Factores que determinan el crecimiento de microorganismos en alimentos Unidad III Factores que conducen a las alteraciones: intrínsecos y extrínsecos. Preservadores químicos, antimicrobianos naturales. Legislación y control de calidad.

Factores que conducen a las alteraciones y multiplicación de los microorganismos

Factores que influyen en la multiplicación de los microorganismos Células unidas por tejido intercelular Generalmente sistemas dispersos Son dañadas por Tratamiento del alimento Enzimas segregadas por MO

Factores que influyen en la multiplicación de los microorganismos Curva de crecimiento microbiano Representación gráfica del logaritmo del número de células frente al tiempo 1. Fase de Latencia 2. Fase de Crecimiento Exponencial 3. Fase Estacionaria 4. Fase de Muerte

Factores que influyen en la multiplicación de los microorganismos Curva de crecimiento microbiano El crecimiento de un cultivo microbiano se divide en cuatro etapas claramente diferenciables: Fase de latencia: Etapa de adaptación del microorganismo a las nuevas condiciones ambientales de un nuevo medio de cultivo. Fase exponencial: Etapa en la que las células están dividiéndose, por lo que crecen de manera exponencial. La velocidad varía de una especie a otra y depende de parámetros ambientales como la temperatura. Fase estacionaria: Etapa en la que los nutrientes se agotan y el crecimiento exponencial cesa. Hay actividad metabólica de síntesis y energía. Fase de muerte: Las células ya no crecen ni realizan actividades metabólicas. Hay lisis celular.

Factores que influyen en la multiplicación de los microorganismos Alimento Flora microbiana variada y compleja Asociación microbiana Competencia microbiana Sucesiones microbianas

Factores que influyen en la multiplicación de los microorganismos Vel crecimiento Sinergismo Antagonismo División Lavado Envasado Tratamientos térmicos y por radiación Disponibilidad de nutrientes Incidencia el pH Potencial redox Aw Antimicrobianos Humedad relativa Tº Atm gaseosa

Factores Intrínsecos Características físico-químicas propias del alimento Disponibilidad de nutrientes Incidencia el pH Potencial redox Aw Antimicrobianos

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Disponibilidad de nutrientes

Factores de crecimiento Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Disponibilidad de nutrientes Nutrientes Agua Fuente energética (C) Fuente de N Sales minerales Oxígeno Factores de crecimiento Principalmente azúcares simples Algunos MO pueden utilizar N inorgánico y otros necesitan aminoácidos Algunos MO

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Disponibilidad de nutrientes

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Disponibilidad de nutrientes Uso de carbohidratos

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Disponibilidad de nutrientes Uso de proteínas

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Disponibilidad de nutrientes Uso de lípidos

pH Influye en el crecimiento microbiano Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH pH Influye en el crecimiento microbiano por estabilidad de proteínas (ej. enzimas) estabilidad de iones

A la permeabilidad de la membrana Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH El pH ácido afecta Al medio A la permeabilidad de la membrana A la actividad metabólica Iones forman complejos insolubles (ej. Mg) Baja la capacidad de transportar cationes Baja la actividad enzimática

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH pH óptimo Velocidad de crecimiento Rango de 2 a 5 unidades de pH Rango de multiplicación bacteriana: entre 4,5 y 9 Optimo crecimiento: 6,5 a 7,5

Influencia de la naturaleza del ácido Lactato ˃ acetato ˃ citrato Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH Frutas Legumbres, carnes y pescados Influencia de la naturaleza del ácido Lactato ˃ acetato ˃ citrato acción tóxica

pH de algunos alimentos Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH pH de algunos alimentos

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH

Clasificación de alimentos según su pH Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH Clasificación de alimentos según su pH

pH de productos cárnicos Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH pH de productos cárnicos

Mo según su pH óptimo de crecimiento Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH Mo según su pH óptimo de crecimiento

Mo según su pH óptimo de crecimiento Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Incidencia del pH Mo según su pH óptimo de crecimiento

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Potencial redox Mide la tendencia del medio a donar o ceder electrones e indica la relación del O2 con los mo vivos. Da indicio de la capacidad de producir E y sintetizar nuevas células sin recurrir al O2 molecular.

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Potencial redox

Crecimiento microbiano Baja el potencial redox consumo de O2 Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Potencial redox Crecimiento microbiano Baja el potencial redox consumo de O2 Producción de compuestos reductores

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Potencial redox

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Potencial redox

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Potencial redox

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Actividad de agua (aw) Propiedades semejantes al agua pura (hasta el 96% del agua) Propiedades diferentes al agua pura Sucesivas moléculas de agua, cada vez con menor interacción (1 al 5%) Unida a diversos componentes del alimento (menos del 1% del agua)

