Conservación en Atmósferas Modificadas

En los últimos años ha crecido el interés de los Consumidores europeos y americanos por los

alimentos mínimamente procesados

En los últimos años ha crecido el interés de los Consumidores europeos y americanos por los

alimentos mínimamente procesados

Fresco

Nutritivo

Rápido

Buensabor

Este interés por los alimentos mínimamenteProcesados ha sido el motor que ha impulsadoA la industria y al mundo científico a abordar

El desarrollo de nuevas tecnologías o a la Adaptación de las tecnologías tradicionales

A los nuevos tiempos

Este interés por los alimentos mínimamenteProcesados ha sido el motor que ha impulsadoA la industria y al mundo científico a abordar

El desarrollo de nuevas tecnologías o a la Adaptación de las tecnologías tradicionales

A los nuevos tiempos

Los alimentos mínimamente procesados ofrecen todas las ventajas mencionadas, pero también han traído

retos relacionados fundamentalmente con la inocuidad alimentaria

Los alimentos mínimamente procesados ofrecen todas las ventajas mencionadas, pero también han traído

retos relacionados fundamentalmente con la inocuidad alimentaria

• Clostridium botulinum

• Clostridium perfringens

• Bacillus cereus

• Clostridium botulinum

• Clostridium perfringens

• Bacillus cereus

En general los procesos aplicados no inactivancompletamente a los microorganismos patógenos

y alteradores

En general los procesos aplicados no inactivancompletamente a los microorganismos patógenos

y alteradores

Vida útil e inocuidadVida útil e inocuidad

La consecuencia es que el concepto tradicional de inocuidad de los alimentos no se puede extrapolar

a estos nuevos productos

La consecuencia es que el concepto tradicional de inocuidad de los alimentos no se puede extrapolar

a estos nuevos productos

CANCELLED

MAP y VP han llegado a ser muy populares en suuso como tecnologías de conservación

MAP y VP han llegado a ser muy populares en suuso como tecnologías de conservación

90 % de carne de vacunocriada en USA90 % de carne de vacunocriada en USA

90-95 % de la pasta frescaconsumida en UK90-95 % de la pasta frescaconsumida en UK

Uso de MAP y VPUso de MAP y VP

Hebreos o chinos o druidas que transportaban frutasen recipientes cubiertos con hojas frescas. La respiración

de los frutos aumentaba el nivel de CO2

En 1882 se conoce que el CO2 prolonga la vida comercial de Carnes frescas

A finales de los sesenta uso comercial del CO2 para prolongarla vida comercial de carnes rojas

Productos MAP o VPProductos MAP o VP

Frutas y vegetales

Derivados lácteos

Productos de la pesca

Carnes Cocinadas o frescas

Pasta fresca

TerminologíaTerminología

Almacenamiento hipobáricoAlmacenamiento hipobárico

Envasado al vacíoEnvasado al vacío

Envasado en atmósfera modificadaEnvasado en atmósfera modificada

Envasado en atmósfera controladaEnvasado en atmósfera controlada

Almacenamiento hipobáricoAlmacenamiento hipobárico

Los alimentos se almacenan en presencia de aire con baja presión y temperatura y elevada humedadLos alimentos se almacenan en presencia de aire

con baja presión y temperatura y elevada humedad

CONTROLCONTROL

VENTILACIONVENTILACION10 mm HgEs eficaz encarnes

10 mm HgEs eficaz encarnes

Envasado al vacíoEnvasado al vacío

AIRE

CO2

O2

10-20%

CO2O2

N2

MAP rica en O2

MAP pobre en O2

70 % O2

0-20 % N2

20-30 % CO2

10 % O2

20-30 % CO2

60-80 % N2

Atmósfera modificadaAtmósfera modificada

No se puede reajustar Durante el almacenamientoNo se puede reajustar Durante el almacenamiento

(carnes rojas)

(producto procesado)

Atmósfera controladaAtmósfera controlada

CO2O2

N2

No varían con el almacenamientoNo varían con el almacenamiento

Necesidades de gases de los microorganismosNecesidades de gases de los microorganismos

