22/03/2012

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO Y SUPERVIVENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS ALIMENTOS

Crecimiento microbiano en alimentos

Mara Marcela Martnez Miranda M.Sc. Microbiologa Profesor Auxiliar Departamento Ingeniera Universidad de Caldas

La habilidad de los microorganismos para crecer o multiplicarse en un alimento esta determinada por: 1. El ambiente del alimento (factores intrnsecos) 2. El ambiente en el que el alimento es almacenado (factores extrnsecos)

Factores intrnsecos Nutrientes pH Potencial redox y oxgeno Actividad de agua Constituyentes antimicrobianos Estructura biolgicaMarcela Martnez M.Sc.

Factores extrnsecos Temperatura Humedad relativa del ambiente Presencia y concentracin de gases atmosfricos Presencia y actividades de otros microorganismosMarcela Martnez M.Sc.

Factores intrnsecos

DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTESNutrientes para la sntesis Productos de desecho (productos de fermentacin; cidos CO2, etc; aceptores de electrones reducidos)

Energa para biosntesis

Los nutrientes incluyen: carbohidratos, protenas, lpidos, minerales y vitaminas.

Anabolismo (biosntesis)

Energa para la movilidad, transporte de nutrientes, etc.

Macromolculas y otros componentes

Catabolismo

Productos qumicos,Marcela Martnez M.Sc. (fuente luz

de energa)

1

22/03/2012

Contenido de nutrientes

La leche y alimentos preparados tienen los 5 grupos de nutrientes en cantidades suficientes para el crecimiento microbiano

Las carnes son ricas en protenas, lpidos, minerales y vitaminas pero pobres en carbohidratos

Los microorganismos presentes en alimentos varan ampliamente en su requerimiento de nutrientes, siendo las bacterias las que requieren ms nutrientes, seguidas por las levaduras y los mohos.

BACTERIAS

MOHOSLas frutas y verduras son ricas en carbohidratos pero pueden ser pobres en protenas, minerales y algunas vitaminas

LEVADURAS

Marcela Martnez M.Sc.

Marcela Martnez M.Sc.

CLASIFICACIN DE LOS CARBOHIDRATOSMonosacridos Hexosas: glucosa, fructosa, manosa, galactosa Pentosas: xilosa, arabinosa, ribosa, ribulosa, xilulosa Disacridos Lactosa Sucrosa Maltosa Oligosacridos Rafinosa Estaquiosa Polisacridos Almidn Glucgeno Celulosa Inulina Hemicelulosa Dextranos Pectinas Gomas y muclagos

Carbohidratos en alimentos

Marcela Martnez M.Sc.

Marcela Martnez M.Sc.

Utilizacin de carbohidratos por los microorganismos

Utilizacin de carbohidratos por los microorganismos

LactosaPentosas: xilosa, arabinosa, ribosa, ribulosa, xilulosa

Glucgeno

oligosacridos polisacridosTodos los microorganismos normalmente presentes en los alimentos metabolizan la glucosaMarcela Martnez M.Sc. Marcela Martnez M.Sc.

Los mohos son, la mayora, capaces de usar polisacridos

2

22/03/2012

Protenas en alimentos Protenas simples Albumina (huevo) Globulinas (leche) Glutelinias (cereal) Prolaminas (granos) Colgenos (msculos)

Lpidos en alimentos

Protenas conjugadas Pptidos Compuestos nitrogenados no proteicos (aminocidos, urea, amonio, creatinina)Marcela Martnez M.Sc. Marcela Martnez M.Sc.

Lpidos en alimentos Son sustratos menos preferidos por los m.o. para la sntesis de energa y material celular. Muchos microorganismos pueden producir lipasas y oxidasas lipdicas extracelulares. Los mohos son ms capaces de producir estas enzimas. Pseudomonas, Achromobacter y Alcaligenes

Vitaminas en alimentos

La accin de estas enzimas est asociada con alteracin (rancidez) o con la produccin de sabores deseables (quesos madurados con mohos). Cepas de Lactobacillus acidophilus, pueden metabolizar colesterol.Marcela Martnez M.Sc. Marcela Martnez M.Sc.