Aw = P = pv del agua en el alimento P˳ pv del agua pura Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Actividad de agua (aw) Aw = P = pv del agua en el alimento P˳ pv del agua pura Aw Medida de la mayor o menor disponibilidad de agua en el alimento. Varía entre 0 y 1 El aw está más relacionado con el crecimiento microbiano que el contenido de agua Depende de contenido de agua del ambiente y de la concentración de solutos en el agua Ósmosis Movimiento de moléculas de agua a través de la membrana celular

Halófilos Pueden crece con alta [ NaCl ] Halotolerante Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Actividad de agua (aw) Halófilos Pueden crece con alta [ NaCl ] Halotolerante Osmófilos Pueden crece con alta Osmotolerantes concentración de compuestos no iónicos (azúcar) Xerófilos Crecen con muy bajo aw La producción de esporas y toxinas requiere un aw mayor que el de crecimiento

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Actividad de agua (aw)

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Actividad de agua (aw)

Rango de aW Microorganismos generalmente inhibidos por el aW Alimentos generalmente dentro de este rango 0.95 Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigellas, Klebsiella, Bacilos, Clostridium perfringes, algunas levaduras  Productos frescos y enlatados, vegetales, carne, pescado y leche, salchichas cocinadas y pan, alimentos conteniendo aproximadamente hasta 40% (p/p) de sucrosa o 7% de cloruro de sodio   0.95 - 0.91 Salmonella, Vibrio parahaemoliticus, C. botulinum, Lactobacillus, algunos mohos, levaduras (Rhodotorula, Pichia) lgunos quesos (Cheddar, Suizo, Muenster, Provolone), jamones, algunos concentrados de fruta, alimentos conteniendo 55% (p/p) de sucrosa o 12% de cloruro de sodio   0.91 - 0.87 Muchas de las levaduras (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococcus Embutidos fermentados (salami), pasteles esponjosos, quesos secos, margarinas, alimentos conteniendo 65% (p/p) de sucrosa saturada o 15% de cloruro de sodio   0.87 - 0.80 La mayoría de los mohos (micotoxigenic penicillia), Staphylococus aureus, la mayoría de los  sacaromicetes (bailii) spp., Debariomicetes La mayoría de los jugos concentrados, leche condensada azucarada, siropes de chocolate, maple y frutas; harina, arroz conteniendo 15-17% de humedad, pasteles de frutas, jamones estilo country, fondants 0.80 - 0.75 Muchas de las bacterias halófilas, aspergilli micotoxigénico. Jaleas, Mermeladas, masapán, frutas glaceadas,  algunos marshmallows 0.75 -0.65 Mohos Xerófilos (Aspergillus chevalieri, A. candidus,  Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus  Hojuelas de avena conteniendo aprox. 10% de humedad, marshmallows, jaleas, malazas, azúcar morena, algunas frutas secas, nueces 0.65 - 0.60 Levaduras Osmófilas (Sacaromyces rouxii), algunos mohos (Aspergillus echinulatus, Monascus bisporus)  Frutas secas conteniendo del 15 al 20% de humedad, algunos toffes y caramelos, miel   0.50 No existe proliferación microbiana  Pastas conteniendo 12% de humedad aprox, especies conteniendo 10% de humedad aprox. 0.40 Huevos deshidratados conteniendo aproximadamente 5% de humedad. 0.30 Galletas, miga de pan, etc, conteniendo del 3 al 5% de humedad   0.20 Leche entera en polvo conteniendo del 2 al 3% de humedad, vegetales deshidratados conteniendo 5% de humedad, corn flakes, galletas.

Sistemas de cobertura de los propios seres vivos Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Componentes antimicrobianos Sistemas de cobertura de los propios seres vivos (Piel, cáscara, cubierta): Macromoléculas resistentes De bajo aw Pocos nutrientes Sustancias antimicrobianas ácidos grasos de cadena corta aceites esenciales ceras

Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Componentes antimicrobianos

Compuestos antimicrobianos en el interior del vegetales Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Componentes antimicrobianos Compuestos antimicrobianos en el interior del vegetales Muchos se liberan cuando se rompe la cubierta externa. Ej. Isotiocianatos en mostaza Tiosulfinatos en cebolla Alicina en ajo Gosipol en algodón Pigmentos Aceites esenciales Timol del tomillo Eugenol del clavo de olor, salvia

2 tipos Directos Ej. Lisozima en huevo Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Componentes antimicrobianos Compuestos antimicrobianos en el interior de alimentos de origen animal. 2 tipos Directos Ej. Lisozima en huevo Indirectos Disminuye la disponibilidad de nutrientes Ej. Ovoferrina del huevo Lactoferrina en leche Avidina que bloquea biotina

Compuestos antimicrobianos producidos durante la fermentación Factores intrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Componentes antimicrobianos Compuestos antimicrobianos producidos durante la fermentación Ej. Ácido láctico Ácido acético Compuestos antimicrobianos añadidos durante el procesado NO2- inhiben Clostridium Citrato y nisina inhiben G+ Sorbatos o benzoacos inhiben hongos

Factores Extrínsecos Que influyen en la multiplicación de los microorganismos Humedad relativa Temperatura Atmósfera gaseosa

