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desarrolloingredientes antimicrobianos

Ingredientes antimicrobianos

Javier García Pina

Chemital s.a.


Introducción

� En los alimentos se entiende por conservación el conjunto de las acciones realizadas para mantenerlos con una naturaleza y/o propiedades deseadas el tiempo máximo posible.

� La conservación es la finalidad más importante del proceso de los alimentos, y constituye la parte central y fundamental de la ciencia y tecnología alimentaria.

� La calidad de un alimento puede ser afectada de manera diversa por procesos físicos, químicos, bioquímicos y microbiológicos.

� En esta presentación nos centraremos en posibles alteraciones causadas por microorganismos y en las sustancias que pueden reducirlas y/o prevenirlas.

� Los animales y plantas sanas tienen los tejidos estériles. Sólo hay microbiotaen las superficies o tracto intestinal.


Antecedentes históricos

� La necesidad de conservar alimentos viene como consecuencia del cambio de hábitos del hombre al pasar de nómada a agricultor.

� Muchos procedimientos de conservación fueron desarrollados antes de que se conocieran los microorganismos.


Desarrollo histórico de la conservación “Química”

Tiempos prehistóricos: Sal común, humo.

Antiguo Egipto: Vinagre, sal y miel.

Antigua Roma: Dióxido de azufre para estabilizar el vino.

Alrededor de 1400: Aparecen los encurtidos.

1775: Hofer recomienda el Bórax.

1850-1980: Se descubren la acción antimicrobiana del ácido bórico, ácido sórbico, ácido fórmico, ácido salicílico, ácido benzóico, parabens, ácido propiónico, nisina, natamicina,...


Desarrollo histórico de la Microbiología Alimentaria

� Olvidándonos de los esfuerzos que tradicionalmente se han hecho para conservar los alimentos, no es hasta el siglo XIX cuando se estudia, la alteración microbiana, de los alimentos, de manera rigurosa.

� Con anterioridad a esta época, la mayor parte de trabajos e investigación se orientan hacia el área médica, prestándose poca atención a los alimentos.

� Es con Luis Pasteur, en 1857, cuando se establece la era moderna de la microbiología de los alimentos, al demostrar que son microorganismos los causantes de la alteración de la leche.


Clasificación de Whittaker:Relación filogenética entre procariotas y eucariotas


� Los microorganismos que nos podemos encontrar en un alimento, pertenecen fundamentalmente a:

- bacterias

- hongos


Tamaño de bacterias y virus


Morfología de bacteria Gram-positiva


Pared celular deGram-positiva y Gram-negativa


Morfología de hongos


Saccharomyces cerevisiae

– 21.000


Bacterias

Acinetobacter Erwinia PediococcusAeromonas Escherichia ProteusAlcaligenes Flavobacterium PseudomonasArcobacter Hafnia PsychrobacterBacillus Kocuria SalmonellaBrochotrix Lactococcus SerratiaCampylobacter Lactobacilus ShewanellaCarnobacterium Leuconostoc ShigellaCitrobacter Listeria StaphylococcusClostridium Micrococcus VagococcusCorynebacterium Moraxella VibrioEnterobacter Paenibacillus WeissellaEnterococcus Pantoea Yersinia


Mohos y Levaduras

MOHOS

Alternaria Cladosporium MucorAspergillus Colletotrichum PenicilliumAureobasidium Fusarium RhizopusBotrytis Geotrichum TrichotheciumByssochlamys Monilia Wallemia

Xeromyces

LEVADURAS

Brettanomyces Issatchenkia Schizosacharomyces

Candida Kluyveromyces Torulaspora

Cryptococcus Pichia Trichosporon

Debaryomyces Rhodotorula Zygosaccharomyces

Hanseniaspora Sacharomyces


Descripción matemática del crecimiento

� El crecimiento de los microorganismos, en muchos casos, es por división binaria. Se distinguen cuatro fases:

- fase de latencia- fase exponencial- fase estacionaria- fase de muerte

� Durante la fase exponencial cada microorganismo se divide a intervalos constantes, y la población se doblará en el transcurso del tiempo conocido como “tiempo de generación”.


