera gaseosa.

1) Temperatura de conservación

FACTORES EXTRÍNSICOS

Los microbios responsables de la alteración de los alimentos, pueden crecer a temperaturas comprendidas entre -18 y 100ºC. crecimiento limitado

Temperatura (ºC)

Grupo Mínima Óptima Máxima

TermófilosMesófilosPsicrófilos (psicrófilos obligados)Psicrótrofos (psicrófilos facultativos)

40 – 455 – 15-5 - +5-5 - +5

55 – 7530 – 4015

25 - 30

60 – 9040 – 4715 – 2030 - 35

Selecciona el tipo de microorganismo a desarrollar

2) Humedad relativa (HR)

Representa la proporción de vapor acuoso existente en un volumen atmosférico dado, en relación con la cantidad que se necesita para obtener la saturación.

La HR es muy sensible a la T°: A T° altas tiende a disminuir, y con T° bajas tiende a aumentar, potenciando los fenómenos de condensación.

Medida de aw en fase gaseosa

3) Atmósfera gaseosa 02, gas mas importante en contacto con los

alimentos (21%), que tiene efecto sobre el Eh. CO2, tiene efectos bactericidas o bacteriostáticos.

a) Soluble en agua: origina H3C03 y modifica el pH. b) Se comporta como los ácidos débiles, atraviesa la membrana plasmática acidificando el interior de la célula; c) Modifica las propiedades físicas de la membrana, alterando el transporte de solutos. d) Inhibe actividad enzimática: Procesos de carboxilación-descarboxilación.

Mohos y bacterias Gram (-) son muy sensibles a su presencia. Gram (+), tienden a ser resistentes. Levaduras como

Brettanomyces spp. presentan tolerancia a concentraciones elevadas (altera bebidas carbónicas).

En anaerobiosis se incrementa la solubilidad del C02 a temperaturas bajas.

1) Velocidad específica de crecimiento

FACTORES IMPLÍCITOS

Determinado por la duración de la fase de latencia, la velocidad de crecimiento logarítmico y el nº total de células. Estos parámetros dependen de las propiedades bioquímicas del microbio y de factores genotípicos y fenotípicos

Las bacterias crecen mas rápido que mohos y levaduras.

No hay duplicación inmediata de la población. La población permanece sin cambio durante un

tiempo. Las células aumentan su tamaño. Fisiológicamente son muy activas. Hay síntesis de

nuevo protoplasma. Reparan sus daños. Sintetizan metabolitos

esenciales. La célula se ajusta a su nuevo ambiente. Los microorganismos metabolizan pero hay

retardo en la división celular. Incremento de la población es gradual.

Fase de Latencia o Fase Retardada

División celular regular, según su tiempo de generación.

Velocidad de crecimiento máxima. Hay uniformidad de la población:

Composición química, actividad metabólica, etc.

Fase logarítmica (Log)

Crecimiento decae en forma gradual. Células mas pequeñas que en faseLog. Las bacterias son mas resistentes a agentes

físicos y químicos. La transición entre la fase Log y estacionaria

implica periodo de crecimiento desequilibrado. La población permanece constante por algún

tiempo: Hay equilibrio entre la muerte y la reproducción celular.

Hay suspensión del dl crecimiento debido a: Agotamiento de nutrientes. Producción de sustancias tóxicas

Fase Estacionaria

Las bacterias mueren a una velocidad superior a la producción de nuevas células.

Hay agotamiento de nutrientes esenciales. Acumulación de sustancias tóxicas.

Fase Descendente o de mortalidad

2) Sinergismo

Un microorganismo produce un cambio en el sustrato que favorece el crecimiento de otro microorganismo o grupo de microorganismos.

El sinergismo entre microorganismos, se da por los mecanismos siguientes:

a) Disponibilidad de nutrientes.

b) Cambios en el pH.

c) Cambios en el potencial redox.

d) Cambios en la actividad del agua.

e) Eliminación de sustancias antimicrobianas.

f) Deterioro de las estructuras biológicas.

3) Antagonismo

A menudo un microorganismo impide el desarrollo de otro microorganismo.

Mecanismos:

a) Competición en la utilización de nutrientes.

b) Cambios en el pH.

c) Formación de sustancias antimicrobianas.

d) Cambios en el potencial redox.

e) Lisis por bacteriófagos.

Estructura física de los alimentos Picado, molido y mezclado favorecen

contaminación

IV Factores de la elaboración

PRINCIPIOS GENERALES DE ALTERACION DE LOS

ALIMENTOS

¿Cuándo un alimento es apto para el consumo?

“Un alimento es apto para el consumo si un consumidor entendido, que conozca los antecedentes de su producción y a la vista del propio alimento, está dispuesto a comérselo”.

Principios Generales de alteración de los alimentos

Estado apropiado de desarrollo o madurez: Las frutas deben tener un cierto grado de

madurez. El maíz debe ser joven para que se

consuma como choclo. La carne de aves son mas suaves cuando

son tiernas.

