Uso de Tecnología en la -...

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Uso de Tecnología en laindustria de alimentos

Gustavo González González-Oct 2018

3. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.

Tecnología 3M Desarrollando Cada Empresa Productos 3M Renovando Cada Hogar Innovación 3M Mejorando

Cada Vida


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Desecación por sol

Fermentación: CERVEZA!!!

Salchichas fermentadas (chinos)

Brote ergotismo en Francia. M

icotoxinas-cereales

Uso de ebulliciónApertizaciónPasteur y ferm

entación

Leche en polvoPasteurizaciónRegriferación com

ercial

descubrimiento E. coli

Postulados de Koch.Causa de enfermedad

BAL en leche fermentadas

primer brote S. aureus docum

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CODEX

Nuevos patógenos: C. jejuni, L. monocytogenes y A. hidrophila

Primer brote E. coli O157

Métodos Rápidos para M

B: PETRIFILM™

y TECRA™

Primer caso BSE-UK

Desaparece cólera en México

GSFI

Peter Pan-Salmonella


Retos….

• Reducir las enfermedades

asociadas al consumo de

alimentos

• Reducir el desperdicio de

alimentos

• Agricultura sostenible


✓ Cambio climático

✓ Plagas

✓ Bacterias resistentes a antibióticos

✓ Armas biológicas

✓ hambruna

Los alimentos y el futuro

2050 ✓ 10,000,000 hab en la tierra

✓ Demanda de trigo

✓ Demanda de productos pecuarios, lácteos y aceites vegetales


Introducción

¿Qué se requiere?

✓ Maximizar la producción y disminuir al mínimo el desperdicio de alimentos

✓ 2011: 1.3 billones de toneladas de alimentos se va a la basura

✓ EUA y Europa: 12 veces mas desperdicio de alimento que en África

✓ Alimentos hortofurtícolas, los de desperdicio

• Tirar alimento comestible a la basura

• 115 kg alimento/ persona al año

Desperdicio de alimento

• Producción, cosecha, post-cosecha

• Factores: infraestructura limitada, poca inversión en la producción, atraso tecnológico

Pérdidas alimentarias


(FAO, 2011)


¿Cómo considerar…

✓ Nutritivo: características nutricionales a lo largo de la vida de anaquel

✓ Idóneo: Concordancia de contenido con etiquetado de producto

✓ Fresco: ausencia de deterioro en la vida de anaquel

✓ Sensorialmente aceptable: agradable al consumo

✓ Inocuo: no causa daño al consumo; siguiendo las instrucciones

✓ Larga vida de anaquel: oportunidad de venta

¿cómo considerar un alimento apto para consumo?

Cambios que afectan al alimento

Físicos Movimiento del agua

Microbiológicos

Alteración bioquímica perceptible por

microorganismos

QuímicosReacciones como

oxidación, Maillard, actividad enzimática


Deterioro de un alimento

✓ Deterioro de un alimento

• Proceso mediante el cual un alimento pierde sus características hasta el punto que no es

apto para el consumo humano

Definición

Efectos del deterioro

✓ Ácido láctico, acético, propiónico, succínico, butírico

✓ Hidrógeno y CO2

✓ Tioles

✓ Ésteres

✓ Aminas

✓ Peróxidos

✓ Proteasas

✓ Lipasas

✓ amilasas


Mead et al, 1999. Emerging Infectious Diseases 5(5):607-625

¿La gente se enferma por consumer alimentos?

76,000,000 casos

350,000 hospitalizaciones

5,000 muertes

http://www.askcnet.org/icons/cdc_logo.jpg


TRIVIA

¿¿¿Cual es la bacteria que mas

casos causa?

¿Cual es la bacteria que mas

brotes causa?


