UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

Dr. Iván Salmerón

María A. Anaya Castro

9 de mayo de 2011

• El uso de temperaturas elevadas para conservar

alimentos se basa en sus efectos destructores en los

mo.

• TEMPERATURAS ELEVADAS: cualquier temperatura

que sea superior a la temperatura ambiental.

Con respecto a la conservación de alimentos

hay 2 temperaturas de uso habitual:

• Temperaturas de pasteurización

• Temperaturas de esterilización

PASTEURIZACIÓN

• Mediante el uso de calor implica la destrucción

de todos los mo que producen enfermedades,

o la destrucción o reducción de todos los mo

que alteran determinados alimentos.

• La pasteurización de la leche se consigue por

calentamiento de la siguiente manera:

TEMPER

ATURA

TIEMPO

63 °C 30 min (LTLT)

72 °C 15 s (HTST)

89 °C 1 s

90 °C 0.5 s

94 °C 0.1 s

100 °C 0.01 s

• T de pasteurización son suficientes para destruir

todas las levaduras, mohos, bacterias Gram + y

Gram -.

• Los dos grupos de organismos que sobreviven a la

pasteurización de la leche se incluyen en uno de

estos dos grupos:

1. Termodúricos

2. Termófilos

Mycobacterium tuberculosis es el patógeno

más resistentes al calor que puede transmitirse por la leche cruda y se

destruye en 15 min a 60° C.

Coxiella burnetti, agente causal de la fiebre

Q, se encuentra a veces en la leche, es

más resistente al calor que

Mycobacterium tuberculosis por lo que la

pasteurización de la leche se realiza:

• A 62,8° C durante 30 minutos

• A 71,7° C durante 15 segundos

http://elejercicioessalud.wordpress.com/2010/10/04/tuberculosis-pulmonar-2/

http://estetoscopios.blogspot.com/2009/07/que-es-la-fiebre-q.html

• ORGANISMOS TERMODÚRICOS: capaces de

sobrevivir a la exposición de temperaturas

relativamente elevadas.

• Generalmente pertenecen a los géneros:

Streptococcus y Lactobacillus.

Streptococcus thermophilus

http://www.allposters.es/-sp/Streptococcus-Thermophilus-Bacteria-Some-Undergoing-Bacterial-Fission-Posters_i6010360_.htm

• ORGANISMOS TERMÓFILOS: no solo sobreviven a T

relativamente elevadas sino que para su

crecimiento y actividades metabólicas necesitan T

elevadas.

• Los géneros Bacillus y Clostridium contienen los

termófilos de importancia máxima en los alimentos.

Clostridium botulinum

http://www.madrimasd.org/blogs/salud_publica/2007/10/23/77167

ESTERILIZACIÓN

• Destrucción de todos los mo viables . Los productos

son tratados deben mantenerse fuera del contacto

con el aire y otros alimentos capaces de

contaminarse nuevamente.

• Este proceso de conservación está relacionado con

aquellos alimentos cuya finalidad es acabar en un

contenedor hermético (latas, frascos) para su

posterior almacenaje.

• A los alimentos enlatados a veces se les califica de

«comercialmente estériles»

• El tratamiento de la leche y productos lácteos se

puede conseguir mediante el uso de temperaturas

ultra elevadas (UHT).

• Puesto que son comercialmente estériles, pueden

ser almacenadas a temperaturas ambientales

durante un tiempo de incluso 8 semanas sin cambios

de sabor.

FACTORES QUE AFECTAN LA TERMORRESISTENCIA DE LOS MO

Factores o parámetros de los mo y su medio en

cuanto a sus efectos en la destrucción térmica:

• AGUA: La termorresistencia de las células

microbianas aumenta cuando disminuyen la

humedad, la hidratación, o la aw.

• GRASA: En presencia de grasas hay un aumento

general de la termorresistencia de algunos mo.

A este fenómeno se le

denomina protección

por la grasa y se

supone que aumenta

la termorresistencia

afectando

directamente al

contenido de

humedad de las

células.