Criterios para señalar la posibilidad de consumo de un alimento

Ausencia de contaminación durante su producción o manipulación:

Las hortalizas no deben consumirse crudas si han sido abonadas con aguas residuales.

Las ostras procedentes de aguas contaminadas con aguas residuales deben rechazarse.

No deben consumirse alimentos manipulados por personas enfermas.

Ausencia de cambios debidas al ataque microbiano o a la reacción de las enzimas del alimento.

Hay que diferenciar alteración producida por microorganismos y crecimiento bacteriano.

Ciertas modificaciones conocidas como alteraciones solo son modificaciones del aspecto y propiedades físicas del alimento: Ejm lechuga marchita.

Muchas modificaciones son consideradas perjudiciales en un caso y beneficiosas en otras.

Alimentos estables o no perecederos: Azúcar, harina, etc. Alimentos semiperecederos: Alimentos que si se manipulan y

conservan de forma apropiada no se alteran durante bastante tiempo: Papas, ciertas manzanas, nueces provistas de cáscara.

Alimentos perecederos: Alimentos que se alteran con facilidad si no se emplea un método de conservación adicional: Carnes, pescado, leche, etc.

Clasificación de los alimentos por la facilidad con que se alteran

PRINCIPIOS GENERALES DE ALTERACION DE LOS ALIMENTOS

Luz

Oxígeno

Humedad

Temperatura

Oxidación de lípidos

pH

Pardeamientos

Microbiológicas

Parasitológicos

Bioquímicas

Químicas

Químicas

BiológicasFísicas

Tóxicos naturales

Contaminantes

Aditivos

Luz: - Desnaturalización de nutrientes: Tirosina, Metionina, Histidina se desnaturalizan por ácidos grasos oxidados. - Desnaturalización de vitaminas: A, D, K, B2 ,K, B1, E,

ác.fólico. - Puede deteriorar el color de muchos alimentos.

Oxígeno: Oxida ciertos alimentos: Pérdida nutritiva Alteración organoléptica Acción sobre los pigmentos de las carnes: Oxigenación y

oxidación

Alteraciones Físicas de los Alimentos

O2 + mioglobina/Hb Oximioglobina + oxiHb

Oximioglobina + 02 Metamioglobina

Temperatura - Por cada 10ºC se duplican las reacciones químicas - Desnaturaliza proteínas - Rompe emulsiones - Reseca los alimentos - Inactiva vitaminas - Produce manchas en epidermis de frutas y hortalizas

Humedad: - Condiciona su estado físico - Presencia o ausencia de microorganismos - Agua disponible excelente catalizador

pH: - Desnaturalización de proteínas - Desnaturalización física de coloides - Favorece las reacciones de pardeamiento - Potencia o inhibe el crecimiento microbiano Oxidación de Lípidos: - Causa principal de deterioro de alimentos - Reduce el valor nutritivo del alimento - Forma compuestos volátiles y sabores desagrad. - Ac. grasos insaturados sensibles a la oxidación - Diminuye vía útil del alimento - Puede convertir al alimento en insalubre.

Alteraciones Químicas de los Alimentos

02 + ac. Graso Hidroperóxidos

Ác. graso insaturado

ROO*Rad. peróxidos

Dímeros, polímeros, peróxidos cíclicos, hidroperóxidos

RUPTURA

CHO, CO, furanos, ácidos

Ac. graso insaturado

Polímeros Epóxidos, Furanos Acidos , OHCHO, CO volátiles

PARALIZACIÓN

ROOH

Peróx. lipídicos

Primaria

Secundaria

INICIACIÓN

PROPAGACIÓN

Catalizada por: O2, calor, luz, algunos metales

R*Radical libre

Interacciones con vit. A y C (oxidación) y proteínas (escisión o polimerización entre C)

02

Pardeamiento no enzimático (Reacción de Maillard

- Reacción no oxidativa entre proteinas o aminas con CHO (azucar reductor) - Producción de polímeros de color pardo o negro, visibles en el tejido del alimento: melanoidinas - Hay alteración de olor y sabor de los alimentos

Pardeamientos

Vías de pardeamiento no enzimático

Azucar Reductor (o compuesto con C=0 libre

Grupo Amino (aa o prot )

Condensación

De Maillard

Glucosilamina (Carbonilamina)

Transposiciones de Amadori o Heyns

Cetosaminas o aldosamina

Degrada de Strecker

C02

NH3

Pirazinas

Compuestos reactivos (como dicarbonilo insaturados)