Agente etiológicoCasos

estimadosActiva

(1996-1997)

Pasiva(1992-1997)

Brotes(1983-1992)

Campylobacter spp 2’453,926 64,577 37,496 146

Salmonella no tifoidica 1’412,428 37,171 37,842 3,640

Shigella spp 448,240 22,412 17,324 1,476

Clostridium perfringens 248,520 6,540 654

Staphylococcus aureus (IASA) 185,060 4,870 487

Yersinia enterocolitica 96,368 2,536

E. coli enterotoxigenica 79,420 2,090 209

Escherichia coli O157:H7 73,480 3,674 2,725 500

E. coli no-O157 (STEC) 36,740 1,837

Bacillus cereus 27,360 720 72

Listeria monocytogenes 2,518 1,259 373

Brucella spp 1,554 111

Salmonella Typhi 824 412

Botulismo 58 29

Vibrio cholerae 54 27


Casos anuales estimados de ETA en los Estados Unidos


TRIVIA II

¿Cual es el parásito que mas

casos causa?

¿Cual es el MO que mas brotes

causa; DE TODOS? 10x-Campylo



Agente etiológicoCasos

estimadosActiva

(1996-1997)

Pasiva(1992-1997)

Brotes(1983-1992)

Giardia lamblia 2’000,000 107,000 22,907

Crysptosporidium parvum 300,000 6,630 2,788

Toxoplasma gondii 225,000 15,000

Cyclospora cayetanensis 16,264 428 98

Trichinella spiralis 52 26

Virus tipo Norwalk 23’000,000

Rotavirus 3’900,000

Astrovirus 3’900,000

Virus de la Hepatitis A 83,391 27,797

Casos estimados de ETA en los Estados Unidos


Enfermedad No. Casos

Amebiasis intestinal 762,937

Otras helmintiosis 400,759

Ascariasis 173,937

Otras infecciones intestinales por protozoarios 146,164

Salmonelosis 109,536

Intoxicación alimentaria bacteriana 40,599

Giardiasis 36,918

Tifoidea 31,790

Hepatitis A 21,386

Shigelosis 19,441

Brucelosis 1,988

Teniasis 393

Cisticercosis 306

Oncocercosis 125

Cólera 0

Marea roja 0

Casos nuevos de enfermedad reportados en México, 2005

Secretaría de Salud. Información Epidemiológica de Morbilidad, 2005


TRIVIA III

¿Cual es la bacteria que mas

casos/brotes causa?

¿Cual es la bacteria con la mayor

taza de mortalidad? 11%


Agente etiológico Brotes Casos Defunciones*

Salmonella 942 49,431 33 (0.07%)

Escherichia coli (EHEC, ETEC, EAEC) 224 8,114 12 (0.15%)

Clostridium perfringens 187 9,496 4 (0.04%)

Staphylococcus aureus 143 4,179 3 (0.07%)

Shigella 110 5,232 1 (0.02%)

Campylobacter 86 1,979 1 (0.05%)

Bacillus cereus 51 1,262 0 (0.0%)

Clostridium botulinum 25 108 2 (1.9%)

Vibrio parahemolyticus 30 653 0 (0.0%)

Listeria monocytogenes 14 356 40 (11.2%)

Yersinia enterocolitica 10 114 1 (0.9%)

Vibrio cholerae 4 14 0 (0.0%)

Brotes de ETA reportados en los Estados Unidos, 1993-2002

MMWR 2000; 49(No. SS-1) y MMWR 2006; 55(No. SS-10)

* (%) = numero de muertes/numero de casos X 100


Agente etiológico No. Brotes No. Casos Defunciones*

Salmonella spp 36 2,409 2 (0.08%)

Escherichia coli 11 1,024 5 (0.49%)

Staphylococcus aureus (IASA) 7 262 0 (0.0%)

Vibrio cholerae 5 62 0 (0.0%)

Brucella spp 4 77 0 (0.0%)

Shigella spp 3 67 0 (0.0%)

Bacillus cereus 3 67 0 (0.0%)

Botulismo 2 17 3 (17.7%)

Vibrio parahemolyticus 1 111 0 (0.0%)

Campylobacter spp ND ND ND

Listeria monocytogenes ND ND ND

Yersinia enterocolitica ND ND ND

Clostridium perfringens ND ND ND

Sistema de Información Regional para la Vigilancia Epidemiológica de las ETAs, Organización Panamericana de la Salud

Brotes de ETA reportados en México, 1993-2002

* (%) = numero de muertes/numero de casos X 100



Agentes etiológicos de ETA y defunciones


TRIVIA IV

¿Cual es el grupo alimenticio que más

brotes causa?

