Unidad Temática Unidad Temática Nº 2Nº 2

Factores que Factores que afectan la vida y afectan la vida y

muerte de los muerte de los microorganismosmicroorganismos

Proceso defisión binaria en una bacteria

Fases de crecimiento. Diferencias en la interpretación de los métodos de recuento

Datos de una población

que se duplica cada

30 minutos

LOS ALIMENTOSLOS ALIMENTOS

Son ecosistemas complejos

Compuestos por el medio ambiente y los microorganismos que viven allí

MEDIOMEDIOAMBIENTEAMBIENTE

Factores Factores IntrínsecosIntrínsecos

(inherentes al (inherentes al alimento)alimento)

pH, apH, aww, ,

Nutrientes,Nutrientes,

Potencial redox,Potencial redox,

ConservantesConservantes

Factores extrínsecos

(externos al alimento

•Temperatura Temperatura

•Composición gaseosa Composición gaseosa (atmósferas (atmósferas modificadas y a vacío)modificadas y a vacío)

•Presencia de Presencia de bacteriasbacterias

Ambos factores se pueden manipular para conservar el Ambos factores se pueden manipular para conservar el alimentoalimento

Ecología de crecimiento ceroEcología de crecimiento cero

LA ECOLOGIALA ECOLOGIA Cuando es aplicada a la Cuando es aplicada a la

MICROBIOLOGIA puede MICROBIOLOGIA puede ser definida como el ser definida como el estudio de las estudio de las INTERACCIONESINTERACCIONES entre entre los aspectos: Químicos, los aspectos: Químicos, Físicos y Estructurales de Físicos y Estructurales de un nicho y la composición un nicho y la composición de sus poblaciones de sus poblaciones microbianas especificasmicrobianas especificas

Los alimentos Los alimentos pueden ser pueden ser

heterogéneosheterogéneosCon gradientes de : pHCon gradientes de : pH aaww

O2O2

Nutrientes Nutrientes

Intoxicaciones en ensaladas de Intoxicaciones en ensaladas de papa, repollo y cebollas papa, repollo y cebollas cocidascocidas

Crecimientos de hongos y Crecimientos de hongos y bacterias en productos a base bacterias en productos a base de tomatesde tomates

Clostridium botulinum Clostridium botulinum y sus y sus toxinastoxinas

HomeostasisHomeostasis

Proceso de autoregulaciónProceso de autoregulación

Conduce a la constancia Conduce a la constancia del medio interno con del medio interno con independencia del independencia del ambienteambiente

La habilidad de la célula La habilidad de la célula para mantener para mantener homeostasis determina su homeostasis determina su destino en los alimentos destino en los alimentos

Influencia del pH en la Influencia del pH en la expresión de genesexpresión de genes

La expresión de los genes que La expresión de los genes que gobiernan: gobiernan:

el transporte de protonesel transporte de protones la degradación de la degradación de

aminoácidosaminoácidos la adaptación a ambientes la adaptación a ambientes

ácidos o básicosácidos o básicos La virulenciaLa virulencia

Están regulados por el pHEstán regulados por el pH00

Mecanismos de respuesta de Mecanismos de respuesta de la célula bacteriana a la célula bacteriana a

cambios de pHcambios de pH

Respuesta HomeostáticaRespuesta Homeostática: : a pHa pH00 mayor a 6: las células ajustan su

pHi mediante la actividad de la bomba de protones, para incrementar la eliminación de protones del citoplasma

Respuesta de Tolerancia ácida Respuesta de Tolerancia ácida (RTA)(RTA)::

a pHa pH00 5,5 - 6 : implica a la bomba de protones con actividad ATP asa unida a membrana y mantiene el

pHi mayor a 5 a valores de pHpH0 0 tan bajos como 4

Síntesis de proteínas de choque Síntesis de proteínas de choque ácido:ácido:

aa pHpH00 3 - 5: conjunto de proteínas 3 - 5: conjunto de proteínas reguladorasreguladoras

pH y acidezpH y acidez La acidez está presente en los La acidez está presente en los

alimentos por alimentos por fermentaciónfermentación o o adición adición de ácidosde ácidos..

Ácidos fuertes:Ácidos fuertes: fosfórico y clorhídrico fosfórico y clorhídricoÁcidos débiles:Ácidos débiles: láctico, acético, cítrico, láctico, acético, cítrico,

propiónico, fórmico.propiónico, fórmico.

Los ácidos orgánicos de cadena inferior a Los ácidos orgánicos de cadena inferior a 10 C son aplicables a los alimentos.10 C son aplicables a los alimentos.