• SALES: su efecto en la termorresistencia es variable y

dependiente de la clase de sal y concentración.

• Es posible que algunas sales disminuyan la aw y

aumentan la termorresistencia, mientras que otras

aumentan la aw (Ca 2+ y Mg 2+) y, por consiguiente

aumentan la sensibilidad al calor.

• CARBOHIDRATOS: La presencia de azúcar produce

un aumento en la termorresistencia de los mo.

Este efecto es debido, en parte, a la disminución de

aw causada por concentraciones elevadas de

azucares.

• PROTEÍNAS: tienen un efecto protector en los mo.

• Los alimentos ricos en proteínas deben ser sometidos

a un tratamiento térmico de mayor intensidad que

el que se aplica a los alimentos con contenido de

proteínas bajo.

• NÚMEROS DE ORGANISMOS: cuanto mayor el

numero de organismos, mayor es el grado de

termorresistencia.

• El mecanismo de protección frente al calor por

poblaciones microbianas numerosas es debido a la

producción de sustancias protectoras excretadas

por las células.

• EDAD DE LOS ORGANISMOS: Las células bacterianas

tienden a ser resistentes al calor mientras se

encuentran en la fase estacionaria de crecimiento

(células viejas) y menos resistentes durante la fase

logarítmica.

• TEMPERATURA DE CRECIMIENTO: La termorresistencia

de los mo tiende a aumentar cuando la

temperatura de incubación aumenta.

• Se averiguó que Salmonella Senftenberg cultivada a

44°C era 3 veces más resistente que los cultivos

crecidos a 35°C.

• COMPUESTOS INHIBIDORES: una disminución de la

mayoría de los mo ocurre cuando el calentamiento

tiene lugar en la presencia de antibióticos

termorresistentes, SO2 y otros inhibidores

microbianos.

• Anadir inhibidores a los alimentos antes del

tratamiento térmico reduce la cantidad de calor

que sería necesaria si se usase solo.

• TIEMPO Y TEMPERATURA: a mayor T, mayor es el

efecto destructor del calor.

• A medida que aumenta la T, disminuye el tiempo

necesario para conseguir el mismo efecto.

• EFECTO DE LOS ULTRASONIDOS: la exposición de

endosporas bacterianas inmediatamente antes o

durante el calentamiento se traduce en una

disminución de la termorresistencia de las esporas.

TERMOSRRESISTENCIA RELATIVA DE LOS MO

• La termorresistencia está relacionada con su T

optima de crecimiento:

Termosensibilidad Psicrofilos Mesófilos Termófilos

Termorresistencia

Bacterias

esporógenas

Bacterias

asporógenas

Esporógenas

termófilas Esporógenas

mesófilas

Gram + Gram -

Cocos Bacilos

asporógenos

DESTRUCCIÓN TERMICA DE MICROORGANISMOS

• Con el fin de comprender mejor la destrucción

térmica de los microorganismos con respecto a la

conservación y enlatado de alimentos, es necesario

comprender algunos principios básicos relacionados

con esta tecnología.

• A continuación se describen algunos de los

conceptos mas importantes.

TIEMPO DE MUERTE TÉRMICA (TDT)

• Tiempo necesario para destruir un numero dado de

mo a una determinada temperatura.

• PUNTO DE MUERTE TÉRMICA: T necesaria para destruir

un numero dado de mo en un tiempo fijado (10 min)

Método para determinar TDT

• Mediante este método, la T es cte. y se determina el

tiempo necesario para destruir todas las células.

• Método del tubo, de la lata, del tanque, del matraz,

del termorresistometro, tubo abierto y del tubo

capilar.

• El proceso general:

Situar núm. conocido de

células/esporas en recipientes

cerrados herméticamente.

Poner organismos en

un baño de aceite y

se calientan el

tiempo deseado.

Se retiran y se

enfrían en

agua fría.

Se ponen los mo en un

medio de crecimiento a la T

deseada para que crezcan

los mo que interesan.

