capitulo 2 microbiología de los alimentos termoprocesados 1

CAPITULO 2

Microbiología de los Alimentos

Termoprocesados

1

Objetivo

• 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

2

Introducción

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

• Se pueden llamar gérmenes, microbios, bacterias o microorganismos

3

La microbiología y el procesamiento de alimentos

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

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

• Estudio de microbiología de alimentos conducidos para 1895 en MIT demuestran la importancia de suficiente calor para destruir microorganismos4

Características y comportamiento de los

microorganismos

• Alimentos no procesados (crudos) contienen microorganismos

• Los microorganismos de importancia son bacterias, hongos y levaduras

5

hongos

levadura bacteria

Hongos

Levaduras Bacterias

6

Clasificación de los Microorganismos

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

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

temperatura, productos químicos, etc.)

7

Funciones Útiles de los Microorganismos

• Producción de alimentos fermentados• Quesos, Cerveza, Vinos, Embutidos

• Producción de agentes químicos útiles• Enzimas, Antibióticos, Alcoholes

• Descomposición de materia orgánica 8

Algunos Microorganismos Causan Enfermedades

• Patógenos• Son perjudiciales al hombre

• Algunos pueden transmitirse de persona a persona o de animales a humanos

• Solo algunos pueden ser transmitidos a través de los alimentos

9

Microorganismos de Importancia en el

Procesamiento de Alimentos

Hongos

Levaduras

Bacteria

10

Hongos

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

11

Hongos

• Sobreviven en amplia variedad de medios

• Más tolerantes al frío que al calor• La mayoría no resisten el calor

• No representan un problema de salud pública

• Se ha observado que en raras ocasiones pueden alterar el pH de los alimentos ácidos, eliminando las condiciones que inhiben al Clostridium botulinum

12

Levaduras

• 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 calor13

Levaduras

• Asociados con alimentos líquidos que contienen azúcar y ácido

• Producen alcohol y dióxido de carbono

• No representan un problema de salud pública

14

Bacterias

• Más importante y problemático para el procesador de alimentos

• Pueden excretar enzimas o toxinas• Unicelulares - no pueden verse a

simple vista• Existen en diversas formas

15

Reproducción de las bacterias

• Se reproducen por un proceso de división llamado fisión

16

Reproducción de las bacterias

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

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

17

Reproducción de una sola célula

1 4 16 1 billón

0 horas 1 hora 2 horas 15 horas

18

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

19

Formación de esporas bacterianas

• Algunas bacterias en forma de bacilos forman esporas

20

Resistencia de las esporas al ambiente

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

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

• Las células vegetativas son menos resistentes

21

Fuentes de Organismos en 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)

22

Condiciones que Afectan el Crecimiento de las Bacterias

• Alimento• Humedad• Oxígeno• Temperatura • pH

23

Requerimientos de Alimento

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

• Provisión adecuada de nutrientes• Carbohidratos• Proteínas• Grasas• Minerales• Vitaminas

24

Requerimientos de Humedad

El grado de humedad y su disponibilidad en el alimento son

factores críticos para el crecimiento de las bacterias

25

Requerimientos de Oxígeno

• Aeróbicas - necesitan oxígeno para vivir

• Anaeróbicas - el oxígeno les impide crecer

• Anaeróbicas Facultativas - toleran la presencia o ausencia de oxígeno

26

Requerimientos de Temperatura

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

crecimiento

Psicrotróficas o Psicrofílicas (14-20°C; 58-68°F )

Mesotróficas o Mesofílicas (30-37°C; 86-98°F)

Termotróficas o Termofílicas (50-66°C; 122-150°F)

27

El Grupo Psicrotrófico

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

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

28

El Grupo Mesotrófico

• Crece mejor a 30 a 37°C

• Incluye a casi todos los microorganismos que afectan la inocuidad de alimentos

• C. botulinum - forma esporas - cae en este grupo

29

El Grupo Termotrófico

• Requieren de altas temperaturas• La germinación de esporas es

criterio de clasificación• Son termófilos obligados - no crece ni

germina por debajo de 50°C (122°F)• Son termófilos facultativos - crece en

varios intervalos de temperatura• Esporas muy resistentes al calor

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

30

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

31

Clostridium 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 espora32

Clostridium 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)

33

Botulismo

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

34

Efecto del pH en el crecimiento de C. 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

