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Vanesa Macías Caño Aspectos microbianos en la conservación de alimentos
Máster en biología molecular, celular y gené>ca 1
ÍNDICE
• Esporas bacterianas • Efecto bacteriostá>co del polvo de aceitunas sobre esporas de Bacillus cereus
• HPP: Ttos por alta presión en la industria alimentaria
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ESPORAS BACTERIANAS • Las endosporas son formas de resistencia que desarrollan
ciertos bacilos y cocos Gram posi>vos. • Entre los bacilos formadores de endosporas se encuentran las
especies: – Bacillus (aeróbicos), – Sporolactobacillus (microaerófilos), – Clostridium (anaeróbicos), – Desulfotomaculum (anaeróbico reductor de sulfato), – Sporohalobacter (anaeróbico halófilo) – Anaerobacter (anaeróbico fijador de nitrógeno), – Sporosarcina (aeróbicos).
Sobrevivir en condiciones de estrés físico y químico Facilitar la diseminación de la especie bacteriana.
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RESISTENCIA DE ESPORAS Se caracterizan por:
– ê contenido de agua, – no metabolismo detectable – ATP y otros nucleósidos trifosfatos.
Supervivencia en condiciones Tsicas y químicas extremas:
– é luz UV – Rayos gamma – Detergentes – Desinfectantes – Calor – Presión – desecación
http://ciencimat.wordpress.com/2009/01/07/los-inmortales-o-de-las-esporas-y-su-sorprendente-capacidad-para-no-dejar-de-serlo/
¡¡¡PROBLEMA EN LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS!!! 5
RESISTENCIA DE LAS ESPORAS
• Frente UV, el DNA procarionte sufre lesiones à depurinización, desaminación, alquilación y oxidación de los nt
• En c. vegeta>vas à sistemas enzimá>cos. • Ojo! Las esporas no presentan acDvidad enzimáDca
à para disminuir la tasa de depurinización y la fotoquímica: – ê agua à no genera dímeros de T sino SP (spore photoproduct)
≈ >minil-‐>mina. – DNA + proteínas α/β-‐SASP (small acid-‐soluble proteins) à
formando los SP. (también como F de energía germinación)
– [ácido dipicolínico (DPA)] à complejos de Ca2+
Nicholson W, Fajardo-Cavazos P, Rebeil R, Slieman T, Riesenman P, Law J, 81 (1 - 4): pp. 27 – 32. 6
GERMINACIÓN DE LAS ESPORAS Formación de una c vegetaDva
• AcDvación: reversible à germinación en ambiente adecuado. Con desnaturalización reversible de proteínas.
• Germinación: irreversible à ac>vidad metabólica enzimá>ca + refractariedad y R a agentes F -‐ Q.
• Crecimiento: é ac>vidad biosinté>ca: – proteínas, – RNA mensajero – componentes estructurales como la pared celular
Bacillus atrophaeus http://www.solociencia.com/biologia/07070601.htm
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• Consumidores à alimentos conservantes ar>ficiales à an>microbianos naturales
• Medida 1ª o adicional de control + otras condiciones de (pH ⇓ y ⇓Tª) à tecnología de barrera.
• Polvo de aceitunas à ingrediente natural en pan, las pastas y las sopas.
• Se ob>ene: – ý grasa de las aceitunas descarozadas – þ an>oxidantes (ácido oleico, polifenoles, tocoferoles, clorofilas y escualeno).
• Estudio del polvo de aceitunas frente a las esporas de B. cereus à≠ [ingrediente] + ≠ tª de almacenamiento
Martínez López, Antonio, Estudio de las constantes cinéticas que describen el efecto bacteriostático del polvo de aceitunas sobre las esporas de Bacillus cereus en medio de referencia. Foodborne Pathogens and Disease, 6(1):33-37 Ene, 2009
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• Resultados (≈ Tassou et al) à germinación y crecimiento de esporas de B. cereus en presencia de oleuropeina y otros compuestos fenólicos extraídos de la aceituna.
• Seguridad alimentaria à al T de latencia à é interés en cadena de frío durante el almacenamiento à T crecimiento microbiano à No sobrepasaríamos los niveles considerados seguros.
• Resultados de interés à ingrediente en productos horneados, pizzas, etc. como adiDvo aromaDzante, conservante.
• Podría u>lizarse en bebidas vegetales para: – prolongar la vida ú>l – potenciar el sabor – incorporar propiedades nutricionales.
+ las tecnologías no térmicas que no inacDvan las esporas bacterianas medida de control adicional.