Polímeros pardos

Productos de escisión volátiles y olorosos: C0, CH0, C00H

Condensación aldólica

Amina

+

+

Enolizaciones sucesivas

+aa

Naturaleza de los glúcidos: - Pentosas (ribosa) > Hexosas (glucosa y fructosa) > Disacáridos reductores (lactosa y maltosa) - Sacarosa ( función no reductora). Temperatura: - Tª bajas retardan el pardeamiento - Tª altas aceleran la reacción Aw: 0.55 – 0.75 (Alimentos deshidratados <25ºC mas estables pH: 6 – 8 Condensación de Maillard 7 Transposiciones 5.5 Enolizaciones - pH extremos:Glúcidos a comp. Carbonilo

insaturados

Factores que favorecen el pardeamiento no enzimático

Reacciones del pardeamiento enzimático

Fenoles Hidroxilación (1) Ortodifenoles

Ortodifenoles Oxidación enzimática (2) Ortoquinonas

Ortoquinonas Transformaciones no enzimáticas Polímeros pardos

(1) Monofenolasas o cresolasas

(2) Polifenol oxidasa, polifenolasa o cátecolasa

(Ortodifenil oxígeno oxidoreductasa)

melaninas

Multiplicación y actividad de mo’s . Insectos. Actividad de las enzimas, de origen vegetal

o animal existentes en el alimento. Reacciones químicas, no catalizadas por

enzimas tisulares ni de procedencia microbiana.

Modificaciones físicas: Congelación, desecación, etc.

Causas de alteración de los alimentos

Influencia de las condiciones del medio: Determina la especie de microorganismo

que predomine en el alimento y que ocasione el tipo de modificación o alteración que le caracteriza.

Interacciones peligrosas y benéficas. Caracteres organolépticos, color, textura.

Cambios físicos de los alimentos debido a la acción microbiana

1) Cambios en los carbohidratos

CAMBIOS QUIMICOS CAUSADOS POR MICROOGANISMOS

Monosacáridos: Triosas (3C) , tetrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C), heptosas (7C). De importancia son las hexosas (glucosa, fructosa, galactosa y manosa).

Disacáridos.- Incluyen: Maltosa, lactosa, trehalosa y sacarosa.

Polisacáridos.- Incluyen: Almidón, glucógeno, inulina , dextrina, celulosa y quitina.

E.coli:

Streptococcus lactis

Glucosa

acido pirúvico Acido lácticoacido succinico

Acido fórmicoAcetil CoA

dióxido de carbono + hidrogeno

alcohol etílico + acido acético

Glucosa acido pirúvico Acido láctico

2) Cambios en proteínas

Degradación de proteínas:

Proteolisis, llevado a cabo por enzimas proteolíticas. Especies proteolíticas: Clostridium, Bacillus, Proteus,

Pseudomonas.

Proteínas + H O polipéptidos (1º fase).

Polipéptidos + H O aminoácidos (2º fase).

Los aminoácidos son asimilados por los microbios.

2

2proteinasas

peptidasas

Degradación de aminoácidosa) Desaminación: separación del grupo amino (-NH2).

CH CH NH COOH + ½ O CH - CO – COOH + NH

b) Descarboxilación: separación del grupo carboxilo (-COOH) HOOCH CH NH COOH HOOC CH CH HH + CO

c) Degradación más avanzada E coli: triptofano Indol, acido pirúvico y amoniaco. Clostridium: Acido glutámico acido acético, acido lentirico, amoniaco, CO , H

2 33 2 3aminoácido

oxidasaalanina acido pirúvico

2 2descarboxilasa

2 2 2 2

acido aspartico B-alanina

2 2

3) Cambios en grasas: Lipólisis grasa + H O glicerina + ácidos grasos. La grasas pueden dar: otros alcoholes, aldehídos,

cetosas

Lecitina pueden originar trimetilamina (sabor a “pescado”).

Glicerina y ácidos grasos pueden ser metabolizados por los microorganismos.

Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Serratia, Achromobacter, Proteus, Geotrichum, Penicillium, Aspergillus, levaduras formadoras de película.

Bacterias enrancian la mantequilla (hidrólisis a ácidos grasos y glicerol).

2lipasa

Energía necesaria para los procesos vitales

Sustratos o unidades fundamentales para la síntesis de material

Sustancias tóxicas para el microorganismo Transformaciones útiles para su identificación Significado de los procesos de desasimilación: Los microorganismos utilizan una variedad

de sustratos. Las especies microbianas difieren en su

capacidad para degradarlos. Existen diferencias entre las microorganismos

con respecto a los mecanismos de degradación del mismo sustrato.

Qué proporcionan las reacciones de desasimilación?

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

Métodos de conservación de los alimentos

1. Asepsia: Impedir que los microorganismos lleguen al alimentos: envolviendo los alimentos, empleando recipientes herméticos (enlatados).

2. Eliminando microorganismos: Filtración: Único método seguro de eliminación completa

de microbios; su uso se limita a líquidos claros (zumo de frutas, cerveza, vino, etc.).

Centrifugación: Elimina solo parte de microorganismos. Lavado: Puede ser ventajoso ó perjudicial. Espurgo, eliminación de la parte alterada.

Prevención o retraso de la descomposición microbiana

2) Manteniendo condiciones anaerobias (Alimentos Envasados)

Se pueden conseguir condiciones anaerobias:

a) Llenando completamente una lata.

b) Evacuando el espacio vació de la misma

(espacio de cabeza).

c) Reemplazando el aire por C02 o N2.

3) Empleando temperaturas altas

Finalidad: Coagular de proteínas e inactivar enzimas.

