CAPITULO 2CAPITULO 2

Microbiología de los Microbiología de los Alimentos ProcesadosAlimentos Procesados

TérmicamenteTérmicamente

ObjetivoObjetivo

• 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

IntroducciónIntroducción

• La microbiología es el estudio de pequeños organismos vivos que se pueden observar sólo bajo el microscopio

• Se pueden llamar gérmenes, microbios, bacterias y/o microorganismos

La microbiología y el La microbiología y el procesamiento de alimentos procesamiento de alimentos

• 1810- Nicolás Appert - empezó procesando 1810- Nicolás Appert - empezó procesando alimentos para preservar (combinación alimentos para preservar (combinación calor y exclusión de aire)calor y exclusión de aire)

• 50 años después Louis Pasteur - demostró 50 años después Louis Pasteur - demostró que ciertos microorganismos eran que ciertos microorganismos eran responsables de la descomposición de responsables de la descomposición de alimentos (pasteurización)alimentos (pasteurización)

• Estudio de microbiología de alimentos Estudio de microbiología de alimentos conducidos para 1895 en MIT demuestran conducidos para 1895 en MIT demuestran la importancia de suficiente calor para la importancia de suficiente calor para destruir microorganismosdestruir microorganismos

Características y Características y comportamiento de los comportamiento de los

microorganismosmicroorganismos

• Alimentos no procesados (crudos) Alimentos no procesados (crudos) contienen microorganismoscontienen microorganismos

• Los microorganismos de Los microorganismos de importancia son bacterias, hongos importancia son bacterias, hongos y levadurasy levaduras

hongos

levadura bacteria

Hongos

Levaduras Bacterias

Clasificación de los Clasificación de los MicroorganismosMicroorganismos

• Características microscópicasCaracterísticas microscópicas• El material que usan de alimentoEl material que usan de alimento• Productos resultantes de la Productos resultantes de la

descomposición de los alimentosdescomposición de los alimentos• Su tolerancia al ambiente (oxígeno, Su tolerancia al ambiente (oxígeno,

temperatura, productos químicos, temperatura, productos químicos, etc.)etc.)

Funciones Útiles de los Funciones Útiles de los MicroorganismosMicroorganismos

• Producción de alimentos Producción de alimentos fermentadosfermentados• Quesos, Cerveza, Vinos, EmbutidosQuesos, Cerveza, Vinos, Embutidos

• Producción de agentes químicos Producción de agentes químicos útilesútiles• Enzimas, Antibióticos, AlcoholesEnzimas, Antibióticos, Alcoholes

• Descomposición de materia Descomposición de materia orgánica orgánica

Algunos Microorganismos Algunos Microorganismos Causan EnfermedadesCausan Enfermedades

• PatógenosPatógenos• Son perjudiciales al hombreSon perjudiciales al hombre

• Aunque algunos pueden Aunque algunos pueden transmitirse de persona a persona transmitirse de persona a persona o de animales a humanoso de animales a humanos

• Solo algunos pueden ser Solo algunos pueden ser transmitidos a través de los transmitidos a través de los alimentosalimentos

Microorganismos de Microorganismos de Importancia en el Importancia en el

Procesamiento de AlimentosProcesamiento de Alimentos

HongosHongosLevadurasLevadurasBacteriaBacteria

HongosHongos

Hongos

Levaduras

Bacterias

HongosHongos

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

HongosHongos• Sobreviven en amplia variedad de medios Sobreviven en amplia variedad de medios • Más tolerantes al frío que al calorMás tolerantes al frío que al calor

• La mayoría no resisten el calor La mayoría no resisten el calor

• No representan un problema de salud pNo representan un problema de salud púúblicablica• En raras ocasiones se ha observado que En raras ocasiones se ha observado que

pueden alterar el pH de los alimentos ácidos, pueden alterar el pH de los alimentos ácidos, eliminando las condiciones que inhiben al eliminando las condiciones que inhiben al Clostridium botulinumClostridium botulinum

LevadurasLevaduras

Hongos

Levaduras

Bacteria

LevadurasLevaduras

• 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

LevadurasLevaduras

• Asociados con alimentos líquidos Asociados con alimentos líquidos que contienen azúcar y ácidoque contienen azúcar y ácido

• Producen alcohol y dióxido de Producen alcohol y dióxido de carbono carbono

• No representan un problema de No representan un problema de salud psalud púúblicablica