AnaerobiosAnaerobios

AerobiosAerobios

Facultativos

Microaerofilos

Alteración del alimentoAlteración del alimentoAerobiosO2

O2 Se inhiben y no alteranSe inhiben y no alteran

AnaerobiosO2 Mueren o no se

desarrollanMueren o no se

desarrollan

O2 Crecen y pueden producirtoxinas

Crecen y pueden producirtoxinas

C. botulinumC. perfringens

O2

O2

Se desarrollan y alteran o Producen toxinas

Se desarrollan y alteran o Producen toxinas

Salmonella

Staphilococcus aureus

Echerichia coli

Listeria monocitogenes

Facultativos

Lactobacillus

Enterococcus

Inocuidad de los alimentos MAP y VPInocuidad de los alimentos MAP y VP

En lo que concierne a la microbiología MAP y VPHay que distinguir entre:

En lo que concierne a la microbiología MAP y VPHay que distinguir entre:

Microorganismos alteradoresMicroorganismos alteradores

Microorganismos patógenosMicroorganismos patógenos

CalidadSeguridad

Seguridad

Microorganismos alteradoresMicroorganismos alteradores

BACTERIASBACTERIAS

Dos categoríasGram +

Gram -

Menos sensibles al CO2

Muy sensibles al CO2

Afecta al equilibrio de laflora microbiana en MAPAfecta al equilibrio de laflora microbiana en MAP

Pseudomonas spp

Enterobacteriaceae

Acinetobacter

Moraxella

Enterococcus

Lactobacillus spp

Brocothrix thermopacta

Gram -Gram -

Gram +Gram +

Carne almacenada en refrigeración

Carne almacenada en refrigeración

Carne almacenada en MAP

Carne almacenada en MAP

Mohos y levadurasMohos y levaduras

MohosMohos Se inhiben por la falta de oxígeno

LevadurasLevaduras Crecen a presiones bajas de oxígenoy pueden alterar a los productos MAP

Microorganismos patógenosMicroorganismos patógenos

Dos gruposDos grupos

Células vegetativasCélulas vegetativas

EsporasEsporasAerobiosAerobios

AnaerobiosAnaerobios

Células vegetativasCélulas vegetativas

Listeria monocitogenes

Yersinia enterocolitica

Aeromonas hidrofila

Crecen a 5 o menos ºC

Salmonella

Staphilococcus aureus

Escherichia coli (O157:H7)

Crecen entre 5 y 12 ºC

EsporuladosEsporulados

Bacillus cereus

Clostridium botulinum

Clostridium perfringens

Aerobio

Anaerobios

O2

CO2

Aerobios Anaerobios y facultativos

Tiempo de vida útil

Fase de latencia

Crecimiento

Tiempo de vida útil

Problemas de seguridadProblemas de seguridad

Factores que determinan la seguridadmicrobiológica de productos MAPFactores que determinan la seguridadmicrobiológica de productos MAP

Aerobios

Anaerobios y facultativos

No hay signos de alteraciónNo hay signos de alteración

Producción de toxinaProducción de toxina

Relación entre alteradores y patógenosRelación entre alteradores y patógenos

La forma en que se vende el alimentoLa forma en que se vende el alimento

Carne frescaCarne fresca

Producto listo para comerProducto listo para comer

CocinadoInactiva células

vegetativasInactiva células

vegetativas

Se calientaNo inactiva células

vegetativasNo inactiva células

vegetativas

Relación entre alteración e inocuidadRelación entre alteración e inocuidad

DefinicionesDefiniciones

Alteración microbiológica:

Crecimiento de microorganismos que hacen al alimentoinaceptable para el consumo debido a cambios de color,aroma o textura.

Patogenicidad:

Presencia o desarrollo de suficientes microorganismospatógenos o de sus toxinas como para producir laenfermedad o incluso la muerte del consumidor

Dos situacionesDos situaciones

Alimento alterado sin llegar a ser inseguroAlimento alterado sin llegar a ser inseguro

Alimento inseguro sin apariencia de alteraciónAlimento inseguro sin apariencia de alteración

Situación de abuso de temperatura ofallo en el envase en alimento MAP

Situación de abuso de temperatura ofallo en el envase en alimento MAP

Cuatro escenarios en la relación entre microorganismospatógenos y alteradoresCuatro escenarios en la relación entre microorganismospatógenos y alteradores

El número de ambos, microorganismos patógenos y alternadores, permanece bajo, así no hay peligro sobre la salud y el alimento no se altera. En esta situación el sistema MAP funciona correctamente y el tiempo de vida útil del producto se puede mantener.