Crecimiento microbiano

64

1

2

4

8

16

32


Crecimiento microbiano (escala aritmética)

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8

Nº de divisiones

Nº de Células


Crecimiento microbiano

1.81.51.20.900.600.300Logaritmo base 10

6543210Logaritmo base 2

26252423222120Potencia de 2

6432168421Número de bacterias


Tiempo de duplicación (TD)

“Es el tiempo requerido para duplicar el número de células o la biomasa”

Tiempo requerido

Nº de duplicaciones=


Descripción matemática del crecimiento

Nt = N0 × 2n

N0 = población inicial

Nt = población al tiempo t

n = nº de generaciones en el tiempo t

log Nt = log N0 + n × log 2

0,3010

log Nt - log N0 n = 0,3010 tt

log Nt - log N0=

nK =


El alimento como ecosistema

Factores

intrínsecos Factores

de proceso

Factores

extrínsecos

Efectos

netos

Factores

implícitos

Químicos Físicos

•Nutrientes

•pH y capacidad Tampón

•Potencial Redox

•Sustancias antimicrobianas

•HRE/ Aw

•Conc. de hielo y estados congelados

•Cambios coloidales

•Cambios en la composición del alimento

•Cambios de tipos microbianos

•Cambio en el número de microorganismos

•Velocidad de crecimiento de microorganismos

•Efectos sinérgicos de los microorganismos

•Efectos de antagonismo entre microorganismos

•Efectos atribuibles a los factores que actúan en combinación

•HRE durante el almacenaje

•Tª durante almacenaje

•Tensión de Oxígeno


Límite inferior del pH para el desarrollo.

5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.0

─Cl. botulinum───────────── Cl. perfringens─────────── Staph. aureus────────────Listeria monocytogenes──────Bacillus sp ──────────────────────── E. coli ────────────────────────── Salmonellae ───────────────────── B coagulans────────────────────────── Bacterias del acido láctico────────────────── Levaduras y mohos ─────────────────────────


Valores mínimos aproximados de aw necesarios para el crecimientode microorganismos de importancia alimenticia.

0,80Mohos productores de alteraciones

0,65Mohos xerofílicos

0,96AchromobacterOrganismos específicos 0,95Aerobacter aerogenes

0,95Clostridium botulinum

0,96Escherichia coli

0,75Bacterias halofílicas

0,95Bacillus subtilis

0,97Pseudomonas

0,86Staphylococcus aureus

0,62Saccharomyces rouxii

0,60Levaduras osmofílicas

0,88Levaduras productoras de alteraciones

0,91Bacterias productoras de alteracionesGrupos

aw mínimaOrganismos


Límites de aw para el desarrollo microbiano

1.0 0.95 0.90 0.85 0.60_______

─Pseudomonas s.p.p ─────

─ E.coli ────────────

── Lactobacillus s.p.p ────

─── Cl botulinum──────────

──── Cl. perfringens─────

──────Salmonellae ──────────

─────── Listeria monocytogenes ───

─────── Staph aureus────────────

─────── Bacillus spp ─────────────

─────── Micrococcus sp ─────────────

───────── Levaduras y mohos────────────────

───────── Levaduras osmófilas y mohos────────────────

xerófilos


Clasificación de los microorganismos de importancia en los alimentos según sus temperaturas óptimas aproximadas (ºC)

Tipo Temperatura Temperatura Temperaturade organismo mínima* óptima máxima

Psicrófilos -15 10-15 18-20Psicrótrofos -5 20-30 35-40Mesófilos +5-10 30-37 c.45Termotrofo 10 42-46 c.50Termófilos 25-45 50-80 60-85

* Por razones prácticas definidas como la temperatura a la que el tiempo de generación o duplicación es mayor de 103

minutos.


