Unidad I. Los microorganismos en alimentos.Prof. Jorge Parada O

La microbiología es el estudio de los organismos vivos microscópicos y de sus actividades. Generalmente los microorganismos admiten seis grupos:1. Bacterias.2. Hongos (mohos y levaduras).3. Virus (siempre que éstos se alojen en una célula viva).4. microalgas.5. protozoos (parásitos animales unicelulares)6. rickettistas (parásitos especializados de insectos)

En alimentos, los más importantes son las bacterias, pero los hongos juegan un papel significativo. Son menos importantes los virus, porque no se reproducen en los alimentos de hecho se plantea que es umbral entre lo vivo o inerte. El reglamento Sanitario de los alimentos separa a los virus del resto de los microorganismos.. Los restantes grupos, algas, protozoos y rickettistas, poseen diferencias en tamaño al resto de los microorganismos y sólo se considerarán en cuanto a su patogenia.

BACTERIAS: Son organismos microscópicos unicelulares capaces de multiplicarse bajo condiciones favorables y producir toxinas (sustancias de desecho metabólico) Algunas toxinas son resistentes a la temperatura y por lo tanto no se destruyen por cocción. Algunas bacterias pueden adoptar la forma de espora (forma encapsulada de resistencia al medio ambiente)y sobrevivir en condiciones ambientales muy adversas por varios años. Ciertas bacterias pueden causar enfermedad al hombre al ser ingeridas a través de los alimentos. Ellas son llamadas patógenas Ejemplo: Salmonella , Shiquella, Escherichia, , etc.

VIRUS: Son los más pequeños, se multiplican sólo en un organismo vivo, su contagio es por vía oral, respiratoria y otras. Ej: Hepatitis A, Rotavirus, Hanta.

MOHOS Y LEVADURAS: Pueden crecer en todo tipo de alimentos en condiciones húmedas o secas ej.: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Botrytis, etc.

PARÁSITOS: Son organismos que viven a expensas de otros seres vivos. Entre ellos encontraremos protozoos (organismos unicelulares), ácaros y otros, ejemplo: Giardia Lamblia, ascarislumbricoides, oxiurus, etc.

Géneros de bacterias: Gram negativos:

Bacilos espirales o curvos: CampylobacterBacilos aerobios a cocos: Acetobacter

AlcalígenesAlteromonasBrucellaPseudomonas.

Bacilos anaerobios facultativos: AeromonasEnterobacterErwiniaEscherichiaFlavobacteriumProteusSalmonellaSerratiaShigellaVibrio Yersinia

Cocos y cocobacilos: Acinetobacter Moraxella.

Gram positivos:Cocos: Leuconostoc

MicrococcusPediococcusStaphylococcusStreptococcus

Bacilos formadores de esporas: BacillusClostridium

Bacilos no esporulados: CorynebacteriumLactobacillusMycobacterium

Géneros de mohos: MucorRhizopusThamnidiumNeurosporaAlternariaAspergillusBotrytisCladosporiumFusariumGeotrichumPenicilliumSporotrichum

Géneros de levaduras: BrettanomycesDebaromycesMycodermakloeckeraPichiaSaccharomycesCandidaRhodotorulaTorulopsisTorulopsis

Factores que afectan el crecimiento microbiológico (FAT TOM)

Factores intrínsecos:1. pH2. Actividad de agua3. Contenido de nutrientes4. Componentes antimicrobianos5. Estructuras biológicas

Factores extrínsecos:1. Tiempo2. Temperatura3. Humedad relativa del ambiente4. Presencia y concentración de gases.

Factores intrínsecos.

1. pH: corresponde al potencial de hidrogenación o de captación de iones hidrógeno de un determinado elemento.La escala de pH se presenta entre los valores de 0 a 14.

Un pH 7 se considera neutro, los microorganismos que causan infecciones o intoxicaciones alimentarias (patógenos) se desarrollan de preferencia entre los rangos 5,0 a 8,5.

Entre pH de 0 a 4,5 se considera ácido, siendo más ácido mientras más cerca de 0 se encuentre.

Entre pH de 8,5 a 14 se considera alcalino, siéndolo más a medida que se acerque a 14.

Los alimentos ubicados en el rango neutro o levemente alcalino son de mayor riesgo de manipulación que los ácidos.

Las bacterias patógenas no se reproducen a pH menores a 4, por lo que los alimentos ácidos son más seguros que aquellos que no lo son.

Los alimentos neutros son: carnes, aves, pescados y mariscos, lácteos, etc.

ALIMENTOS DE pH ÁCIDOTomates 4.0 – 4..3Manzanas 2.9 –3..3Ciruelas 2.8 – 4.6Limón 1.5 – 2.0Vinagre 3.0Yogurt 4.5Betarraga 4.8Espinacas 5.5 – 5.6Coca Cola 2.8Porotos verdes 4.6 –5.5

ALIMENTOS DE pH NEUTROPorotos 5.4 – 6.5Papas 5.6 – 6.2Leche 6.3 – 6.5Mantequilla 6.1 – 6.4Choclo 7.3Galletas de soda 7.8Clara de huevo 7.2

ALIMENTOS DE pH ALCALINOAceitunas 8.0

2. Actividad de agua (aw). Se define como el contenido de agua libre que posea un alimento y se refiere a la razón ente la presión de vapor de agua del alimento y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. El valor máximo de aw existente es de 1 correspondiendo al agua pura. Todos los alimentos poseen valores de aw menores a 1 y superiores a 0.