La intensidad del tratamiento térmico necesario para destruir los microorganismos o sus esporos depende de:

* La especie de microorganismo

* Estado fisiológico del microorganismo

* Condiciones del medio en el momento de

efectuar el tratamiento.

* Otros procesos de conservación adicionales

* El efecto que produzca el calor en el alimento.

1. Relación tiempo-temperatura 2.Concentración inicial de células vegetativas

o sus esporas. 3. Antecedentes de las células vegetativas o

de las esporas: a. Medio de cultivo: Ricos en nutrientes: > termoresistencia _ glucosa termoresistencia

Factores que afectan la termoresistencia de las células o de sus esporos

Disminución de termoresistencia: azucar Iones de P04 y Mg . b. Temperatura de incubación Termoresistencia aumenta a medida que la Tº de incubación aumenta aproximándose a Tº óptima del microbio c. Fase de crecimiento o edad: Máxima en etapa final fase Lag y

estacionaria. Menor en fase Log. d. Desecación: Incrementa termoresistencia bacteriana

= 2+

4. Composición del sustrato en el que se encuentran al someterlos a tratamiento térmico.

- Calor húmedo mas microbicida que calor seco - pH: Neutros o cercanos a neutralidad > - Otros componentes del sustrato: NaCl a baja cc acción protectora sobre algunas esporas. Aw baja > termoresistencia. Proteínas y grasas protegen del calor.

a) Pasteurización: * Destruye parte, pero no todos

los microorganismos presentes.* Se realiza a temperaturas por debajo

de los 100º C (60-80ºC) por pocos minut.

* Los tiempos y Tº de pasteurización dependen del método empleado y del producto que se va a tratar. * Alimentos poco ácidos: Destrucción de flora patógena y reducción de flora banal asociados al producto

(leche)

Temperaturas Altas

*Alimentos ácidos: Estabilización del producto que respete sus cualidades organolépticas: cerveza, zumo de

frutas, encurtidos, salsas. *Eliminar microorganismos competitivos. *Exigencia legal como medida de salud pública. Elección de las condiciones de

pasteurización: Elección de T’ y Tº de tratamiento:Preservación de la composición inicial del

alimento.

Sistemas de pasteurización:

Baja Tº durante un T’ largo (Low Temperature Long Time)

62.8ºC 30’. Alta Tº durante un T’ corto (High Temperature

Short Time) 72 – 75 ºC 15 – 20’’ ; 77 – 92 ºC 15 – 60” Ultrapasteurización ( UHT): 137.8 ºC 2”

Tratamiento térmico de corta duración y a Tº moderada ( 95-100 ºC)

Operación previa en procesos de conservación por calor de productos envasados (apertización), congelación y deshidratación de productos sólidos.

Objetivos: Eliminar gases ocluídos en tejidos de los

productos: - Incrementar densidad del producto. - Presión en interior del envase coincida con la de saturación del vapor de agua a la Tº del proceso. - La cc de 02 residual en el interior del envase sea mínima para impedir la oxidación del producto y la corrosión de la lata durante su vida comercial

Escaldado

- Concentración de 02 residual en el interior

del envase sea mínima - Para impedir la oxidación del producto y la corrosión de la lata durante su vida comercial -Incrementar flexibilidad de los

productos.

Elimina falsos gustos del producto y fija algunos colores.

En alimentos congelados y deshidratados: Inactivación enzimática

b) Ebullición (100ºC aprox.):

Produce una serie de cambios en la textura, color,

composición, etc del alimento para que mejore su

aceptación por el consumidor.

* Se destruyen todos los microorganismos, salvo las esporas bacterianas.

* Muchos alimentos ácidos se pueden tratar con éxito a 100º C.

c-. Esterilización: -Aplicado generalmente a productos poco

ácidos en los que pueden desarrollarse bacterias esporuladas, con la finalidad de eliminar los riesgos para la salud pública y que el producto sea lo suficientemente estable para permitir un almacenamiento de larga duración a Tº ambiente

- Se lleva a cabo a temperaturas superiores a 100º C. Autoclaves.

- La temperatura de esterilización aumenta al elevarse las presiones de vapor, ejemplo: con 10 libras, 115.5º C y con 15 libras, 121.5º C.

d) Appertización: Tratamiento térmico que elimina patógenos y los no patógenos sobrevivientes son incapaces de desarrollarse en el producto a condiciones normales. Estos productos tienen vida comercial prolongada incluso en almacenamiento a temperaturas ambientales. “Productos comercialmente estériles”.

Temperaturas Bajas

Se usan para retardar las reacciones químicas y la acción de las enzimas y retrazar o inhibir el crecimiento y actividad de los microorganismos que se encuentran en los alimentos.

Las temperaturas frías previenen el crecimiento pero continua la actividad metabólica.

La refrigeración solo disminuye su velocidad de crecimiento.

Se ha detectado multiplicación bacteriana en carnes frescas a -5º C, en pescados a -11ºC, en ostras a -17ºC.

Mohos en carnes y hortalizas a -7.8º C. Las temperaturas entre -4 y -10º C son mas letales.