Limite inferior de temperatura para el desarrollo microbiano

15ºC 10ºC 5ºC 0ºC -5ºC____

─ Cl. botulinum ────────

── Cl. perfringens─────────

── B. cereus ─────────────

─── Staph. aureus────────────

──── Bacterias del ácido láctico──────

──────Salmonellae ─────────────

────── Cl. botulinum E──────────────

─────── Listeria monocytogenes─────────

─────── Micrococcus sp ──────────────

───────── Pseudomonas fluorescens─────────

───────── Levaduras y mohos ─────────────────


Valores de los parámetros

-15ºC – + 85ºCTemperatura

-200mv – +200mv-200mv – +200mvEh

0,75 – 1,000,8 – 0,99aw

3,0 – 9,04,5 – 7,0pH

Desarrollo microbianoProductos cárnicos


Contaminación

Materias primas

Maquinaria y equipos

Métodos de elaboración

Manipulación

Medio Ambiente

Procedencia de la contaminación en un alimento


Principales técnicas de conservación de un alimento

Métodos de Conservación

en alimentos

Métodos de Conservación

en alimentos

InhibiciónInhibición

InactivaciónInactivación Evitar

recontaminaciones

Evitar

recontaminaciones

-Baja temperatura de

almacenamiento

-Reducción aw-Disminución de Oxígeno

-Incremento de CO2

-Acidificación

-Fermentación

-Adición de conservadores

-Congelación

-Recubrimiento de la superficie

-Modificaciones estructurales

-Modificaciones químicas

-Renovación de gases

-Cambios en la fase de

transición

-Baja temperatura de

almacenamiento

-Reducción aw-Disminución de Oxígeno

-Incremento de CO2

-Acidificación

-Fermentación

-Adición de conservadores

-Congelación

-Recubrimiento de la superficie

-Modificaciones estructurales

-Modificaciones químicas

-Renovación de gases

-Cambios en la fase de

transición

-Esterilización

-Pasteurización

-Radiación

-Por impulsos eléctricos

-Tratamiento con presión

-Cocción

-Freiduría

-”Blanqueo” (Blanching)

-Esterilización

-Pasteurización

-Radiación

-Por impulsos eléctricos

-Tratamiento con presión

-Cocción

-Freiduría

-”Blanqueo” (Blanching)

-Envasado

-Procesos higiénico

-Almacenamiento higiénico.

-Procesos asépticos

-Envasado

-Procesos higiénico

-Almacenamiento higiénico.

-Procesos asépticos


� Los conservantes son sustancias que inhiben el desarrollo de losmicroorganismos. Por regla general se consideran “sustancias conservantes” los que actúan a concentraciones inferiores al 0,5% .

� La cinética de la acción de los conservadores viene dada por:

K = constante de tasa de muerte

t = tiempo

zo = nº células vivas inicialmente

zt= nº células vivas tras el tiempo

ztt

z0× ln

1K =

Cinética de los conservantes


Utilización combinada de conservantes

� No se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo usual emplear una mezcla de ellos. Con ello se pretende:

� Ampliar el espectro de acción

� Conseguir efectos sinérgicos

� Reducir la concentración de conservantes individuales

� También es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones...)


Conservantes en la Industria Cárnica

E-214 a E-219

E-260, E-261, E-264, E-263

E-200, E-202, E-203

E-235� Pimaricina o Natamicina

E-220 a E-228� Dióxido de Azufre y Sulfitos

E-249, E-250, E-251, E-252� Nitrato y Nitrito

� Parabens

� Ácido Acético, Acetatos y Diacetatos

� Ácidos Sórbico y Sorbatos


¿Dónde actúan los conservantes?

