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microbiologia de alimentos

clase III
by Andres Zabala on 17 March 2014

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Transcript of microbiologia de alimentos

La mayoría de los Mo
crecen mejo
r a valores de pH en torno a
7,0 (6,6-7,5)
Son parte
integrante de los tejidos animales y vegetales:
PARÁMETROS INTRÍNSECOS
pH
Contenido de humedad
Potencial de óxido-reducción (Eh)
Contenido de nutrientes
Constituyentes antimicrobianos
Estructuras biológicas
Tanto las plantas como los animales han desarrollado
mecanismos de defensa
contra la invasión y proliferación de MO
Ciertas
características
de los tejidos vegetales y animales
influyen en el crecimiento
de los microorganismos
Factores que afectan al crecimiento y supervivencia de microorganismos en los alimentos
Las hortalizas
tienen valores de pH
más elevados que las frutas,

están sometidas más a la
alteración
bacteriana
que fúngica

Temperatura
de conservación

Humedad
relativa del medio
Presencia y concentración de
gases
Presencia y
actividades
de otros
microorganismos
Son
propiedades del medio de conservación
que afectan tanto a los alimentos como a los microorganismos
PARÁMETROS EXTRÍNSECOS
Las
bacterias
tienden a ser
más exigentes
en sus relaciones con el pH que los mohos y levaduras.
Pocos Mo. los hacen por debajo de 4,0.
Sin embargo
los mohos
logran crecer con
pH <3,5.
pH vs. bacterias
Otros inhibidores de organismos patógenos y de la alteración :
Antagonismo láctico
Bacteriocinas
Disminución del pH
Acidos orgánicos
El H202.
Las vacuolas celulares de las plantas crucíferas (col, coles de Bruselas, brocoli, colinabos, etc.):

Contienen
glucosinolatos
que proporcionan
isotiocianatos
.

Algunos poseen actividad antifúngica y antibacteriana.
CULTIVOS PROTECTORES
Las bacterias acidolácticas constituyen el grupo más numeroso e importante que se incluye en esta clase.
Concepto introducido por Holzapfel
Cultivos protectores
Los mecanismos exactos todavía no se conocen bien:
Presencia de antibióticos
Peróxido de hidrógeno
pH reducido
El diacetilo, el agotamiento de nutrientes
Bacteriocinas (nicina) o factores parecidos
Antagonismo láctico
Entre las explicaciones de la interferencia están:
Interferencia microbiana general
Hay efectos supresores de flora bacteriana aeróbica frente C.botulinum en las carnes frescas.


Hay supresión de levaduras y mohos por la flora bacteriana de las carnes frescas.
Interferencia microbiana general
Interferencia microbiana general
Se han demostrado las actividades antagonistas generales de la flora normal de los alimentos frente a:
L.monocytogenes
Cepas patógenas de E.coli
Dack y Lippitz:
Primeros estudios de interferencia microbiana general en los alimentos
Presencia y actividades de otros microorganismos

Inhibición o destrucción general inespecífica de un microorganismo por otros del mismo hábitat o medio
Presencia y actividades de otros microorganismos
Presencia y concentración de gases en el ambiente
El ozono se ha probado en:
El ozono es eficaz frente a varios microorganismos

Fuerte agente oxidante

No se debe usar en alimentos ricos en lípidos (aumento de la rancidez)
Presencia y concentración de gases en el ambiente
El dióxido de carbono (C02) (control de microorganismos en los alimentos)

El ozono (03) (propiedades antimicrobiana) probado como agente para prolongar la vida comercial de ciertos alimentos
Presencia y concentración de gases en el ambiente
Es posible
disminuir la alteración
superficial almacenando en condiciones de
RH baja
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
Las
carnes envueltas incorrectament
e experimentan alteración de superficie en la nevera antes de que se produzca la alteración profunda