Minerales en alimentos

FACTORES DE CRECIMIENTO E INHIBIDORES EN ALIMENTOS

El huevo contiene lizosima que es un inhibidor microbiano natural El tomate contiene factores de crecimiento que estimulan el crecimiento de Lactobacillus

La leche contiene aglutinina que es un inhibidor microbiano natural

Marcela Martnez M.Sc.

Marcela Martnez M.Sc.

3

22/03/2012

Constituyentes antimicrobianos Algunas especies de plantas contienen aceites esenciales que poseen actividad antimicrobiana: Eugenol Alicina Aldehdo y eugenol Acil-isociocinato Eugenol y timol Carvacrol (isotimol) y timol clavos ajo canela mostaza salvia organo

Estructuras biolgicas

La leche de vaca contiene sustancias antimicrobianas: lactoferrina, conglutinina, y el sistema lactoperoxidasa.Martnez M.Sc. Marcela

Marcela Martnez M.Sc.

Actividad de agua en alimentos

Actividad de agua La disponibilidad de agua depende contenido de agua del ambiente (hbitat hmedo o seco) concentracin de solutos en el agua

La disponibilidad de agua se expresa como actividad de agua (aw) Sus valores varan entre 0 y 1

Marcela Martnez M.Sc.

Marcela Martnez M.Sc.

Presin osmtica Plasmolisis: cuando una clula se introduce en una solucin de con baja actividad de agua, tal como una disolucin de sal o de azcar, pierde agua.

Presin osmticaTurgencia: fenmeno por el cual las clulas al absorber agua, se hinchan, ejerciendo presin contra las membranas celulares, las cuales se ponen tensas.

Marcela Martnez M.Sc.

Marcela Martnez M.Sc.

4

22/03/2012

Aw de alimentosAlimentosCereales, galletas, azcar, sal, leche en polvo Miel, chocolate, huevo seco Mermelada, jalea, frutos secos, queso parmesano, nueces Embutidos fermentados, carnes curadas secas, leche condensada azucarada, jarabe de arce Leche evaporada, pasta de tomate, pan, jugos de frutas, pescado salado, embutidos, queso procesado Carnes frescas, pescado, frutas, vegetales, leche, huevosMarcela Martnez M.Sc.

Aw0,10 a 0,20 < 0.60 0,60 a 0,85 0,85 a 0,93 0,9 a 0,98 0,98 a 0,99

Efectos de la Aw sobre el crecimiento de los microorganismos Influye en la multiplicacin de los microorganismos. En su actividad metabolica. En su resistencia y supervivencia.

Marcela Martnez M.Sc.

Actividad de agua y crecimiento microbianoGRUPOS MICROBIANOSBacterias G Bacterias G + Levaduras Hongos filamentosos Bacterias halfilas Hongos xerfilosMarcela Martnez M.Sc.

Valores mnimos de Aw para el crecimiento de microorganismos importantes en alimentos

Aw0,97 0,90 0,88 0,80 0,75 0,61Marcela Martnez M.Sc.

Osmfilos Xerfilos Halfilos

pH Y CRECIMIENTO

pH de alimentosTipo de alimento Rango de pH Ejemplos Frutas, jugos de frutas, alimentos fermentados (a partir de frutas, vegetales, carnes y leche) y salsas para ensaladas. Vegetales, carnes, pescado, leche y sopas.

Alimentos de acidez alta

pH menor a 4.6

Alimentos de acidez bajaMarcela Martnez M.Sc.

pH de 4.6 y mayor

Marcela Martnez M.Sc.

5

22/03/2012

Clasificacin de los alimentos segn su acidezGrupo segn grado de Rango de pH acidez Grupo 1: poco cidos 5 Grupos de alimentos Productos crnicos Productos marinos Leche Hortalizas Mezcla de carne y vegetales Sopas Salsas Tomates Peras Higos Pia Otras frutas Encurtidos Pomelo Zumos ctricosMarcela Martnez M.Sc. Marcela Martnez M.Sc.