� DNA

� SÍNTESIS PROTÉICA

� ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

�� MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

� PARED CELULAR

� EL MECANISMO DE TRANSPORTE DE NUTRIENTES


Nitrato y Nitrito

NITRATO

� Su acción antimicrobiana se dirige exclusivamente hacia las bacterias anaeróbicas y se debe fundamentalmente al nitrito que se genera.

� El nitrato es convertido en nitrito por acción de las bacterias.

NITRITO

�La acción antimicrobiana se debe al ácido nitroso, y a los ácidos de nitrógeno producidos a partir del mismo.

�Su efecto aumenta conforme baja el pH.

�Inhibe la acción de enzimas bacterianas, como las del sistema de la deshidrogenasa y de la utilización de la glucosa.


Dióxido de Azufre

� La acción antimicrobiana del dióxido de azufre se basa esencialmente en la inhibición de las reacciones catalizadas enzimáticamente.

� Su efecto inhibitorio es muy importante en enzimas con grupos SH.

� También inhibe las reacciones enzimáticas reaccionando con los producto finales e intermedios.

� En carne fresca y productos cárnicos inhibe el desarrollo de bacterias.

� También estabiliza el color de la carne y en cierta medida pueda dar, al consumidor, una impresión de frescura en la carne.


� El pH y el contenido en ácidos orgánicos de un alimento son dos factores que

determinan, no sólo los microorganismos que pueden sobrevivir durante el período de

almacenamiento sino también su capacidad para alterar dicho alimento.

� A “grosso modo” tanto los microorganismos capaces de alterar un alimento como los

de producir intoxicaciones, se desarrollan en un rango de pH comprendido entre 4,0 y

8,0 si bien mohos y levaduras pueden crecer y desarrollarse a un pH más bajo.

� El pH de un alimento puede bajarse artificialmente añadiendo cantidades

significativas de ácido (acético, cítrico, láctico,...) con el fin de limitar el crecimiento

microbiano.

Ácidos Orgánicos


�El efecto combinado de un pH bajo, más una concentración más o menos elevada

de un ácido débil, conduce a una acidificación del citoplasma, usualmente suficiente

para restringir el desarrollo microbiano, junto con otros efectos más específicos en

la actividad celular.

�Las soluciones ácidas contienen concentraciones elevadas de protones, tal que H+

y H3O+. En el caso de ácidos fuertes nos encontramos también con aniones (Cl-,

SO2-,...) y moléculas no disociadas en el caso de ácidos débiles. De hecho todo ello

puede afectar a las células microbianas, bien individualmente, o en combinación.

� Diferenciar, a nivel de efectividad, entre pH y acción de los ácidos débiles es

importante. Así, mohos y levaduras pueden crecer en pH muy bajos en soluciones

de ácidos fuertes, pero no en las de ácidos débiles.


Descenso del pH exterior por adición de ácidos fuertes

inorgánicos

�Los ácidos fuertes están totalmente disociados en valores de pH próximos a la

neutralidad, y ejercen su efecto únicamente por la concentración de protones. Las

estructuras celulares que pueden verse afectados serían las membranas y

estructuras externas, y proteínas de la membrana plasmática.

�Los protones no pueden pasar prácticamente a través de las membranas de

fosfolípidos, ya que tienen una alta densidad de carga, y son insolubles en lípidos.

Cuando atraviesan dicha membrana lo hacen muy lentamente, posiblemente a

través de “canales de agua” o bien acoplándose a ácidos grasos libres. A modo de

resumen se puede decir que los ácidos fuertes no afectan al pH citoplasmático

(pHi).


Vamos a considerar cuatro:

� El valor pKa

� El coeficiente de reparto

� La solubilidad

� La volatilidad

Propiedades de los ácidos orgánicos y ésteres


En solución los ácidos débiles no están totalmente disociados en sus iones, sino que

hay un equilibrio entre las moléculas de ácido sin carga, y sus respectivos aniones y

cationes.

