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Introducción a la Microbiología de los
Alimentos
Curso optativo Microbiología de los Alimentos
Los alimentos como sustrato de los microorganismos.
Factores intrínsecos e extrínsecos que influyen en el crecimiento microbiano en alimentos.
Grupos microbianos indicadores de calidad, alteradores y causantes de deterioro en alimentos: hongos, levaduras y bacterias.
Medidas de Prevención: Calidad, Inocuidad
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Objetivos del curso
� Fundamentar la importancia del control de los alimentos.
� Conocer las principales fuentes de contaminación.
� Determinar los principales grupos de microorganismos indicadores de calidad de los alimentos.
� Determinar los microorganismos alterantes, contaminantes y/o productores de ETA
� Identificar los riesgos de contaminación de los alimentos mediante la determinación de los Puntos Críticos de Control
� Establecer medidas de prevención
Definiciones
Alimento-Bebida: Es toda sustancia o mezcla de sustancias, elaborada, semielaborada o natural que se destina al consumo humano.
Alimentos aptos para consumo humano: Aquellos alimentos que cumplen los criterios de calidad sanitaria.
Calidad sanitaria: Es el conjunto de requisitos microbiológicos, físico-químicos y organolépticos que debe reunir un alimento para ser considerado inocuo para el consumo humano.
Contaminación: La introducción o presencia de un contaminante en los alimentos o en el medio ambiente alimentario.
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Criterio microbiológico: Es la aceptabilidad de un producto o un lote de un alimento basada en la ausencia o presencia, en una cantidad de microorganismos expresada en unidades de masa y volumen.
Inocuidad: La garantía de que los alimentos no causarán daño al consumidor cuando se preparen y consuman de acuerdo con el uso a que se destinan.
Lote: Una cantidad determinada de un alimento producida en condiciones esencialmente iguales.
Programa de muestreo: Es el establecimiento de criterios de aceptación que se aplicarán a un lote, basándose en análisis, por métodos analíticos específicos, de un número requerido de unidades de muestra.
Principales fuentes de contaminación
Riego Condiciones Ambientales Enfermedades Alimentación Agua SalubridadAbono Crianza
Cultivos Crianza deVegetales Animales
Transporte
Procesamiento Faenao venta
Materia PrimaManipuleo Alimentos Proceso
Agua Aditivos e Insumos Conservación Transporte
Riego Condiciones Ambientales Enfermedades Alimentación Agua SalubridadAbono Crianza
Cultivos Crianza deVegetales Animales
Transporte
Procesamiento Faenao venta
Materia PrimaManipuleo Alimentos Proceso
Agua Aditivos e Insumos Conservación Transporte
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Conservación Alimento Elaborado Exposición
Transporte Consumidor Conservación
Alimento Consumido
Conservación Alimento Elaborado Exposición
Transporte Consumidor Conservación
Alimento Consumido
CALIDAD EN LAS CADENAS AGROALIMENTARIAS
Producción
Transformación
Distribución
Consumo
CALIDAD
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Cal
idad
In
tegr
al
Inocuidad química
Inocuidad microbiológica
C. nutricionales
C. organolépticas
Productos
Procesos
Servicios
Gestión
Científico-tecnológicos
Económicos Legislativos
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA AGROPECUARIA
Estrategia disciplinaria
Para Qué?
certificación de calidad a nivel nacional e internacion al
Productos diferenciados
Nuevos mercados
Impacto Socio-económico
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Flora microbiana presente en alimentos crudos
� Flora natural (endógena) : es el conjunto de microorganismos que se incorporan al alimento debido al conjunto de factores ecológicos normales del lugar y a las características morfológicas del mismo
� Flora agregada (exógena): es la que se introduce mediante la utilización de agentes contaminantes en el tratamiento del mismo.
