Ecología Microbiana de los Alimentos (PDF)

8/14/2024 Ecología microbiana de los alimentos. Factores que afectan el crecimiento y supervivencia de los microorganismos en los alimentos. Factores intrínsecos, extrínsecos, implícitos y de procesamiento. Dra. Carmen A. Campos ECOLOGÍA MICROBIANA DE LOS ALIMENTO...

8/14/2024 Ecología microbiana de los alimentos. Factores que afectan el crecimiento y supervivencia de los microorganismos en los alimentos. Factores intrínsecos, extrínsecos, implícitos y de procesamiento. Dra. Carmen A. Campos ECOLOGÍA MICROBIANA DE LOS ALIMENTOS Cantidad y calidad de vegetales, frutas y granos los microorganismos en el alimento Animales Microorganismos Propiedades del alimento Ingredientes Características de los microorganismos Procesamiento Equipamiento Almacenamiento 1  8/14/2024 ¿QUE CONSECUENCIAS OCASIONA EL CRECIMIENTO Y LA SUPERVIVENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN UN ALIMENTO?  Enfermedades: controlar a patógenos  Deterioro: controlar microorganismos de deterioro  Cambios deseables en la producción de alimentos: Fermentación CRECIMIENTO MICROBIANO Importancia del   2,1 h  1 crecimiento exponencial N  N 0.e  t t  8h para el procesamiento de alimentos N  2.1 0 7 U F C /m l N 0  1U F C /m l 2  8/14/2024 FACTORES QUE AFECTAN EL CRECIMIENTO Y LA SUPERVIVENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN ALIMENTOS Nutrientes Temperatura pH Humedad relativa Actividad de agua Atmósfera gaseosa Potencial redox Barreras y constituyentes antimicrobianos INTRÍNSECOS EXTRÍNSECOS Propiedades Condiciones del fisicoquímicas del ambiente del alimento almacenamiento IMPLÍCITOS Propiedades e interacciones de ELABORACIÓN los microorganismos presentes Velocidad de Lavado crecimiento específica Cortado en rodajas Envasado Adaptación al estrés Tratamientos térmicos Asociaciones Tratamientos no térmicos microbianas FACTORES INTRÍNSECOS:NUTRIENTES FACTORES INTRÍNSECOS: NUTRIENTES Para su crecimiento en alimentos los microorganismos requieren Agua Azúcares Alcoholes Fuente de Proteínas carbono Carbohidratos complejos Lípidos Proteínas Fuente de Aminoácidos nitrógeno, Nucleótidos Ion amonio azufre y fósforo Nitratos Oligoelementos Potasio cofactores de Magnesio enzimas, Calcio vitamina B vitaminas Requerimientos: Mohos < Levaduras < Bacterias Gram- < Bacterias Gram+ 3  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: pH FACTORES INTRÍNSECOS: pH La mayoría de los microorganismos crece mejor a pH cercano a la neutralidad La mayoría de los ácidos en los alimentos son ácidos débiles FACTORES INTRÍNSECOS: pH Inhibición microbiana por ácidos orgánicos débiles Inhibición ácidos fuertes < ácidos orgánicos lipofílicos Inhibición por :  ↑ [H+]extracelular  [HA]  Dentro de la célula: protonación o desprotonación de los aminoácidos en proteínas, lo cual puede alterar sus funciones  Si pHexterno ↓↓ y [HA]extracelular ↑↑:  ↑↑ trabajo  pHcitoplasma ↓↓ hasta un valor en el que el crecimiento no es posible y la célula muere. 