HA A- + H+

Ácido Anión Catión

La proporción de ácido/anión es dependiente del pH, y así a pH bajo, la alta

concentración de protones dará lugar a una mayor proporción de moléculas de ácido

y a menos aniones. El pKa es el pH al que las concentraciones de ácido y anión son

iguales. Para varios ácidos se asume que sólo la parte no disociada tiene capacidad

antimicrobiana, de acuerdo a ello en valores de pH elevados, superiores al valor de

pKa es de esperar que cualquier acción antimicrobiana sea débil.

El valor Pka


�Este coeficiente es la medida del carácter lipófilo de un compuesto. logPoct, es el

logaritmo de la distribución entre el octogonal y el agua. Así un logPoct de 1,0 indica

que el compuesto se distribuye 10 veces más en octanol. Los productos con valores

negativos de logPoct son los solubles en agua. Aunque las membranas de los

microorganismos no están compuestos por octanol, el logPoct , es un buen

parámetro del reparto de agentes antimicrobianos en las membranas microbianas.

�El coeficiente de reparto también es un buen indicador de la efectividad de

conservantes en alimentos con alto contenido en grasa ya que si son altamente

hidrofóbicos se disolverán más en la fase lipídica, lo que conducirá a un descenso de

la concentración efectiva.

�Los valores del logPoct de los aniones, debido a su carga negativa, es dos veces

inferior al de su ácido correspondiente, es decir que son menos hidrofóbicos.

Coeficiente de reparto, logPoct


Solubilidad

La solubilidad de un compuesto orgánico también se puede deducir de su coeficiente

de reparto y así, o más hidrofobicidad, menos solubilidad en agua. La solubilidad de

los ácidos orgánicos varia con el pH, y así a pH más bajos, menor es la solubilidad.

Los problemas que a veces plantea la solubilidad limitada de un compuesto se puede

paliar en parte con agitación mecánica.

Volatilidad

En sistemas experimentales, a veces la ausencia de actividad antimicrobiana

detectable puede haber sido causada por la agitación en un cultivo aeróbico con

agitación. Esto sucede de manera particular con productos tales como el metil-acetato.


Mecanismos de acción antimicrobiana

Los podemos agrupar en cuatro apartados:

� Acidificación del medio externo

� Acidificación del citoplasma

� Acción sobre los lípidos y proteínas de las membranas

� Quelación de metales

� Acción sobre el metabolismo


Acidificación del medio externo

Tal vez el efecto antimicrobiano más obvio de la adición de ácidos orgánicos a alimentos y

bebidas sea aumentar la concentración de protones conduciendo a un descenso del pH.

Cada especie/cepa microbiana sólo puede desarrollarse entre unos valores determinados de

pH. Si el pH cae por debajo de este intervalo, se inhibe el crecimiento y el microorganismo

puede morir.

� pH<4,0 Inhibición de desarrollo vegetativo

� pH<4,5 Inhibición de germinación de esporas

� Mohos y levaduras pueden desarrollarse a pH = 1,6

El pH mínimo para el crecimiento microbiano son más bajos cuando se utilizan como

acidulantes ácidos fuertes vs. ácidos débiles. Ello hace presuponer que en la inhibición por

ácidos orgánicos existen otros mecanismos, además del descenso del pH del medio.


Los ácidos orgánicos en solución están en un equilibrio, dependiente del pH, entre las

moléculas de ácido y su anión correspondiente. La proporción de ácido no disociado se

incrementa conforme baja el pH. Dado que la actividad antimicrobiana aumenta a

medida que baja el pH, es plausible pensar que es la parte no disociada la que tiene

capacidad antimicrobiana.

Acidificación del citoplasma. La teoría clásica del ácido débil

Ácido

Anión + Protón

Anión Ácido

pH 6,50pH 4,75


La disociación del ácido libera protones.