BacteriasBacterias

Hongos

Levaduras

Bacteria

BacteriasBacterias

• Más importante y problemático para el procesador de alimentos

• Pueden excretar enzimas o toxinas• Unicelulares que no pueden verse

a simple vista• Existen en diversas formas

Hongos

Levaduras

Bacteria

Reproducción de las células Reproducción de las células bacterianasbacterianas

• Se reproducen por un proceso de Se reproducen por un proceso de división llamado fisióndivisión llamado fisión

Reproducción de las células Reproducción de las células bacterianasbacterianas

• Al incremento en número de Al incremento en número de bacterias se le conoce bacterias se le conoce comúnmente como “crecimiento”comúnmente como “crecimiento”

• Bajo condiciones favorables, en Bajo condiciones favorables, en promedio una célula se divide cada promedio una célula se divide cada 20-30 minutos20-30 minutos

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

Bacterias formadoras Bacterias formadoras de esporasde esporas

• Algunas bacterias en forma de Algunas bacterias en forma de bacilos forman esporasbacilos forman esporas

Resistencia de las Resistencia de las esporas al ambienteesporas al ambiente

• Espora = forma de vida latenteEspora = forma de vida latente• Las esporas son resistentes al Las esporas son resistentes al

calor (100⁰C o 212⁰F por más de calor (100⁰C o 212⁰F por más de 16 horas), al frío y a los agentes 16 horas), al frío y a los agentes químicos (más de tres horas en químicos (más de tres horas en soluciones desinfectantes)soluciones desinfectantes)

• Las células vegetativas son menos Las células vegetativas son menos resistentes resistentes

Fuentes de Organismos Fuentes de Organismos en los Alimentosen los Alimentos

Fuentes de Organismos Fuentes de Organismos en los Alimentosen 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 Condiciones que Afectan el Crecimiento de las BacteriasCrecimiento de las Bacterias

• AlimentoAlimento• HumedadHumedad• OxígenoOxígeno• Temperatura Temperatura • pHpH

Requerimientos de AlimentoRequerimientos de Alimento

• La presencia de alimentos es lo La presencia de alimentos es lo más crítico para el crecimientomás crítico para el crecimiento

• Provisión adecuada de nutrientesProvisión adecuada de nutrientes• CarbohidratosCarbohidratos• ProteínasProteínas• GrasasGrasas• MineralesMinerales• VitaminasVitaminas

Requerimientos de HumedadRequerimientos de Humedad

El grado de humedad y su disponibilidad en el alimento son

factores críticos para el crecimiento de las bacterias

Requerimientos de OxígenoRequerimientos de Oxígeno

• Aeróbicas - necesitan oxígeno para Aeróbicas - necesitan oxígeno para vivirvivir

• Anaeróbicas - el oxígeno les impide Anaeróbicas - el oxígeno les impide crecercrecer

• Anaeróbicas Facultativas - toleran Anaeróbicas Facultativas - toleran la presencia o ausencia de oxígenola presencia o ausencia de oxígeno

Requerimientos de Requerimientos de TemperaturaTemperatura

Los nombres de los grupos están basados en la temperatura óptima para

crecimiento

Psicrofílicas (14-20°C; 58-68°F )

Mesofílicas (30-37°C; 86-98°F)

Termofílicas (50-66°C; 122-150°F)

El Grupo PsicrofílicoEl Grupo Psicrofílico

• Crecen mejor a 14-20°CCrecen mejor a 14-20°C• Puede crecer lentamente a los 4°CPuede crecer lentamente a los 4°C• Solamente Solamente C. botulinum C. botulinum Tipo E y Tipo E y

cepas no proteolíticas de los Tipo B cepas no proteolíticas de los Tipo B y F nos preocupan en alimentos y F nos preocupan en alimentos procesadosprocesados

El Grupo MesofílicoEl Grupo Mesofílico

• Crece mejor a 30 a 37°CCrece mejor a 30 a 37°C• Incluye a casi todos los Incluye a casi todos los

microorganismos que afectan la microorganismos que afectan la inocuidad de alimentosinocuidad de alimentos

• C. botulinum - C. botulinum - formaforma e esporas - cae sporas - cae en este grupoen este grupo

El Grupo TermofílicoEl Grupo Termofílico

• Requieren de altas temperaturasRequieren de altas temperaturas• La germinaciLa germinación de esporas se utiliza ón de esporas se utiliza

como criterio de clasificacióncomo criterio de clasificación• Son termófilos obligados si espora no crece ni Son termófilos obligados si espora no crece ni

germina por debajo de 50°C (122°F)germina por debajo de 50°C (122°F)• Son termSon termófilos facultativos si tiene la ófilos facultativos si tiene la

habilidad de crecer en varios intervalos de habilidad de crecer en varios intervalos de temperaturatemperatura