¿Cuál es el alimento que más muertes

causa?

¿Cuál es el alimento que más casos

causa?


Alimento No. Brotes No. Casos Defunciones

Pescado 477 2,388 1

Carne de aves 397 6,858 15

Frutas y verduras 345 22,890 9

Carne de res 274 7,394 9

Mariscos 198 3,626 0

Carne de cerdo 152 3,337 1

Lácteos 106 2,505 1

Huevos 102 2,579 3

Otro tipo de ensaladas 97 4,547 0

Comida mexicana 32 1,614 0

Ensaladas con huevo, pollo o pescado 16 1,381 0

Helados 15 1,194 0

Ensalada de papa 14 555 2

Comida china 10 163 0

Múltiples alimentos 2,341 70,674 40

Alimentos involucrados en brotes de ETA en EUA, 1993-2002

MMWR 2000; 49(No. SS-1) y MMWR 2006; 55(No. SS-10)


Alimento No. Brotes No. Casos Defunciones

Lácteos 46 1,271 4

Carnes de aves 45 1,641 5

Carnes rojas 26 1,006 2

Pescados 24 886 11

Frutas y Hortalizas 17 308 0

Postres 16 337 4

Bebidas 5 87 13

Huevo-mayonesa 3 285 0

Hongos 47 240 24

Mixtos 78 3,931 8

Alimentos involucrados en brotes de ETA en México, 1993-2002

Sistema de Información Regional para la Vigilancia Epidemiológica de las ETAs, Organización Panamericana de la Salud


Alimentos que se consumen crudos

• Frutas y hortalizas

• Mariscos

Alimentos sometisoa cocción y/o enfriamiento inadecuado

• Carnes y pescado

Alimentos RTE

Alimentos de mayor riesgo como causa de brotesde ETA


¿Cúales son las necesidades de la “industria” de Alimentos?1. ASEGURAR la calidad e inocuidad?

2. Mucha producción y poca limpieza

3. Liberación automática

4. Prevenir la contaminación

5. Mantener costos de produccción

6. Bajos costos humanos

7. Metodologías rápidas

8. Contar con métodos certeros

9. Respeto al medio ambiente

10. Proveedores certificados

1. ASEGURAR calificación

2. Muchas prácticas y pocos reportes

3. Salir del examen y tener resultado

4. Evitar el atraso de tarea

5. No acabarse la quincena

6. No gastar en invitar

7. Estudiar express

8. Estudiar express y sacar cien

9. Todos somos ecologistas

10. Estudiar con el ñoño


En un mundo donde todo es variable….

Variabilidad

Mano de Obra

Maquinaria

Materias primas

Mediciones

Medio ambiente

Método


Máximas de auditoría

1.-Decir lo que haces

2-Hacer lo que dices

3.-Demostrarlo

s

Tecnología

ATP para verificación de limpieza


Característica Evaluaciónvisual

Pruebas de Microbiología

Bioluminiscencia

ATP

Rápida ✓ X ✓

Objetiva X ✓ ✓

Sensible X ✓ ✓

Detecta residuosde alimentos

✓ X ✓

Simple ✓ X ✓


¿De dónde proviene el ATP en una superficie?


¿Cómo funciona la prueba de bioluminiscencia?

Luciferinluciferasa

Bioluminiscencia


Ventajas del sistema

• Liberación rápida y objetiva

• Toma de decisiones

• Identificación de zonas críticas

• Prevención de la contaminación

• Fácil de usar

• Análisis de tendencias

s

Tecnología

Detección de microorganismosindicadores

35

3M Health Care AcademySM

¿Qué son las placas Petrifilm?