PRODUCCIÓN DE FRÍO Refrigeración o congelación

Almacenamiento en rigen

Transporte

Almacenamiento mayorista

Transporte

Almacenamiento minorista

Exposición para venta

Almacenamiento consumidor

Frutas y hortalizas: Intensidad respiratoria: calor + C02 + Vapor H20 Transpiración: - Estomas y lenticelas, lesiones ó a través de la cutícula. Consecuencias: * Pérdida de turgencia * Aparición de marchas superficiales * Depreciación de la calidad del

producto.

Refrigeración

Producción de etileno: Retrasa la madurez y la senescencia.Desarrollo de microorganismos: Tº próximas a 0º C: Botrytis, Penicillium,

Monilia y Alternaria.

Carnes: pH final regula: color, textura, jugosidad y

crecimiento microbiano. Modificaciones: Pérdida de peso Deshidratación superficial.

Modificaciones debidas a microorganismos: Después de faenado superficie de la carne

húmeda y caliente. Canal fría - Disminución del recuento total de microorg. - Modificación de la flora presente - Deshidratación de la superficie de la carne - Crecen: Psicrófilos, levaduras y hongos. - Extiende fase lag y reduce velocidad de cto.

Refrigeración

“Paso de las moléculas de agua desde una distribución desordenada (líquido) hasta un estado de ordenación molecular (sólido)”.

Congelación lenta: Hielo en espacio extracelular Incremento de tamaño de los cristales. Deshidratación excesiva de células Transferencia osmótica de agua alta las

paredes celulares pueden llegar a rasgarse.

Congelación Rápida: Eliminación rápida de calor en

comparación con pérdida de agua osmótica: cristales pequeños.

Congelación

Evita la proliferación de la mayor parte de microorganismos.

Detiene actividad de los microorganismos. Multiplicación bacteriana en carnes frescas

a -5º C, en pescados a -11ºC, en ostras a – 17ºC. Mohos en carnes y hortalizas a -7.8º C. Las temperaturas entre -4 y -10º C son mas

letales. -18º C no desarrollo microbiano.

Congelación

Desecación Los alimentos secos permanecen inalterados

en condiciones de almacenamiento adecuadas durante largos periodos.

La desecación se practica:

a) Eliminando agua.

b) Empleando solutos (sal y azúcar). La humedad se puede eliminar de los

alimentos por:

a) Desecación por los rayos solares.

b) Por medios mecánicos (artificial).

Afecta profundamente las características del alimento tratado: Aspecto, textura, gusto y composición nutricional.

Disminuye el peso. Consumo notable de energía Actividad microbiana baja.

Desecación

Liofilización: Es la sublimación del hielo de un alimento

congelado por medio del vació y de la aplicación del calor al recipiente de desecación.

Se emplea para alimentos como carne, aves, mariscos, frutas y hortalizas.

Estructura original del alimento se mantiene mejor Excelente retención de aromas y nutrientes. Textura aceptable en vegetales. Es útil cuando el producto es:

- Inestable

- Sensible al calor

- Presenta un valor alto

La mayor parte del efecto conservador del ahumado se debe a la desecación del alimento durante este proceso.

Algunos investigadores sostienen que la desecación es el factor conservador principal, especialmente la desecación en la superficie del alimento.

Ahumado

IRRADIACION DE ALIMENTOS

► Rayos gamma provenientes de Cobalto radiactivo 60Co

► Rayos gamma provenientes de Cesio radiactivo 137Cs

► Rayos X de energía no mayor de 5 mega electrón-Volt

► Electrones acelerados de energía no mayor de 10MeV

► Rayos UV.► Microondas

IRRADIACIÓN

Libran al alimento de m.o. patógenos, sin introducir sustancias extrañas ni hacer que el producto pierda su frecura.

Reduce o evita el empleo de fumigantes y conservadores químicos

Es una alternativa para la preservación de alimentos con componentes termosensibles.

Prolonga el tiempo de comercialización, posibilitando alcanzar mercados internos y externos más lejanos

Ventajas

ALIMENTOS IRRADIADOS

Esteriliza el alimento y destruye las bacterias, pero no hace al alimento radioactivo.Beneficios: Control de bacterias: Salmonella.Reducción de la incidencia de enfermedad.Retraso del deterioro de las frutas y las hortalizas. Los alimentos tienen una mayor duración y causan menos intoxicación por alimentos.

Inhibición de brotes (bulbos y tubérculos) y la germinación de las papas, cebollas, etc. permitiendo su

Almacenamiento a largo plazo sin el uso de inhibidores químicos (0.07- 0.15)

Retrasa el proceso de maduracion y envejecimiento de los frutos frescos y vegetales. (0.1-1 kGy).

Inducción de mutaciones genéticas

(0.01- 0.8 kGy).

Ventajas

Desinfestación de carnes

Al mejorar la calidad higiénico sanitaria permite llegar a mercados con exigencias hasta ahora no alcanzadas para algunos productos.

Sustituye: Tratamientos químicos Requerimientos de nitritos en carnes curadas. Puede aplicarse después del envasado.