4  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: pH Ecología microbiana pH del Carnes > vegetales alimento (proteínas) Naturaleza y velocidad de alteración Rangos aproximados de pH de algunos alimentos. el pescado se deteriora mas rápido que la carne ya que luego del rigor mortis: pHmúsculo carne ≈ 5,6 vs pHpescado ≈ 6,2-6,5 pH ligeramente ácido favorece la putrefacción blanda causada por bacterias como Erwinia arotovora y Pseudomonas pH ácido no hay crecimiento de bacterias, sí mohos y levaduras FACTORES INTRÍNSECOS: ACTIVIDAD DE AGUA FACTORES INTRÍNSECOS: ACTIVIDAD DE AGUA (aw) Intensidad de Actividad de H2O asociación con P HRE % componentes aw    xw alimentos Po 100 A Temperatura constante, en equilibrio entre el vapor de agua del alimento con el aire, el alimento no gana ni pierde agua. P: presión de vapor de H2O en la atmósfera del alimento Po: presión de vapor del H2O pura a igual T HRE: humedad relativa de equilibrio (humedad relativa del aire) xw: fracción molar del agua 5  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: aw Relación de aw con la presión osmótica awinterior >a wexterior awinterior a wexterior baja alta concentración concentración Plasmólisis. Pérdida de turgencia. Alteración de la composición lipídica de la membrana. Defensa: acumulación intracelular de solutos “compatibles” pérdida de agua Medio Síntesis K+ -PROLINA Reducen la aw Consumo de energía GLUTAMATO SOLUTOS intracelular sin Disminuye el inhibir la actividad BETAINA crecimiento y la COMPATIBLES enzimática y sin que se GLUTAMINA multiplicación acumulen tóxicos POLIOLES 6  8/14/2024 Efecto de la reducción de la aw en el crecimiento microbiano FACTORES INTRÍNSECOS: aw 7  8/14/2024 Escala de valores de aw FACTORES INTRÍNSECOS: aw FACTORES INTRÍNSECOS: POTENCIAL REDOX Potencial redox (Eh): tendencia de un medio para aceptar o ceder electrones (para oxidar o reducir) Se mide frente a una referencia externa (electrodo). En general, en una reacción óxido-reducción: Oxidante  H   ne Reductor   Eh Ejemplos de reacciones óxido-reducción: ½ O2 + H+ + e- —→ H2O 8  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: Eh Algunos pares redox en alimentos y sus potenciales redox estándar Agentes oxidantes Agentes reductores Factores de que depende el potencial redox en alimentos: PARES REDOX PRESENTES pH DISPONIBILIDAD DE OXÍGENO ACTIVIDAD MICROBIANA Oxidante  H   ne Reductor   FACTORES INTRÍNSECOS: Eh Potencial redox de algunos alimentos Carne enlatada Trigo ↓pH Cebada Papa molida 9  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: Eh Potencial Redox determina la microbiota que puede Eh crecer en el alimento Efecto de la [O2] sobre el crecimiento de distintas bacterias en tubos con medio sólido FACTORES INTRÍNSECOS: Eh En la reducción del O2 se producen formas tóxicas para la célula: Enzimas que degradan las formas tóxicas del O2: 10  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: Barreras y constituyentes antimicrobianos FACTORES INTRÍNSECOS: BARRERAS Y CONSTITUYENTES ANTIMICROBIANOS Primera línea de defensa -barreras físicas Tegumentos macromoléculas resistentes a la degradación Cáscaras ambiente inhospito para crecimiento microbiano Vainas FACTORES INTRÍNSECOS: Barreras y constituyentes antimicrobianos Segunda línea de defensa -barreras químicas Alimentos de origen animal  Lisozima: lisa la pared de G+  Avidina: secuestra biotina  Conalbúmina: secuestra hierro  Riboflavina: limita el crecimiento  Proteína B: inhibe la proteasa fúngica Alimentos de origen vegetal 1-propenil L-cisteina tiopropanal s-óxido sulfóxido 2-propenil L-cisteina Alliinasa sulfóxido Dialiltiosulfinato glucosinolatos isotiocianatos tioglucosidasa 11  8/14/2024 FACTORES INTRÍNSECOS: Barreras y constituyentes antimicrobianos FACTORES INTRÍNSECOS: Barreras y constituyentes antimicrobianos 12  8/14/2024 FACTORES EXTRÍNSECOS: TEMPERATURA FACTORES EXTRÍNSECOS: TEMPERATURA Temperaturas Factores ambientales: Microorganismo cardinales