Deben tener buena solubilidad en agua, Deben tener buena solubilidad en agua, falta de sabor y bajo efecto tóxico.falta de sabor y bajo efecto tóxico.

Factores que afectan el grado de Factores que afectan el grado de acidez: tipo de microorganismo, acidez: tipo de microorganismo, factores ambientales, tipo y factores ambientales, tipo y concentración de ácido.concentración de ácido.

EN ALIMENTOSDe pH bajo:De pH bajo: frutas, encurtidos, frutas, encurtidos,

salmueras no se desarrollan salmueras no se desarrollan bacterias GRAM –bacterias GRAM –

prosperan los alteradores Gram+ prosperan los alteradores Gram+ ((LactobacillusLactobacillus), levaduras y ), levaduras y hongoshongos

A pH A pH < 4,5 no prolifera < 4,5 no prolifera Clostridium botulinumClostridium botulinum

A pH < 4.8 se inhibe la A pH < 4.8 se inhibe la producción de toxina botulínicaproducción de toxina botulínica

EN ALIMENTOSEN ALIMENTOS

De pH alto = 9, De pH alto = 9, como el que como el que se origina en se origina en la clara dela clara de huevohuevo luego de su postura luego de su postura es un mecanismo de es un mecanismo de protección frente a la protección frente a la invasión por invasión por microorganismosmicroorganismos

Efecto inhibidor de Efecto inhibidor de un pHun pH

Depende del:Depende del: Tipo de ácidoTipo de ácido

(láctico, acético etc.) y (láctico, acético etc.) y de otros parámetros (de otros parámetros (OO22, TºC,, TºC,

aaww) durante el ) durante el almacenamientoalmacenamiento

Existen interacciones entre Existen interacciones entre pH, apH, aw, w, sustrato y sustrato y temperaturatemperatura

Las Enterobacterias y Las Enterobacterias y Clostridium botulinum Clostridium botulinum no no toleran la acideztoleran la acidez

Pero se ha detectado Pero se ha detectado crecimiento de crecimiento de

SalmonellaSalmonella spp a pH= 4,1 y spp a pH= 4,1 y Clostridium botulinum Clostridium botulinum a pH= 4a pH= 4

cuando otros factores cuando otros factores intrínsecos y extrínsecos intrínsecos y extrínsecos fueron óptimosfueron óptimos

Actividad de agua Actividad de agua (a(aww))

La humedad disponible La humedad disponible en los alimentos, en los alimentos, expresada como aexpresada como aww, es la , es la presión de vapor de la presión de vapor de la solución (en la mayoría solución (en la mayoría de los alimentos los de los alimentos los solutos de su agua), solutos de su agua), dividida por la presión de dividida por la presión de vapor del agua pura, que vapor del agua pura, que es 1es 1

Actividad de agua Actividad de agua (a(aww) )

Medios de cultivo:Medios de cultivo:0,999-0,9900,999-0,990

Patógenos crecen a Patógenos crecen a 0,995-0,9800,995-0,980

Resisten baja aResisten baja aw w

esporas esporas ≥≥ Gram+,Gram+,≥≥Gram-Gram-

Los microorganismos resistentes Los microorganismos resistentes son: bacterias (halófilas), son: bacterias (halófilas), hongos (xerófilos) y levaduras hongos (xerófilos) y levaduras (osmófilas): (osmófilas): 0,885 y 0,7500,885 y 0,750

Actividad de agua Actividad de agua (a(aww))

La aLa aww subóptima implica subóptima implica

acumulación de solutos acumulación de solutos compatibles como compatibles como aminoácidos, K o poliolesaminoácidos, K o polioles

Desde el punto de vista del crecimiento provoca mayor latencia, menos velocidad de crecimiento y menor número total

Aumenta la resistencia a la Aumenta la resistencia a la congelación y a las altas congelación y a las altas temperaturastemperaturas

Microorganismos Microorganismos alteradoresalteradores

aaww ≥≥ 0.980 0.980

carnes: carnes: PseudomonasPseudomonas, , LactobacilluLactobacillussvegetales: vegetales: ErwiniaErwinia 0.930 0.930 ≤≤ aw<0.980 aw<0.980LactobacillusLactobacillus, , MicrococcusMicrococcus, , BacillusBacillus, ,

coliformescoliformes 0.850 0.850 ≤≤ aw<0.930 aw<0.930cocos Gram+, hongos y levadurascocos Gram+, hongos y levaduras aw < 0.600aw < 0.600 ausencia de crecimientoausencia de crecimiento

Microorganismos Microorganismos patógenospatógenos

Crecen a Crecen a aaww ≥≥ 0.980 0.980

0.930 0.930 ≤≤ a aww<0.980 <0.980 es inhibitoria es inhibitoria para la generalidad.para la generalidad.