RH elevada de la nevera
La flora que altera la carne es esencialmente aeróbica
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
Los alimentos que
se alteran
en la
superficie por mohos, levaduras,
y determinadas bacterias, se deben almacenar en
condiciones de aw baja
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
La RH del medio ambiente
de almacenaje es importante tanto desde el
punto de vista de la aw
en los alimentos como del crecimiento de los MO en las superficies
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
Temperatura de conservación
La eficacia de la temperatura de almacenaje depende también de:

La RH (humedad relativa) del medio de almacenaje y

La presencia o ausencia de gases tales como el C02 y el 03
LEVADURAS
Las levaduras crecen en los intervalos psicrótrofo y mesófilo de temperatura
Son de gran interés para el en la industria del enlatado.
Especies y cepas Termófilas
Algunos organismos pueden crecer en un intervalo desde 0 y 30ºC o más elevadas (Enterococcus faecalis).
Especies y cepas Mesófilas
Especies y cepas Psicrótrofas
Los recuentos en placa generalmente son más elevados cuando las placas son incubadas en torno a los 7ºC durante al menos 7 días
Especies y cepas PSICRÓTROFAS
Crecen bien a temperaturas de refrigeración
Alcaligenes, Shewanella, Brochothrix, Corynebacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Psychrobacter, Enterococcus y otros.
Especies y cepas PSICRÓTROFAS
Temperatura de conservación
Temperatura de conservación
Estructuras biológicas
Las frutas y hortalizas con cubierta dañada se alteran con mucha mayor rapidez.
cubierta de las semillas
cubierta externa de las frutas
la piel de los animales
las cáscaras de los huevos
Estructuras biológicas
Valor D
es definido como el
tiempo necesario para destruir un 99% de MO en un determinado tratamiento térmico letal
Sistema lactoperoxidasa
En los huevos:
La ovotransferrina
en la clara de los huevos crudos inhibe a Salmonella enteritidis

La lisozima y la conalbúmina
proporcionan a los huevos un
sistema antimicrobiano
medianamente eficaz
La caseína de la leche así como algunos componentes exentos de ácidos grasos son antimicrobianos
La leche fresca contiene un inhibidor de rotavirus que es capaz de inhibir incluso 106 PFU/mL. Es destruido por la pasteurización.
Lactoferrina
Conglutinina
El sistema lactoperoxidasa
Lisozima
La LECHE DE VACA contiene varias sustancias antimicrobianas
Quesos de varios tipos: desde -20 hasta en torno a -200 mV
Son conocidas como facultativamente anaeróbicos
Otras tienen la facultad de crecer en condiciones aeróbicas o anaeróbicas
El potencial de O/R de un alimento está
determinado
por lo siguiente:
Esta diferencia de potencial puede ser medida y expresada en
Cuando los electrones se pasan de un compuesto a otro, se crea una
diferencia de potencial
entre los dos compuestos.
* capta fácilmente electrones es un buen agente oxidante
Pierde electrones, se dice que el sustrato se
Relaciones entre aw, temperatura y nutrición
L
a presencia de nutrientes aumenta el intervalo de aw e
n el cual los MO son capaces de sobrevivir.
Relaciones entre aw, temperatura y nutrición
A
cualquier temperatura
, la capacidad de los MO para crecer
se reduce cuando se rebaja la aw
.
Teoría de los obstáculos
La inhibición
de los microorganismos en IMF (humedad intermedia)
no depende solamente del aw,
Efectos de la actividad del agua (aw)

