UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

Dr. Iván Salmerón María A. Anaya Castro 9 de mayo de 2011

• El uso de temperaturas elevadas para conservar

alimentos se basa en sus efectos destructores en los mo.

• TEMPERATURAS

ELEVADAS: cualquier temperatura que sea superior a la temperatura ambiental.

Con respecto a la conservación de alimentos hay 2 temperaturas de uso habitual: • Temperaturas de pasteurización

• Temperaturas de esterilización

PASTEURIZACIÓN

• Mediante el uso de calor implica la destrucción

de todos los mo que producen enfermedades, o la destrucción o reducción de todos los mo que alteran determinados alimentos.

• La pasteurización de la leche se consigue por

calentamiento de la siguiente manera: TEMPER ATURA

TIEMPO

63 °C

30 min (LTLT)

72 °C

15 s (HTST)

89 °C

1s

90 °C

0.5 s

94 °C

0.1 s

100 °C

0.01 s

• T de pasteurización son suficientes para destruir

todas las levaduras, mohos, bacterias Gram + y Gram -.

• Los dos grupos de organismos que sobreviven a la

pasteurización de la leche se incluyen en uno de estos dos grupos: 1. Termodúricos 2. Termófilos

Mycobacterium tuberculosis es el patógeno más resistentes al calor que puede transmitirse por la leche cruda y se destruye en 15 min a 60° C. Coxiella burnetti, agente causal de la fiebre Q, se encuentra a veces en la leche, es más resistente al calor que Mycobacterium tuberculosis por lo que la pasteurización de la leche se realiza: • A 62,8° C durante 30 minutos • A 71,7° C durante 15 segundos

http://elejercicioessalud.word press.com/2010/10/04/tuberc ulosis-pulmonar-2/

http://estetoscopios.blog spot.com/2009/07/quees-la-fiebre-q.html

• ORGANISMOS

TERMODÚRICOS: capaces de sobrevivir a la exposición de temperaturas relativamente elevadas.

• Generalmente

pertenecen Streptococcus y Lactobacillus.

a

Streptococcus thermophilus http://www.allposters.es/sp/Streptococcus-ThermophilusBacteria-Some-Undergoing-BacterialFission-Posters_i6010360_.htm

los

géneros:

• ORGANISMOS TERMÓFILOS:

no solo sobreviven a T relativamente elevadas sino que para su crecimiento y actividades metabólicas necesitan T elevadas.

• Los géneros Bacillus y Clostridium contienen los

termófilos de importancia máxima en los alimentos.

Clostridium botulinum http://www.madrimasd. org/blogs/salud_public a/2007/10/23/77167

ESTERILIZACIÓN • Destrucción de todos los mo viables . Los productos

son tratados deben mantenerse fuera del contacto con el aire y otros alimentos capaces de contaminarse nuevamente.

• Este proceso de conservación está relacionado con

aquellos alimentos cuya finalidad es acabar en un contenedor hermético (latas, frascos) para su posterior almacenaje.

• A los alimentos enlatados a veces se les califica de

«comercialmente estériles»

• El tratamiento de la leche y productos lácteos se

puede conseguir mediante el uso de temperaturas ultra elevadas (UHT).

• Puesto que son comercialmente estériles, pueden

ser almacenadas a temperaturas ambientales durante un tiempo de incluso 8 semanas sin cambios de sabor.

FACTORES QUE AFECTAN LA TERMORRESISTENCIA DE LOS MO

Factores o parámetros de los mo y su medio en cuanto a sus efectos en la destrucción térmica: • AGUA:

La termorresistencia de las células microbianas aumenta cuando disminuyen la humedad, la hidratación, o la aw.

• GRASA: En presencia de grasas hay un aumento

general de la termorresistencia de algunos mo.

A este fenómeno se le denomina protección por la grasa y se supone que aumenta la termorresistencia afectando directamente al contenido de humedad de las células.