Para que las bacterias puedan multiplicarse, necesitan una elevada cantidad de agua. Pueden sobrevivir en condiciones secas pero no multiplicarse, ya que la mayoría de las reacciones químicas se realizan en un medio líquido. El agua en estado sólido (hielo) no esta disponible para ellos. Si el aw baja hasta 0.6, los organismos ya no podrán multiplicarse, pero eso no quiere decir que no puedan sobrevivir. Los mohos y levaduras necesitan menos humedad que las bacterias.

Los alimentos frescos (carnes, pescados, mariscos, frutas y verduras en general) poseen alta actividad de agua 0.98-1.0Los productos secos (farináceos, fideos crudos, bizcochos para tortas, etc.) poseen actividad de agua menor a 0.70Existen excepciones de organismos que están adaptados para crecer en condiciones bajas de humedad; los Halófilos (afines a la sal) y los xerófilos (afines a lo seco)

- Aw mínimo para la mayoría de las bacterias halófilas: 0.75- Aw mínimo para la mayoría de los mohos xerófilos: 0.65

microorganismos aw mínimaClostridium botulinumEscherichia coliPseudomonasStophylococcus aureusSaccharomyces Bacillus subtilisMohos xerófilosBacterias halófilas

0.950.960.970.860.650.950.650.75

3. Contenido de nutrientes. Los microorganismos de importancia en alimentos necesitan para su desarrollo normal los siguientes elementos:

agua fuente de energía (azúcares, alcoholes, aminoácidos, también otros

carbohidratos como almidones o celulosa y grasas) fuente de nitrógeno (proteínas junto con otros compuestos nitrogenados) vitaminas minerales

Se sabe de la importancia del agua en el crecimiento y actividad de los m.o. Con respecto a los otros cuatro grupos de sustancias los mohos tienen necesidades más escasas, seguidas de las levaduras, luego las bacterias Gram negativas y por último las Gram positivas.

Organismos heterótrofos: Necesitan de nutrimentos orgánicos preformados para obtener la energía y las sustancias químicas para la elaboración del material celular. Este grupo es el que más preocupa en la industria de los alimentos.

Organismos autótrofos: son capaces de fabricar su propio alimento.

Los microorganismos Saprófitos descomponen el alimento debido a sus enzimas extra celulares y su crecimiento, produciendo signos visibles de comidas descompuestas.

4. Componentes antimicrobianos.Existen algunas sustancias determinadas de los alimentos que poseen actividad antimicrobiana. Por ejemplo, la leche fresca contiene lacteninas y una sustancia que se ha denominado factor anticoliforme, ambas con poder antimirobiano. El complejo lactoperoxidasa de la leche cruda es activo frente a algunos tipos de estreptococos. La lisozima presente en la clara de huevo y el ácido benzoico presente en los arándanos, además de ciertos aceites esenciales presentes en el clavo de olor y la canela también poseen actividad antimicrobiana.

5. Estructuras biológicas. La cubierta natural en alimentos proporciona un excelente protección contra la entrada y posterior ataque de organismos productores de alteraciones. Estas estructuras se refieren a la membrana testácea de las semillas, la cubierta externa de los vegetales, la cáscara de nueces u otras cáscaras es suficiente para impedir la entrada de los microorganismos.El epitelio de los peces y de otros animales, o caparazones de crustáceos, conchas etc., cumplen la misma función.

Factores extrínsecos.

1. TIEMPO: Las bacterias son los microorganismos que se multiplican y desarrollan más rápidamente. Algunos pueden doblar su número en sólo 12 minutos, en condiciones óptimas, y si no, sólo se demoraran un poco más de tiempo, por lo tanto, en unas cuantas horas encontraremos miles de ellas en los alimentos que cumplan con las condiciones adecuadas para el desarrollo de estas.

2. Temperatura: los microorganismos pueden clasificarse de acuerdo al comportamiento con la Tº en tres grupos. Los que crecen bien por debajo de los 20ºC y su rango óptimo se encuentra entre los 20º y30ºC se denominan microorganismos Psicrófilos. Los que se desarrollan ente 20º y 45ºC con un óptimo entre 30º y 40ºC se denominan m.o. Mesófilos. Por último, los microorganismos que se desarrollan por sobre los 45ºC y su óptimo se encuentra entre los 55 y 65ºC son los llamados Termófilos.

Algunas bacterias psicrófilas:Alcalígenes, Corynebacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Strteptococcus, Streptomyces, entre otros.

Mesófilas: todos los géneros de bacterias pueden encontrarse dentro del rango de los mesófilos.