La mayoría de estos
MO causan daños, y algunos producen toxinas.
Actividad del agua (aw)
La aw se representa como:
No ofrecer riesgos para la salud
Comunicar efectos beneficiosos al producto
No tener impacto negativo sobre las propiedades sensoriales
Actuar como «indicadores» en condiciones de uso incorrecto
Propiedades de los CULTIVOS PROTECTORES
Algunos organismos transmitidos por alimentos producen sustancias que son inhibidoras o letales para otros:
Presencia y actividades de otros microorganismos
Existe una
relación entre RH y temperatura
que se debe tener en cuenta para seleccionar los ambientes de almacenaje apropiado para los alimentos.
Cuanto más elevada es la temperatura tanto más baja es la RH y viceversa
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
Los alimentos con una
aw elevada pierden humedad
cuando se sitúan en un medio de
RH baja
Cuando alimentos con
valores bajos de aw
se sitúan en ambientes de RH elevada,
los alimentos captan humedad
hasta que se ha establecido el
equilibrio
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
Cuando
la aw
de un alimento se fija en
0.60
, el alimento debe
almacenarse con una RH
que
no permitan la captación de humedad
del aire y pueda tener lugar el crecimiento microbiano
Humedad relativa (RH) del medio ambiente
Temperatura de conservación

No siempre es mejor almacenar todos los alimentos a temperaturas de nevera o más bajas
MOHOS
Son capaces de crecer en amplios intervalos de temperatura.

Algunos mohos son capaces de crecer a temperaturas de nevera

Aspergillus, Cladosporium y Thamnidium (huevos, los flancos de la carne de vaca, y en las frutas)
Temperatura de conservación
Humedad relativa del medio
Presencia y concentración de gases
Presencia y actividades de otros microorganismos
Son
propiedades
del medio de
conservación
que
afectan tanto a los alimentos
como a sus microorganismos
PARÁMETROS EXTRÍNSECOS
Estructuras biológicas

La cáscara externa y las membranas de los huevos, intactas, impiden la entrada de microorganismos en condiciones adecuadas de humedad y temperatura.
Sistema lactoperoxidasa

Conservación de la leche sin tratar
en países donde la refrigeración no es corriente.

Reducción de los
valores térmicos D
a 57ºC (80% en L. monocytogenes)
a 55,2 ºC (86% en S. aureus)

El mecanismo de esta destrucción térmica aumentada no se conoce
Sistema inhibidor natural en la leche bovina
Consta de tres componentes:

Lactoperoxidasa
Tiocianato
H202

Tiene efectos antimicrobianos sobre bacterias Gram negativas psicrótrofas (Pseudomonas).
Sistema lactoperoxidasa
Su actividad antimicrobiana es contrarrestada por el citrato
Inhibidora para algunas bacterias transmitidas por los alimentos
La lactoferrina es una glucoproteína fijadora del hierro
La estabilidad es debida a la presencia de determinadas sustancias naturales con actividad antimicrobiana
Constituyentes antimicrobianos
El habitual pH bajo y Eh positivo de las frutas, contribuye a explicar la alteración habitual de estos productos por mohos en vez de serlo por bacterias
Las frutas tienden a ser más pobres en vitamina B que las carnes
Las bacterias Gram negativas y los mohos son capaces de sintetizar la mayoría de todas sus necesidades
Las bacterias Gram positivas son las menos sintetizadoras
Pueden necesitar vitaminas del grupo B en pocas cantidades
Agua
Fuente de energía
Fuente de nitrógeno
Vitaminas y factores de crecimiento afines
Minerales
Crecer y actuar normalmente, los MO de importancia en los alimentos necesitan lo siguiente
Contenido de nutrientes
Eh de los alimentos:
Los alimentos vegetales, especialmente los jugos vegetales, tienden a tener valores de Eh de 300 a 400
Las bacterias aerobias y los mohos son la causa habitual de la alteración
Campylobacter
Microaerófilos
Algunas bacterias aeróbicas crecen mejor en condiciones ligeramente reducidas
grupos -SH en las carnes
ácido ascórbico y
los azúcares reductores en las frutas y hortalizas
Substancias de los alimentos que ayudan a mantener condiciones reductoras:
MO anaerobios necesitan valores negativos
Eh: se puede definir como la facilidad con la cual el sustrato gana o pierde electrones
Los organismos manifiestan varios grados de sensibilidad al potencial de óxido-reducción O/R (Eh) de su medio de crecimiento
Potencial de óxido-reducción
Gram negativas mayores necesidades que las Gram positivas
Las b
acterias
necesitan para el crecimiento valores de
aw más elevados que los hongos
La
aw
de casi todos los alimentos frescos se halla por
encima de 0,99