Martínez López, Antonio, Estudio de las constantes cinéticas que describen el efecto bacteriostático del polvo de aceitunas sobre las esporas de Bacillus cereus en medio de referencia. Foodborne Pathogens and Disease, 6(1):33-37 Ene, 2009
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INTRODUCCIÓN • Antecedentes históricos
– Primeros estudios en 1899 – Demanda de productos seguros y mínimamente tratados – Desarrollo de equipos para el tratamiento a nivel industrial – Primeros productos comercializados:
• Definición del proceso – Presión: 100 a 1.000 Mpa – Tiempo: unos minutos a algunas horas – Temperatura: -‐20 a 90º C
1990 Zumos, mermeladas y carne (Japón)
1995 Zumos de naranja (Francia)
1997 Jamón cocido loncheado (España)
1999 Ostras (EEUU)
2000 Salsas (EEUU)
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INTRODUCCIÓN
FUNDAMENTO: -Transmisión de la presión de forma isostática (uniforme) e instantánea
EFECTOS: - Se deformación del producto - Se mantiene homogéneo - Sin zonas sobretratadas - Se la carga microbiana
http://www.dihormu.com/ 13
INFLUENCIA HPP EN LOS ALIMENTOS
PRESIÓN EFECTOS
>200 Mpa
Influencia sobre la ciné>ca enzimá>ca Modificación de las propiedades de las proteínas Alteración de la membrana de los mo
>300 Mpa enzimá>ca ê carga microbiana
>400 Mpa Gelificación del almidón Desnaturalización de proteínas
>500 Mpa Muerte de las esporas
bacterianas enzimá>ca
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ETAPAS INACTIVACIÓN ESPORAS CON HPP
esporas mediante dos fases: 1.- En una primera etapa a baja presión (50-200 MPa) à germinación de la espora. La germinación inducida por P à por la ionización de los constituyentes de la espora à no necesita ninguna sustancia para ello, produciéndose en un ê T. Factores que influyen modificando el grado de germinación conseguido son:
- Tipo de mo - espora y sus características fisiológicas y morfológicas. - Presión, tiempo y temperatura. - pH. - Nutrientes en el medio.
Existe % significativa de esporaso en latencia extrema y que no germinan.
2.- En la segunda etapa, si la presión y/o la temperatura es suficientemente alta, se puede inactivar la espora germinada, ahora sensible a la presión.
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
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Medio de transmisión de presión: Agua Métodos para producir la presión:
–Compresión directa (en general sistemas continuos para líquidos) –Compresión indirecta (sistemas discontinuos para alimentos envasados o sólidos)
Manipulación del material
- Carga y descarga de la cámara - Automatización
Diseño industrial
- Condiciones: T, P, tª - Necesidades de capacidad àNº de ciclos/cámara/hora, Coeficiente de
llenado, Nº de cámaras del equipo - Seguridad de la instalación
Aplicación combinada con otros métodos à é efecto a ê P,T,tª: - Irradiación - Gases comprimidos - Ultrasonidos - Campos eléctricos pulsantes de alta intensidad - Bacteriocinas - Aditivos
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CARACTERÍSTICAS GENERALES Nº DE CICLOS
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Hayawaka et à esporas la presurización por ciclos y oscilante > efectiva que la continua
6 ciclos de 5´de presurización oscilante a 60 MPa y 60º à ê esporas de B. Stearothermophilus. 60 MPa y 70º con 6 ciclos de 5´ à é "
El mecanismo à cambio en las propiedades del agua (ê viscosidad y la tensión superficial a 70º) Los cambios físicos en la pared de las esporas + debilitamiento de la fuerza física de las esporas (Barbosa) à é tº de 20 a 70º Styles et al ≈ resultados con presurización continua
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EQUIPOS UTILIZADOS EN EL TTO DE ALTA PRESIÓN
EN ALIMENTOS
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Tratamiento de alimentos envasados - Presión aplicada - Envases - Tamaño de la cámara - Carga y descarga
Tratamiento de alimentos a granel
- Material de la cámara - Manipulación:
Llenado Tratamiento Expulsión
- Tiempo de procesado
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FACTORES QUE AFECTAN A LA DESTRUCCIÓN DE ESPORAS
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Resistencia HPP: ≠ entre las esporas bacterianas y las de hongos y levaduras ≠ según la especie y la cepa tratada, ≠ sobre que sustrato se encuentre
esporas de hongos y levaduras à P =
300 – 400 MPa a tª ambiente, Esporas bacterianas resistentes al tto hiperbárico (é1000 MPa (Cheftel JC)) à tto. combinados de P- tª (ambos % à si uno ê el otro é)
Clostridium botulinum >R que Bacillus subtilis
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QUESOS
Existen estudios de aplicación de las altas presiones a quesos elaborados a partir de leche de cabra.
a) Presurización de la leche, utilizando presiones de 500 MPa durante 15 minutos a 20ºC, como sustituto al proceso de pasteurización.
b) Presurización del queso antes de su etapa de madurado a 400 MPa durante 5 minutos a 14ºC.
