Microbiología de los Alimentos Procesados Térmicamente CAPITULO 2 Microbiología de los Alimentos Procesados Térmicamente Food Processor’s Institute

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

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

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

Características y comportamiento de los microorganismos Alimentos no procesados contienen microorganismos Los microorganismos de importancia son bacterias, hongos y levaduras Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute hongos Hongos levadura bacteria Levaduras Bacterias Food Processor’s Institute

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.) Food Processor’s Institute

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 Food Processor’s Institute

Algunos Microorganismos Causan Enfermedades Patógenos Son perjudiciales al hombre Aunque algunos pueden transmitirse de persona a persona y/ animales a humanos solo algunos pueden ser transmitidos a través de los alimentos Food Processor’s Institute

Microorganismos de Importancia en el Procesamiento de Alimentos Hongos Levaduras Bacteria Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute Hongos Levaduras Bacterias Food Processor’s Institute

Hongos Ampliamente distribuídos 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 mas grandes que las levaduras

Food Processor’s Institute 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 En raras ocasiones se ha observado que pueden alterar el pH de los alimentos ácidos, eliminando las condiciones que inhiben al Clostridium botulinum Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute Levaduras Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute Hongos Levaduras Bacteria Food Processor’s Institute

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

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

Food Processor’s Institute Bacterias Más importante y problemático Pueden excretar enzimas o toxinas Unicelulares que no pueden verse a simple vista Existen en diversas formas Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute Hongos Levaduras Bacteria Food Processor’s Institute

Reproducción de las células bacterianas Se reproducen por un proceso de división llamado fisión Food Processor’s Institute

Reproducción de las células bacterianas 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 Food Processor’s Institute 21

Food Processor’s Institute Reproducción de una sola célula 16 1 billón 1 4 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 Food Processor’s Institute

Bacterias formadoras de esporas Algunas bacterias en forma de bacilos forman esporas Espora = forma de vida latente Food Processor’s Institute

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Resistencia de las esporas al ambiente Las esporas son resistentes al calor, al frío, y a los agentes químicos Las células vegetativas son menos resistentes Food Processor’s Institute

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) Food Processor’s Institute

Condiciones que Afectan el Crecimiento de las Bacterias Alimento Humedad Oxígeno Temperatura pH Food Processor’s Institute

Condiciones que Afectan el Crecimiento de las Bacterias Requerimientos alimenticios La presencia de alimentos es lo más crítico para el crecimiento Food Processor’s Institute 28

Requerimientos de Humedad El grado de humedad y su disponibilidad en el alimento son factores críticos para el crecimiento de las bacterias Food Processor’s Institute

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

Requerimientos de Temperatura Los nombres de los grupos están basados en la temperatura óptima para crecimiento Psicotróficos (14-20°C; 58-68°F ) Mesofílicos (30-37°C; 86-98°F) Termofílicos (50-66°C; 122-150°F) Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute El Grupo Psicotrófico 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 Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute El Grupo Mesofílico Crece mejor a 30 a 37°C Incluye a casi todos los microorganismos que afectan la inocuidad de alimentos (food safety) C. botulinum - forma esporas - cae en este grupo Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute El Grupo Termofílico Requieren de altas temperaturas La germinación de esporas se utiliza como criterio de clasificación Termófilos obligados si espora no crece ni germina por debajo de 50°C (122°F) Termófilos facultativos tiene la habilidad de crecer en varios intervalos de temperatura Las esporas tienen mucha resistencia al calor Sin embargo, las bacterias no son de importancia para la salud pública Food Processor’s Institute

Requerimientos de pH en Crecimiento El pH se refiere al grado de acidez o alcalinidad de una substancia Por lo general, los hongos y las levaduras crecen a pH mas 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 Esporas sobreviven condiciones adversas como calor intenso Algunas esporas sobreviven 5-10 horas en agua hirviendo 100ºC (212ºF) Es necesario aplicar mas de 121ºC (250ºF) para destruir la espora Food Processor’s Institute 36

Clostridium botulinum Solamente la forma vegetativa produce toxina La toxina no es resistente al calor Puede ser inactivada por temperaturas de ebullición a 100ºC (212ºF) La toxina puede ser letal Food Processor’s Institute 37

Food Processor’s Institute Botulismo Una enfermedad causada cuando se consumen alimentos donde las células vegetativas de Clostridium botulinum han crecido y producido toxina Food Processor’s Institute 38

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 pH 4.6 es la línea divisora entre alimentos de alta acidez y alimentos de baja acidez Food Processor’s Institute

Efecto del pH en los tratamientos térmicos

pH aproximado de algunos alimentos Lemon Juice Apples Blueberries Sauerkraut Orange Juice Pineapple, canned Apricots Tomatoes, canned Peaches, canned Pears, canned Bananas Beets, canned Asparagus, canned Beef Carrots Peppers, green 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 Tuna Sweet Potatoes Onions White Potatoes Spinach Beans Peas, canned Corn, canned Soy Beans Mushrooms Clams Salmon Coconut milk Milk Garbanzo Beans Chicken Eggs, whole 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

Se requiere alta temperatura para destruir las esporas Calor moderado Acido Calor moderado Alta Temperatura Bacteria (célula vegetativa) Bacteria (con espora) Bacteria (célula vegetativa) Bacteria (con espora) Pescado Maiz Carne Guisantes Espárragos Espinaca Habichuelas tiernas Remolachas Zanahorias Batata Tomates Albariquoques Peras Piña Cerezas Ciruelas Col Agria Fresas pH 3.0 pH 4.6 pH 7.0 Alimentos de acidez alta Alimentos de acidez baja

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 Food Processor’s Institute

Métodos para Determinar el aw Higrómetro eléctrico se usa para medir humedad relativa de equilibrio Food Processor’s Institute

Métodos para Determinar el aw La mayoría de los alimentos tienen un aw mayor de 0.95 y la mayoría de los microorganismos crecerán por encima de este punto Food Processor’s Institute 45

Actividad de Agua de Algunos Alimentos Comunes Food Processor’s Institute

Food Processor’s Institute 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 Food Processor’s Institute

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, no necesita proceso térmico independientemente del pH del alimento Food Processor’s Institute 48

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 más de 10 porciento que es equivalente a una actividad de agua de 0.93 Food Processor’s Institute 49

Deterioro de alimentos enlatados

Indicadores de deterioro bacteriano La mayoría de las bacterias producen gas Algunas producen ácido sin producción de gas Food Processor’s Institute

Causas de Deterioro Bacteriano Deterioro incipiente Contaminación luego del procesamiento Procesamiento térmico inadecuado Deterioro termofílico Food Processor’s Institute

Deterioro Incipiente Antes del Procesamiento Deterioro microbiano causado por demoras entre la operación de sellado y el procesamiento térmico Food Processor’s Institute

Contaminación Después del Procesamiento Infiltración de microorganismos Generalmente debido a sellos defectuosos, latas dañadas o agua de enfriamiento contaminada Food Processor’s Institute

Procesamiento térmico Inadecuado El proceso está diseñado para destruir a los microorganismos de importancia para la salud publica El procesamiento térmico inadecuado, puede causar serios problemas de salud pública Food Processor’s Institute

Deterioro Termofílico Las esporas son muy resistentes al calor Los productos se deben enfriar por debajo de 41°C y/o mantenerse fuera del rango óptimo de crecimiento para estos microorganismos Food Processor’s Institute

Deterioro No Microbiano de Alimentos 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. Food Processor’s Institute

Preguntas?