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desarrolloingredientes antimicrobianos
Ingredientes antimicrobianos
Javier García Pina
Chemital s.a.
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Introducción
� En los alimentos se entiende por conservación el conjunto de las acciones realizadas para mantenerlos con una naturaleza y/o propiedades deseadas el tiempo máximo posible.
� La conservación es la finalidad más importante del proceso de los alimentos, y constituye la parte central y fundamental de la ciencia y tecnología alimentaria.
� La calidad de un alimento puede ser afectada de manera diversa por procesos físicos, químicos, bioquímicos y microbiológicos.
� En esta presentación nos centraremos en posibles alteraciones causadas por microorganismos y en las sustancias que pueden reducirlas y/o prevenirlas.
� Los animales y plantas sanas tienen los tejidos estériles. Sólo hay microbiotaen las superficies o tracto intestinal.
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Antecedentes históricos
� La necesidad de conservar alimentos viene como consecuencia del cambio de hábitos del hombre al pasar de nómada a agricultor.
� Muchos procedimientos de conservación fueron desarrollados antes de que se conocieran los microorganismos.
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Desarrollo histórico de la conservación “Química”
Tiempos prehistóricos: Sal común, humo.
Antiguo Egipto: Vinagre, sal y miel.
Antigua Roma: Dióxido de azufre para estabilizar el vino.
Alrededor de 1400: Aparecen los encurtidos.
1775: Hofer recomienda el Bórax.
1850-1980: Se descubren la acción antimicrobiana del ácido bórico, ácido sórbico, ácido fórmico, ácido salicílico, ácido benzóico, parabens, ácido propiónico, nisina, natamicina,...
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Desarrollo histórico de la Microbiología Alimentaria
� Olvidándonos de los esfuerzos que tradicionalmente se han hecho para conservar los alimentos, no es hasta el siglo XIX cuando se estudia, la alteración microbiana, de los alimentos, de manera rigurosa.
� Con anterioridad a esta época, la mayor parte de trabajos e investigación se orientan hacia el área médica, prestándose poca atención a los alimentos.
� Es con Luis Pasteur, en 1857, cuando se establece la era moderna de la microbiología de los alimentos, al demostrar que son microorganismos los causantes de la alteración de la leche.
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Clasificación de Whittaker:Relación filogenética entre procariotas y eucariotas
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� Los microorganismos que nos podemos encontrar en un alimento, pertenecen fundamentalmente a:
- bacterias
- hongos
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Tamaño de bacterias y virus
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Morfología de bacteria Gram-positiva
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Pared celular deGram-positiva y Gram-negativa
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Morfología de hongos
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Saccharomyces cerevisiae
– 21.000
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Bacterias
Acinetobacter Erwinia PediococcusAeromonas Escherichia ProteusAlcaligenes Flavobacterium PseudomonasArcobacter Hafnia PsychrobacterBacillus Kocuria SalmonellaBrochotrix Lactococcus SerratiaCampylobacter Lactobacilus ShewanellaCarnobacterium Leuconostoc ShigellaCitrobacter Listeria StaphylococcusClostridium Micrococcus VagococcusCorynebacterium Moraxella VibrioEnterobacter Paenibacillus WeissellaEnterococcus Pantoea Yersinia
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Mohos y Levaduras
MOHOS
Alternaria Cladosporium MucorAspergillus Colletotrichum PenicilliumAureobasidium Fusarium RhizopusBotrytis Geotrichum TrichotheciumByssochlamys Monilia Wallemia
Xeromyces
LEVADURAS
Brettanomyces Issatchenkia Schizosacharomyces
Candida Kluyveromyces Torulaspora
Cryptococcus Pichia Trichosporon
Debaryomyces Rhodotorula Zygosaccharomyces
Hanseniaspora Sacharomyces
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Descripción matemática del crecimiento
� El crecimiento de los microorganismos, en muchos casos, es por división binaria. Se distinguen cuatro fases:
- fase de latencia- fase exponencial- fase estacionaria- fase de muerte
� Durante la fase exponencial cada microorganismo se divide a intervalos constantes, y la población se doblará en el transcurso del tiempo conocido como “tiempo de generación”.