Microorganismos presentes en los alimentos
Flora Productora de ZoonosisOrigen Flora Patógenos de Plantas
endógeno Flora Productora de ETAFlora Patógena de AnimalesFlora Normal de los Alimentos
Agentes Productores de ETAOrigen exógeno Flora Saprofita
Flora Inocua
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Flora normal de los alimentos
Esta constituida por la flora que convive con el alimento y depende de la composición del alimento y de las condiciones físico-químicas del ambiente en el cual se desarrolla o conserva el alimento.
Generalmente conviven con el alimento sin alterarlo y constituyeuna barrera para la colonización de otros microorganismos contaminantes.
Zoonosis
Enfermedades que pasan de animalesinfectados al hombre incidentalmente.
Clasificación
Zoonosis Directa: No significa que sea de transmisión directa. Para su mantenimiento sólo hace falta una especie de vertebrado. Ej: brucelosis, campylobacteriosis, salmonelosis, toxiinfección por Clostridium perfringens, etc.
Ciclozoonosis: Necesita al menos 2 especies de vertebrados. La mayoría de los cestodos o tenias. Ej: quiste hidatídico. Hay aclarar que el hombre es un paso obligatorio (Taenia Saginata).
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Metazoonosis: El ciclo propagativo de la enfermedad implica una especie de invertebrado y un vertebrado. Ej: fiebre amarilla para mantener el ciclo.
SaprozoonosisEstá presente un medio inanimado en el ciclo propagativo de la enfermedad o infección. Ej: fasciolosis
Fasciola hepatica
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Agentes Patógenos de Plantas
Hongos, bacterias y virus son los tres patógenos que producen enfermedades en las plantas.BacteriasExisten especies de bacterias que atacan a plantas como por ejemplo Agrobacterium sp., Pseudomonas sp., Erwinia sp., Corynebacterium sp., Xanthomonas sp.Son menos frecuentes que los hongos. Son abundantes en judias, guisantes, habas... Producen podredumbres húmedas en hojas o en vainas que despiden muy mal olor . La más conocida en hortícolas es la "Grasa de la judía".
Hongos
Son los mayores causantes de enfermedades en las plantas. Son organismos microscópicos, unicelulares o pluricelulares, con células unidas linealmente formando filamentos y desprovistos de clorofila. Pueden ser ectoparásitos, cuando se desarrollan en el exterior de la planta o endoparásitos, cuando viven en el interior de la planta.
Las principales enfermedades causadas por hongos son royas, carbones, agallas y deformaciones, necrosis, chancros, marchiteces foliares, vasculares, etc., podredumbres radiculares, de flores, de frutos, etc. y micosis post-recolección, etc.
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Virus y viroides
La patogenia causada por virus es muy característica, es un parasito obligado y utiliza el metabolismo de la célula hospedadora. Después de infectar una célula vegetal viva el virus se libera de su cubierta proteica e introduce su material genético en el interior del hospedador. El genoma viral se traduce y duplica, ensamblándose numerosas partículas virales nuevas, que utilizan el ácido nucleico y las proteínas recién sintetizadas.