✓ Medios de cultivo listos para usarse, en formato de placa rehidratable

✓ Placas listas para usarse

Placas PetrifilmMetodologías

rápidas

36


Composición de una placa PetrifilmTM

Película plástica

Adhesivo+ indicador + nutrientes específicos

Gel soluble en frío

Nutrientes específicos + gel

Adhesivo

Película plástica con cuadrícula

37


Lavar y esterilizar material

Preparar medios de

cultivo. esterilizar

Preparar Muestras

Inocular Incubar Contar

40% tiempo 60 % tiempo

Método tradicional

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Impacto de las placas PetrifilmTM en ellaboratorio y control de calidad

39


Lectura e interpretación

s

Tecnología

Detección de microorganismos Patógenos

ELISA Principle (Positive Reaction)

Antibody

Bacteria (background)

Bacteria (Target)

Enzyme Linked Antibody

(Conjugate)

Enrichment Sample

Wash

Conjugate

Wash

Substrate(Enzyme detected – colour change)

ELISA Principle (negative reaction)

Antibody

Bacteria (background)

Bacteria (Target)

Enzyme Linked Antibody

(Conjugate)

Enrichment Sample

Wash

Conjugate

Wash

Substrate(No enzyme detected

No colour change)

Reacción en Cadena de la Polimerasa

Polimerasa:

• Taq polimerasa duplica DNA

Reacción en Cadena

• El producto de la reacción es

empleado para amplificar la

misma reacción

• Incremento rápido de la

cantidad de producto

Polymerase Chain Reaction (PCR)

Karry Mullis 1985

Premio Nobel 1993

Polimerasa Termo EstableThermus aquaticus (Thermophilus

aquaticus)

Descubierta en un Geiser

Parque Nacional Yellowstone

T óptima de crecimiento 70°C

50-80°C

Taq Polimerasa

• 72°C Temp óptima

Propiedades de la DNA PolimerasaRequiere un ADN molde para duplicar

Puede extender una pieza existente

• Primers (Iniciadores, Cebadores)

Siempre sintetiza de 5’ a 3’

• Mg2+

• Conc. Sales

• pH

• dNTP’s

P P P P PP P

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PP

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PP + H2OP P P P

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5’ 3’

¿Cómo funciona?

A G CT

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Iniciador 1

Taq Polimerasa

A temperatura ambiente las cadenas de ADN se encuentran apareadasEl termociclador incrementa la temperatura a 92°C desnaturalizando el ADNLa disminución de la temperatura en el termociclador a ~ 55°C permite que los

iniciadores se apareen con su respectiva cadena complementaria

La Taq Polimerasa se une a las regiones de apareamiento de los iniciadores y sintetiza la cadena

complementaria de ADN cuando se mantiene una temperatura de 72°C en el termociclador.La Taq Polimerasa identifica y adiciona la base complementaria a la cadena molde.

¿Cómo se detecta la amplificación?PCR Punto final

Una vez concluidos ~ 40 ciclos en

el termociclador, las muestras se

sacan para correr una

electroforesis en gel de agarosa.

Se cargan las muestras en el gelSe aplica corriente al gel para

generar un campo eléctrico.

Las moléculas de ADN se

encuentran cargadas

negativamente, por lo que migran

al ánodo.

Las moléculas de ADN migran de

acuerdo al tamaño de las mismas,

las más pequeñas migran más

rápidamente.

El gel se tiñe y se observa bajo una

lámpara de luz UV

La presencia de una banda de un

PM determinado indica que hubo

reacción de amplificación.

La amplificación inespecífica se

puede observar al obtener más de

una banda, o bandas de PM

diferente a la esperada.

¿Cómo se detecta la amplificación?PCR Tiempo Real (Fluoróforos Intercalativos)

A G CT

A AG C T G C A T G T C A C A G T G A C A T T G C T A G CG C T CA T A G C T TA G A G C C A G T C T GA G CAT CG GT CA AT CT GCT A GA GG CCA TGCA AT G TC A CT G TA C A GAG C G TC TT

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AG C GT

Iniciador 1

Taq Polimerasa

La reacción de PCR se lleva a cabo de la manera normal. Colocando el ADN molde,

iniciadores, dNTP’s y la Taq PolimerasaAl mix de reacción se añade el fluoróforo intercalativo.