Radiaciones: Ventajas

Alimento Dosis (kGy) Causa Efecto

Dosis bajasPapas, cebollas, ajos

 0.05 – 0.15

 Inhibición de los brotes

Extensión del tiempo de almacenamiento.

Frutas y verduras 0.25 – 1 Retraso de la maduraciónMejora las propiedades de

almacenamiento

Frutas 0.2 – 0.7Muerte y esterilización

sexual de insectosPreviene difusión de

enfermedades

Carnes 0.3 – 0.5

Destrucción de parásitos como Trichinella

spiralis,Taenia saginata.

Previene enfermedades por parásitos trasmitidas

por la carne

Dosis mediasCiertas frutas y verduras

1- 3Reducción de poblaciones

de bacterias, mohos y levaduras

Mejora las propiedades de almacenamiento

Carne de vacuno, pollo, pescado

1 –5

Reducción de poblaciones de microorganismos capaces de crecer en temperaturas bajas

Mejora las propiedades de almacenamiento en

frío

Dosis altasCarne de vacuno y aves de

corral25 - 45

Destrucción de organismos esporados y patógenos

Almacenamiento a largo plazo sin refrigeración

1. No se puede usar para todos los productos.

2. Pérdidas de vitaminas, particularmente la A y en menor escala la B y la E.

3. Resistencia de la enzimas y de los virus

4. Formación de radicales libres.

Inconvenientes del uso de la irradiación

λ está por debajo de 450 nm. Reacciones fotoquímicas inducidas por los

cuantos en los mo’s pueden causar detención de reacciones metabólicas: Lesión ó muerte.

λ = 260 nm son más letales. Gram (-) < Gram (+)= levaduras < esporas

bacterianas < esporas de mohos << virus. Aplicación: Desinfección de aire y

superficies.

Radiación U.V.

Comprende frecuencias entre los 109 y los 10 12 Hz.

Actúan directamente sobre los microorganismos por medio de la generación de calor.

Desventaja: Calentamiento no uniforme de los alimentos (puntos fríos en la estufa y propiedades dieléctricas no uniformes del alimento).

Usos industriales: Descongelamiento de carne congelada, blanqueo de frutas y hortalizas (limitado).

Radiación de las microondas

CONSERVADORES QUÍMICOS

Sustancia(s) que se añaden a los alimentos para evitar el deterioro o descomposición de los alimentos.

Uno de los fines del empleo de conservadores químicos es la inhibición del crecimiento y actividad de los microorganismos.

La inhibición del crecimiento y actividad microbiana se debe a interferencias en:

a) La membrana celular.

b) La actividad enzimática.

c) Los mecanismos genéticos de los microbios. Otros conservadores se utilizan como:

a) Antioxidantes.

b) Neutralizadores de acidez.

c) Como estabilizadores para evitar los cambios físicos, etc.

Los factores que influyen en la efectividad de los agentes químicos son:

a) Concentración del producto químico.

b) Número, clase, estado fisiológico del

microorganismo.

c) Temperatura.

d) Tiempo. Los conservadores químicos solos o en

combinación, pretenden:

a) Mantener los alimentos en su estado original.

b) Evitar perdidas excesivas a causa de su

deterioro.

Características ideales de un conservador:

a) Amplio espectro de actividad antimicrobiana.

b) Económico.

c) Ser capaz de destruir más que de inhibir a Los microbios

d) No debe:

- Afectar al sabor y aroma del alimento original.

- Ser inactivado por el alimento.

- Favorecer el desarrollo de cepas resistentes.

- Ser toxico para el hombre o los animales.

Evaluación de auxiliares y aditivos sobre la salud

Toxicicidad aguda

Genotoxicidad

Fertilidad

Teratogenicidad

Toxicidad subcrónica

Toxicidad crónica icluída carcinogenicidad

Sust. Toxicológicamente aceptable como auxiliar o aditivo

Rechazo

Rechazo

Rechazo

Rechazo

Rechazo

Rechazo

(-)

(-)

(-)

(-)

(-)

(-)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

CONCENTRACIONES MAXIMAS PERMITIDAS DE CONSERVADORES QUIMICOS EN ALIMENTOS

(Code of Federal Regulations)

C O N S E R V A D O R C O N C E N T R A C I O N P E R M I T I D A

Acido benzoico 0.1%

Metilparabeno 0.1%

Propilparabeno 0.1%

Etilparabeno No autorizado

Nitrato sódico 500 ppm

Nitrito sódico 200 ppm

Acetatos (ácido acético) 0.25 al 9.0%

Oxido de propileno 300 ppm en el cacao, gomas de mascar, especies, frutos secos (excepto en cacahuates).