La mayoría de los virus que atacan a plantasson virus ARN monocatenarios
Riesgos de contaminación en alimentos elaborados
El principal riesgo lo constituye el tratamiento térmico de los mismos y la eliminación de la flora normal del producto, debido a que la exposición posterior a la contaminación incrementa el riesgo:
Contaminación por manipuleoManipuladoresUtensilios y Equipamientos
Contaminación cruzadaMateria Prima y AguaOtros Alimentos e Insumos
Contaminación por procesado
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InstalacionesHigiene InadecuadaOtros Productos
Insectos y/o Roedores
Conservación InadecuadaProductos o InsumosEnvases Inadecuados
Circulación de Personas
Factores que incrementan riesgo de contaminación
Ph cercanos a 7
Actividad agua (aw) cercanos a 1Potenciales de oxido reducción altos
Humedad alta
Acidez baja
Temperaturas moderadasConcentración de Oxigeno
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Alimentos Refrigerados
Medidas Preventivas
Lavado de los ProductosControl de la Temperatura de Conservación
Higiene de los Refrigeradores
Tratamiento Ácidos
Tratamiento con CloroAgregado de Conservante
Almacenamiento Adecuado
Envases
La congelación detiene el crecimiento de todos los microorganismosHongos, levaduras, helmintos son mas sensibles
Microorganismos que desarrollan durante la refrigeración
PseudomonasLactobacillusListeriaSalmonellaOtras EnterobacteriasHongos y Levaduras (Saccharomyces y Penicilium)CorynebacteriumAchromobacterCryptoccocusFlavobacteriumAerobacter
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Aspectos a tener en cuenta durante la congelación de alimentos
Hasta 5 ° C bajo desarrollo de PsicrófilosCongelación lenta mayor efectividad antimicrobianaAlmacenamiento – 18 ° CEnzimas actúan hasta – 20 °CEdulcorantes favorecen sobrevidapH ácidos favorecen destrucciónCalidad Microbiana inicialQuemaduras por fríoTiempos de ConservaciónLavado y escurrido de aguas
Cuadro comparativo de la Evolución de la CargaMicrobiana del Alimento Durante su Procesamiento
Flora inicial alimento 1.000.000 ufc/g.
Lavado 500.000 ufc/g.
Fin escaldado 1.000/10.000 ufc/g.
Enfriamiento 50.000 ufc/g.
Envasado 100.000 ufc/g.
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Principales fuentes de microorganismos hallada en los alimentos
Suelo y agua : Bacillus, Clostridium, Vibrio, Pseudomonas, Corynebacterium, Acinetobacter, Aeromonas, etc.
Plantas y productos vegetales : Citrobacter, Erwinia, Enterobacter, Lactobacillus, Listeria, Leuconostoc, Lactococus, Hongos y Levaduras varios.
Piel de los animales : Micrococcus, Staphyloccocus, Streptococcus, Pseudomonas, Proteus, etc.
Aire y Polvo : Bacillus, Clostridium, Micrococcus.
Principales indicadores de contaminación
Recuento de Microorganismos Aerobios Mesófilos Totales
Recuentos de Hongos y Levaduras
Recuentos de Microorganismos Termófilos Totales
Coliformes Totales y FecalesPresencia de E. coli.
Recuentos de Enterococcus
Presencia de Staphyloccocus aureus
Presencia de Pseudomonas
Presencia de Salmonella
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� Tracto intestinal hombre y animales : Campylobacter, Enterococcus, Hafnia, Salmonella, Shigella, E. coli, Virus, Protozoarios, Parásitos, etc.
� Pienso : Salmonella, Serratia, Pseudomonas, Listeria, Enterococcus, etc.
� Manipuladores de alimentos : Staphyloccocus, Propionibacterium, Bacillus, E. coli, Enterobacterias, Micrococcus, Listeria, etc
Asociación microbiana alterante
Los microorganismos al crecer y utilizar los alimentos como fuentes de nutrientes, producen modificaciones químicas y físicas y en el alimento modifican su apariencia, sabor, aroma, etc.
a. Putrefacción Proteínas alimentos + Microorganismos proteolíticos
Aminoácidos + Aminas + NH3 + SH2
b. FermentaciónCarbohidratos alimentos + Microorganismos sacarolíticos
Ácidos + Alcoholes + Gases
�c. EnranciamientoGrasas alimentos + Microorganismos lipídicosÁcidos grasos + Glicerol
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Agentes Productores de ETA
Riesgo SeveroClostridium botulinumEscherichia coli O 157 H7Brucella melitensisBrucella AbortusSalmonella TyphiShigella spVibrio choleraeBrucella suisSalmonella sp
Riesgo moderado difusión extensivaSalmonella sppStreptococcus pyogenesListeria monocytogenesEscherichia coli enteropatógena
Riesgo Moderado difusión limitada
Bacillus cereusBacillus subtilisVibrio parahemoliticusClostridium perfringensStaphylococcus aureusYersinia enterocoliticaCampylobacter jejuni
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Intoxicación alimentaria toxina preformada
Ej: botulismointoxicación estafilocócicaintoxicación por Clostridium perfringens
Infección alimentarias crecimiento del microorganismo en el huésped
Ej: SalmonelosisEscherichia coli (E. coli O157:H7) Campylobacter jejuni y C. fetusHelicobacter pylori
Enterotoxina producida por S aureus.