nutrientes, pH, aw Gelificación de la membrana; Desnaturalización de proteínas, procesos de transporte tan lentos ruptuta de la membrana que detienen el crecimiento FACTORES EXTRÍNSECOS: TEMPERATURA Clasificación de los microorganismos según la Temperatura de crecimiento > () 13  8/14/2024 Mecanismos de adaptación FACTORES EXTRÍNSECOS: HR FACTORES EXTRÍNSECOS: HUMEDAD RELATIVA HRE=Aw x 100 HReq HR > HReq HR < HReq HR = f(T) Superficies condensadas P a s a h u m e d a d d e l ↑ aw en zonas > T < HR alimento a la atmósfera. Crecimiento microbiano Ej. Frutas y hortalizas Tiende a aumentar aw del mustias en la superficie alimento Ejemplo: silos de grano Seleccionar la HR adecuada considerarando: posibilidad de crecimiento microbiano superficial o de deterioro de textura en los alimentos 14  8/14/2024 FACTORES EXTRÍNSECOS: ATMOSFERA GAESOSOA FACTORES EXTRÍNSECOS: ATMÓSFERA GASEOSA + Puede aplicarse a una amplia gama de alimentos O2 Determina el + Aumenta vida útil desarrollo microbiano en la mayoría de los alimentos - Envase cerrado con baja permeabilidad al O2 - Su beneficio se pierde cuando el envase se abre O3 ↑Eficaz Lípidos Mezclas FACTORES IMPLÍCITOS: VELOCIDAD DE CRECIMIENTO ESPECÍFICA FACTORES IMPLICITOS: VELOCIDAD DE CRECIMIENTO ESPECÍFICA bacterias=  (h-1)2,3 y td= 0,3 h mohos=  (h-1)0,1-0,2 y td = 6,9-20 h 15  8/14/2024 FACTORES IMPLÍCITOS: ADAPTACION AL ESTRES FACTORES IMPLÍCITOS: ADAPTACIÓN AL ESTRÉS FACTORES IMPLÍCITOS: ASOCIACIONES MICROBIANAS FACTORES IMPLICITOS: ASOCIACIONES MICROBIANAS COMUNICACION INTERCELULAR Ante estres las células secretan moléculas que inducen una respuesta en las células vecinas 16  8/14/2024 FACTORES IMPLÍCITOS: ASOCIACIONES MICROBIANAS FACTORES IMPLICITOS:ASOCIACIONES MICROBIANAS ü Aumenta la disponilidad de nutrientes ü Modifica condiciones adversas del ambiente Mutualismo Comensalismo FACTORES IMPLÍCITOS: ASOCIACIONES MICROBIANAS FACTORES IMPLICITOS: ASOCIACIONES MICROBIANAS ANTAGONISMO El crecimiento de un microorganismo inhibe el crecimiento de otro ü Compite por nutrientes ü Secuestra nutrientes esenciales ü Produce sustancias inhibitorias 17  8/14/2024 FACTORES DE PROCESO FACTORES DE PROCESO OPERACIONES DURANTE LA INDUSTRIALIZACION Tratamiento Lavado Cortado Envasado térmico/ no termico FACTORES DE PROCESO EFECTO DEL LAVADO EN LA CARGA MICROBIANA DE VEGETALES 18  8/14/2024 Factores pH, aw, Eh, intrinsecos barreras Alimento Factores de elaboración Factores Temp, HR, extrinsecos atmósfera Ambiente gaseosa Factores , adaptaciones implicitos al estrés micro- organismo interacciones EFECTOS COMBINADOS DE LOS FACTORES TEORÍA DE LOS OBSTÁCULOS 19  8/14/2024 EFECTOS COMBINADOS DE LOS FACTORES TECNOLOGÍA DE BARRERAS Factores individuales: pueden no proporcionar una protección adecuada contra el deterioro o microorganismos patógenos. Combinación de factores: “vallas” que los microorganismos deben “pasar” para ayudar con la estabilidad e inocuidad de un alimento. Población microbiana está tan debilitada que no puede atravesar más obstáculos y el alimento está protegido de la supervivencia del deterioro y patógenos. Obstáculos insuficientes para reducir el crecimiento microbiano, es posible que el alimento no esté adecuadamente F = calentamiento; Pres = conservantes; T = enfriamiento protegidos. EFECTOS COMBINADOS DE LOS FACTORES 20  8/14/2024 EFECTOS COMBINADOS DE LOS FACTORES Efecto conjunto de la temperatura y del pH sobre la velocidad de crecimiento de Lactobacillus plantarum ( ) 21°C (□) 15°C. 21