En este producto solo se requerirían 2 obstáculos
En los últimos años se han
desarrollado técnicas de conservación
basada en la teoría de los obstáculos:
Permite
aumentar la estabilidad
de los alimentos
Mantienen sus características de calidad muy parecidas al alimento original
Teoría de los obstáculos
Actividad del agua (aw)
El máximo valor es 1,0.
Las necesidades de agua de los MO se definen en términos de
actividad de agua
en el medio :
Compuestos sencillos como los aminoácidos serán utilizados por casi todos los organismos
También
emplean las grasas
como fuente de energía, los cuales son atacados por un número reducido de MO
Pocos
son capaces de utilizar carbohidratos complejos, tales como
almidones y celulosa
Como fuentes de energía
los MO
transmitidos por alimentos pueden
utilizar azúcares, alcoholes y aminoácidos
Los mohos
tienen la necesidad
más baja
, seguidos de las levaduras, las bacterias Gram negativas y las bacterias Gram positivas
El oxígeno se agota en el medio resultando disminución del Eh
Especialmente los aerobios, que son capaces de disminuir el Eh de su medio mientras que los anaerobios no lo son
Los
MO afectan

al Eh
de su medio durante el crecimiento de igual forma que al pH
Efectos del Eh
Se ilustra el efecto sinérgico que los obstáculos en un alimento podrían tener entre si
Los mismos obstáculos del ejemplo 2, el 3 y 4
no son suficientes
Producto con
deficientes
condiciones de higiene

Demasiados MO
están presentes al iniciar

Los obstáculos no previenen el deterioro
Hay 5 obstáculos de diferente intensidad

Los principales: la aw y el SK

Los obstáculos adicionales son la t, el pH y el Eh.

Los obstáculos detienen el desarrollo.
Alimento que posee 6 obstáculos de igual intensidad

Los MO presentes no pueden superar todos los obstáculos.

Este alimento tiene
suficiente estabilidad microbiológica.
NO..!!
Depende solo del
tipo de MO

sino
también del
número de ellos
presentes en el alimento
Los procesos
empleados tienen varios obstáculos y
se suman los inherentes a los alimentos
Cuántos
de estos obstáculos son
necesarios
para lograr la estabilidad de IMF y a qué niveles?
Teoría de los obstáculos
Son factores que dificultan el desarrollo natural de los MO:
Teoría de los obstáculos
En su actividad metabólica

En su resistencia y supervivencia.
Efectos de la actividad del agua (aw)
Influye en la multiplicación de los (MO)
La conservación es debida a la extracción de la humedad, sin la cual los MO no crecen.
Uno de los métodos más antiguos para conservar alimentos es la desecación.
Salvia officinalis
Los aceites esenciales poseen actividad antimicrobiana
Eugenol en los clavos
Allicina en el ajo
Aldehído cinámico y
eugenol en la canela
Timol en la salvia
Carvacrol (isotimol) y
timol en el orégano
Bacterias aeróbicas
(algunos representantes género Bacillus)
Bacterias anaerobias (género Clostridium)
Otras necesitan un Eh
positivo
para el crecimiento
(Eh de aproximadamente -200 mV)
Algunas bacterias necesitan condiciones
reducidas
para la iniciación del crecimiento
Más negativo será potencial eléctrico
Más reducida
Más oxidada
Más positivo será su potencial eléctrico
aw
Contenido de humedad
Contenido de humedad
Sobre la
presión del vapor del agua pura
.