Natamicina De 200 a 300 ppm en forma de baño, aerosol o solución

VALORES DE INGESTA DIARIA ACEPTABLE (ADI)

Ac acético incluído sus sales ilimitadaAc benzoico incluído sus sales 0 - 5Ac fórmico incluído sus sales 0 - 3Ac láctico incluído sus sales IlimitadoAc propiónico incluído sus sales ilimitadaAc sórbico incluído sus sales 0 – 25Diacetato sódico 0 – 15Difenilo 0 – 0.05Sulfito 0 – 0.7Ester etílico ac p-hidroxibenzoico 0 – 10Ester metílico ac p-hidroxibenzoico 0 - 10Ester etílico ac p-hidroxibenzoico 0 – 10Ester propílico ac p-hidroxibenzoico 0 - 10Lisozima aceptableNisina 0 – 33.000 unidadesNitrato sódico y potásico 0 – 5 Nitrito sódico y potásico 0 – 0.2 (no bebés).O-fenilfenol 0 – 0.2Peróxido de hidrógeno No determinadoPrimaricina (Natamicina) 0 – 0.3

Conservantes permitidos en los alimentos dentro de la Unión EuropeaE 200 Acido sórbico E 227 Sulfito ácido de Ca E 280 Propionato sódicoE 202 Sorbato Potásico E 228 Sulfito ácido de E 281 Propionato sódicoE 203 Sorbato Sódico E 230 Difenilo E 282 Propionato cálcico E 210 Ac. Benzoico E 231 Ortofenilfenol E 283 Propionato potásicoE 211 Benzoato sódico E 232 Orto fenilfenolato E 284 Ac. BóricoE 212 Benzoato potásico E 233 Tiabendazol E 285 Tetraborato sódicoE 213 Benzoato cálcico E 234 Nisina E 290 Dióxido de CarbonoE 214 Etil-p-hidroxibenzoato E 235 Natamicina E 941 NitrógenoE 215 Etil-p-hidroxibenzoato sódico E 239 HexametilentretaminaE 216 Propil-p-hidroxibenzoato E 242 Dimetil dicarbonatoE 217 Propil-p-hidroxibenzoato sódico E 249 Nitrito potásicoE 218 Metil-p-hidroxibenzoato E 250 Nitrito sódicoE 219 Metil-p-hidroxibenzoato sódico E 251 Nitrato potásicoE 220 Dióxido de azufre E 252 Nitrato sódicoE 221 Sulfito sódico E 260 Ac. acéticoE 222 Bisulfito sódico E 261 Acetato potásicoE 223 Meta bisulfito sódico E 262 Acetato sódicoE 224 Meta bisulfito potásico E 263 Acetato cálcicoE 226 Sulfito cálcico E 270 A.cido láctico

Principales conservadores:

Propionatos:

Benzoatos:

Se emplean para evitar la proliferación de mohos. Tienen escasa o nula actividad frente a levaduras y bacterias.

Su efectividad disminuye al aumentar el pH con un limite superior optimo alrededor de 5 ó 6.

Afecta la permeabilidad de las membranas celulares.Se emplean en quesos, mantequilla, mermeladas,

jaleas, higos, etc,.

Es utilizado mucho como agente antimicrobiano en los alimentos.

Es ineficaz a valores de pH próximos a la neutralidad. Es eficaz a pH 2,5 a 4,0.(Lev. y mohos).

Se emplean margarinas, jaleas, bebidas carbónicas, encurtidos, zumos de frutas.

NITRITOS Y NITRATOS:Se emplean para el curado de las carnes.Los nitritos inhiben la germinación de esporas sometidas

a l calor.

Los nitritos liberan oxido nítrico, que forma nitrosomioglobina cuando reacciona con los pigmentos “Hemo” de la carne y produce un color estable.

Los nitritos pueden reaccionar con aminas para formar nitrosamina, que son cancerigenas.

Es inhibidor de una serie de bacterias (Cl. botulinum)

El acido nitroso (HNO ) es el agente activo. Su actividad aumenta al descender el pH.

2

Globina MIOGLOBINA

(Rojo oscuro, morado)

Fe

Fe

02

GlobinaOXIMIOGLOBINA

(rojo vivo)

H20

globina

Fe

NITROSOMIOGLOBINA (rojo)

Calor(NO)

N0

(NO)NITROSILHEMOCROMO (Rosa)

N0

Fe

GlobinaMETAMIOGLOBINA

(pardo)

Fe

0HOxigenación

desoxigenación

Oxidación (nitrito)Reducción + oxigenación

NO Oxidación

N0 + reducción

++

++

+++++

++

Reacción del nitrito con la mioglobina de la carne

Adams y Moss, 1997

Gas comercializado en forma líquida a presión. Aditivo auto limitante dosis grande altera las características gustativas del

producto. Eficacia: en medios ácidos inhibe bacterias y mohos, y en menor grado a levaduras Acción: destruye la tiamina (vitamina B1), Aplicación: carnes, protege en cierto grado

la vitamina C.

Anhídrido sulfuroso

Se utilizan en la industria del vino para higienizar el equipo y reducir la flora normal del mosto.

Es más efectivo a valores de pH bajos.

El ácido sulfuroso actúa reduciendo los enlaces disulfuro (proteínas) e inhibe mecanismos respiratorios, formación de compuestos carbonilo.

DIÓXIDO DE AZUFRE Y SULFITOS

S02(gas) S02 H20 H2S03 H+

HS03+ + 2H+

S032--

+

Puede formar compuestos de adición con las bases pirimídicas.