Consecuencias:

� Disminución del pHi

� Inhibición de la glicólisis

� Inhibición transporte activo

Esta teoría de los ácidos no puede ser aplicada:

� Para ácidos insuficientemente hidrofóbicos (succínico, tartárico o

cítrico...)

� Cuando se utilizan a concentraciones bajas

� Cuando el pH externo es elevado


Acción en lípidos y proteínas de membranas

�Los ácidos grasos saturados tienen actividad antimicrobiana, que aumenta conforme aumenta

la longitud de su cadena, que se asocia al aumento de carácter lipófilo-hidrofobo.

�El aumento del coeficiente de reparto log Poct. es un indicador de la velocidad de paso al

interior celular y de la acumulación del compuesto en la fracción lipídica de la membrana

(valores superiores a 4,0).

�Los ácidos lipofílicos penetran en el citoplasma por difusión simple, si bien en cierta

circunstancia pueden penetrar por transporte activo.

�La fluidez de la membrana es finalmente regulada por los microorganismos especialmente

como respuesta a la temperatura. Concentraciones significativas de compuestos lipofílicos

influyen en la fluidez de la misma, incrementando la permeabilidad a protones e iones

metálicos, y originando una curvatura mayor lo que conduce a la formación de una “fase de

malla” transitoria, más porosa.


Quelación de metales

� La quelación de metales es un fenómeno propio de todos los ácidos orgánicos, si

bien a veces con poca afinidad. Los cationes metálicos forman complejos con los

aniones cargados negativamente. Estos complejos son prácticamente insolubles

y precipitan (por ejemplo: citrato de calcio, lactato de calcio, en vino).

� La capacidad quelante se mide por la cte. de estabilidad, que es el log. de la

cte. de equilibrio, e indica la afinidad del catión metálico por el anión.

� En los ácidos orgánicos, a más grupos carboxílicos, mas capacidad de quelación.

� La quelación de metales depende de la presencia de la forma aniónica, a su vez

dependiente del pH.


Como mecanismo inhibitorio, este se debe a:

� Eliminación de iones metálicos del medio.

� Eliminación de cationes de la pared/membrana del microorganismo.

La eliminación de iones metálicos de las paredes celulares en bacterias gram

negativas, las hace más sensibles a diferentes antibióticos, QACS, ...


Acción sobre el metabolismo

� Además de los efectos ya señalados, los ácidos en general son moléculas

reactivas, a las que se ha atribuido una serie de acciones específicas en

procesos tales que la respiración, fermentación y en enzimas específicos.

� La inhibición del metabolismo en general puede ser consecuencia de la

acumulación de aniones.

� Se ha sugerido que la acumulación de aniones sería la causa de las

diferencias en toxicidad observadas en diferentes ácidos.


Consideramos ácidos orgánicos de cadena corta los ácidos fórmico, acético,

propiónico, butílico y benzoico.

Para que estos ácidos actúen como agentes antimicrobianos, deben:

• Pasar libre y rápidamente a través de la membrana en su forma no

disociada.

• Liberar suficientes protones en el citoplasma como para impactar

significativamente en el pH citoplasmático, generalmente tamponado por

la cadenas de aminoácidos de las proteínas.

Ácidos orgánicos de cadena corta como agentes antimicrobianos


Estos ácidos se difunden de manera libre y rápida en las células microbianas, y

alcanzan su máxima concentración en 1 min. (aprox.). Cuando se ha llegado a

la máxima acumulación se establece un flujo en los dos sentidos entre el

interior y el exterior celular.

En cuanto a la liberación de protones esta dependerá de:

a) Del valor pKa del ácido

b) De la concentración

c) Del pH del medio

[ ]

-ApH=pK +loga AH


Las concentraciones de estos ácidos que se requieren para inhibir el

crecimiento de microorganismos acostumbran a ser altos, del orden del 1 al

4%, siendo el pH del medio del orden de 3 a 4,5.

