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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 Salubridad
Abono
Crianza
Cultivos
Crianza de
Vegetales
Animales
Transporte
Procesamiento
o venta
Manipuleo
Agua
Faena
Materia Prima
Alimentos
Aditivos e Insumos
Conservación
Proceso
Transporte
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Conservación
Transporte
Alimento Elaborado
Exposición
Consumidor
Conservación
Alimento Consumido
CALIDAD EN LAS CADENAS
AGROALIMENTARIAS
Consumo
Distribución
Transformación
Producción
CALIDAD
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Estrategia disciplinaria
Inocuidad química
Calidad
Integral
C. nutricionales
C. organolépticas
Inocuidad microbiológica
Productos
Procesos
Servicios
Gestión
Económicos
Legislativos
Científico-tecnológicos
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA AGROPECUARIA
Para Qué?
certificación de calidad a nivel nacional e internacional
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
Origen
endógeno
Origen exógeno
Flora Productora de Zoonosis
Flora Patógenos de Plantas
Flora Productora de ETA
Flora Patógena de Animales
Flora Normal de los Alimentos
Agentes Productores de ETA
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 físicoquímicas del ambiente en el cual se desarrolla o conserva el
alimento.
Generalmente conviven con el alimento sin alterarlo y constituye
una barrera para la colonización de otros microorganismos
contaminantes.
Zoonosis
Enfermedades que pasan de animales
infectados 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.
Saprozoonosis
Está 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.
Bacterias
Existen 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 plantas
son 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 manipuleo
Manipuladores
Utensilios y Equipamientos
Contaminación cruzada
Materia Prima y Agua
Otros Alimentos e Insumos
Contaminación por procesado
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Instalaciones
Higiene Inadecuada
Otros Productos
Insectos y/o Roedores
Conservación Inadecuada
Productos o Insumos
Envases Inadecuados
Circulación de Personas
Factores que incrementan riesgo de
contaminación
Ph cercanos a 7
Actividad agua (aw) cercanos a 1
Potenciales de oxido reducción altos
Humedad alta
Acidez baja
Temperaturas moderadas
Concentración de Oxigeno
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Alimentos Refrigerados
Medidas Preventivas
Lavado de los Productos
Control de la Temperatura de Conservación
Higiene de los Refrigeradores
Tratamiento Ácidos
Tratamiento con Cloro
Agregado de Conservante
Almacenamiento Adecuado
Envases
La congelación detiene el crecimiento de todos los microorganismos
Hongos, levaduras, helmintos son mas sensibles
Microorganismos que desarrollan
durante la refrigeración
Pseudomonas
Lactobacillus
Listeria
Salmonella
Otras Enterobacterias
Hongos y Levaduras (Saccharomyces y Penicilium)
Corynebacterium
Achromobacter
Cryptoccocus
Flavobacterium
Aerobacter
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Aspectos a tener en cuenta durante la
congelación de alimentos
Hasta 5 ° C bajo desarrollo de Psicrófilos
Congelación lenta mayor efectividad antimicrobiana
Almacenamiento – 18 ° C
Enzimas actúan hasta – 20 °C
Edulcorantes favorecen sobrevida
pH ácidos favorecen destrucción
Calidad Microbiana inicial
Quemaduras por frío
Tiempos de Conservación
Lavado y escurrido de aguas
Cuadro comparativo de la Evolución de la Carga
Microbiana del Alimento Durante su Procesamiento
Flora inicial alimento
1.000.000 ufc/g.
Lavado
500.000 ufc/g.
Fin escaldado
Enfriamiento
Envasado
1.000/10.000 ufc/g.
50.000 ufc/g.
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 Fecales
Presencia 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. Fermentación
Carbohidratos alimentos + Microorganismos sacarolíticos
Ácidos + Alcoholes + Gases
c. Enranciamiento
Grasas alimentos + Microorganismos lipídicos
Ácidos grasos + Glicerol
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Agentes Productores de ETA
Riesgo Severo
Clostridium botulinum
Escherichia coli O 157 H7
Brucella melitensis
Brucella Abortus
Salmonella Typhi
Shigella sp
Vibrio cholerae
Brucella suis
Salmonella sp
Riesgo moderado difusión extensiva
Salmonella spp
Streptococcus pyogenes
Listeria monocytogenes
Escherichia coli enteropatógena
Riesgo Moderado difusión limitada
Bacillus cereus
Bacillus subtilis
Vibrio parahemoliticus
Clostridium perfringens
Staphylococcus aureus
Yersinia enterocolitica
Campylobacter jejuni
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Intoxicación alimentaria
toxina
preformada
C. botulinum
Ej: botulismo
intoxicación estafilocócica
intoxicación por Clostridium perfringens
Infección alimentarias
Ej:
crecimiento del
microorganismo
en el huésped
Salmonelosis
Escherichia coli (E. coli O157:H7)
Campylobacter jejuni y C. fetus
Helicobacter pylori
Enterotoxina producida
por S aureus.