• SALES: su efecto en la termorresistencia es variable y

dependiente de la clase de sal y concentración.

• Es posible que algunas sales disminuyan la aw y

aumentan la termorresistencia, mientras que otras aumentan la aw (Ca 2+ y Mg 2+) y, por consiguiente aumentan la sensibilidad al calor.

• CARBOHIDRATOS: La presencia de azúcar produce

un aumento en la termorresistencia de los mo. Este efecto es debido, en parte, a la disminución de aw causada por concentraciones elevadas de azucares.

• PROTEÍNAS: tienen un efecto protector en los mo. • Los alimentos ricos en proteínas deben ser sometidos

a un tratamiento térmico de mayor intensidad que el que se aplica a los alimentos con contenido de proteínas bajo.

• NÚMEROS

DE ORGANISMOS: cuanto mayor el numero de organismos, mayor es el grado de termorresistencia.

• El mecanismo de protección frente al calor por

poblaciones microbianas numerosas es debido a la producción de sustancias protectoras excretadas por las células.

• EDAD DE LOS ORGANISMOS: Las células bacterianas

tienden a ser resistentes al calor mientras se encuentran en la fase estacionaria de crecimiento (células viejas) y menos resistentes durante la fase logarítmica.

• TEMPERATURA DE CRECIMIENTO: La termorresistencia

de los mo tiende a aumentar temperatura de incubación aumenta.

cuando

la

• Se averiguó que Salmonella Senftenberg cultivada a

44°C era 3 veces más resistente que los cultivos crecidos a 35°C.

• COMPUESTOS INHIBIDORES:

una disminución de la mayoría de los mo ocurre cuando el calentamiento tiene lugar en la presencia de antibióticos termorresistentes, SO2 y otros inhibidores microbianos.

• Anadir

inhibidores a los alimentos antes del tratamiento térmico reduce la cantidad de calor que sería necesaria si se usase solo.

• TIEMPO Y TEMPERATURA: a mayor T, mayor es el

efecto destructor del calor. • A medida que aumenta la T, disminuye el tiempo necesario para conseguir el mismo efecto.

• EFECTO DE LOS ULTRASONIDOS: la exposición de

endosporas bacterianas inmediatamente antes o durante el calentamiento se traduce en una disminución de la termorresistencia de las esporas.

TERMOSRRESISTENCIA RELATIVA DE LOS MO • La termorresistencia está relacionada con su T

optima de crecimiento:

Termosensibilidad

Psicrofilos Bacterias esporógenas

Mesófilos

Termófilos

Bacterias asporógenas

Termorresistencia Esporógenas termófilas Gram +

Esporógenas mesófilas Gram Cocos

Bacilos asporógenos

DESTRUCCIÓN TERMICA DE MICROORGANISMOS • Con el fin de comprender mejor la destrucción

térmica de los microorganismos con respecto a la conservación y enlatado de alimentos, es necesario comprender algunos principios básicos relacionados con esta tecnología.

•A

continuación se describen conceptos mas importantes.

algunos

de

los

TIEMPO DE MUERTE TÉRMICA (TDT) • Tiempo necesario para destruir un numero dado de

mo a una determinada temperatura.

• PUNTO DE MUERTE TÉRMICA: T necesaria para destruir

un numero dado de mo en un tiempo fijado (10 min)

Método para determinar TDT • Mediante este método, la T es cte. y se determina el

tiempo necesario para destruir todas las células. • Método del tubo, de la lata, del tanque, del matraz, del termorresistometro, tubo abierto y del tubo capilar. • El proceso general: Situar núm. conocido de células/esporas en recipientes cerrados herméticamente.

Poner organismos en un baño de aceite y se calientan el tiempo deseado.

La muerte se define como la incapacidad de los organismos para formar una colonia visible.

Se retiran y se enfrían en agua fría.

Se ponen los mo en un medio de crecimiento a la T deseada para que crezcan los mo que interesan.