Así, a modo de ejemplo, se necesita una concentración del 1% de ácido

acético, a un pH de 4,0 para inhibir mohos, levaduras y bacterias ácido

tolerantes.


La inhibición es causada por descenso del pH interno, lo que conduce a su vez a la

inhibición de la respiración, fermentación/glicólisis y transporte activo.

Todos estos efectos son reversibles, simplemente lavando las células.

En relación al pH externo, hay que considerar:

1) Su efecto en la proporción de ácido no disociado.

2) El pH diferencial entre el citoplasmático y el del medio que determina el grado

al que los conservantes se concentran en el citoplasma, lo que determina a su

vez la concentración de protones liberada en el mismo.

3) El pH por si mismo actúa directamente sobre el microorganismo.

También, como posible mecanismo del efecto sobre la fase estacionaria (alargándola),

se ha propuesto que la bomba de protones –H+- ATP asa, es activada a bajo pH.


�Ácidos valérico, hexanoico, heptanoico y sórbico.

�La cantidad necesaria de estos ácidos para causar inhibición, son sustancialmente más

pequeñas que la de los ácidos de cadena corta, como el acético. Ello sugiere que su

acción no puede ser totalmente atribuible a la simple acidificación del citoplasma. Si se

comparan las CMI de estos ácidos, con los del acético, vemos que son mucho más

bajos, y el pKa es prácticamente el mismo.

�La acción de estos ácidos se debe a su capacidad de provocar una pérdida y disipación

de la energía que la célula necesita para su propio metabolismo.

�La inhibición está influenciada por su grado de hidrofobicidad, lo que sugiere una

posible acción sobre la membrana, que podría conducir, entre otras, a una mayor

permeabilidad de protones, y a un cambio en la fluidez de la misma.

Ácidos de cadena media-corta, como agentes antimicrobianos


�Ácidos octanóico, nonanóico, decanóico, undecanóico y laúrico.

�La acción inhibitoria de estos ácidos no puede ser debida a su acción sobre el pH

citoplasmático ya que no liberan suficientes protones.

�Las moléculas no disociadas de estos ácidos pasan muy rápidamente a través de las

membranas biológicas, con valores t ½ <1 seg

�Su acción sería sobre la membrana, alterando su fluidez y estructura, en una forma

parecida a la de los detergentes.

Ácidos de cadena media-larga, como agentes antimicrobianos


�Posiblemente estos ácidos puedan sustituir la de la membrana de fosfolípidos

(fundamentalmente en levaduras), dando lugar a un cambio en la estructura de la

misma.

�Es probable que todos los ácidos grasos tengan tres acciones que actúan en

diferente proporción ya diferente concentración según el tipo de ácidos. Estas tres

actividades serían:

a) Ruptura de la membrana, provocando la muerte.

b) Inhibición del crecimiento por descenso del pH interno.

c) Agotamiento energético, al actuar sobre la membrana celular.


�La contaminación superficial en productos cárnicos tratados por el calor, y posteriormente

envasados en atmósfera modificada, es una de las principales causas de la alteración

organoléptica (acidificación, formación de gas, aparición de gas, aparición de líquido,...)

que puede sufrir un producto a lo largo de su vida comercial.

�Dicha contaminación, previa al proceso de envasado, puede proceder del medio

ambiente, de la manipulación, de la maquinaria y del método de trabajo.

�En casos extremos dicha contaminación puede dar lugar a la formación de biofilms,

biopelículas que protegen e incrementan la resistencia de los microorganismos formadores

de los mismos, siendo necesario el empleo de conservantes-desinfectantes para

eliminarlos.

�Si bien de manera no excluyente, entre los géneros bacterianos implicados en esta

alteración podemos considerar los siguientes: Lactobacillus, Pseudomonas, Listeria,

Bacillus, Escherichia.


Extractos de Plantas y Especias

� Las plantas y especias se han utilizado desde hace muchos años, no sólo por sus cualidades organolépticas, sino también por su capacidad conservadora y antioxidante.

