CONTAMINACIÓN MICROBIOLÓGICA

2013

CONCEPTOS BÁSICOS | Contaminación microbiológica Alteración de un proceso, producto o sistema por la introducción de un agente contaminante ajeno a ese medio (microorganismos), causando inestabilidad o variaciones en el medio que se encuentra.

BIOPELÍCULA (BIOFILM)

| Microsistema organizado y conformado por uno o varios microorganismos asociados a una superficie, con características funcionales y estructuras complejas.

GENERALIDADES

El crecimiento en biofilms representa la forma habitual de crecimiento de las

bacterias en la naturaleza

El crecimiento en biofilms representa la forma habitual de crecimiento de las

bacterias en la naturaleza

Todos los microorganismos realizan cambios estructurales y metabólicos

para adaptarse al biofilm

Todos los microorganismos realizan cambios estructurales y metabólicos

para adaptarse al biofilm

LOCALIZACIÓN DE MICROORGANISMOS

| En el aire y partículas de basura

| Agua utilizada para diluir o enjuagar

| Materia prima (Aditivos orgánicos)

| Sistema (filtros de agua sucios)

| Los trabajadores (higiene personal)

SIGNOS DE CONTAMINACIÓN MICROBIOLÓGICA

| Decoloración en la superficie | Cambio propiedades fisicoquímicas | Generación de gas | Acumulación de biomasa

| Rompimiento de la emulsión | Mal olor | Coagulación | Crecimiento microbiano visible

PRESENCIA DE BIOFILM

Esta conformación ocurre cuando los microorganismos se adhieren a una superficie, formando una comunidad o

colonias, que excretan sustancias protectoras.

Forma canales que permiten la circulación de agua, enzimas,

nutrientes y residuos contaminan el sistema o producto.

COMPOSICIÓN DEL BIOFILM

97% de agua Células bacterianas Exopolisacáridos Macromoléculas (DNA, proteínas) Productos procedentes de la lisis bacteriana

Glicocalix 75% Sales

Componentes Principales Componentes Principales Otros Componentes Otros Componentes

PROPIEDADES DE LA BIOPELÍCULA

| Color y consistencia | Densidad | Erosión | Espesor

| Viscosidad | Hidrofílica

FORMACIÓN DE BIOFILM

1. CREACIÓN DE LAS CONDICIONES ADECUADAS

| La superficie es adicionada con una película de (moléculas orgánicas), atrayendo microorganismos por medio de los sistemas quimiotáctiles que poseen.

Bacterias gram -: flagelos, fimbrias tipos I y IV Bacterias gram +: proteínas de superficie (AHE, Bap, Esp) Otros: motilidad que contrarresta las repulsiones hidrofóbicas

2. INICIO DE ADHERENCIA EN LA SUPERFICIE

| Deposición y adhesión de microorganismos, una vez adheridos comienzan a dividirse y extenderse por el sitio de unión formando microcolonias.

Establecimiento de interacciones físicas y electrostáticas

Adhesión reversible

3. FORMACIÓN DE MICROCOLONIAS

| Producción de exopolisacáridos y estimulación de proteínas receptoras de la pared bacteriana.

Adhesión irreversible

Desarrollo de puentes célula-célula, estabilización de la estructura

(Maduración)

Se constituye la matriz del biofilm y se forman canales

FORMACIÓN DE SLIME (EXOPOLISACARIDOS)

Una bacteria dependiendo de las condiciones ambientales, produce distintos exopolisacáridos como componentes de la matriz del biofilm.

Microorganismo Exopolisacárido

P. aeuruginosa Alginato

Styphimorium Celulosa

V. cholerae Glucosa y galactosa

S. aureus poly-N-acetilglucosamina

Se asocian firmemente a las paredes celulares bacterianas (cápsula)

Se liberan en el medio de crecimiento

4. CONSORCIO DE MICROORGANISMOS (INICIO DEL BIOFILM) | Las bacterias adheridas crecen formando microcolonias

(matriz del biofilm), algunas bacterias se liberan para colonizar nuevas superficies.