El número de ambos, microorganismos patógenos y alternadores, permanece bajo, así no hay peligro sobre la salud y el alimento no se altera. En esta situación el sistema MAP funciona correctamente y el tiempo de vida útil del producto se puede mantener.

El organismo alterante prolifera pero el patógeno no crece. Esta no es una situación deseable considerando la calidad del producto y por consiguiente no se debe mantener la vida útil, pero no hay riesgo sobre la salud del consumidor.

El organismo alterante prolifera pero el patógeno no crece. Esta no es una situación deseable considerando la calidad del producto y por consiguiente no se debe mantener la vida útil, pero no hay riesgo sobre la salud del consumidor.

Posible uso de microorganismos alteradores comoindicadores de seguridad

Posible uso de microorganismos alteradores comoindicadores de seguridad

Ambos microorganismos, patógenos y alteradores crecen en el producto. De nuevo el alimento no es aceptable bajo el punto de vista de la calidad. Sin embargo, en este caso hay un riesgo serio sobre la salud del consumidor.

Ambos microorganismos, patógenos y alteradores crecen en el producto. De nuevo el alimento no es aceptable bajo el punto de vista de la calidad. Sin embargo, en este caso hay un riesgo serio sobre la salud del consumidor.

Retirada inmediata del alimento de la cadena

El organismo patógeno crece pero no el alterador. Esta es una situación bastante grave ya que no hay un indicador de la alteración y el alimento aparece inocuo a los ojos del consumidor. Esta es la principal preocupación respecto a los alimentos MAP y VP. Hay estudios que indican que el Clostridium botulinum puede producir toxina antes de cualquier signo de alteración del producto (Betts 1995).

El organismo patógeno crece pero no el alterador. Esta es una situación bastante grave ya que no hay un indicador de la alteración y el alimento aparece inocuo a los ojos del consumidor. Esta es la principal preocupación respecto a los alimentos MAP y VP. Hay estudios que indican que el Clostridium botulinum puede producir toxina antes de cualquier signo de alteración del producto (Betts 1995).

Esporulados patógenosEsporulados patógenos

La carne debido a su valor nutritivo es muy favorablepara el desarrollo de todo tipo de microorganismos

La carne debido a su valor nutritivo es muy favorablepara el desarrollo de todo tipo de microorganismos

Células vegetativasCélulas vegetativas

MicroorganismosesporuladosMicroorganismosesporulados

Se pueden controlar conmedidas higienicas y

evitando recontamienación

Se pueden controlar conmedidas higienicas y

evitando recontamienaciónClostridium botulinumClostridium perfringensClostridium botulinumClostridium perfringens

Clostrium botulinumClostrium botulinum

El Clostridium botulinum es el principal problemade las carnes MAP y VP de larga duración, sobre todo

aquellas que han sufrido un tratamiento térmico de cocción

El Clostridium botulinum es el principal problemade las carnes MAP y VP de larga duración, sobre todo

aquellas que han sufrido un tratamiento térmico de cocción

. Proporción de casos de botulismo (en porcentaje) en distintos países en función del tipo de alimento implicado.

PAIS PERIODO CARNE (%) HORTALIZAS (%) OTROS (%)

ESPAÑA 1969-88 38 60 2

POLONIA 1984-87 83 5 12

ALEMANIA 1983-88 78 9 13

ARGENTINA 1980-89 29 36 35

CANADA 1971-89 72 8 20

FRANCIA 1978-89 89 6 3

JAPON 1951-87 0 1 99

  Cepas proteolíticas(mesófilas)

Cepas no proteolíticas (psicrotrofas)

Temperatura mínima de crecimiento

10°C 3’3°C

Termorresistencia (D100°C) 25 minutos <0’1 minutos

pH limitante del crecimiento

4’6 5’0

Concentración de NaCl (%) limitante para el

crecimiento

10% 5%

Tipo de toxina serológico A, B, F B, E, F

Brotes que han originado Alimentos enlatados de baja acidez, caseros e

industriales

Productos de origen marino fermentado

Riesgo en alimentos Productos enlatados y elaborados cárnicos

Productos mínimamente procesados refrigerados

Características fisiológicas relevantes en alimentos y productos implicados en brotes de botulismo de origen alimentario