La muerte se define como la

incapacidad de los organismos

para formar una colonia visible.

VALOR D: TIEMPO DE REDUCCIÓN DECIMAL

• El tiempo en minutos a una T específica requerido para destruir

el 90% de los organismos de una población. El valor “D”

disminuye a la población sobreviviente en lo equivalente a un ciclo logarítmico.

El tiempo (D) varía para cada T (de ahí el subíndice t) de forma que a mayores temperaturas el valor de D es menor, es diferente para distintos microorganismos, distintos entornos y diferentes condiciones fisiológicas.

VALOR Z

• El número de grados requeridos por una curva de

tiempo de muerte térmica específica para pasar por

un ciclo logarítmico

donde ∆T es el incremento de temperatura, y DT1 y DT2 los valores de D a las dos temperaturas estudiadas.

VALOR F

• Es el número de minutos a 121°C requeridos para destruir

un número específico de organismos.

• El valor letal integrado del calor recibido por todos los

puntos del envase durante el tratamiento se denomina Fs

o Fo.

• Este valor representa una medida de la capacidad de

un determinado tratamiento térmico para reducir el

número de esporas o de células vegetativas de un

determinado mo por envase.

a: numero de células de la población inicial.

b: numero de células de la población final.

Fo: valor F de referencia o «valor de esterilización»

CONCEPTO 12 D

• Desde el punto de vista de la salud alimentaria, se suele

requerir un tratamiento 12D de los productos susceptibles de ser portadores de gérmenes patógenos.

• Si consideramos que un solo microorganismo

contaminaba una unidad (una lata, por ejemplo) del

alimento inicial, después de un tratamiento 12D la

probabilidad de encontrar una lata contaminada se

reduce hasta 10-12.

ALTERACIÓN DE ALIMENTOS ENLATADOS

Aunque el objetivo del enlatado de los alimentos es la

destrucción de los mo, en determinadas

circunstancias, estos productos experimentan la

alteración microbiana. Las causas principales son:

• Tratamiento insuficiente

• Enfriamiento inadecuado

• Contaminación de la lata resultante

de fuga por las costuras

• Alteración antes del tratamiento

Con respecto al tipo de alteración de los alimentos enlatados, la

siguiente clasificación basada en su acidez:

a) POCO ÁCIDOS (pH >4.6): incluye carne, productos

marinos, algunas hortalizas (maíz), leche, etc.

• Se puede dar la alteración y producción de toxina

por cepas proteolíticas de C. botulinum si se hallan

presentes.

Bacillus stearothermophilus

http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr/k/Bacilu/pages/Bacillus%20stearothermophilus_jpg.htm

Bacillus coagulans

http://www.textbookofbacteriology.net/Bacillus.html

Clostridium bifermentans

http://www.cals.uidaho.edu/mmbb/crawford.asp

Clostridium botulinum

http://es.wikipedia.org/wiki/Clostridium_botulinum

b) ÁCIDOS (pH 3.7 – 4 a 4.6): están frutas como los

tomates, peras e higos. Los mo alterantes termofílicos

incluyen tipos de B. coagulans. Los mesófilos incluyen

B. polymyxa, C. pasteuriamum, C. butyricum,

Clostridium thermosaccharolyticum, lactobacilos y

otros.

Bacillus coagulans

http://www.textbookofbacteriology.net/Bacillus.html

B. polymyxa

http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2009/03/17/114641

Clostridium pasteuriamum

http://arumaniez21.wordpress.com/

C. butyricum

http://www.miyarisan.com/english_main.htm

c) MUY ÁCIDOS (pH< 4-3.7): incluye frutas y productos

de frutas y hortalizas. Estos alimentos generalmente

son alterados por mesófilos asporógenos (levaduras,

mohos, Alicyclobacillus spp y/o bacterias acido

lácticas.

• Las especies de Alicyclobacillus pueden crecer en el

interior de la manzana, en el jugo de tomate y en el

zumo de la uva blanca.