35

Efecto del pH en los tratamientos térmicos

36

pH aproximado de algunos alimentos

Sumo de LimónManzanaMorasSauerkrautJugo de NaranjaPiña EnlatadaAlbaricoquesTomates EnlatadosMelocotones EnlatadosPeras EnlatadasBananosRemolacha EnlatadaEsparrago EnlatadoCarneZanahoriaPimiento VerdePapaya

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

AtúnBatataCebollaPatata BlancaEspinacaFrijolesGuisantes EnlatadosMaíz EnlatadoFrijol de SoyaSetasMejillonesSalmonLeche de CocoLecheGarbanzosPolloHuevos Enteros

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

37

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

Esporas inhibidas por el ácido. El calor leve destruye las células vegetativas

Calor de alta intensidad se requiere para destruir las esporas.

(CALOR LEVE)

(CALOR INTENSO)

Alimentos de Alta Acidez Alimentos de Baja Acidez

38

Control de Bacterias por medio de la

Actividad de Agua (aw)• Disponibilidad de agua es

importante para el crecimiento de las bacterias

• Se puede medir mediante la determinación de la actividad de agua

• Influenciado por la capacidad de los ingredientes de combinarse con el agua 39

Métodos para Determinar el aw

• Higrómetro eléctrico se usa para medir humedad relativa de equilibrio

40

Métodos para Determinar el aw

• La mayoría de los alimentos tienen un aw mayor de 0.95 y la mayoría de los microrganismos crecerán por encima de este punto

41

Actividad de Agua de Algunos Alimentos Comunes

Alimento aw Embutido de hígado 0.96 Queso de untar 0.95 Salsa de chocolate 0.83 Alimentos de humedad intermedia para animales 0.83 Salami 0.82 Salsa de soya 0.80

Leche en polvo - 8% Humedad total 0.70 Mantequilla de maní – 15% humedad total 0.70

42

Requerimientos Mínimos de aw para el Crecimiento de los

Microorganismos

C. botulinum 0.93

Salmonella 0.93

Levaduras 0.88

Staphylococcus aureus* 0.85

Hongos (e.g. Aspergillus) 0.75

*Bacteria, no formadora de esporas, causante de intoxicación en alimentos, se destruyen rápidamente con calor. Síntomas severos, pero rara vez muerte

43

Regulaciones relacionadas a la actividad de agua (aw)

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

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

44

Regulaciones relacionadas a la actividad de agua (aw)

• 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

• Si aW es menor de 0.85, nada aplica!

45

Sal y Actividad de Agua

El crecimiento de las cepas de C.

botulinum están inhibidos a

concentraciones de sal mayores a

10 porciento, que es equivalente a una

actividad de agua de 0.9346

Indicadores de deterioro bacteriano

• La mayoría de las bacterias producen gas durante su crecimiento

• Organismos esporulados producen ácido sin producción de gas

47

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

cuando el abultamiento no seade origen microbiano

Deterioro de alimentos enlatados

48

Causas de Deterioro Bacteriano en productos enlatados

• Deterioro incipiente (pre-procesamiento)

• Contaminación luego del procesamiento (infiltración)

• Procesamiento térmico inadecuado• Deterioro termotróficos• Deterioro por bacterias ácido-

tolerantes formadoras de esporas 49

Deterioro Incipiente (Antes del Procesamiento)

Deterioro microbiano causado por demoras entre la operación de

sellado y el procesamiento térmico

50

Contaminación Después del Procesamiento

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

• Infiltración de microrganismos • Generalmente debido a sellos

defectuosos, latas dañadas por abuso o agua de enfriamiento contaminada51

Procesamiento Térmico Inadecuado

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

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

52

Deterioro Termofílico

• 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 o mantenerse fuera del rango óptimo de crecimiento para estos microrganismos

53

Deterioro por bacterias acidotolerantes formadoras de

esporas • Alimentos acidificados no

necesitan tratamiento de calor severo, por lo tanto, puede que cierta variedad de esporas ácido-tolerantes sobrevivan

• Este deterioro puede eliminarse disminuyendo el pH del producto por debajo de 4.2 o incrementando el tratamiento térmico54

Otras causas de deterioro

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

• Sobrellenado de envases puede dar la impresión de deterioro

• Sellar las latas con ningún o poco vacío puede dar la impresión de deterioro.55

¿Preguntas?

56

??!!