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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
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