Microbiología de los Alimentos Termoprocesados CAPITULO 2 Microbiología de los Alimentos Termoprocesados

Objetivo La microbiología de alimentos es el enfoque de este capítulo porque resulta primordial en la obtención de alimentos comercialmente estériles y con suficiente vida de anaquel

Introducción La microbiología es el estudio de pequeños organismos vivos que se pueden observar sólo bajo el microscopio Se pueden llamar gérmenes, microbios, bacterias o microorganismos

La microbiología y el procesamiento de alimentos 1810- Nicolás Appert - empezó procesando alimentos para preservar (combinación calor y exclusión de aire) 50 años después Louis Pasteur - demostró que ciertos microorganismos eran responsables de la descomposición de alimentos (pasteurización) Estudio de microbiología de alimentos conducidos para 1895 en MIT demuestran la importancia de suficiente calor para destruir microorganismos

Características y comportamiento de los microorganismos Alimentos no procesados (crudos) contienen microorganismos Los microorganismos de importancia son bacterias, hongos y levaduras

hongos Hongos Levaduras Bacterias levadura bacteria

Clasificación de los Microorganismos Características microscópicas El material que usan de alimento Productos resultantes de la descomposición de los alimentos Su tolerancia al ambiente (oxígeno, temperatura, productos químicos, etc.)

Funciones Útiles de los Microorganismos Producción de alimentos fermentados Quesos, Cerveza, Vinos, Embutidos Producción de agentes químicos útiles Enzimas, Antibióticos, Alcoholes Descomposición de materia orgánica

Algunos Microorganismos Causan Enfermedades Patógenos Son perjudiciales al hombre Algunos pueden transmitirse de persona a persona o de animales a humanos Solo algunos pueden ser transmitidos a través de los alimentos

Microorganismos de Importancia en el Procesamiento de Alimentos Hongos Levaduras Bacteria

Hongos Ampliamente distribuidos en la naturaleza Aeróbicos Son organismos multicelulares compuestos por filamentos tubulares Reproducción por medio de estructuras llamadas esporas Más grandes que las bacterias y un poco más grandes que las levaduras

Hongos Sobreviven en amplia variedad de medios Más tolerantes al frío que al calor La mayoría no resisten el calor No representan un problema de salud pública Se ha observado que en raras ocasiones pueden alterar el pH de los alimentos ácidos, eliminando las condiciones que inhiben al Clostridium botulinum

Levaduras Ampliamente distribuidos en la naturaleza Organismos unicelulares, generalmente en forma ovoide Más pequeños que los hongos, pero más grandes que las bacterias Se reproducen por gemación Más tolerantes al frío que al calor Poca resistencia al calor

Levaduras Asociados con alimentos líquidos que contienen azúcar y ácido Producen alcohol y dióxido de carbono No representan un problema de salud pública

Bacterias Más importante y problemático para el procesador de alimentos Pueden excretar enzimas o toxinas Unicelulares - no pueden verse a simple vista Existen en diversas formas

Reproducción de las bacterias Se reproducen por un proceso de división llamado fisión

Reproducción de las bacterias Al incremento en número de bacterias se le conoce comúnmente como “crecimiento” Bajo condiciones favorables, en promedio una célula se divide cada 20-30 minutos 17

Reproducción de una sola célula 1 4 16 1 billón 0 horas 1 hora 2 horas 15 horas

Acumulación de bacterias en una banda (recuentos por pulgada cuadrada de correa) 75,000 300,000 4,800,000 0 horas 1 hora 3 horas

Formación de esporas bacterianas Algunas bacterias en forma de bacilos forman esporas

Resistencia de las esporas al ambiente Espora = forma de vida latente Las esporas son resistentes al calor (100⁰C o 212⁰F por más de 16 horas), al frío y a los agentes químicos (más de tres horas en soluciones desinfectantes) Las células vegetativas son menos resistentes

Fuentes de Organismos en los Alimentos La tierra y el agua de donde se obtienen los alimentos son las fuentes más comunes de bacterias (células vegetativas) y esporas (células latentes)

Condiciones que Afectan el Crecimiento de las Bacterias Alimento Humedad Oxígeno Temperatura pH

Requerimientos de Alimento La presencia de alimentos es lo más crítico para el crecimiento Provisión adecuada de nutrientes Carbohidratos Proteínas Grasas Minerales Vitaminas 24

Requerimientos de Humedad El grado de humedad y su disponibilidad en el alimento son factores críticos para el crecimiento de las bacterias