Inhibe reacciones de pardeo enzimático y no enzimático.

El S02 es activo frente a bacterias, levaduras y mohos.

Destruye la vit. B12 de los alimentos Se emplean en jarabes, zumo de frutas y

vinos.

Dióxido de azufre y sulfitos:

Sorbatos:

Acido acético:

El acido sórbico y sus sales inhiben a levaduras y mohos, es menos efectivos frente a bacterias.

A valor bajo de pH son más efectivos. pH máximo para su uso: 6,5.

Es usado en productos de quesería y panadería, bebidas, jarabes, zumo de frutas, mermeladas, encurtidos, margarinas y frutos secos.

Se puede utilizar directamente sobre los alimentos, baño o película en materiales de empaquetado.

En forma de vinagre se emplea en encurtidos, mayonesa y ciertos embutidos.

Es mas efectivos frente a levaduras y bacteria que frente a mohos.

Su actividad aumenta al disminuir el pH.

AZÚCARES Y SALES

Captan humedad y reducen la aw.La sal se emplea en muchos alimentos.La sal tiene los siguientes efectos: * Aumenta la presión osmótica.

* Deshidrata los alimentos.* Se ioniza para dar lugar a iones cloro.* Reduce la solubilidad del oxigeno en el agua.* Sensibiliza a las células frente al dióxido de

carbono. Los azucares retienen agua. Se emplean en leches condensadas, frutas en almíbar, jaleas y bombones.

Valor aw Contenido de la solución

en g NaCl/100g H20 0,995 0,88 0,99 1,75 0,98 3,57 0,96 7,01 0,95 8,82 0,94 10,34 0,92 13,50 0,90 16,54 0,88 19,40 0,86 22,21 0,85 23,55 0,84 24,19 0,82 27,29 0,80 30,10 0,78 32,55 0,76 35,06 0,75 36,06

Actividad del agua de soluciones de sal común (Robinson y Stokes, 1959)

Carecen de una acción bacteriostática Cooperan con otros agentes para impedir la

multiplicación de los m.o. en los alimentos

Especias y Condimentos

Agentes autorizados: Cloruro sódico Azúcar Nitrato sódico Nitrito sódico Vinagre

Curado

HUMO DE MADERAEl ahumado de los alimentos persigue dos fines:

adicionar sabores agradables y colaborar en la conservación de los alimentos.

Mejora el color de la masa interna de la carne y ablanda ligeramente la carne.

Contiene compuestos volátiles que tienen efectos bacteriostáticos o bactericidas.

Se encuentran en el humo: formaldehídos, cresoles, fenoles, ácidos volátiles (fórmico), alcoholes, cetonas, aldehídos, ceras, resinas, guayacol, etc.

Es más activo contra las células vegetativas que contra las esporas bacterianas. Es mas efectivo contra las bacterias.

Nogal, manzano, roble, nogal, caoba, abedul, arce.

Originadas por los propios alimentos Tiene las siguientes finalidades: 1. Producir sabores y propiedades físicas deseables 2. Favorecer la conservación de los alimentos.

Fermentaciones

Coagula y desnaturaliza las proteínas de las células.

Mas germicida a concentraciones entre 70% y 95%

Alcohol

Prolongan la duración del alimento durante su almacenamiento a temperatura de refrigeración.

Clortetraciclina, Oxitetraciclina, cloranfenicol: Inhiben síntesis proteínica de células microbianas.

Antibiótico + calor = Reducción de la intensidad del tratamiento térmico.

Antibióticos

Conocida como Natamicina. Se usa en la protección externa de ciertos alimentos contra el ataque de mohos, en algunos países se emplea para impregnar la superficie de los quesos duros o semiduros, chorizo, salchichón y jamones.

Pimaricina

Empleo: Quesos procesados especialmente en los

fundidos. Existe en lácteos fermentados producidos por su flora de maduración, también la produce la flora intestinal humana.

Carece de toxicidad o de poder alergénico.

Nicina

Conservante: Escabeches, conservas de cangrejo o camarones.

Se usa para evitar el hinchamiento del queso povolone.

Este conservante se transforma en formaldehído en los alimentos ácidos, este es un cancerígeno débil, y su ingestión es capaz de inducir la aparición de ciertos tipos de cáncer.

Hexametilentetramina

Los antibióticos excretados con la leche no son deseables desde el punto de vista de salud pública por:

Provocar reacciones alérgicas en la personas.

Incrementar la resistencia microbiana a estos compuestos.

En fábricas de lácteos por: Interferir en las fermentaciones lácticas

para producción de leches fermentadas, queso, mantequilla.

Detección de antibióticos y conservadores químicos

Debe realizarse bajo condiciones normalizadas empleando un microorganismo específico y condiciones de cultivo preestablecidas.

Método más usado en la investigación de rutina : Prueba del disco.

En la industria alimentaria se utilizan agentes conservantes en forma separada o en combinación con otras que inhiben, retardan o detienen los procesos de fermentación, enmohecimiento, putrefacción.