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Crecimiento microbiano
64
1
2
4
8
16
32
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Crecimiento microbiano (escala aritmética)
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8
Nº de divisiones
Nº de Células
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Crecimiento microbiano
1.81.51.20.900.600.300Logaritmo base 10
6543210Logaritmo base 2
26252423222120Potencia de 2
6432168421Número de bacterias
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Tiempo de duplicación (TD)
“Es el tiempo requerido para duplicar el número de células o la biomasa”
Tiempo requerido
Nº de duplicaciones=
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Descripción matemática del crecimiento
Nt = N0 × 2n
N0 = población inicial
Nt = población al tiempo t
n = nº de generaciones en el tiempo t
log Nt = log N0 + n × log 2
0,3010
log Nt - log N0 n = 0,3010 tt
log Nt - log N0=
nK =
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El alimento como ecosistema
Factores
intrínsecos Factores
de proceso
Factores
extrínsecos
Efectos
netos
Factores
implícitos
Químicos Físicos
•Nutrientes
•pH y capacidad Tampón
•Potencial Redox
•Sustancias antimicrobianas
•HRE/ Aw
•Conc. de hielo y estados congelados
•Cambios coloidales
•Cambios en la composición del alimento
•Cambios de tipos microbianos
•Cambio en el número de microorganismos
•Velocidad de crecimiento de microorganismos
•Efectos sinérgicos de los microorganismos
•Efectos de antagonismo entre microorganismos
•Efectos atribuibles a los factores que actúan en combinación
•HRE durante el almacenaje
•Tª durante almacenaje
•Tensión de Oxígeno
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Límite inferior del pH para el desarrollo.
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.0
─Cl. botulinum───────────── Cl. perfringens─────────── Staph. aureus────────────Listeria monocytogenes──────Bacillus sp ──────────────────────── E. coli ────────────────────────── Salmonellae ───────────────────── B coagulans────────────────────────── Bacterias del acido láctico────────────────── Levaduras y mohos ─────────────────────────
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Valores mínimos aproximados de aw necesarios para el crecimientode microorganismos de importancia alimenticia.
0,80Mohos productores de alteraciones
0,65Mohos xerofílicos
0,96AchromobacterOrganismos específicos 0,95Aerobacter aerogenes
0,95Clostridium botulinum
0,96Escherichia coli
0,75Bacterias halofílicas
0,95Bacillus subtilis
0,97Pseudomonas
0,86Staphylococcus aureus
0,62Saccharomyces rouxii
0,60Levaduras osmofílicas
0,88Levaduras productoras de alteraciones
0,91Bacterias productoras de alteracionesGrupos
aw mínimaOrganismos
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Límites de aw para el desarrollo microbiano
1.0 0.95 0.90 0.85 0.60_______
─Pseudomonas s.p.p ─────
─ E.coli ────────────
── Lactobacillus s.p.p ────
─── Cl botulinum──────────
──── Cl. perfringens─────
──────Salmonellae ──────────
─────── Listeria monocytogenes ───
─────── Staph aureus────────────
─────── Bacillus spp ─────────────
─────── Micrococcus sp ─────────────
───────── Levaduras y mohos────────────────
───────── Levaduras osmófilas y mohos────────────────
xerófilos
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Clasificación de los microorganismos de importancia en los alimentos según sus temperaturas óptimas aproximadas (ºC)
Tipo Temperatura Temperatura Temperaturade organismo mínima* óptima máxima
Psicrófilos -15 10-15 18-20Psicrótrofos -5 20-30 35-40Mesófilos +5-10 30-37 c.45Termotrofo 10 42-46 c.50Termófilos 25-45 50-80 60-85
* Por razones prácticas definidas como la temperatura a la que el tiempo de generación o duplicación es mayor de 103
minutos.