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é Nº de alimentos à canales de animales recién sacrificados como aves de corral
Otros: pescado, las hortalizas, los productos lácteos y los alimentos deshidratados.
Consecuencia de la contaminación fecal??? Importantes brotes como consecuencia del consumo de comidas preparadas En España el 64% de las enfermedades alimentarias por C. perfringens se han dado en estos lugares, aunque también sea relativamente frecuente en el hogar. No carácter estacional à activación térmico para que [germinen] à Tras la ingestión de éstas se produce la liberación de la enterotoxina en el intestino enteritis necrótica
www.poultryhub.org/ index.php/Necrotic_enteritis
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OBJETIVOS DE ESTE ESTUDIO: - Desarrollar un procedimiento de activación de la
germinación de esporas de Clostridium perfringens.
ESTRATEGIA - Cepas de C. perfringens, aisladas de intoxicaciones alimentarias - Se realizaron cultivos de esporulaciónà 99% esporas
libres PROCEDIMIENTO - Se trataron a ≠ MPa durante 7 minutos a 50 ºC. - Incubación a 40 ºC durante 60 minutos en 25mM
tampón P - Evaluación: ê germinación inducida por presión.
(10%)
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1. Tratamiento térmico primario: (80 ºC, 10 min)
- pasteurizar y desnaturalizar las proteínas (palatabilidad)
- activar las esporas C. perfringens, en presencia de AK
2. T (55ºC), Incubación (15 min) Germinación de las esporas 3. Procesado térmico a Presión (586 MPa, 73 ºC, 10 min). Inactivación de las esporas germinadas
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BENEFICIOS DE ESTA TECNOLOGÍA
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Higienización de productos:
- que no se pueden someter a TT - que se han contaminado tras de TT
Alternativa al TT para higienizar los alimentos sin alterar las propiedades nutritivas y sensoriales del producto fresco Otras:
- ê consumo energético. - No genera residuos: utiliza agua. - Es segura para el personal. - Es aceptada por el consumidor.
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La FDA à los alimentos de baja acidez mantenidos a temperatura ambiente en recipientes herméticamente cerrados deben estar libres de esporas de C. botulinum.
Es un reto que todavía no se ha podido alcanzar con la tecnología HPP OJO esporas de C. perfringens à é baroresistentes à 3ª enfermedad transmitida por alimentos EEUU (Olsen et al)
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CONCLUSIONES
Conservación de las características organolépticas y nutricionales
Modificación de la textura y propiedades reológicas
Eficacia en la inactivación de células vegetativas
Alta resistencia de esporas bacterianas
Alta resistencia de algunas enzimas
Elevado coste de inversión
Dificultad en el desarrollo de equipos continuos
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BIBLIOGRAFÍA • Téllez-‐Luis, S, Ramírez J, Applica>on of high hydrosta>c pressure in the food preserva>on. Cienc. Tecnol. Aliment. Vol.3.
No. (2001) pp 66-‐80. • Marsnez López, Antonio, Estudio de las constantes ciné;cas que describen el efecto bacteriostá;co del polvo de
aceitunas sobre las esporas de Bacillus cereus en medio de referencia. Foodborne Pathogens and Disease, 6(1):33-‐37 Ene, 2009
• Nicholson W, Fajardo-‐Cavazos P, Rebeil R, Slieman T, Riesenman P, Law J, Xue Y (2002). «Bacterial endospores and their significance in stress resistance». Antonie Van Leeuwenhoek 81 (1 -‐ 4): pp. 27 – 32.
• Tauveron,G. Slomianny,C (2006).Variability among Bacillus cereus strains in spore surface proper>es and influence on their ability to contaminate food surface equipment. Interna>onal Journal of Food
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Journal of Food Microbiology 26 (2009) 272–277 • Gené>ca. A. Griffiths Ed. Interamericana McGraw-‐Hill 5ª edición • Boulange-‐Peterman, L 1996 Processes of bioadhesion donde stainless steel surfaces and cleanability: a review with
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