• El hongo Byssochlamhys puede crecer a un pH tan

bajo como 2.

Alicyclobacillus

http://www.sflorg.com/sciencenews/scn050307_01.html

Byssochlamhys

http://www.microbeworld.org/index.php?option=com_jlibrary&view=article&id=1107

Tabla. Clasificación de los alimentos según su acidez (Cameron y Esty, 1940) y

grupos de microorganismos causantes de alteraciones en alimentos enlatados.

Los organismos que alteran los alimentos enlatados también se pueden caracterizar como sigue:

• Organismos mesofílicos Anaerobios putrefactivos

Anaerobios butíricos

Lactobacilos

Levaduras

Mohos

• Organismos termofílicos Anaerobios termofílicos que producen sulfuro

Anaerobios termofílicos no productores de sulfuro.

• Con respecto a la alteración de alimentos muy ácidos y

otros alimentos enlatados por levaduras, mohos y

bacterias, varios de estos organismos han sido asociados

repetidas veces con determinados alimentos:

• Las levaduras Torula lactis-condensi y T. globosa

producen el hinchamiento o alteración gaseosa de la

leche condensada azucarada, la cual no se somete a

tratamiento térmico.

• El moho Aspergillus repens esta asociado con la

formación de botones en la superficie de la leche

condensada azucarada.

http://www.lookfordiagnosis.com/images.php?term=Aspergillus&lang=2&from2=60&from=8

• Leuconostoc mesenteroides causa la alteración

gaseosa de las piñas americanas.

• El moho Byssochlamys fulva altera frutas

embotelladas y enlatadas.

• Torula stellata altera el limón amargo enlatado.

http://www.webexhibits.org/butter/culturing.html

http://envis.kuenvbiotech.org/fungi.htm

• De importancia también para diagnosticar la causa

de la alteración de los alimentos enlatados es el

aspecto de la lata o envase sin abrir.

• Normalmente, las tapas de una lata son planas o

ligeramente cóncavas. Cuando los mo crecen y

producen gas, la lata para por una serie de cambios

que son visibles desde el exterior.

• El cambio se denomina lanzador cuando una tapa

de la lata se vuelve convexa al agitar o calentar la

lata.

• Una saltadora es una lata con ambas tapas abombadas

cuando una o ambas permanecen cóncavas si se

aprietan hacia adentro y la otra se abre dando un

chasquido.

• Una hinchazón blanda se refiere a una lata con ambas

tapas abombadas que pueden ser abolladas

presionando con los dedos de las manos.

• Una hinchazón dura tiene ambas tapas abombadas de

modo que ninguna de las dos puede ser abollada con la

mano.

• Estos acontecimientos adquieren valor en la predicción

del tipo de alteración que podría estar en actividad.

Estos efectos en las latas no siempre suponen alteración microbiana:

• En alimentos muy ácidos, las hinchazones duras son con frecuencia hinchazones por H, que resulta de la liberación de gas H por la rxn de los alimentos ácidos con el hierro de la lata.

• Los otros 2 gases mas frecuentes son: CO2 y el H2S, ambos resultado de las actividades metabólicas de mo.

• El H2S puede ser detectado por su olor característico mientras que el CO2 y el H pueden ser determinados mediante pruebas.

• La alteración «tipo fuga» de alimentos enlatados, se caracteriza por una flora de organismos asporógenos que normalmente no resistirían el tratamiento.

• Estos organismos penetran en la lata al principio del enfriamiento por las costuras, que resultan del uso incorrecto de las latas.

• Estos organismos se pueden encontrar en las latas o en el agua que se usa para enfriarse.

• Este tipo de alteración se puede diferenciar de la ocasionada por la esterilización insuficiente.

Bibliografía

• Fraizer, W. y Westhoff, D. (1993) Microbiología de los alimentos. 4a

edición. Editorial Acribia. pp. 119-159.

• Jay, J.; Loessner, M.; Golden, D. (2005). Modern Food Microbiology.

7th edition. Food Science Text Series. pp. 319-337.