Características fisiológicas relevantes en alimentos y productos implicados en brotes de botulismo de origen alimentario

Factores que aumentan el riesgo deBotulismo en MAP

Factores que aumentan el riesgo deBotulismo en MAP

Procesado inadecuado

El alimento y el envase pueden soportar el crecimientoy la producción de toxinas

Consumo del producto contaminado sin calentamientoo cocinado

Abuso de temperatura en el almacenamiento

Procesado inadecuado

El alimento y el envase pueden soportar el crecimientoy la producción de toxinas

Consumo del producto contaminado sin calentamientoo cocinado

Abuso de temperatura en el almacenamiento

Restringir la vida útil en menos de 10 días para este tipode alimentosRestringir la vida útil en menos de 10 días para este tipode alimentos

Barreras antibotulínicasBarreras antibotulínicas

Tener una actividad de agua menor de 0.93

Tener un pH de 4.6 o menos

Conservados con NaCl o NO2

Contener niveles elevados de apatógenos en lasMaterias primas

Mantener temperaturas de refrigeración inferiores a 3.3ºC

Tener una vida comercial definitiva que no pase de10 días

MAP MAP

pHpH

Tratamiento térmico suaveTratamiento térmico suave

Baja actividad de aguaBaja actividad de agua

RefrigeraciónRefrigeración

Para conseguir alargar la vida del alimentoPara conseguir alargar la vida del alimento

Antimicrobianos naturalesAntimicrobianos naturales

++

Conservadores (ClNa, NO2)Conservadores (ClNa, NO2)

Microbiología predictiva y supapel en la inocuidad de productos MAP

Procesos de conservación

Inactivar

Microorganismos

Inhibir Relentizar

MICROBIOLOGÍA PREDICTIVA

Campo de estudio que combina elementos de microbiología,

matemáticas y estadística para desarrollar modelos que

describan y predigan el crecimiento o muerte de los

microorganismos, cuando se les somete a condiciones

medioambientales específicas (Whiting, 1995).

Los modelos son descripciones simplificadasde la realidad

Clasificación de los modelos

Modelos de inactivación/supervivencia

Modelos de crecimiento

Modelos de nivel primario:

Modelos de nivel secundario:

Superficie de respuesta

Modelo de BaranyiModelo de Bigelow

Modelos de nivel terciario:

Martínez y Tejedor (IATA)

Laboratorio procesos conservación (IATA)

Los modelos de nivel primario describencambios en el número de microorganismos u otras respuestas microbianas con el tiempo.

0

2

4

6

8

10

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

time (h)

conc

. (lo

g10

cfu/

ml)

0

2

4

6

8

10

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

time (h)

conc

. (lo

g10

cfu/

ml)

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30

time (h)

conc

. (lo

g10

cfu/

ml)

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30

time (h)

conc

. (lo

g10

cfu/

ml)inactivación

crecimiento

supervivencia

Modelos de inactivación: Velocidad alta de muerte de los microorganismos por la acción deun agente activo

Modelos de supervivencia: Disminución de la carga microbiana de forma mas lenta y noimplica estrerilidad comercial

Los modelos matemáticos son los mismos en ambos casos

ktNN )ln()ln( 0

Dk

303.2

)log(

4exp1)ln(

tN

nbt

NN

exp

0

Exponencial

Logística

Distribución deWeibull

Los valores D se usaron con éxito para

asegurar que los alimentos enlatados estaban

libres de riesgo de alteración por Cl. botulinum

Estos modelos establecen la relación existente

entre el tiempo y la inactivación de un microorga-

nismo a una temperatura dada

Frequerido= D (logNo-logNF)

0

0.1

14 15 16 17 18

temperature (°C)Sq

r(slop

e)0

2

4

6

8

10

0 10 20 30

time (h)

conc

. (lo

g10

cfu/

ml)

Bacterial growth curves at different temperatures

Constant b-value

(Ratkowsky)

Sqr(slope) at different temperatures

Constant spec.rate

Modelos primarios de crecimiento

tNN )ln()ln( 0

cxba

NN

exp1

)ln()ln( 0

1expexp)ln()ln( max

0 tA

ANNe

)exp(

1)(exp1ln)()ln()ln( max

max0 AtA

tANN nn

Exponencial

Logístico

Gompertz

Baranyi

Los modelos secundarios describen lasrespuestas de los parámetros de los modelosprimarios a los cambios en las condiciones medioambientales