Sallmonellla sp
C. botulinum
Parámetros intrínsecos y extrínsecos que influyen en la descomposición de
los alimentos
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El desarrollo de cualquier microorganismo
altera en el alimento su aspecto, sabor , olortextura, etc.
Los alimentos no sólo tienen un valor nutricional para quienes lo consumen; a menudo constituyen además un medio de cultivo ideal para la multiplicación microbiana.
Por lo tanto todos los microorganismos son contaminantes potenciales
Los microorganismos pueden utilizarse para transformar alimentoscrudos en delicias gastronómicas, como los quesos, el pan y los productos de pastelería.Los vinos, las cervezas y otros productos alcohólicos también se generan mediante las actividades microbiana.
Microbiología industrial
La fermentación producida por algunos microorganismos conduce a la conservación de alimentos en vez de a su descomposición.
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Louis Pasteur inició la era moderna de la microbiología de los alimentos en 1857, cuando demostró que los microorganismos causan la descomposición de la leche.
El trabajo de Pasteur en la década de 1860 demostró que el calor puede utilizarse para controlar los microorganismos involucrados en el deterioro de los vinos y las cervezas.
A pesar de la larga tradición de esfuerzos destinados a la conservación de los alimentos para evitar su descomposición, hasta el siglo XIX no empezó a estudiarse con rigor la descomposición microbiana de los alimentos.
Técnicas de conservación de los alimentos:
Métodos físicos: Métodos químicos:
Filtración Ahumado y especiasTemperatura Productos químicosRadiación BacteriocinasDeshidratación
Análisis microbiológico de los alimentos
Técnicas de cuantificación de microorganismos
Técnicas de detección de microorganismos patógenos transmitidos por los alimentos y de sus toxinas.
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Una serie de factores intrínsecos y extrínsecos determinan la conservación de los alimentos…
En los alimentos, los factores intrínsecos y extrínsecos determinansi el crecimiento microbiano conducirá a la conservación o descomposición
INTRINSECOS
pH
Actividad de Agua
Potencial Oxido – Reducción
Contenido de nutrientesConstituyente Antimicrobiano
Estructura Biológica
EXTRINSECOS
Temperatura de conservaciónHumedad Relativa
Presencia y concentración de Gases en el Ambiente
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Potencial de Hidrógeno (pH)
pH: Es el logaritmo inverso de la concentración de iones hidrógenos.
La mayoría de las bacterias crecen mejor a pH (6.6- 7.5).
Todos los MO presentan un pH óptimo, un mínimo y un máximo
El pH de un alimento también es crucial, ya que un pH bajo favorece el crecimiento de levaduras y mohos.
En los alimentos neutros o alcalinos, como las carnes, las bacterias son más dominantes en la descomposición y la putrefacción.
EFECTO DEL pH
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� Un pH extracelular muy alejado de 7 perturba el gradiente de H+,que es el principal componente de la fuerza proto-motriz necesaria para los procesos de transporte a travéz de la membrana, motilidad y síntesis de ATP acoplada al proceso respiratorio. Además, el metabolismo anaerobio está regulado por el pH del medio.
� La forma disociada de los ácidos (anión) es altamente polar y no atraviesa fácilmente la membrana de los m.o. La forma no disociada sí atraviesa y adentro se disocia, afectando directamente al pH intracelular microbiano, lo que puede afectarel metabolismo. Otra consecuencia es el aumento del turgorcelular, al disociarse el ácido en el interior (aumenta la concentración interna de aniones).