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Limite inferior de temperatura para el desarrollo microbiano
15ºC 10ºC 5ºC 0ºC -5ºC____
─ Cl. botulinum ────────
── Cl. perfringens─────────
── B. cereus ─────────────
─── Staph. aureus────────────
──── Bacterias del ácido láctico──────
──────Salmonellae ─────────────
────── Cl. botulinum E──────────────
─────── Listeria monocytogenes─────────
─────── Micrococcus sp ──────────────
───────── Pseudomonas fluorescens─────────
───────── Levaduras y mohos ─────────────────
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Valores de los parámetros
-15ºC – + 85ºCTemperatura
-200mv – +200mv-200mv – +200mvEh
0,75 – 1,000,8 – 0,99aw
3,0 – 9,04,5 – 7,0pH
Desarrollo microbianoProductos cárnicos
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Contaminación
Materias primas
Maquinaria y equipos
Métodos de elaboración
Manipulación
Medio Ambiente
Procedencia de la contaminación en un alimento
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Principales técnicas de conservación de un alimento
Métodos de Conservación
en alimentos
Métodos de Conservación
en alimentos
InhibiciónInhibición
InactivaciónInactivación Evitar
recontaminaciones
Evitar
recontaminaciones
-Baja temperatura de
almacenamiento
-Reducción aw-Disminución de Oxígeno
-Incremento de CO2
-Acidificación
-Fermentación
-Adición de conservadores
-Congelación
-Recubrimiento de la superficie
-Modificaciones estructurales
-Modificaciones químicas
-Renovación de gases
-Cambios en la fase de
transición
-Baja temperatura de
almacenamiento
-Reducción aw-Disminución de Oxígeno
-Incremento de CO2
-Acidificación
-Fermentación
-Adición de conservadores
-Congelación
-Recubrimiento de la superficie
-Modificaciones estructurales
-Modificaciones químicas
-Renovación de gases
-Cambios en la fase de
transición
-Esterilización
-Pasteurización
-Radiación
-Por impulsos eléctricos
-Tratamiento con presión
-Cocción
-Freiduría
-”Blanqueo” (Blanching)
-Esterilización
-Pasteurización
-Radiación
-Por impulsos eléctricos
-Tratamiento con presión
-Cocción
-Freiduría
-”Blanqueo” (Blanching)
-Envasado
-Procesos higiénico
-Almacenamiento higiénico.
-Procesos asépticos
-Envasado
-Procesos higiénico
-Almacenamiento higiénico.
-Procesos asépticos
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� Los conservantes son sustancias que inhiben el desarrollo de losmicroorganismos. Por regla general se consideran “sustancias conservantes” los que actúan a concentraciones inferiores al 0,5% .
� La cinética de la acción de los conservadores viene dada por:
K = constante de tasa de muerte
t = tiempo
zo = nº células vivas inicialmente
zt= nº células vivas tras el tiempo
ztt
z0× ln
1K =
Cinética de los conservantes
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Utilización combinada de conservantes
� No se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo usual emplear una mezcla de ellos. Con ello se pretende:
� Ampliar el espectro de acción
� Conseguir efectos sinérgicos
� Reducir la concentración de conservantes individuales
� También es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones...)
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Conservantes en la Industria Cárnica
E-214 a E-219
E-260, E-261, E-264, E-263
E-200, E-202, E-203
E-235� Pimaricina o Natamicina
E-220 a E-228� Dióxido de Azufre y Sulfitos
E-249, E-250, E-251, E-252� Nitrato y Nitrito
� Parabens
� Ácido Acético, Acetatos y Diacetatos
� Ácidos Sórbico y Sorbatos
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¿Dónde actúan los conservantes?