5.6

6

6.4

6.8

1

2

3

4

5

-2.6

-2.2

-1.8

-1.4

-1

-2.6

-2.2

-1.8

-1.4

-1

Ln(

spec

.g.r

ate)

NaCl (%) pH

superficie de respuesta

Modelos secundarios de inactivación

zTT

DD rr

log

2logpH

dpHc

Tb

ak

221 .....log TbpHbTbaD i

22

* 11loglog

pHpH

zpHTT

zTDD

Modelo del z

Lineal

Polinómico

Basado en elModelo de Bigelow

221 .....log TbpHbTba i

2

2ln eawdaw

T

c

T

ba

0TTak

Lineal

Polinómicos

Raíz cuadrada

Modelos secundarios de crecimiento

Inactivación y crecimientoInactivación y crecimiento

Redes neuronales

Los modelos terciarios son programas deordenador que transforman a los modelosprimarios y secundarios en herramientas de fácil uso para los usuarios del modelo

Inactivación crecimiento

© A Martínez y W Tejedor

(Baranyi)

Análisis de peligros y control de puntos críticos

El análisis de peligros es vital para desarrollarel sistema de control de puntos críticos y aquíla microbiología predictiva también puede jugarun papel importante.

Los modelos se pueden usar como una guía enla evaluación de problemas potencialesLos modelos se pueden usar como una guía enla evaluación de problemas potenciales

indicar donde es necesario análisis delaboratorio y donde noindicar donde es necesario análisis delaboratorio y donde no

Los modelos pueden proporcionar informaciónde utilidad para decidir en determinadassituaciones:

Estimación del riesgo

Los modelos de tiempo de crecimiento ysupervivencia pueden ayudar a decidir si después de un almacenamiento o inactiavcióna un tiempo y temperatura puede existir riesgo en un determinado alimento

Los modelos pueden proporcionar informaciónde utilidad para decidir en determinadassituaciones:

Estimación del riesgo

Los modelos de tiempo de crecimiento ysupervivencia pueden ayudar a decidir si después de un almacenamiento o inactiavcióna un tiempo y temperatura puede existir riesgo en un determinado alimento

Identificación de los puntos críticos de control

Puede existir un punto crítico donde el modelo indica que un cierto nivel de un factor permite el crecimiento microbiano

Identificación de los puntos críticos de control

Puede existir un punto crítico donde el modelo indica que un cierto nivel de un factor permite el crecimiento microbiano

Ayuda en la toma de decisiones

Necesitamos conocer que hacer con un alimento que se elaboró bajo condicionesque sobrepasaron los límites críticosestablecidos

Ayuda en la toma de decisiones

Necesitamos conocer que hacer con un alimento que se elaboró bajo condicionesque sobrepasaron los límites críticosestablecidos

Evaluar el impacto de los cambios en la formulación o proceso sobre el sistema de ARCPC

Evaluar el impacto de los cambios en la formulación o proceso sobre el sistema de ARCPC

Valoración del Riesgo Microbiológico(MRA)

Identificación del peligro

Caracterización del peligro

Valoración de la exposición

Caracterización del riesgo

Valoración de la exposiciónValoración de la exposición

Es la estimación de la probabilidad de que unindividuo o población se exponga a un peligromicrobiológico y cual puede ser el númerode microorganismos que se podría ingestar

Es la estimación de la probabilidad de que unindividuo o población se exponga a un peligromicrobiológico y cual puede ser el númerode microorganismos que se podría ingestar

Valoración de la exposición

nbt

NN

exp

0

Inactivación

tNN )ln()ln( 0 Crecimiento

)exp(

1)(exp1ln)()ln()ln( max

max0 AtA

tANN nn

Germinación

Probabilidad

Análisis cuantitativo de riesgos Microbiológicos

(QMRA)

La evaluación de la inactivación y crecimientoMicrobiano es un proceso importanteLa evaluación de la inactivación y crecimientoMicrobiano es un proceso importante

Los modelos actuales son deterministas

nbt

NN

exp

0

Modelos probabilísticos que describan la Variabilidad y las incertidumbre

Modelo de Weibull

Evolución

Every model is wrong. The question is, how much wrong still useful it can be. (Box and Draper)