• Las esporas tienen mucha resistencia al Las esporas tienen mucha resistencia al calorcalor

• Sin embargo, las bacterias no son de Sin embargo, las bacterias no son de importancia para la salud públicaimportancia para la salud pública

Requerimientos de pH 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 botulinumClostridium 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

Clostridium botulinumClostridium 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)

BotulismoBotulismo

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

Efecto del pH en el Efecto del pH en el crecimiento de crecimiento de C. botulinumC. 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

Lemon JuiceApplesBlueberriesSauerkrautOrange JuicePineapple, cannedApricotsTomatoes, cannedPeaches, cannedPears, cannedBananasBeets, cannedAsparagus, cannedBeefCarrotsPeppers, greenPapaya

2.0 - 2.63.1 - 4.03.1 - 3.33.3 - 3.63.3 - 4.23.4 - 4.13.3 - 4.03.5 - 4.73.7 - 4.24.0 - 4.14.5 - 5.24.9 - 5.85.0 - 6.05.1 - 7.04.9 - 5.25.2 - 5.95.2 - 6.0

TunaSweet PotatoesOnionsWhite PotatoesSpinachBeansPeas, cannedCorn, cannedSoy BeansMushroomsClamsSalmonCoconut milkMilkGarbanzo BeansChickenEggs, whole

5.2 - 6.15.3 - 5.65.3 - 5.85.4 - 5.95.5 - 6.85.6 - 6.55.7 - 6.05.9 - 6.56.0 - 6.66.0 - 6.76.0 - 7.16.1 - 6.36.1 - 7.06.4 - 6.86.4 - 6.86.5 - 6.77.1 - 7.9

Alimentos de acidez alta Alimentos de acidez bajapH 3.0 pH 4.6 pH 7.0

Pescado

Maiz Carne

Guisantes Espárragos

Espinaca

Habichuelas tiernasRemolachas

ZanahoriasBatata

TomatesAlbariquoques

Peras

Fresas

PiñaCerezas

Ciruelas Col Agria

Calor moderado Acido Calor moderado Alta Temperatura

Bacteria

(célula vegetativa)Bacteria

(con espora)Bacteria (célula

vegetativa)Bacteria

(con espora)

Se requiere alta temperatura para destruir las esporas

Control de Bacterias por Control de Bacterias por medio de lamedio de la

Actividad de Agua (aActividad de Agua (aww))• Disponibilidad de agua es importante Disponibilidad de agua es importante

para el crecimiento de las bacteriaspara el crecimiento de las bacterias• Se puede medir mediante la Se puede medir mediante la

determinación de la actividad de determinación de la actividad de aguaagua

• Influenciado por la capacidad de los Influenciado por la capacidad de los ingredientes de combinarse con el ingredientes de combinarse con el agua agua

Métodos para Métodos para Determinar el aDeterminar el aww

• Higrómetro eléctrico se usa para Higrómetro eléctrico se usa para medir humedad relativa de medir humedad relativa de equilibrio equilibrio

Métodos para Métodos para Determinar el aDeterminar el aww

• La mayoría de los alimentos tienen La mayoría de los alimentos tienen un aun aw w mayor de 0.95 y la mayoría mayor de 0.95 y la mayoría de los microorganismos crecerán de los microorganismos crecerán por encima de este puntopor encima de este punto

Actividad de Agua de Algunos Actividad de Agua de Algunos Alimentos Comunes Alimentos Comunes

Alimento aw Queso de untar 0.95 Salsa de soya 0.80 Salsa de chocolate 0.83 Alimentos de humedad intermedia para animales

0.83

Mantequilla de maní – 15% humedad total

0.70

Leche en polvo - 8% Humedad total 0.70 Embutido de hígado 0.96 Salami 0.82

Requerimientos Mínimos de aRequerimientos Mínimos de aww para el Crecimiento de los para el Crecimiento de los

MicroorganismosMicroorganismos

Hongos (e.g. Aspergillus) 0.75

Levaduras 0.88

C. botulinum 0.93

Staphylococcus aureus* 0.85

Salmonella 0.93

*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 Regulaciones relacionadas a la actividad de agua (aactividad de agua (aww))