El fluoróforo se intercala a lo largo de la molécula de ADN de doble cadena. Una vez

incorporado al ADN el fluoróforo es capaz de emitir luz si es excitado por la longitud de

onda adecuada.

Después de terminado cada ciclo en el termociclador, el fluoróforo es excitado y la

fluorescencia emitida se detecta en el instrumento.

¿Cómo se detecta la amplificación?

Cadena de ADN Bacteriano

Iniciador

Específico

de ADN

Polimerasa

Isotérmica de

ADN

ATP Sulfurilasa

Luciferasa

dNTP’s

En el primer paso, el iniciador se une a una región específica de ADN blanco.Una vez que el iniciador se ha pegado, la Polimerasa Isotérmica de ADN es capaz de unirse.El iniciador es el componente que le da especificidad al ensayo. Se une

únicamente a una secuencia genómica altamente específica dentro del

organismo blanco.

La Polimerasa Isotérmica de ADN produce varias copias del ADN blanco en corto tiempo a una temperatura constante de 60° C

La enzima ATP Sulfurilaza produce moléculas de ATP a partir de iones

Pirofosfato (PPi) y 5’ Fosfosulfato de Adenosina (APS)La Luciferasa es la enzima que le permite brillar a las luciérnagas La enzima

consume moléculas de ATP para emitir fotones de luz.

Los dNTP’s son las moléculas base (monómeros) que conforman las cadenas de ADN.

Cada vez que una base se adiciona a la cadena por la Polimerasa de ADN, se libera

una molécula de PPi.

A una temperatura constante de 60°C, la Polimerasa Isotérmica de ADN produce una cadena complementaria de ADN adicionando dNTP a la secuencia.

Conforme se adiciona una base de dNTP a la nueva cadena de ADN, se libera una

molécula de PPi como subproducto de la reacción.

La enzima ATP Sulfurilasa combina las moléculas de PPi con moléculas de APS para

producir ATP.Al producirse moléculas de ATP, son consumidas por la enzima Luciferasa para

producir fotones de luz. La luz emitida es detectada por el equipo MDS.

5’ Fosfosulfato de

Adenosina (APS)

El 5’ Fosfosulfato de Adenosina (APS) es la molécula precursora que se combina con el

PPi para generar ATP.

Durante el paso de lisis se libera el ADN de las bacterias para posteriormente transferir

20µL de la muestra al tubo de reacción.

52. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M

True real-time detection

Bioluminescence

drops

Exponential amplification of

target DNA

Positive results in as early as 15 minutes help you make critical decisions faster


Recalls costosos de la historia

7 Billones USD por

año (EUA)

10) 1992, Jack inthe Box.Hamburguesas

160MDD

9) 1996, Odwalla.Jugo

12MDD8) 1997, HudsonBeef

624MDD

7) 1998, Sara Lee

76MDD

6) 2006, Espinacas

350MDD

5) 2007, Peter pan

15-20MDD

4) 2007, Menu petfoods. Químico

24MDD

3) 2008,Westland/Hallmark Meat. Video

117MDD

2) 2008, Tomates

250MDD

1) 2009, Peanutof America

70MDD


Consideraciones epidemiológicas

Agua

Res y pollo

Jamones y postres

Marinos

Gravy y carnes cocinadas

Conservas y curados

Leche cruda

Queso crudo

Arroz

Molida de res

Berries

Salmonella

Hepatitis A

S. aureus

Vibrio parahaemolyticus

C. perfringens

B. cereus

C. botullinum

E.coli

C. cayetanensis

L. monocytogenes

Campylobacter

BrucellaDeshidratados


Conclusiones

• Enfocarnos en la prevención

• Todo es urgente

• El estándar de oro es el cultivo…..Hasta ahora

• Todas las metodologías tienen ventajas y desventajas

• La selección del método deberá encajar a las necesidades corporativas

• Los microorganismos no son números ni analitos

• Lo único constante es la variabilidad

• Coexistencia pacífica con los microorganimos

• Las acciones y decisiones con responsabilidad

Thank you

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