Termófilas: la mayor parte de las bacterias termófilas de importancia están incluidas en los géneros de Bacillus y Clostridium. Aunque son pocas las las especies termófilas, existe mucho interés en microbiólogos y tecnólogos de alimentos por su incidencia en la industria conservera.

Los mohos se pueden comportar dentro de los rangos de psicrófilos, mesófilos y termófilos. Por otra parte, las levaduras se comportan como psicrófilas y mesófilas, pero rara vez como termófilas.

TEMPERATURAEFECTO SOBRE LA

MULTIPLICACIÓN TEMPERATURA °C DE BACTERIAS °F         

100°CMUERTE DE BACTERIAS

PATÓGENAS 212°F  NO EXISTE PRODUCCIÓN DE TOXINAS  

73,8°C ZONA DE SEGURIDAD MÁXIMA 165°F         

73,8 ZONA DE SEGURIDAD 165°F  MUERE LA MAYORÍA DE LAS BACTERIAS    PATÓGENAS, ALGUNAS SOBREVIVEN.  

60°C NO HAY FORMACIÓN DE TOXINAS 140°F         

60°C ZONA DE RIESGO. 140°F  LOS MICROBIOS SE REPRODUCEN Y  

48,8°C PRODUCEN VENENOS O TOXINAS 120°F         

48,8°C ZONA DE RIESGO MÁXIMO. 120°F  SE MULTIPLICAN LAS BACTERIAS EN    FORMA RÁPIDA.  

15,5°C SE PRODUCEN TOXINAS 60°F         

15,5°C ZONA DE RIESGO. 60°F  CRECIMIENTO LENTO DE BACTERIAS    PRODUCCIÓN DE TOXINAS    CRECEN MICROBIOS QUE DESCOMPONEN  

5,0°C LOS ALIMENTOS 45°F         

5,0°C ZONA DE SEGURIDAD.    CRECIMIENTO MUY LENTO DE BACTERIAS  

0°C NO SE PRODUCEN TOXINAS 32°F 

0°C ZONA DE SEGURIDAD. 32°F  LOS MICROBIOS ESTÁN CONGELADOS.  DETIENEN SU MULTIPLICACIÓN, NO  PRODUCEN TOXINAS,

(-)18°C PERO PERMANECEN VIVOS 0°F          

3. Humedad relativa del ambiente (H.R.)La cantidad de partículas de agua suspendidas en el ambiente es un factor muy importante para la actividad de los m.o. Por esto, los alimentos que sufren alteraciones superficiales producidas por mohos, levaduras y a veces bacterias, se deberán almacenar en condiciones de H.R. baja ya que esto modificará la aw

del producto. Se debe tener en cuenta que los alimentos pueden sufrir un deterioro en sus características sensoriales por la conservación en estas condiciones.

4. Presencia y concentración de gases.

El oxígeno es el gas más relevante en determinar la presencia o actividad microbiológica. En la medida que la cantidad de oxígeno disminuya, la actividad de los m.o. aeróbicos disminuirá. Por el contrario, en ausencia de oxígeno o con escasez de él, se producen condiciones ambientales ideales para la presencia y desarrollo de m.o. anaeróbicos. Otros gases que influyen son el CO2 y el etileno.

DETERIORO Y CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

En la actualidad entre el 25 y el 50% de los alimentos se deterioran antes de ser consumidos. Definiremos como alimento deteriorado aquel que no es seguro o deseable para comérselo.

LAS CAUSAS DEL DETERIORO PUEDEN SER:

1.-Físicas (daños, golpes, cortes, agresiones del medio)2.-Químicas (detergentes, insecticidas, pesticidas, etc.). Bioquímicas (reacciones propias del alimento como el pardeamiento enzimático, no enzimático, maduración, etc.) 3.-Microbiológicas (provocado por bacterias, mohos o levaduras). Algunos microorganismos se denominan saprófitos porque dedsomponen lo alimentos.

3.1 Fermentación: Transformación de los carbohidratos del alimento en otros productos metabólicos como alcohol, ácido láctico, ácido butírico, ácido acético entre otros. Es provocado por bacterias, como también algunos hongos como las levaduras. Suele afectar a los alimentos ricos en carbohidratos tales como: jugos de fruta, papas, betarragas, cecinas, lácteos, productos preparados, etc.

3.2 Putrefacción: Rompimiento anaeróbico de las proteínas por causa bacteriana que se traduce en olores fétidos. Suele afectar a carnes y cecinas.

3.3 Podredumbre: Rompimiento de la estructura celular que se traduce en pérdida de Textura y reblandecimiento que afecta principalmente a frutas y verduras .Habitualmente es ocasionada por mohos.

3.4 Pelusa de enmohecimiento: Es ocasionada por mohos. El alimento queda cubierto por el hongo y sus micelios. Suele afectar a vegetales y lácteos.

3.5 Limosidad: Debido al crecimiento de microorganismos (bacterias) en condiciones húmedas, suelen afectar a productos cárneos y cecinas.