VALOR D: TIEMPO DE REDUCCIÓN DECIMAL • El tiempo en minutos a una T específica requerido para destruir

el 90% de los organismos de una población. El valor “D” disminuye a la población sobreviviente en lo equivalente a un ciclo logarítmico.

El tiempo (D) varía para cada T (de ahí el subíndice t) de forma que a mayores temperaturas el valor de D es menor, es diferente para distintos microorganismos, distintos entornos y diferentes condiciones fisiológicas.

VALOR Z • El número de grados requeridos por una curva de

tiempo de muerte térmica específica para pasar por un ciclo logarítmico

donde ∆T es el incremento de temperatura, y DT1 y DT2 los valores de D a las dos temperaturas estudiadas.

VALOR F • Es el número de minutos a 121°C requeridos para destruir

un número específico de organismos. • El valor letal integrado del calor recibido por todos los puntos del envase durante el tratamiento se denomina Fs o Fo. • Este valor representa una medida de la capacidad de un determinado tratamiento térmico para reducir el número de esporas o de células vegetativas de un determinado mo por envase. Fo: valor F de referencia o «valor de esterilización» a: numero de células de la población inicial. b: numero de células de la población final.

CONCEPTO 12 D • Desde el punto de vista de la salud alimentaria, se suele

requerir un tratamiento 12D de los productos susceptibles de ser portadores de gérmenes patógenos.

• Si

consideramos que un solo microorganismo contaminaba una unidad (una lata, por ejemplo) del alimento inicial, después de un tratamiento 12D la probabilidad de encontrar una lata contaminada se reduce hasta 10-12.

ALTERACIÓN DE ALIMENTOS ENLATADOS Aunque el objetivo del enlatado de los alimentos es la destrucción de los mo, en determinadas circunstancias, estos productos experimentan la alteración microbiana. Las causas principales son: • Tratamiento insuficiente • Enfriamiento inadecuado • Contaminación de la lata resultante

de fuga por las costuras • Alteración antes del tratamiento

Con respecto al tipo de alteración de los alimentos enlatados, la siguiente clasificación basada en su acidez:

a) POCO ÁCIDOS (pH >4.6): incluye carne, productos

marinos, algunas hortalizas (maíz), leche, etc. • Se puede dar la alteración y producción de toxina por cepas proteolíticas de C. botulinum si se hallan presentes.

Bacillus coagulans Bacillus stearothermophilus http://www.biyolojiegitim.y yu.edu.tr/k/Bacilu/pages/B acillus%20stearothermophil us_jpg.htm

http://www.textboo kofbacteriology.net/ Bacillus.html

Clostridium bifermentans http://www.cals.uidaho.edu/ mmbb/crawford.asp

Clostridium botulinum http://es.wikipedia.org/wiki /Clostridium_botulinum

b) ÁCIDOS (pH 3.7 – 4 a 4.6): están frutas como los tomates, peras e higos. Los mo alterantes termofílicos incluyen tipos de B. coagulans. Los mesófilos incluyen B. polymyxa, C. pasteuriamum, C. butyricum, Clostridium thermosaccharolyticum, lactobacilos y otros.

Bacillus coagulans http://www.textboo kofbacteriology.net/ Bacillus.html

B. polymyxa http://www.madrimasd.or g/blogs/universo/2009/03/ 17/114641

Clostridium pasteuriamum http://arumaniez21.w ordpress.com/

C. butyricum http://www.miyar isan.com/english_ main.htm

c) MUY ÁCIDOS (pH< 4-3.7): incluye frutas y productos de frutas y hortalizas. Estos alimentos generalmente son alterados por mesófilos asporógenos (levaduras, mohos, Alicyclobacillus spp y/o bacterias acido lácticas. • Las especies de Alicyclobacillus pueden crecer en el interior de la manzana, en el jugo de tomate y en el zumo de la uva blanca. • El hongo Byssochlamhys puede crecer a un pH tan bajo como 2.