Salmonella Salmonella disminuye la velocidad de disminuye la velocidad de crecimientocrecimiento

0.850 0.850 ≤≤ a aww<0.930<0.930

hongos y hongos y Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus

Alimentos según aAlimentos según aww aaww ≥≥ 0.980 0.980: carnes y pescado frescos, : carnes y pescado frescos,

vegetales y frutas frescas y enlatadas, vegetales y frutas frescas y enlatadas, leches, bebidas. leches, bebidas. Alimentos con 3.5% de Alimentos con 3.5% de NaCl o 26% de sacarosaNaCl o 26% de sacarosa..

0.930 0.930 ≤≤ a aww<0.980<0.980: leche evaporada, : leche evaporada, pasta de tomate, carnes poco saladas y pasta de tomate, carnes poco saladas y enlatadas, frutas en almíbar, pan. enlatadas, frutas en almíbar, pan. Concentración de sal o azúcar en fase Concentración de sal o azúcar en fase acuosa 10 y 50%, respectivamente. acuosa 10 y 50%, respectivamente.

0.930 0.930 ≤≤ a aww<0.850<0.850: salame, carne : salame, carne desecada, jamón crudo, quesos duros, leche desecada, jamón crudo, quesos duros, leche condensada azucarada. Concentración en condensada azucarada. Concentración en fase acuosa: fase acuosa: NaCl 17%, azúcar saturante.NaCl 17%, azúcar saturante.

0.850 0.850 ≤≤ a aww<0.600<0.600: frutas secas, harina, : frutas secas, harina, cereales, mermeladas, extracto de carne, cereales, mermeladas, extracto de carne, nueces.nueces.

aaww < 0.600 < 0.600: chocolate, confituras, miel, : chocolate, confituras, miel, galletitas, alimentos secosgalletitas, alimentos secos

Constituyentes naturales

antimicrobianos

Inhibición de la biosíntesis Inhibición de la biosíntesis de ácidos nucleicos, de de ácidos nucleicos, de proteínas o de la pared proteínas o de la pared celularcelular

Daño a la integridad de las Daño a la integridad de las membranasmembranas

Interferencia con procesos Interferencia con procesos metabólicosmetabólicos

Sustancias inhibidoras en los alimentos

Presentes naturalmente:Presentes naturalmente: Lisozima, conalbúmina y Lisozima, conalbúmina y

avidina de los huevosavidina de los huevos Lacteninas de la lecheLacteninas de la leche

Aceites esenciales, taninos, Aceites esenciales, taninos, glucósidos y lectinasglucósidos y lectinas en en alimentos de origen vegetalalimentos de origen vegetal

Subproductos del crecimiento Subproductos del crecimiento microbiano:microbiano:

ÁcidosÁcidos

Sustancias inhibidoras en los alimentos

Adicionados durante el procesado:

Sorbatos: en el pan para contralar el crecimiento de hongos

Dióxido de azufre: para inhibir el crecimiento microbiano en vinos, cervezas , jugos de fruta, productos cárnicos etc.

SalesSalesNitrito de sodio Nitrito de sodio

Reacciona con el pigmento de Reacciona con el pigmento de la carne (MIOGLOBINA) para la carne (MIOGLOBINA) para formar el característico color formar el característico color de la carne curada , la de la carne curada , la NITROSOMIOGLOBINANITROSOMIOGLOBINA

Contribuye al aroma y textura Contribuye al aroma y textura y actúa como antioxidantey actúa como antioxidante

El principal uso es para inhibir El principal uso es para inhibir el crecimiento de el crecimiento de ClostridiumClostridium botulinumbotulinum y la toxina en y la toxina en carnes curadascarnes curadas

SalesSalesNitrito de sodioNitrito de sodio Inhibe Inhibe C. botulinum, C. perfringens, C. C. botulinum, C. perfringens, C.

tyrobutyricum, C. butyricum, Listeria, tyrobutyricum, C. butyricum, Listeria, Micrococcus, Pseudomonas, Micrococcus, Pseudomonas, Enterobacter, FlavobacteriumEnterobacter, Flavobacterium

Poco inhibidosPoco inhibidos: Salmonella, : Salmonella, estreptococosestreptococos, , E. coli E. coli enterohemorrágicaenterohemorrágica

Resistentes: lactobacilos, Resistentes: lactobacilos, Salmonella Salmonella y y BacillusBacillus

Dosis permitida: 156 ppmDosis permitida: 156 ppm. Se usa en . Se usa en combinación con sal, azúcar, especies y combinación con sal, azúcar, especies y ascorbato.ascorbato.