Sallmonellla sp
Parámetros intrínsecos y extrínsecos
que influyen en la descomposición de
los alimentos
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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
El desarrollo de cualquier
microorganismo
altera en el alimento su aspecto,
sabor , olor
textura, etc.
La fermentación producida por algunos microorganismos conduce a la
conservación de alimentos en vez de a su descomposición.
Los microorganismos pueden utilizarse para transformar alimentos
crudos 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
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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.
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.
Técnicas de conservación de los alimentos:
Métodos físicos:
Filtración
Temperatura
Radiación
Deshidratación
Métodos químicos:
Ahumado y especias
Productos químicos
Bacteriocinas
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 determinan
si el crecimiento microbiano conducirá a la conservación o descomposición
INTRINSECOS
pH
Actividad de Agua
Potencial Oxido – Reducción
Contenido de nutrientes
Constituyente Antimicrobiano
Estructura Biológica
EXTRINSECOS
Temperatura de conservación
Humedad Relativa
Presencia y concentración de Gases en el Ambiente
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Potencial de Hidrógeno (pH)
pH: Es el logaritmo inverso de
concentración de iones hidrógenos.
la
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
EFECTO DEL pH
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.
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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 afectar
el metabolismo. Otra consecuencia es el aumento del turgor
celular, 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/Po
RH = 100 x aw
Presión osmótica = -RT log aw/V
Agua pura aw = 1,00
Alimentos frescos aw = 0,99
Solución de NaCl al 22% (p/v) aw = 0,86
Solución saturada de NaCl aw = 0,75
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ACTIVIDAD DE AGUA (aw)
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.
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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Actividad de agua (aW) a la cual crecen
algunos microorganismos
GRUPOS
aW
Bacterias G –
0,97
Bacterias G +
0,90
Levaduras
0,88
Hongos filamentosos
0,80
Bacterias halófilas
0,75
Hongos xerófilos
0,61
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ACTIVIDAD DE AGUA (aw)
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
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 está
influenciado por:
Composición química del alimento
Tratamiento que se aplica al procesarlo
Condiciones de almacenaje
Eh de algunos
alimentos
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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)
Glucosinolatos
isotiocianatos (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.
Lactoferrina
Lactoperoxidasa
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Sistema Lactoperoxidasa–Tiocianato
Peróxido de hidrógeno (LP):
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
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 Conservación
Humedad Relativa
Presencia y concentración de Gases en el
Ambiente
Temperatura de Conservación: es el parámetro
más importante
Conocer el intervalo de Tº en que crecen los MO
Mínima -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
Humedad relativa del aire (%)
Semilla
40
50
60
70
75
80
90
Trigo
10,7
12,0
13,7
15,6
16,6
17,6
23,0
Maz
11,0
12,0
13,0
15,0
15,5
16,0
20,0
Centeno
10,0
11,6
13,2
14,8
16,1
17,3
24,6
Guisantes
9,4
11,1
13,1
15,5
17,2
19,5
27,7
Frijoleas
9,1
11,1
13,1
15,8
18,0
20,4
28,0
Hierba
8,9
10,3
11,6
13,9
15,4
17,4
23,3
Cebollas
8,3
9,6
10,8
12,6
14,1
16,2
23,5
Presencia y concentración de gases en el
ambiente
Almacenaje hipobárico
Envasado al vacío
Envasado 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 nutrientes
Competición por los sitios de fijación
Modificación desfavorable del medio
Combinación de factores
Lactococcus lactis produce pediocina
que inhibe L. monocitogenes
Antagonismo láctico
Bacteriocinas (Nisina)
Disminución del pH
Ácidos 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. botulinum
pH <4,6
aw = 0,94
NaCl al 10%
129 ppm de NaNO3
la temperatura < 10ºC
una flora aeróbica numerosa
El 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 en
el futuro los alimentos mas autoestables aplicarán este concepto.
Muchas Gracias!!
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Bibliografía
www.fda.gov
www.cdc.gov
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