Unidades fundamentales del biofilm

Inicio del proceso de maduración: Crecimiento tridimensional y definición de la arquitectura por interacción de las bacterias adheridas.

5. DESPRENDIMIENTO DE BIOMASAS (COLONIZACIÓN DEL SISTEMA)

| Maduración del biofilm, creación de ambientes heterogéneos, compuestos de 10-15% de células y de 75-90% de exopolisacáridos.

Algunas bacterias de la matriz se liberan para colonizar nuevas

superficies

Existen bacterias deficientes en la síntesis de exopolisacáridos, estas no se fijan al biofilm, escapando y contaminando otra parte del sistema.

6. INICIO DE LA CONTAMINACIÓN MICROBIOLÓGICA

| Dispersión de células a otras regiones del sistema, por un proceso activo y regulado por las células adheridas.

Disponibilidad de nutrientes, O2, pH, presencia de compuestos químicos

Las condiciones ambientales interfieren en la dispersión de la biopelícula

REGULACIÓN DEL PROCESO DE FORMACIÓN DEL BIOFILM

| Características | Heterogeneidad | Diversidad de microambientes | Resistencia a antimicrobianos

y detergentes | Capacidad de comunicación

intercelular | Adherencia

BIOFOULING

| Contaminación de un sistema por la actividad microbiana del biofilm.

Canales para intercambio de nutrientes y eliminación de

metabolitos de desecho

Principales microorganismos de desarrollo bacterias, hongos y protozoos

QUORUM SENSING

| Comunicación entre microorganismos, regulación y expresión de genes específicos por medio de moléculas de señalización.

Se desarrolla en una interfase líquido-sólido, la velocidad de flujo influye en el desprendimiento físico de los moos

Los moos producen sustancias para estimular la propagación de colonias e inhibir el crecimiento de otros.

INFLUENCIA DEL BIOFILM EN LOS SISTEMAS

| Corrosión por influencia microbiológica. | Bloqueo del flujo en las tuberías, filtros, etc. | Rápida degradación de los compuestos orgánicos

Se requiere de: • Humedad • Bacterias • Cambios en los valores de pH • Aglomeración de sales

MICROORGANISMOS PRESENTES EN EL BIOFILM

| Todos los microorganismos que causan y forman parte del biofilm, solo pueden ser eliminados por la acción de un producto químico (biocida) en conjunto con la acción mecánica del sistema.

| Estos microorganismos requieren para su desarrollo de:

10-40% de agua 60-90% de contenidos sólidos Dureza del agua Acumulación de sales

BACTERIAS

| Bacterias sésiles | Bacterias oxidantes del hierro | Bacterias sulfato reductoras | Formadoras de esporas | Asimiladoras de nitrógeno | Bacterias patógenas

Aerobios: Aerobacter sp Bacillus sp Serratia sp Proteus sp Legionella sp

Facultativos: Pseudomonas sp Streptobacillus sp Gardnerella sp Streptococcus sp

Anaerobios: Bacteroides sp Clostridium sp Fusobactenium sp Desulfovibrio

HONGOS Y LEVADURAS Productores de filamentos largos Productores de filamentos cortos suaves Interfieren en la corrosión Problemas de olor

Aspergillus sp Alternaria sp Penicillum sp Mucor sp

Unicelulares Producción de pseudohifas y clamidosporas Formación de biomasa

Candida sp Saccharomyces sp

ALGAS | Algas verdes

Unicelulares y multicelulares (visibles) En mayor cantidad que otros tipos de algas Capas gruesas gelatinosas que tapan tuberías, coladeras y filtros

| Algas verde-azules

Con pequeños filamentos curvos que se mueven con el fluido del agua Visibles, tapan tuberías y coladeras Evitan recirculación del agua.

| Diatomeas Al morir, los restos de su esqueleto se depositan en capas masivas Tapan filtros

Preguntas?

Gracias por su atención….