En clostridios inhibe las enzimas En clostridios inhibe las enzimas participantes en la oxidación de piruvato participantes en la oxidación de piruvato a acetato.a acetato.

En aerobios oxida el Fe de la enzima En aerobios oxida el Fe de la enzima citocromo oxidasa, inhibe la respiración y citocromo oxidasa, inhibe la respiración y el transporte activoel transporte activo

Potencial Redox y Potencial Redox y capacidad de equlibriocapacidad de equlibrio

A nivel biológico molecular , la A nivel biológico molecular , la clasificación de los microorganismos clasificación de los microorganismos como aerobios, anaerobios y como aerobios, anaerobios y facultativos se basa en el potencial facultativos se basa en el potencial redox (Eh) crítico , necesario para redox (Eh) crítico , necesario para su metabolismo y multiplicación.su metabolismo y multiplicación.

El Eh de un sistema biológico es un El Eh de un sistema biológico es un índice de su grado de oxidación.índice de su grado de oxidación.

Depende de su tendencia intrínseca a Depende de su tendencia intrínseca a oxidarse, de las concentraciones oxidarse, de las concentraciones relativas de sustancias oxidantes y relativas de sustancias oxidantes y reductoras presentes en él y de su pHreductoras presentes en él y de su pH

TEMPERATURA

Velocidades de crecimiento de E.coli Velocidades de crecimiento de E.coli y Pseudomonas spp. a distintas TºCy Pseudomonas spp. a distintas TºC

Escherichia coli Pseudomonas sppT(ºC) T G (min) T(ºC) T G (min)

47 SC 35 SC46 32 34 18044 22 32 3440 21 28 4538 22 24 5134 28 20 7730 33 16 10026 56 12 13022 96 8 24018 260 4 44010 1200 0 1200

CRECIMIENTO CRECIMIENTO en ambientes fríosen ambientes fríos

Hay adaptaciones Hay adaptaciones homeoviscosas para homeoviscosas para

mantener la fluidez de mantener la fluidez de membrana a bajas membrana a bajas

temperaturastemperaturas

Sintetiza cantidades Sintetiza cantidades crecientes de : ácidos crecientes de : ácidos

grasos mono y grasos mono y diinsaturados ydiinsaturados y

Produce proteínas contra Produce proteínas contra el choque por fríoel choque por frío

TEMPERATURA

Regula la expresión de genes Regula la expresión de genes de virulencia en varios de virulencia en varios patógenospatógenos

En En Yersinia enterocolítica alta a 37ºCalta a 37ºC débil a 22ºCdébil a 22ºC indetectable a 4ºCindetectable a 4ºC

En En Shigella Shigella sppspp a 37ºC y no a 30ºCa 37ºC y no a 30ºC

Influencia de los Influencia de los tratamientos tratamientos tecnológicostecnológicos

Los tratamientos de

los alimentos por el calorcalor constituyen el procedimiento más eficiente y utilizado en lo referente a la inocuidad alimentaria

TRATAMINTO TERMICO

La resistencia al calor por los La resistencia al calor por los microorganismos se microorganismos se cuantificaba en términos cuantificaba en términos de:de:

Tiempo- Temperatura Tiempo- Temperatura letalesletales

TRATAMINTO TERMICO

Valor de reducción Valor de reducción decimal (D)decimal (D)

Tiempo en minutos Tiempo en minutos necesarios para conseguir necesarios para conseguir una reducción en los una reducción en los recuentos (ufc) de Nrecuentos (ufc) de N00 a 0,1 a 0,1 NN00

NN0: 0: Nº inicial presenteNº inicial presente

TRATAMINTO TERMICO

Parámetro integrado, Parámetro integrado, independiente de la forma de independiente de la forma de la curva de supervivenciala curva de supervivencia

MPEDn: Dosis efectiva más probable de energía térmica necesaria para conseguir un total de n reducciones decimales en el ufc, en condiciones determinadas de (temperatura, pH, aw, etc.)