Requerimientos de Oxígeno Aeróbicas - necesitan oxígeno para vivir Anaeróbicas - el oxígeno les impide crecer Anaeróbicas Facultativas - toleran la presencia o ausencia de oxígeno

Requerimientos de Temperatura Los nombres de los grupos están basados en la temperatura óptima para crecimiento Psicrotróficas o Psicrofílicas (14-20°C; 58-68°F ) Mesotróficas o Mesofílicas (30-37°C; 86-98°F) Termotróficas o Termofílicas (50-66°C; 122-150°F)

El Grupo Psicrotrófico Crecen mejor a 14-20°C Puede crecer lentamente a los 4°C Solamente C. botulinum Tipo E y cepas no proteolíticas de los Tipo B y F nos preocupan en alimentos procesados

El Grupo Mesotrófico Crece mejor a 30 a 37°C Incluye a casi todos los microorganismos que afectan la inocuidad de alimentos C. botulinum - forma esporas - cae en este grupo

El Grupo Termotrófico Requieren de altas temperaturas La germinación de esporas es criterio de clasificación Son termófilos obligados - no crece ni germina por debajo de 50°C (122°F) Son termófilos facultativos - crece en varios intervalos de temperatura Esporas muy resistentes al calor Sin embargo, las bacterias no son de importancia para la salud pública

Requerimientos de pH El pH se refiere al grado de acidez o alcalinidad de una sustancia Influye en el tipo de microorganismo que puede crecer en un alimento Por lo general, los hongos y las levaduras crecen a pH más bajos que las bacterias Las bacterias necesitan un pH neutral para crecer Se utiliza el pH para controlar la bacteria Clostridium botulinum

Clostridium botulinum Anaeróbico, formador de esporas C. botulinum y espora se encuentra en tierra y agua en todas partes del mundo La espora sobreviven condiciones adversas como calor intenso Algunas esporas sobreviven 5-10 horas en agua hirviendo 100ºC (212ºF) Es necesario aplicar más de 121ºC (250ºF) para destruir la espora 32

Clostridium botulinum Solamente la forma vegetativa produce toxina La toxina puede ser letal La toxina no es resistente al calor Puede ser inactivada por temperaturas de ebullición a 100ºC (212ºF) 33

Botulismo Una enfermedad causada cuando se consumen alimentos donde las células vegetativas (bacteria) de Clostridium botulinum han crecido y producido toxina 34

Efecto del pH en el crecimiento de C. botulinum Esporas de C. botulinum no germinarán ni crecerán en alimentos con pH menores de 4.8 El pH 4.6 se ha escogido como el límite divisorio entre alimentos de alta acidez y alimentos de baja acidez

Efecto del pH en los tratamientos térmicos

pH aproximado de algunos alimentos Sumo de Limón Manzana Moras Sauerkraut Jugo de Naranja Piña Enlatada Albaricoques Tomates Enlatados Melocotones Enlatados Peras Enlatadas Bananos Remolacha Enlatada Esparrago Enlatado Carne Zanahoria Pimiento Verde Papaya 2.0 - 2.6 3.1 - 4.0 3.1 - 3.3 3.3 - 3.6 3.3 - 4.2 3.4 - 4.1 3.3 - 4.0 3.5 - 4.7 3.7 - 4.2 4.0 - 4.1 4.5 - 5.2 4.9 - 5.8 5.0 - 6.0 5.1 - 7.0 4.9 - 5.2 5.2 - 5.9 5.2 - 6.0 Atún Batata Cebolla Patata Blanca Espinaca Frijoles Guisantes Enlatados Maíz Enlatado Frijol de Soya Setas Mejillones Salmon Leche de Coco Leche Garbanzos Pollo Huevos Enteros 5.2 - 6.1 5.3 - 5.6 5.3 - 5.8 5.4 - 5.9 5.5 - 6.8 5.6 - 6.5 5.7 - 6.0 5.9 - 6.5 6.0 - 6.6 6.0 - 6.7 6.0 - 7.1 6.1 - 6.3 6.1 - 7.0 6.4 - 6.8 6.5 - 6.7 7.1 - 7.9