ACTIVIDAD DE AGUA (aw)
La aw de un alimento es la relación entre la presión de vapor de agua del alimento (P) y la del agua pura (Po) a la misma temperatura estando relacionada con el punto de congelación, humedad relativa, ebullición y presión osmótica.
aw = P/PoRH = 100 x aw
Presión osmótica = -RT log aw/V
Agua pura aw = 1,00Alimentos frescos aw = 0,99Solución de NaCl al 22% (p/v) aw = 0,86Solución saturada de NaCl aw = 0,75
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� Los microorganismos requieren de agua en forma disponible para crecer y llevar a cabo sus funciones metabólicas.
� La mayoría de las bacterias no pueden crecer a valores de aw
inferiores a 0.91, mientras que los hongos pueden crecer a valores inferiores a 0.80.
ACTIVIDAD DE AGUA (aw)
De acuerdo a su aw se pueden clasificar tres grupos de microorganismos
� Halotolerantes: crecen en presencia de elevadas concentraciones de sal
� Osmotolerantes: crecen en presencia de elevadas concentraciones de azúcares
� Xelotolerantes: crecen en alimentos secos
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0,61Hongos xerófilos
0,75Bacterias halófilas
0,80Hongos filamentosos
0,88Levaduras
0,90Bacterias G +
0,97Bacterias G –
aWGRUPOS
Actividad de agua (aW) a la cual crecen algunos microorganismos
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Efectos de la aw sobre los microorganismos� Acumulación de K, prolina y glutamina� Aumento de aminoácidos (S. aureus)� Necesidad de prolina (Salmonella)� Acumulación de Alcohol (glicerol, eritritol,) en levaduras y
Hongos
� NaCl más o menos inhibidor que el glicerol dependiendo de la especie bacteriana
� Germinación de esporas más efectiva NaCl, menos efectivo el sorbitol, glucosa, glicerol o urea
ACTIVIDAD DE AGUA (aw)
POTENCIAL OXIDO-REDUCCION (Eh)
Es la capacidad con la que un sustrato pierde o gana electrones
Compuesto pierde e- = oxida
Compuesto que capta e- = reduce
Cuanto más oxidada esté una sustancia más positivo su potencial eléctrico.
Los MO aerobios requieren valores positivos y los anaerobios negativos (-200mV para Clostridium)
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PPOTENCIAL OXIDO-REDUCCION (Eh)
Los lactobacilos y estreptococos requieren condiciones ligeramente reducidas (microaerobios)
Los hongos y levaduras de los alimentos son aerobios y unas pocas anaerobios facultativas.
El potencial Oxi-reductor de los alimentos estáinfluenciado por:
Composición química del alimento
Tratamiento que se aplica al procesarlo
Condiciones de almacenaje
Eh de algunosalimentos
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INFLUENCIA DEL Eh
Conforme crecen los aerobios se reduce el oxígeno y el Eh, aumentando las sustancias reductoras en el medio.
Eh del músculo pre-rigor morten, post- rigor morten de los animales
El rigor mortis consiste en que al no producirse más ATP las moléculas de miosina que provocan la contracción del músculo no pueden liberar sus enlaces y los músculos permanecen contraídos
Rango de crecimiento microbiano en relación al Eh
Contenido de nutrientes
Los microorganismos de importancia en los alimentos necesitan:
Agua
Alimento
Energía Nitrógeno
Carbono
Minerales
Vitaminas
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PRESENCIA DE COMPUESTOS ANTIMICROBIANOS NATURALES
La estabilidad de ciertos alimentos es consecuencia de que contienen sustancias con actividad antimicrobiana:
Ácido benzoico (arándanos)Lisozima (clara de huevo)Eugenol (clavo, canela))Allicina (ajo)Timol (orégano)Aldehído cinámico (canela)Glucosinolatosisotiocianatos (coles brócoli)
Componentes y Sistemas antimicrobianos de la leche
En la leche se encuentran diversos sistemas antimicrobianos que pueden proteger a la glándula contra infecciones y a la leche de la contaminación.LactoferrinaLactoperoxidasa
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Lactoperoxidasa es un enzima que se sintetiza en altas concentraciones en la leche de vaca. Representa aprox el 1% de las proteínas totales de esta. El tiocianato se encuentra en diferentes concentraciones dependiendo principalmente de la alimentación del animal; se ha reportado valores de 5,9 a 8,94 mg/L en leche cruda de búfala y de 1,2 a 14,5 mg/L en leche de vaca.