***Ambos permaneciendo a la misma temperatura
La relación de
presiones del vapor de agua
disponible en un material (
alimento
)
Cuando en agua pura se disuelven otras sustancias, el valor de la aw disminuye
Cuando a un alimento se le retira parte del agua su aw disminuye.
El alimento adquiere un valor de aw relativamente bajo se le denomina
alimento de humedad intermedia o IMF.
En el intervalo (0.90 - 0.60) de IMF
(alimento de humedad intermedia), algunas bacterias,
levaduras y hongos pueden multiplicarse.
El calor
El frío
La aw
El pH
El Eh
El intervalo de aw
en el cual el crecimiento que existe es
máximo a la temperatura óptima de crecimiento.
*Los valores e
specíficos de aw
deben ser tomados solamente como
puntos de referencia
ya que
cambios en Tº y contenido de nutrientes cambia la aw (valores más bajos
)
oxida
Un sustrato que gana electrones se
reduce
* Una sustancia que cede electrones es un buen agente reductor
milivoltios (mV)
MO aeróbicos necesitan valores positivos
(reducidos)
(oxidados)
El potencial de O/R
característico de cada alimento
Capacidad equilibradora
, la r
esistencia al cambio de potencial del alimento
La
tensión de oxígeno
de la atmósfera que rodea al alimento
Lactobacilos
Las carnes compactas: Eh en torno a -200 mV
Las carnes picadas el Eh alrededor de 200 mV
Factores que afectan al crecimiento y supervivencia de microorganismos en los alimentos
Los microorganismos, individualmente y como grupo, crecen en un amplio intervalo de temperaturas
La temperatura más baja de la cual un microorganismo crece es -34ºC
La temperatura más elevada está algo por encima de 100ºC
Los psicrótrofos encontrados con mayor frecuencia en los alimentos: Pseudomonas y Enterococcus
Alteran carnes, pescado, aves , huevos y otros alimentos a esta temperatura.
Se pueden encontrar en alimentos mantenidos a temperaturas de nevera.
De importancia en los alimentos son los géneros Bacillus y Clostridium
Aunque pocas especies de estos géneros son termófilas
Generalmente no crecen en el intervalo termófilo.
La calidad del producto alimenticio también se debe tener en cuenta al seleccionar una temperatura de almacenaje.
Modificar la atmósfera gaseosa sin rebajar la RH (retarda la alteración superficial)
Pero el propio
alimento emitirá humedad
y de este modo se convertirá en indeseable
En general 0,15 a 5,00 ppm en el aire inhiben el crecimiento de algunas bacterias de la alteración y el de algunas levaduras.
Escherichia coli 0157:H7 y Giardia lamblia
La flora natural de las empanadas congeladas inhibía a las células inoculadas de S.aureus, E.coli y S.typhimurium
Microorganismos que se pueden incorporar a un producto alimenticio para conseguir la conservación
pH
La morfología de algunos MO puede resultar afectada por el pH.
Altera:
el
transporte
de
nutrientes
al interior de la célula.
* desfavorable en la
interacción
entre los
iones H+
y las
enzimas
en la membrana citoplásmica.

el funcionamiento de sus
enzimas
sino también son importantes
el pH, el oxido reduccion , la temperatura, los conservantes y la flora competitiva.
Representa el mismo producto pero c
on una mejor condición sanitaria (con pocos MO al iniciar)
Alimento de
excelente contenido de nutrientes y vitaminas.
Con el tipo y número usual de MO
Permite calcular
el tiempo
necesario (a temperatura constante)
para reducir el número de MO
un dato valor inicial (N0) para un valor final (N1)
La cubierta natural proporciona protección contra la entrada y el daño subsiguiente por los MO de la alteración.
Alterada la cáscara, la pulpa de los frutos está sometida a la alteración por mohos.
La piel del pescado y carnes (vaca y cerdo) impide la alteración de estos alimentos.
Bacteriocinas
Peróxido de hidrógeno
Acidos orgánicos.
La competición por los
nutrientes,
La competición por los
sitios de fijación/adherencia
La modificación desfavorable del medio
Combinaciones de estos factores.
* capta fácilmente electrones es un buen agente oxidante
* Una sustancia que cede electrones es un buen agente reductor
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