Alicyclobacillus http://www.sflorg.co m/sciencenews/scn 050307_01.html

Byssochlamhys http://www.microbewo rld.org/index.php?optio n=com_jlibrary&view=ar ticle&id=1107

Tabla. Clasificación de los alimentos según su acidez (Cameron y Esty, 1940) y grupos de microorganismos causantes de alteraciones en alimentos enlatados.

Los organismos que alteran los alimentos enlatados también se pueden caracterizar como sigue: • Organismos mesofílicos Anaerobios putrefactivos Anaerobios butíricos Lactobacilos Levaduras Mohos • Organismos termofílicos Anaerobios termofílicos que producen sulfuro Anaerobios termofílicos no productores de sulfuro.

• Con respecto a la alteración de alimentos muy ácidos y

otros alimentos enlatados por levaduras, mohos y bacterias, varios de estos organismos han sido asociados repetidas veces con determinados alimentos:

• Las

levaduras Torula lactis-condensi y T. globosa producen el hinchamiento o alteración gaseosa de la leche condensada azucarada, la cual no se somete a tratamiento térmico.

• El

moho Aspergillus repens esta asociado con la formación de botones en la superficie de la leche condensada azucarada. http://www.lookfordiagnosis.c om/images.php?term=Asper gillus&lang=2&from2=60&from =8

• Leuconostoc

mesenteroides causa la alteración gaseosa de las piñas americanas.

http://www.webexhibits.org/bu tter/culturing.html

• El

moho Byssochlamys embotelladas y enlatadas.

fulva

altera http://envis.kuenvbiot ech.org/fungi.htm

• Torula stellata altera el limón amargo enlatado.

frutas

• De importancia también para diagnosticar la causa

de la alteración de los alimentos enlatados es el aspecto de la lata o envase sin abrir.

• Normalmente,

las tapas de una lata son planas o ligeramente cóncavas. Cuando los mo crecen y producen gas, la lata para por una serie de cambios que son visibles desde el exterior.

• El cambio se denomina lanzador cuando una tapa

de la lata se vuelve convexa al agitar o calentar la lata.

• Una saltadora es una lata con ambas tapas abombadas

cuando una o ambas permanecen cóncavas si se aprietan hacia adentro y la otra se abre dando un chasquido.

• Una hinchazón blanda se refiere a una lata con ambas

tapas abombadas que pueden ser presionando con los dedos de las manos.

abolladas

• Una hinchazón dura tiene ambas tapas abombadas de

modo que ninguna de las dos puede ser abollada con la mano.

• Estos acontecimientos adquieren valor en la predicción

del tipo de alteración que podría estar en actividad.

Estos efectos en las latas no siempre suponen alteración microbiana: • En alimentos muy ácidos, las hinchazones duras son

con frecuencia hinchazones por H, que resulta de la liberación de gas H por la rxn de los alimentos ácidos con el hierro de la lata.

• Los otros 2 gases mas frecuentes son: CO2 y el H2S,

ambos resultado de las actividades metabólicas de mo.

• El H2S puede ser detectado por su olor característico

mientras que el CO2 y el H pueden ser determinados mediante pruebas.

• La alteración «tipo fuga» de alimentos enlatados, se

caracteriza por una flora de organismos asporógenos que normalmente no resistirían el tratamiento.

• Estos organismos penetran en la lata al principio del

enfriamiento por las costuras, que resultan del uso incorrecto de las latas.

• Estos organismos se pueden encontrar en las latas o

en el agua que se usa para enfriarse.

• Este tipo de alteración se puede diferenciar de la

ocasionada por la esterilización insuficiente.

Bibliografía • Fraizer, W. y Westhoff, D. (1993) Microbiología de los alimentos. 4a

edición. Editorial Acribia. pp. 119-159. • Jay, J.; Loessner, M.; Golden, D. (2005). Modern Food Microbiology.

7th edition. Food Science Text Series. pp. 319-337.