� La mayoría de sus componentes antimicrobianos se identifican como metabolitos secundarios, teniendo un origen terpenoide o fenólico.

� Estos componentes los podemos agrupar en 4 grupos:


PHYTOALEXINAS:

Se producen como respuesta a una infección en la planta. Se conocen unos 200 tipos y actúan sobre hongos y bacterias gram-positivas.

Ejemplos de estos productos serían: quitinasas, thioninas, ceamatinas, thaumatinas...

ÁCIDOS ORGÁNICOS.

COMPUESTOS FENÓLICOS:

Compuestos caracterizados por uno o más anillos aromáticos, con grupos hidroxilos y diversos grupos funcionales. Se pueden clasificar en tres grupos:

a)Fenoles simples y ácidos fenólicos (etil-fenol, hidroquinasas...)

b)Derivados del ácido hidroxicinámico (p-cumárico).

c)Flavonoides (catequinas, proantociaminas...)

ACEITES ESENCIALES Y SUS COMPONENTES:Mezclas de ésteres, aldehídos, cetonas y terpenos, timol, cinamaldehído, eugenol...


Conservantes de procedencia animal

LACTOFERRINA ACTIVADA

Actúa uniéndose a la superficie celular tanto en bacterias gram-positivas, como gram-negativas.

INMUNOGLOBULINA-Y

Su capacidad de inhibición se manifiesta fundamentalmente en bacterias gram-negativas.

LISOZIMA

Actúa sobre gram-positivas.


Parabens

� Destrucción de la membrana celular

� Desnaturalización de las proteínas intracelulares

� Reacciones competitivas con coenzimas

� Inhibición de la absorción de nutrientes esenciales, tales como la glucosa y aminoácidos

� Su acción antimicrobiana es relativamente independiente del valor del pH del medio


NISINA

� Proteína de 34 aminoácidos producido por Lactococcus lactis.

� Actúa sobre la membrana citoplasmática inmediatamente después de la germinación de las esporas. No ataca directamente a las esporas, actuando tras el tratamiento térmico

� Su espectro de acción es relativamente estrecho, actuando exclusivamente sobre bacterias gram-positivas, bacterias lácticas, Bacillus, Clostridium y Listeria.

PEDIOCINA

� Producida por cepas del género Pediococcus.

� Actúa sobre Clostridios, B. cereus, S. aureus, Listeria y bacterias lácticas.

SAKACINA

� Producida los Lactobacillus sake.

� Actúa sobre Listeria, Clostridium, S. aureus y otros gram-positivos.

Bacteriocinas


Utilización de Conservantes

� Por regla general no se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo usual emplear una mezcla de ellos. Con ello se pretende:

� Ampliar el espectro de acción

� Conseguir efectos sinérgicos

� Reducir la concentración de conservantes individuales

� También es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones...)


Conservación Multifactorial

BARRERA EFECTO PRINCIPAL

Reducción del pH Fuerza a la célula a gastar energía para expulsar los H+ que se generan en el interior celular.

Adición de un ácido orgánico lipofílico

Incremento de H+ en el interior celular y disfunción de la membrana celular.

Reducción de la aw Se fuerza la osmorregulación, lo que lleva a la síntesis y acumulación de solutos compatibles.

Reducción de O2 Inhibición del desarrollo de aerobios estrictos, y reducción en la generación de energía en los anaerobios facultativos.


Factores de inhibición

1º) Contaminación inicial: La más baja posible.

2º) Temperatura de almacenamiento: La más baja posible.

3º) pH: El más bajo posible.

4º) aw : La más baja posible

5º) Oxígeno: La concentración más baja posible.

6º) Tratamiento térmico: El más alto posible.

7º) Conservantes: Estar presentes los más idóneos, en la concentración adecuada.

ingredientes antimicronianos octubre 2007 - btcces · morfología de hongos. ingredientes...

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