� DNA
� SÍNTESIS PROTÉICA
� ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
�� MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR
� PARED CELULAR
� EL MECANISMO DE TRANSPORTE DE NUTRIENTES
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Nitrato y Nitrito
NITRATO
� Su acción antimicrobiana se dirige exclusivamente hacia las bacterias anaeróbicas y se debe fundamentalmente al nitrito que se genera.
� El nitrato es convertido en nitrito por acción de las bacterias.
NITRITO
�La acción antimicrobiana se debe al ácido nitroso, y a los ácidos de nitrógeno producidos a partir del mismo.
�Su efecto aumenta conforme baja el pH.
�Inhibe la acción de enzimas bacterianas, como las del sistema de la deshidrogenasa y de la utilización de la glucosa.
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Dióxido de Azufre
� La acción antimicrobiana del dióxido de azufre se basa esencialmente en la inhibición de las reacciones catalizadas enzimáticamente.
� Su efecto inhibitorio es muy importante en enzimas con grupos SH.
� También inhibe las reacciones enzimáticas reaccionando con los producto finales e intermedios.
� En carne fresca y productos cárnicos inhibe el desarrollo de bacterias.
� También estabiliza el color de la carne y en cierta medida pueda dar, al consumidor, una impresión de frescura en la carne.
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� El pH y el contenido en ácidos orgánicos de un alimento son dos factores que
determinan, no sólo los microorganismos que pueden sobrevivir durante el período de
almacenamiento sino también su capacidad para alterar dicho alimento.
� A “grosso modo” tanto los microorganismos capaces de alterar un alimento como los
de producir intoxicaciones, se desarrollan en un rango de pH comprendido entre 4,0 y
8,0 si bien mohos y levaduras pueden crecer y desarrollarse a un pH más bajo.
� El pH de un alimento puede bajarse artificialmente añadiendo cantidades
significativas de ácido (acético, cítrico, láctico,...) con el fin de limitar el crecimiento
microbiano.
Ácidos Orgánicos
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�El efecto combinado de un pH bajo, más una concentración más o menos elevada
de un ácido débil, conduce a una acidificación del citoplasma, usualmente suficiente
para restringir el desarrollo microbiano, junto con otros efectos más específicos en
la actividad celular.
�Las soluciones ácidas contienen concentraciones elevadas de protones, tal que H+
y H3O+. En el caso de ácidos fuertes nos encontramos también con aniones (Cl-,
SO2-,...) y moléculas no disociadas en el caso de ácidos débiles. De hecho todo ello
puede afectar a las células microbianas, bien individualmente, o en combinación.
� Diferenciar, a nivel de efectividad, entre pH y acción de los ácidos débiles es
importante. Así, mohos y levaduras pueden crecer en pH muy bajos en soluciones
de ácidos fuertes, pero no en las de ácidos débiles.
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Descenso del pH exterior por adición de ácidos fuertes
inorgánicos
�Los ácidos fuertes están totalmente disociados en valores de pH próximos a la
neutralidad, y ejercen su efecto únicamente por la concentración de protones. Las
estructuras celulares que pueden verse afectados serían las membranas y
estructuras externas, y proteínas de la membrana plasmática.
�Los protones no pueden pasar prácticamente a través de las membranas de
fosfolípidos, ya que tienen una alta densidad de carga, y son insolubles en lípidos.
Cuando atraviesan dicha membrana lo hacen muy lentamente, posiblemente a
través de “canales de agua” o bien acoplándose a ácidos grasos libres. A modo de
resumen se puede decir que los ácidos fuertes no afectan al pH citoplasmático
(pHi).
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Vamos a considerar cuatro:
� El valor pKa
� El coeficiente de reparto
� La solubilidad
� La volatilidad
Propiedades de los ácidos orgánicos y ésteres
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En solución los ácidos débiles no están totalmente disociados en sus iones, sino que
hay un equilibrio entre las moléculas de ácido sin carga, y sus respectivos aniones y
cationes.