La HR entra en equilibrio con el aw del alimento Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Humedad relativa Humedad relativa (HR) Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenido en el aire estudiado y el que podría llegar a contener si estuviera saturado Se expresa en un %. La HR entra en equilibrio con el aw del alimento Se debe tener en cuenta el lugar de almacenamiento el packaging utilizado

Temperatura Principal parámetro de conservación de alimentos Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Temperatura Principal parámetro de conservación de alimentos Influye en el crecimiento MO Repercute en los factores antes analizados

Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Temperaturas cardinales (Dependen del pH y aw) T óptima máxima velocidad de crecimiento T mínima el MO no se reproduce, pero no hay muerte celular T máxima muerte celular por desnaturalización de proteínas y lisis de la membrana celular

Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Grupos Temperatura (°C) Mínima Óptima Máxima Termófilos 40 - 45 55 – 75 60 – 90 Termótrofos 15 – 20 30 – 40 45 – 50 Mesófilos 5 - 15 40 – 47 Psicrófilos 5 – +5 12 – 15 Psicrótrofos 25 - 30 30 - 35

La mortalidad de los MO crece con el tiempo de almacenamiento a -18°C Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Congelación Los MO aguantan mejor los tratamientos de congelación rápidos que los lentos Lenta microcristales grandes Rápida microcristales pequeños La mortalidad de los MO crece con el tiempo de almacenamiento a -18°C Descongelación Los MO sobreviven más si la descongelación se realiza a mayores T

Estas temperaturas pueden variar desde −2 a −10ºC ó −30 a −80ºC. Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Congelación La conservación de alimentos a temperaturas inferiores al punto de congelación del agua. Estas temperaturas pueden variar desde −2 a −10ºC ó −30 a −80ºC. La congelación detiene el crecimiento de todos los microorganismos. Hongos y levaduras son más sensibles que las bacterias.

¿Cuál es el efecto que ejercen las bajas T? Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura ¿Cuál es el efecto que ejercen las bajas T? Menor disponibilidad de agua para el germen Baja la velocidad de reacciones químicas y bioquímicas Baja la velocidad de crecimiento Congelamiento de la membrana celular

La refrigeración es un factor de selección de poblaciones bacterianas Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Refrigeración Conservación de alimentos a temperaturas inferiores a 10ºC y superiores al punto de congelación del agua. La baja temperatura es, evidentemente, un factor limitante del crecimiento microbiano. Al tratar la refrigeración de alimentos, hay que considerar varios aspectos: La refrigeración es un factor de selección de poblaciones bacterianas

Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura A temperatura de refrigeración (0 - 5º C) los psicrófilos crecen más rápidamente que los mesófilos y, por tanto, la baja temperatura se supone un factor de selección de la flora del alimento de gran importancia. A temperaturas inferiores a la óptima los periodos de latencia se alargan mucho, especialmente en bacterias mesófilas, (población bacteriana esperable psicrófilos), y los procesos que se producen a esta temperatura son, predominantemente, de alteración más que de desarrollo de microorganismos patógenos.

El frío produce alteraciones metabólicas en los microorganismos Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura Choque de frío Cuando se enfría rápidamente un alimento muchas de las bacterias mesófilas que normalmente resistirían la temperatura de refrigeración, mueren como consecuencia del «choque de frío». Más frecuente en Gram - que en Gram +. El frío produce alteraciones metabólicas en los microorganismos A baja temperatura las rutas metabólicas de los microorganismos se ven alteradas, como consecuencia de su adaptación al frío. Estos cambios metabólicos pueden dar lugar a que se produzcan deterioros diferentes a los causados por los mismos microorganismos a diferentes temperaturas.

Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Temperatura

Principales componentes del aire Oxígeno Agua Nitrógeno Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Atmósfera gaseosa Principales componentes del aire Oxígeno Agua Nitrógeno Dióxido de carbono Efectos por si mismo Desplazan al O2 Bacteriostático Mayor efecto en anaerobiosis Mayor efecto a bajas T Baja el pH del medio y puede entrar a la célula bajando así el pH del medio interno

Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Atmósfera gaseosa

Factores extrínsecos que influyen en la multiplicación de MO Atmósfera gaseosa Necesita O2 Prefiere O2 Indiferente al O2 El O2 es tóxico < 2 – 10% O2

Factores Implícitos Que influyen en la multiplicación de los microorganismos Los parámetros analizados interactúan entre sí, por lo que siempre se debe analizar la acción global. Además, la microflora es variada y permite la aparición de sinergismo y antagonismo entre los MO.

EJERCICIO Para los siguientes alimentos detallar: ¿Cuál podría ser el origen de la contaminación microbiana? ¿Cómo influyen cada uno de los factores en la multiplicación y selección de los microorganismos? Ejemplos de Alimentos: Leche pasteurizada Hamburguesa de carne vacuna congelada Sopa de vegetales deshidratada