• Las esporas de Las esporas de C. botulinum C. botulinum están están inhibidas a un ainhibidas a un aw w menos de 0.93 menos de 0.93

• Si la actividad de agua es 0.85 o Si la actividad de agua es 0.85 o menos, independientemente de su menos, independientemente de su valor de pH, no esta regulado como valor de pH, no esta regulado como alimento de baja acidez (21 CFR 113) alimento de baja acidez (21 CFR 113) o alimento acidificado (21 CFR 114)o alimento acidificado (21 CFR 114)

• 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

Sal y Actividad de AguaSal 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

Deterioro de alimentos Deterioro de alimentos enlatadosenlatados

Se advierte a los consumidores no usar latas con extremos abultados, aún

cuando el abultamiento no seade origen microbiano

Indicadores de deterioro bacteriano

• La mayoría de las bacterias producen La mayoría de las bacterias producen gas durante su crecimientogas durante su crecimiento

• Organismos esporulados producen Organismos esporulados producen ácido sin producción de gasácido sin producción de gas

Causas de Deterioro Bacteriano Causas de Deterioro Bacteriano en productos enlatadosen productos enlatados

Deterioro incipienteDeterioro incipiente Contaminación luego del Contaminación luego del

procesamientoprocesamiento Procesamiento térmico inadecuadoProcesamiento térmico inadecuado Deterioro termofílicoDeterioro termofílicoDeterioro por bacterias Deterioro por bacterias

acidotolerantes formadoras de acidotolerantes formadoras de esporas esporas

Deterioro Incipiente Deterioro Incipiente (Antes del Procesamiento)(Antes del Procesamiento)

Deterioro microbiano causado por demoras entre la operación de

sellado y el procesamiento térmico

Contaminación Después Contaminación Después del Procesamientodel Procesamiento

• Se sospecha de este tipo de deterioro Se sospecha de este tipo de deterioro cuando al examinar microscópicamente el cuando al examinar microscópicamente el alimento deteriorado se observa una gran alimento deteriorado se observa una gran variedad de microorganismos (bacterias no variedad de microorganismos (bacterias no formadoras de esporas, hongos y formadoras de esporas, hongos y levaduras)levaduras)

• Infiltración de microorganismos Infiltración de microorganismos • Generalmente debido a sellos defectuosos, Generalmente debido a sellos defectuosos,

latas dañadas o agua de enfriamiento latas dañadas o agua de enfriamiento contaminadacontaminada

Procesamiento Térmico Procesamiento Térmico InadecuadoInadecuado

• El proceso está diseñado para destruir a los El proceso está diseñado para destruir a los microorganismos de importancia para la microorganismos de importancia para la salud publicasalud publica

• El procesamiento térmico inadecuado, El procesamiento térmico inadecuado, indica que el producto no recibió un indica que el producto no recibió un tratamiento térmico adecuado para destruir tratamiento térmico adecuado para destruir todos los microorganismos de importancia a todos los microorganismos de importancia a la salud públicala salud pública

Deterioro TermofDeterioro Termofíílicolico

• 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 y/o mantenerse fuera del rango óptimo de crecimiento para estos microorganismos

Deterioro por bacterias acidotolerantes formadoras de

esporas

• Alimentos acidificados no Alimentos acidificados no necesitan tratamiento de calor necesitan tratamiento de calor severo por lo tanto, puede que severo por lo tanto, puede que cierta variedad de esporas ácido cierta variedad de esporas ácido tolerantes sobrevivantolerantes sobrevivan

• Este deterioro puede eliminarse Este deterioro puede eliminarse disminuyendo el pH del producto disminuyendo el pH del producto por debajo de 4.2 o incrementando por debajo de 4.2 o incrementando el tratamiento térmicoel tratamiento térmico

Deterioro No MicrobianoDeterioro No Microbiano de Alimentos de Alimentos

Deterioro No MicrobianoDeterioro No Microbiano de Alimentos de Alimentos

• Reacciones químicas que producen Reacciones químicas que producen hidrógeno gaseoso, el envase se infla, y hidrógeno gaseoso, el envase se infla, y puede causar perforaciones pequeñaspuede causar perforaciones pequeñas

• Sobrellenado de envases puede dar la Sobrellenado de envases puede dar la impresión de deterioro impresión de deterioro

• Sellar las latas con ningún o poco vacío Sellar las latas con ningún o poco vacío puede dar la impresión de deterioro.puede dar la impresión de deterioro.

Preguntas?Preguntas?