HA A- + H+
Ácido Anión Catión
La proporción de ácido/anión es dependiente del pH, y así a pH bajo, la alta
concentración de protones dará lugar a una mayor proporción de moléculas de ácido
y a menos aniones. El pKa es el pH al que las concentraciones de ácido y anión son
iguales. Para varios ácidos se asume que sólo la parte no disociada tiene capacidad
antimicrobiana, de acuerdo a ello en valores de pH elevados, superiores al valor de
pKa es de esperar que cualquier acción antimicrobiana sea débil.
El valor Pka
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�Este coeficiente es la medida del carácter lipófilo de un compuesto. logPoct, es el
logaritmo de la distribución entre el octogonal y el agua. Así un logPoct de 1,0 indica
que el compuesto se distribuye 10 veces más en octanol. Los productos con valores
negativos de logPoct son los solubles en agua. Aunque las membranas de los
microorganismos no están compuestos por octanol, el logPoct , es un buen
parámetro del reparto de agentes antimicrobianos en las membranas microbianas.
�El coeficiente de reparto también es un buen indicador de la efectividad de
conservantes en alimentos con alto contenido en grasa ya que si son altamente
hidrofóbicos se disolverán más en la fase lipídica, lo que conducirá a un descenso de
la concentración efectiva.
�Los valores del logPoct de los aniones, debido a su carga negativa, es dos veces
inferior al de su ácido correspondiente, es decir que son menos hidrofóbicos.
Coeficiente de reparto, logPoct
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Solubilidad
La solubilidad de un compuesto orgánico también se puede deducir de su coeficiente
de reparto y así, o más hidrofobicidad, menos solubilidad en agua. La solubilidad de
los ácidos orgánicos varia con el pH, y así a pH más bajos, menor es la solubilidad.
Los problemas que a veces plantea la solubilidad limitada de un compuesto se puede
paliar en parte con agitación mecánica.
Volatilidad
En sistemas experimentales, a veces la ausencia de actividad antimicrobiana
detectable puede haber sido causada por la agitación en un cultivo aeróbico con
agitación. Esto sucede de manera particular con productos tales como el metil-acetato.
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Mecanismos de acción antimicrobiana
Los podemos agrupar en cuatro apartados:
� Acidificación del medio externo
� Acidificación del citoplasma
� Acción sobre los lípidos y proteínas de las membranas
� Quelación de metales
� Acción sobre el metabolismo
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Acidificación del medio externo
Tal vez el efecto antimicrobiano más obvio de la adición de ácidos orgánicos a alimentos y
bebidas sea aumentar la concentración de protones conduciendo a un descenso del pH.
Cada especie/cepa microbiana sólo puede desarrollarse entre unos valores determinados de
pH. Si el pH cae por debajo de este intervalo, se inhibe el crecimiento y el microorganismo
puede morir.
� pH<4,0 Inhibición de desarrollo vegetativo
� pH<4,5 Inhibición de germinación de esporas
� Mohos y levaduras pueden desarrollarse a pH = 1,6
El pH mínimo para el crecimiento microbiano son más bajos cuando se utilizan como
acidulantes ácidos fuertes vs. ácidos débiles. Ello hace presuponer que en la inhibición por
ácidos orgánicos existen otros mecanismos, además del descenso del pH del medio.
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Los ácidos orgánicos en solución están en un equilibrio, dependiente del pH, entre las
moléculas de ácido y su anión correspondiente. La proporción de ácido no disociado se
incrementa conforme baja el pH. Dado que la actividad antimicrobiana aumenta a
medida que baja el pH, es plausible pensar que es la parte no disociada la que tiene
capacidad antimicrobiana.
Acidificación del citoplasma. La teoría clásica del ácido débil
Ácido
Anión + Protón
Anión Ácido
pH 6,50pH 4,75
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La disociación del ácido libera protones.