El sistema LP, destruye los microorganismos por oxidación de sus sistemas enzimáticos, actuando como sustrato el peroxido de hidrógeno y como cofactor el tiocianato.
Bacterias Gram negativas como Pseudomonas, Coliformes, Salmonella y Shigella,son inhibidas por el sistema. La letalidad depende del pH, temperatura, tiempo de incubación y densidad celular.La activación del sistema LP puede incrementar la vida útil de la leche por inhibición microbiana, mejorar la calidad microbiológica al ofrecer un efecto bacteriostático sobre la flora láctea y un efecto bactericida sobre coliformes
Sistema Lactoperoxidasa–Tiocianato
Peróxido de hidrógeno (LP):
Estructuras biológicas
Cáscara de los huevos,testa de las semillas cubierta externa de las frutas La piel de de los animales
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PARÁMETROS EXTRINSECOS
Son aquellas propiedades del medio de conservación afectan a los alimentos y a los MO
Temperatura de ConservaciónHumedad RelativaPresencia y concentración de Gases en el Ambiente
Temperatura de Conservación: es el parámetromás importante
Conocer el intervalo de Tº en que crecen los MOMínima -34ºC y max 100ºC
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HUMEDAD RELATIVA
TIENE QUE TENER EN CUENTA LA aw DEL ALIMENTO, ya que se establece un equilibrio
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Contenidos de humedad de diversas semillas
23,516,214,112,610,89,68,3Cebollas
23,317,415,413,911,610,38,9Hierba
28,020,418,015,813,111,19,1Frijoleas
27,719,517,215,513,111,19,4Guisantes
24,617,316,114,813,211,610,0Centeno
20,016,015,515,013,012,011,0Maz
23,017,616,615,613,712,010,7Trigo
90807570605040
Humedad relativa del aire (%)Semilla
Presencia y concentración de gases en el ambiente
Almacenaje hipobáricoEnvasado al vacíoEnvasado en atmósfera modificada MAP. proceso hiperbárico CO2
20-30%CO2 es más efectiva sobre Gram negativos que Gram positivos
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Equipo de envasado con atmósfera modificada
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Presencia y actividades de otros MO
Interferencia microbiana: inhibición o destrucción inespecífica de un MO por otros de un mismo hábitat. Ej MO de la piel
Ej: en alimentos flora normal de la carne picada inhibe el crecimiento de S aureus , E coli y S typhi, C. botulimun y hongos
La flora de fondo tiene que ser mayor que el MO que se inhibe
Competición por nutrientesCompetición por los sitios de fijaciónModificación desfavorable del medioCombinación de factores
Lactococcus lactis produce pediocinaque inhibe L. monocitogenes
Antagonismo láctico
Bacteriocinas (Nisina)Disminución del pHÁcidos orgánicos, H2O2, agotamiento de nutrientes
Cultivos protectores
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CONCEPTO DE VALLA
Se emplean varias factores o técnicas combinadas para efectuar el control de los MO en los alimentos (1980)
Ejemplo:Prevención de la germinación de las esporas de C. botulinumpH <4,6aw = 0,94NaCl al 10%129 ppm de NaNO3la temperatura < 10ºCuna flora aeróbica numerosaEl MO para crecer deberá superar una serie de barreras.Actualmente se conocen una gran cantidad de factores que pueden ser aplicados a los alimentos como vallas y es probable que enel futuro los alimentos mas autoestables aplicarán este concepto.
Muchas Gracias!!
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Bibliografía
www.fda.govwww.cdc.gov
