Microbiología predictiva

MICROBIOLOGÍA PREDICTIVA : SEGURIDAD ALIMENTARIA

Lina María López de Ávila

Estudiante Maestría Biología

SEGURIDAD ALIMENTARIA

HACCP

Medición del riesgo

Microbiología

predictiva

SEGURIDAD ALIMENTARIA

HACCP

1959 Origen, programa espacial

1971 Divulgación

1985 Incorporación por la Academia Nacional de Ciencias US

1989 HACCP: principios para la producción de alimentos

1993 Aprobación por el Comité de Higiene de alimentos del Codex Alimentarius

1995 Regulación de USDA par a plantas de sacrificio y procesamiento

SEGURIDAD ALIMENTARIAMicrobiología predictiva

“Recopilación de la microbiología de alimentos, Ingeniería y estadística para proporcionar predicciones útiles acerca del comportamiento microbiano en los sistemas de alimentos”

Schaffner y Labuza (1997)

“Promisoria área de rápido desarrollo de la microbiología de alimentos que acompañada de áreas como la matemática, ingeniería y química da predicciones acerca del comportamiento microbiano en alimentos específicos bajo condiciones definidas”

McDonald y Sun (1999)

“Conocimiento detallado de la respuesta microbiana a condiciones ambientales para ayudar en la evaluación del efecto del procesamiento, distribución y almacenamiento en la seguridad microbiológica y calidad de los alimentos”

McMeekin et al (2002)

MICROBIOLOGIA PREDICTIVA

Algo de historia…

Esty y Meyer (1922) Destrucción térmica de esporas de C. botulinum

60s – 70s

Modelos cinéticos acerca del deterioro de los alimentos (Spencer 1964; Nixon 1971)

Modelos probabilísticos: intoxicaciones alimentarias (Genigeorgis 1981; Roberts 1981)

Olley et al (1973) propusieron la “Curva universal de deterioro”

80s

Priorización de la investigación sobre seguridad alimentaria por parte de los gobiernos de Estados Unidos, Unión Europea, Australia y Nueva Zelanda


Modelo de crecimiento de Monod (1949)

Este modelo primario abrió las puertas para la formulación

de los diferentes modelos aplicados en la microbiología

predictiva


Modelos predictivos Expresión matemática que describe el crecimiento, inactivación o procesos bioquímicos de un microorganismo asociado a alimentos.

Clasificación

Modelos de crecimiento

Modelos de limite de crecimiento (interface)

Modelos de inactivación


Clasificación modelos predictivos

Modelos cinéticos: predicen la magnitud y tasa de

crecimiento de un microorganismo, intenta explicar el

tiempo necesario para que se de una respuesta de

crecimiento

Modelos probabilísticos: relación entre el crecimiento

microbiano y las propiedades fisicoquímicas del ambiente


Clasificación modelos predictivos

Modelos empíricos: describen datos bajo condiciones

experimentales en una relación matemática.

Ecuaciones polinomiales.

Modelos mecanisticos: modelos donde se entiende

los mecanismos subyacentes que gobiernan el

metabolismo celular.


Clasificación Whiting y Buchanan (1993)

Modelos primarios

Modelos secundarios

Modelos terciarios

MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos primarios

Describen el cambio del numero de microorganismos en el tiempo bajo condiciones particulares (T°, pH, Aw)

Tiempo de generación

Duración de la fase lag

Tasa de crecimiento exponencial

Máxima densidad poblacional



Modelos primarios usadosFunción Gompertz

Gompertz modificado

Modelo Baranyi

Modelo de Monod de primer orden

Modelo modificado de Monod

Valor D de inactivación térmica

Modelo Rosso

Modelo de declinación de crecimiento de Whiting y Cygnarowicz

Modelo linear de tres fases

Función Gompertz

Describe el crecimiento exponencial e incorpora una función de inhibición para describir la fase lag

Modelo de Baranyi

Modelo dinámico de 2 orden con una función A(t) que depende del estado fisiológico de los microorganismos



Valor D de inactivación térmica

Modelo propuesto por Chick (1908) que asume que la inactivación térmica sigue una cinética de primer orden

MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos secundarios

Describen la respuesta de uno o mas parámetros de un modelo primario cambiando una o mas condiciones ambientales.

Modelos mas usados

Modelo tipo Belehradek

Modelo Arrhenius

Modelo modificado de Arrhenius

Modelo de superficie de respuesta

Concepto Gamma

Modelo tipo Bigelow


Modelo tipo Arrhenius

Derivado de cinética química, predice una respuesta linear con la temperatura

Modelo tipo Belehradek

Describe la relación entre la tasa de crecimiento y la temperatura


Concepto γ (Zwietering 1992)

Comparación entre la tasa de crecimiento microbiano en condiciones ambientales dadas y el crecimiento optimo.

La función gamma inversa relacionada al factor corresponde al peso relativo de ese factor en respuesta al sistema de

barrera.

MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos terciarios

Son aplicaciones de uno o mas modelos primarios o secundarios incorporados en un software

Software Microbiología predictiva

USDA Pathogen Modelling Program

Food MicroModel

SeaFood Spoilage Predictor

Food Spoilage Predictor

Sistemas expertos

MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos integrados

Predicen la evolución en la composición del medio de acuerdo con el desarrollo microbiano.

Determinan las características fisicoquímicas del alimento.

Modelos de transferencia de masa y calor

Modelos de propiedades fisicoquímicas

Modelos estequiometricos

MICROBIOLOGIA PREDICTIVAAplicaciones

HACCP

Medición del riesgo

Microbiología

predictiva


HACCP y QMRAProducir alimentos seguros usando estrategias basadas en el entendimiento de las fuentes y la magnitud de los riesgos.

Medición del riesgo : define las prioridades para el establecimiento de políticas publicas

HACCP : aproximación sistemática a la seguridad alimentaria basada en la identificación y control de riesgos


Microbiología predictiva y HACCP

1. Análisis de riesgos: modelos de crecimiento

2. Identificación de puntos críticos de control: modelos de

definición del proceso (T°, Aw y pH)

3. Acciones correctivas: cuantificación del cambio de la

carga microbiana asociado a desviaciones en el proceso.


Estudios de vida de media microbiana

Materias primas

Formulación del producto

Producción

Técnicas de procesamiento

Condiciones higiénicas

Empaques

Procedimientos de distribución y almacenamiento

Manipulación final

La determinación de la vida media es un proceso complejo porque es difícil predecir los efectos de las variables de almacenamiento y condiciones de abuso que puede experimentar el alimento

Bibliografía consultada

Mcdonald K, Sun D. predictive food microbiology for the meat industry: a review. Int J Food Microbiology 52 (1999): 1-27.

McMeekin T, Ross T. Predictive microbiology: providing a knowledge-based framework for a change management. Int J Food Microbiology 78 (2002):133-153.

McMeekin T, Olley D, Ratkowsky D, Ross T. Predictive microbiology: towards the interference and beyond. Int J Food Microbiology 73 (2002): 395-407.

Lebert I, Lebert A.Quantitative prediction of microbial behaviour during food processing using an integrated modelling approach: a review. Int J Refrigeration 29 (2006): 968-984.

Membré J, Lambert R. Application of predictive modelling techniques in industry: From food design up to risk assesment. Int J Food Microbiology 128 (2008): 10-15.

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