Microorganismos

Grupo 2: semicidos

4,5 pH < 5,0

Aerobios esporulados Anaerobio esporulados Levaduras, mohos y bacterias no esporuladas Bacterias esporuladas Bacterias no esporuladas Levaduras Mohos

Grupo 3: cidos

3,7 pH < 4,5

Grupo 4: muy cidos

pH < 3,7

Valores de pH aproximado de productos lcteos, crnicos, aves de corral y pescado

Valores aproximados de pH de algunas frutas frescas y verduras

Marcela Martnez M.Sc.

Marcela Martnez M.Sc.

Efecto del pH sobre el crecimiento microbiano Altera el funcionamiento de sus enzimas. Se altera el transporte de nutrientes al interior de la clula. Afecta la interaccin entre los iones H+ y las enzimas de la membrana citoplasmtica. La morfologa de algunos microorganismos puede resultar alterada por el pH.Marcela Martnez M.Sc.

pH y crecimiento microbiano Neutrfilos: pH entre 5.5 - 8 Acidfilos: pH entre 0 - 5 Alcalfilos: pH entre 8.5 11.5RANGOS DE pH PARA EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS

Grupo

Rango

Bacterias Gram negativas Bacterias Gram positivas Levaduras MohosMarcela Martnez M.Sc.

4.5 - 9 4.0 8.5 2 8.5 1.5 - 9

6

22/03/2012

Rangos de pH donde crecen algunos organismos presentes en alimentos

Potencial Redox (Eh)El potencial redox (Eh) mide la tendencia a donar o ceder electronesEh (+): el elemento de oxida Eh (-): el elemento de reduce

Marcela Martnez M.Sc.

El oxigeno es el principal agente oxidante

Marcela Martnez M.Sc.

Potencial redox y crecimiento microbiano Aerobios: Obligados: requieren O2 para crecer (21%). Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, mohos. Facultativos Son microorganismos que pueden crecer en presencia o ausencia de oxigeno. Enterobacterias, Staphilococcus Microaeroflicos: Requieren O2, pero a niveles ms bajos que los atmosfricos (1 - 15 %). Lactobacillus, Streptococcus, PediococcusMarcela Martnez M.Sc.

Potencial redox y crecimiento microbiano Anaerobios: organismos que carecen de sistemas respiratorios y no pueden utilizar el O2 como aceptor final de electrones. Estrictos: mueren en presencia del oxgeno Clostridium, Propionibacterium Facultativos: Pueden realizar metabolismo energtico aerobio o anaerobio Aerotolerantes: pueden tolerar el O2 y crecen en su presencia aunque no pueden utilizarloMarcela Martnez M.Sc.

Potencial redox y crecimiento de microorganismos en alimentosRango de Eh Grupo de microorganismo s que pueden crecer Aerobios Ejemplos Mohos, levaduras, Bacillus, Pseudomonas, Moraxella y Micrococcus Bacterias acido lcticas y bacterias de la familia Enterobacteriacea Clostridium

+500 a +300 mV

+300 a +100 mV

Anaerobios facultativos

+100 a -250 mV

Anaerobios

MicroaerofilicosMarcela Martnez M.Sc. Marcela Martnez M.Sc.

Campylobacter spp.

7

22/03/2012

Potencial redox y crecimiento microbiano

Factores extrnsecos

Marcela Martnez M.Sc.

Efecto de la temperatura sobre el crecimiento

Clasificacin segn la temperatura Psicrfilos Obligados (optimos a 15-18C) Facultativos, psicrotolerantes o psicrotrofos (ptimos a 20-30C)

Mesfilos (ptimos 25-40C) Termfilos (ptimos >50C) Hipertermfilos (ptimos >80C) Temperaturas cardinales Marcela Martnez M.Sc. Termfilos facultativos: pueden crecer a