IRRADIACION El tratamientos de los alimentos

por radiaciones ionizantes, presenta ventajas frente a los tratamientos térmicos

El aumento de temperatura se reduce unos grados con el consiguiente beneficio en el valor nutritivo y organoléptico del producto

Puede efectuarse como operación final en alimentos ya envasados

IRRADIACION InconvenientesInconvenientes

Resistencia de las Resistencia de las ENZIMAS y de los VIRUSENZIMAS y de los VIRUS

En la actualidad se En la actualidad se consideran como inocuos a consideran como inocuos a los alimentos tratados con los alimentos tratados con dosis inferiores a (5 kGy)dosis inferiores a (5 kGy)

Radiación Ionizante: Radiación Ionizante: Aplicaciones inmediatasAplicaciones inmediatas

Eliminación de Eliminación de SalmonellaSalmonellas y s y otras bacterias enteropatógenas otras bacterias enteropatógenas de carnes y avesde carnes y aves

Reducción de la carga microbiana Reducción de la carga microbiana excesiva en productos excesiva en productos inevitablemente contaminados, inevitablemente contaminados, sensibles al calor (especias y sensibles al calor (especias y cebolla en polvo)cebolla en polvo)

Retraso de la alteración por Retraso de la alteración por mohos en pan cortado y mohos en pan cortado y envasadoenvasado

Aumento de la vida útil de carnes Aumento de la vida útil de carnes de mamíferos, aves y productos de mamíferos, aves y productos de origen marino, conservados en de origen marino, conservados en frío. frío.

Atmósferas Atmósferas modificadas y modificadas y

envasado al vacíoenvasado al vacío

Atmósferas Atmósferas modificadasmodificadas

Implica el almacenamiento Implica el almacenamiento de productos envasados en de productos envasados en una película poco una película poco permeable al oxígenopermeable al oxígeno

Los envases tiene un Los envases tiene un espacio de cabeza con una espacio de cabeza con una composición gaseosa composición gaseosa distinta a la del airedistinta a la del aire

Envasado al vacíoEnvasado al vacío

Se excluye el aire del envase y la lenta difusión del oxígeno a través de la película poco permeable este gas, sólo permite que queden restos del oxígeno

Limitaciones de la Limitaciones de la Microbiología clásicaMicrobiología clásicaEl recuento en placa:El recuento en placa: Se basa Se basa

en la hipótesis de que una en la hipótesis de que una célula formará una célula formará una colonia colonia

Estado fisiológico de la Estado fisiológico de la célulacélula

Medio de cultivo para el Medio de cultivo para el recuentorecuento

Temperatura de Temperatura de incubaciónincubación

Daño CelularEs un proceso complejo.Es un proceso complejo.Debido a niveles subletales de agentes Debido a niveles subletales de agentes

estresantes:estresantes:

CalorCalor RadiaciónRadiación ÁcidosÁcidos DesinfectantesDesinfectantes Influído por:Influído por: Tiempo de exposiciónTiempo de exposición TemperaturaTemperatura Concentración del agenteConcentración del agente Cepa del patógenoCepa del patógeno

Reparación:Reparación:Proceso mediante el cual las células Proceso mediante el cual las células

se reparan tras el daño celularse reparan tras el daño celular

Viables no cultivablesViables no cultivables(VNC)(VNC)

Estrategia de supervivencia Estrategia de supervivencia de los algunos de los algunos microorganismosmicroorganismos

GRAM - :GRAM - : S Salmonella almonella sppspp CampylobacterCampylobacter spp spp EscherichiaEscherichia spp spp VibrioVibrio spp spp

GRAM +:GRAM +: Streptococcus faecalisStreptococcus faecalis Micrococcus flavusMicrococcus flavus Bacillus subtilisBacillus subtilis

Se determinan por Se determinan por examen microscópicoexamen microscópico

Naranja de Naranja de AcridinaAcridina

Con RNA fluorescencia roja

cél vivas

Con DNA fluorescencia verde cél muertas

Violeta de Yodonitrotetrazolio tiñe VNC

Metabolismo de Metabolismo de respuesta a sustratosrespuesta a sustratos

Extracto de levadura Extracto de levadura (nutriente) y (nutriente) y

ácido nalidíxico ( inhibidor ácido nalidíxico ( inhibidor de la división celular)de la división celular)

Puede cuantificarse Puede cuantificarse microscópicamente su microscópicamente su elongaciónelongación

Se induce por:Se induce por:

Carencia de nutrientes en Carencia de nutrientes en medios líquidosmedios líquidos

Cambios en la Cambios en la concentración salinaconcentración salina

Exposición al hipocloritoExposición al hipoclorito

Cambios en la Cambios en la temperaturatemperatura