Consecuencias:
� Disminución del pHi
� Inhibición de la glicólisis
� Inhibición transporte activo
Esta teoría de los ácidos no puede ser aplicada:
� Para ácidos insuficientemente hidrofóbicos (succínico, tartárico o
cítrico...)
� Cuando se utilizan a concentraciones bajas
� Cuando el pH externo es elevado
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Acción en lípidos y proteínas de membranas
�Los ácidos grasos saturados tienen actividad antimicrobiana, que aumenta conforme aumenta
la longitud de su cadena, que se asocia al aumento de carácter lipófilo-hidrofobo.
�El aumento del coeficiente de reparto log Poct. es un indicador de la velocidad de paso al
interior celular y de la acumulación del compuesto en la fracción lipídica de la membrana
(valores superiores a 4,0).
�Los ácidos lipofílicos penetran en el citoplasma por difusión simple, si bien en cierta
circunstancia pueden penetrar por transporte activo.
�La fluidez de la membrana es finalmente regulada por los microorganismos especialmente
como respuesta a la temperatura. Concentraciones significativas de compuestos lipofílicos
influyen en la fluidez de la misma, incrementando la permeabilidad a protones e iones
metálicos, y originando una curvatura mayor lo que conduce a la formación de una “fase de
malla” transitoria, más porosa.
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Quelación de metales
� La quelación de metales es un fenómeno propio de todos los ácidos orgánicos, si
bien a veces con poca afinidad. Los cationes metálicos forman complejos con los
aniones cargados negativamente. Estos complejos son prácticamente insolubles
y precipitan (por ejemplo: citrato de calcio, lactato de calcio, en vino).
� La capacidad quelante se mide por la cte. de estabilidad, que es el log. de la
cte. de equilibrio, e indica la afinidad del catión metálico por el anión.
� En los ácidos orgánicos, a más grupos carboxílicos, mas capacidad de quelación.
� La quelación de metales depende de la presencia de la forma aniónica, a su vez
dependiente del pH.
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Como mecanismo inhibitorio, este se debe a:
� Eliminación de iones metálicos del medio.
� Eliminación de cationes de la pared/membrana del microorganismo.
La eliminación de iones metálicos de las paredes celulares en bacterias gram
negativas, las hace más sensibles a diferentes antibióticos, QACS, ...
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Acción sobre el metabolismo
� Además de los efectos ya señalados, los ácidos en general son moléculas
reactivas, a las que se ha atribuido una serie de acciones específicas en
procesos tales que la respiración, fermentación y en enzimas específicos.
� La inhibición del metabolismo en general puede ser consecuencia de la
acumulación de aniones.
� Se ha sugerido que la acumulación de aniones sería la causa de las
diferencias en toxicidad observadas en diferentes ácidos.
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Consideramos ácidos orgánicos de cadena corta los ácidos fórmico, acético,
propiónico, butílico y benzoico.
Para que estos ácidos actúen como agentes antimicrobianos, deben:
• Pasar libre y rápidamente a través de la membrana en su forma no
disociada.
• Liberar suficientes protones en el citoplasma como para impactar
significativamente en el pH citoplasmático, generalmente tamponado por
la cadenas de aminoácidos de las proteínas.
Ácidos orgánicos de cadena corta como agentes antimicrobianos
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Estos ácidos se difunden de manera libre y rápida en las células microbianas, y
alcanzan su máxima concentración en 1 min. (aprox.). Cuando se ha llegado a
la máxima acumulación se establece un flujo en los dos sentidos entre el
interior y el exterior celular.
En cuanto a la liberación de protones esta dependerá de:
a) Del valor pKa del ácido
b) De la concentración
c) Del pH del medio
[ ]
-ApH=pK +loga AH
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Las concentraciones de estos ácidos que se requieren para inhibir el
crecimiento de microorganismos acostumbran a ser altos, del orden del 1 al
4%, siendo el pH del medio del orden de 3 a 4,5.
Así, a modo de ejemplo, se necesita una concentración del 1% de ácido
acético, a un pH de 4,0 para inhibir mohos, levaduras y bacterias ácido
tolerantes.