Calor de alta intensidad se requiere para destruir las esporas. Esporas inhibidas por el ácido. El calor leve destruye las células vegetativas Calor de alta intensidad se requiere para destruir las esporas. Calor moderado Acido Calor moderado Alta Temperatura (CALOR INTENSO) Bacteria (célula vegetativa) Bacteria (con espora) Bacteria (célula vegetativa) Bacteria (con espora) Pescado Maiz Carne Guisantes (CALOR LEVE) Espárragos Espinaca Habichuelas tiernas Remolachas Zanahorias Batata Tomates Albariquoques Peras Piña Cerezas Ciruelas Col Agria Fresas pH 3.0 Alimentos de Alta Acidez pH 4.6 Alimentos de Baja Acidez pH 7.0 Alimentos de acidez alta Alimentos de acidez baja Se requiere alta temperatura para destruir las esporas

Control de Bacterias por medio de la Actividad de Agua (aw) Disponibilidad de agua es importante para el crecimiento de las bacterias Se puede medir mediante la determinación de la actividad de agua Influenciado por la capacidad de los ingredientes de combinarse con el agua

Métodos para Determinar el aw Higrómetro eléctrico se usa para medir humedad relativa de equilibrio

Métodos para Determinar el aw La mayoría de los alimentos tienen un aw mayor de 0.95 y la mayoría de los microrganismos crecerán por encima de este punto 41

Actividad de Agua de Algunos Alimentos Comunes

Requerimientos Mínimos de aw para el Crecimiento de los Microorganismos *Bacteria, no formadora de esporas, causante de intoxicación en alimentos, se destruyen rápidamente con calor. Síntomas severos, pero rara vez muerte

Regulaciones relacionadas a la actividad de agua (aw) Las esporas de C. botulinum están inhibidas a un aw menos de 0.93 Si la actividad de agua es 0.85 o menos, independientemente de su valor de pH, no está regulado como alimento de baja acidez (21 CFR 113) o alimento acidificado (21 CFR 114) 44

Regulaciones relacionadas a la actividad de agua (aw) Alimento de baja acidez (21 CFR 113) Actividad de agua mayor a 0.85 con pH mayor de 4.6 Alimento acidificado (21 CFR 114) Actividad de agua mayor a 0.85 con pH ajustado a 4.6 o menos Si aW es menor de 0.85, nada aplica! 45

10 porciento, que es equivalente a una actividad de agua de 0.93 Sal y Actividad de Agua El crecimiento de las cepas de C. botulinum están inhibidos a concentraciones de sal mayores a 10 porciento, que es equivalente a una actividad de agua de 0.93 46

Indicadores de deterioro bacteriano La mayoría de las bacterias producen gas durante su crecimiento Organismos esporulados producen ácido sin producción de gas

Deterioro de alimentos enlatados Se advierte a los consumidores no usar latas con extremos abultados, aún cuando el abultamiento no sea de origen microbiano

Causas de Deterioro Bacteriano en productos enlatados Deterioro incipiente (pre-procesamiento) Contaminación luego del procesamiento (infiltración) Procesamiento térmico inadecuado Deterioro termotróficos Deterioro por bacterias ácido-tolerantes formadoras de esporas

Deterioro Incipiente (Antes del Procesamiento) Deterioro microbiano causado por demoras entre la operación de sellado y el procesamiento térmico

Contaminación Después del Procesamiento Se sospecha de este tipo de deterioro cuando al examinar microscópicamente el alimento deteriorado se observa una gran variedad de microrganismos (bacterias no formadoras de esporas, hongos y levaduras) Infiltración de microrganismos Generalmente debido a sellos defectuosos, latas dañadas por abuso o agua de enfriamiento contaminada

Procesamiento Térmico Inadecuado El proceso está diseñado para destruir a los microorganismos de importancia para la salud pública El procesamiento térmico inadecuado, indica que el producto no recibió un tratamiento térmico adecuado para destruir todos los microrganismos de importancia a la salud pública

Deterioro Termofílico Las esporas de bacterias termofílicas son muy resistentes al calor Pueden resistir el proceso de calentamiento designado para destruir bacterias mesofílicas Los productos se deben enfriar por debajo de 41°C después del proceso o mantenerse fuera del rango óptimo de crecimiento para estos microrganismos

Deterioro por bacterias acidotolerantes formadoras de esporas Alimentos acidificados no necesitan tratamiento de calor severo, por lo tanto, puede que cierta variedad de esporas ácido-tolerantes sobrevivan Este deterioro puede eliminarse disminuyendo el pH del producto por debajo de 4.2 o incrementando el tratamiento térmico

Otras causas de deterioro Reacciones químicas que producen hidrógeno gaseoso, el envase se infla, y puede causar perforaciones pequeñas Sobrellenado de envases puede dar la impresión de deterioro Sellar las latas con ningún o poco vacío puede dar la impresión de deterioro.

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