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La inhibición es causada por descenso del pH interno, lo que conduce a su vez a la
inhibición de la respiración, fermentación/glicólisis y transporte activo.
Todos estos efectos son reversibles, simplemente lavando las células.
En relación al pH externo, hay que considerar:
1) Su efecto en la proporción de ácido no disociado.
2) El pH diferencial entre el citoplasmático y el del medio que determina el grado
al que los conservantes se concentran en el citoplasma, lo que determina a su
vez la concentración de protones liberada en el mismo.
3) El pH por si mismo actúa directamente sobre el microorganismo.
También, como posible mecanismo del efecto sobre la fase estacionaria (alargándola),
se ha propuesto que la bomba de protones –H+- ATP asa, es activada a bajo pH.
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�Ácidos valérico, hexanoico, heptanoico y sórbico.
�La cantidad necesaria de estos ácidos para causar inhibición, son sustancialmente más
pequeñas que la de los ácidos de cadena corta, como el acético. Ello sugiere que su
acción no puede ser totalmente atribuible a la simple acidificación del citoplasma. Si se
comparan las CMI de estos ácidos, con los del acético, vemos que son mucho más
bajos, y el pKa es prácticamente el mismo.
�La acción de estos ácidos se debe a su capacidad de provocar una pérdida y disipación
de la energía que la célula necesita para su propio metabolismo.
�La inhibición está influenciada por su grado de hidrofobicidad, lo que sugiere una
posible acción sobre la membrana, que podría conducir, entre otras, a una mayor
permeabilidad de protones, y a un cambio en la fluidez de la misma.
Ácidos de cadena media-corta, como agentes antimicrobianos
desarrolloingredientes antimicrobianos
�Ácidos octanóico, nonanóico, decanóico, undecanóico y laúrico.
�La acción inhibitoria de estos ácidos no puede ser debida a su acción sobre el pH
citoplasmático ya que no liberan suficientes protones.
�Las moléculas no disociadas de estos ácidos pasan muy rápidamente a través de las
membranas biológicas, con valores t ½ <1 seg
�Su acción sería sobre la membrana, alterando su fluidez y estructura, en una forma
parecida a la de los detergentes.
Ácidos de cadena media-larga, como agentes antimicrobianos
desarrolloingredientes antimicrobianos
�Posiblemente estos ácidos puedan sustituir la de la membrana de fosfolípidos
(fundamentalmente en levaduras), dando lugar a un cambio en la estructura de la
misma.
�Es probable que todos los ácidos grasos tengan tres acciones que actúan en
diferente proporción ya diferente concentración según el tipo de ácidos. Estas tres
actividades serían:
a) Ruptura de la membrana, provocando la muerte.
b) Inhibición del crecimiento por descenso del pH interno.
c) Agotamiento energético, al actuar sobre la membrana celular.
desarrolloingredientes antimicrobianos
�La contaminación superficial en productos cárnicos tratados por el calor, y posteriormente
envasados en atmósfera modificada, es una de las principales causas de la alteración
organoléptica (acidificación, formación de gas, aparición de gas, aparición de líquido,...)
que puede sufrir un producto a lo largo de su vida comercial.
�Dicha contaminación, previa al proceso de envasado, puede proceder del medio
ambiente, de la manipulación, de la maquinaria y del método de trabajo.
�En casos extremos dicha contaminación puede dar lugar a la formación de biofilms,
biopelículas que protegen e incrementan la resistencia de los microorganismos formadores
de los mismos, siendo necesario el empleo de conservantes-desinfectantes para
eliminarlos.
�Si bien de manera no excluyente, entre los géneros bacterianos implicados en esta
alteración podemos considerar los siguientes: Lactobacillus, Pseudomonas, Listeria,
Bacillus, Escherichia.
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Extractos de Plantas y Especias
� Las plantas y especias se han utilizado desde hace muchos años, no sólo por sus cualidades organolépticas, sino también por su capacidad conservadora y antioxidante.
� La mayoría de sus componentes antimicrobianos se identifican como metabolitos secundarios, teniendo un origen terpenoide o fenólico.
� Estos componentes los podemos agrupar en 4 grupos:
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PHYTOALEXINAS:
Se producen como respuesta a una infección en la planta. Se conocen unos 200 tipos y actúan sobre hongos y bacterias gram-positivas.
Ejemplos de estos productos serían: quitinasas, thioninas, ceamatinas, thaumatinas...
ÁCIDOS ORGÁNICOS.
COMPUESTOS FENÓLICOS:
Compuestos caracterizados por uno o más anillos aromáticos, con grupos hidroxilos y diversos grupos funcionales. Se pueden clasificar en tres grupos:
a)Fenoles simples y ácidos fenólicos (etil-fenol, hidroquinasas...)
b)Derivados del ácido hidroxicinámico (p-cumárico).
c)Flavonoides (catequinas, proantociaminas...)
ACEITES ESENCIALES Y SUS COMPONENTES:Mezclas de ésteres, aldehídos, cetonas y terpenos, timol, cinamaldehído, eugenol...
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Conservantes de procedencia animal
LACTOFERRINA ACTIVADA
Actúa uniéndose a la superficie celular tanto en bacterias gram-positivas, como gram-negativas.
INMUNOGLOBULINA-Y
Su capacidad de inhibición se manifiesta fundamentalmente en bacterias gram-negativas.
LISOZIMA
Actúa sobre gram-positivas.
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Parabens
� Destrucción de la membrana celular
� Desnaturalización de las proteínas intracelulares
� Reacciones competitivas con coenzimas
� Inhibición de la absorción de nutrientes esenciales, tales como la glucosa y aminoácidos
� Su acción antimicrobiana es relativamente independiente del valor del pH del medio
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NISINA
� Proteína de 34 aminoácidos producido por Lactococcus lactis.
� Actúa sobre la membrana citoplasmática inmediatamente después de la germinación de las esporas. No ataca directamente a las esporas, actuando tras el tratamiento térmico
� Su espectro de acción es relativamente estrecho, actuando exclusivamente sobre bacterias gram-positivas, bacterias lácticas, Bacillus, Clostridium y Listeria.
PEDIOCINA
� Producida por cepas del género Pediococcus.
� Actúa sobre Clostridios, B. cereus, S. aureus, Listeria y bacterias lácticas.
SAKACINA
� Producida los Lactobacillus sake.
� Actúa sobre Listeria, Clostridium, S. aureus y otros gram-positivos.
Bacteriocinas
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Utilización de Conservantes
� Por regla general no se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo usual emplear una mezcla de ellos. Con ello se pretende:
� Ampliar el espectro de acción
� Conseguir efectos sinérgicos
� Reducir la concentración de conservantes individuales
� También es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones...)
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Conservación Multifactorial
BARRERA EFECTO PRINCIPAL
Reducción del pH Fuerza a la célula a gastar energía para expulsar los H+ que se generan en el interior celular.
Adición de un ácido orgánico lipofílico
Incremento de H+ en el interior celular y disfunción de la membrana celular.
Reducción de la aw Se fuerza la osmorregulación, lo que lleva a la síntesis y acumulación de solutos compatibles.
Reducción de O2 Inhibición del desarrollo de aerobios estrictos, y reducción en la generación de energía en los anaerobios facultativos.
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Factores de inhibición
1º) Contaminación inicial: La más baja posible.
2º) Temperatura de almacenamiento: La más baja posible.
3º) pH: El más bajo posible.
4º) aw : La más baja posible
5º) Oxígeno: La concentración más baja posible.
6º) Tratamiento térmico: El más alto posible.
7º) Conservantes: Estar presentes los más idóneos, en la concentración adecuada.
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