PRODUCTOS PP – TCD

En los años de 1930, en diferentes países se inició la tarea de

definir los alimentos listos para comer y los alimentos potencialmente peligrosos. Periódicamente se modificaban, pero a

finales del siglo se presentó un gran desarrollo de nuevos productos (congelados, de proceso mínimo, etc.), de fusiones

culinarias, y de nuevas técnicas de preservación (uso de obstáculos, alta presión, luz intermitente de alta intensidad, etc.).

Como consecuencia de lo anterior aparecieron muchos alimentos “potencialmente peligrosos” (PP) y muchos definidos como PP

dejaron de serlo. Entonces en 1998 el FDA y el “Institute of Food Technologists” (IFT) organizaron un grupo de tarea encargado de

redefinir los alimentos PP.

La definición de PHF se ha puesto anticuada e incomoda. En particular, la palabra peligro en "potencialmente peligroso" tiene

implicaciones inconsistentes con el uso de la palabra en el concepto del Análisis de Peligros y Puntos de Control Crítico (el

APPCC) (NACMCF 1998).

Food Code del FDA tenía en la definición un término,

“crecimiento rápido y progresivo”, muy dudoso, especialmente ante la ausencia de información específica de los organismos,

medios, condiciones de crecimiento, y nuevos productos con dilatada vida de estante. La necesidad de un control de tiempo y

temperatura en alimentos que tradicionalmente requirieron tal control, en algunos casos ha sido eliminada por nuevas

formulaciones y procesos. Es más, en el Food Code no se especificaba ningún medio bien definido y estandarizado para

determinar si se necesita el control de tiempo y temperatura para

asegurar la seguridad de un alimento.

El panel evaluó la adecuación del término "potencialmente

peligroso", y propuso el uso de una alternativa o término equivalente, como alimentos de "temperatura controlada para

seguridad" (TCS). En su justificación elaboró un informe con varios capítulos. A continuación se presenta resumen del capítulo sobre

los factores que influyen en el crecimiento de los microorganismos en los alimentos.

Factores que Influyen en el

Crecimiento Microbiano

Introducción

Los factores discutidos en esta sección constituyen una lista inclusiva, en lugar de exclusiva, de factores intrínsecos,

extrínsecos, y otros factores que se deben considerar al determinar si un alimento o categoría de alimentos requiere

control de tiempo y temperatura durante el almacenamiento, distribución, venta, manipulación al por menor y servicio de

alimento para asegurar la protección del consumidor.

Para tomar decisiones sobre si un alimento específico necesita

control de tiempo y temperatura para la seguridad, se deben evaluar varios factores. Éstos se pueden dividir en factores

intrínsecos y extrínsecos. Los factores intrínsecos son aquéllos que son característicos del propio alimento; los factores extrínsecos

son aquéllos que se refieren al ambiente que rodea el alimento. La necesidad para el control de tiempo y temperatura está

principalmente determinada por:

1) el potencial de contaminación con los microorganismos patógenos de preocupación (incluso las influencias del

proceso), y

2) el potencial del crecimiento subsiguiente y/o producción de

toxina.

Es posible dividir los alimentos en tres categorías, basados en

una evaluación de los factores descritos en seguida:

1) Los que no necesitan control de tiempo y temperatura para

protección de la seguridad del consumidor;

2) Los que necesitan ese control de tiempo y temperatura; y

3) Los que su estado exacto es cuestionable.

En el caso de productos cuestionables, puede ayudar respaldar

la decisión una evidencia científica adicional, como modelos de crecimiento o muerte microbiana, o estudios de desafío

microbiológico reales.

Factores intrínsecos

Contenido de humedad

Los microorganismos necesitan el agua en una forma disponible

para crecer en los productos alimentarios. El control del contenido de humedad en los alimentos es una de las estrategias de

preservación más viejas que se han aprovechado. Los

microbiólogos de alimentos generalmente describen los requisitos de agua de los microorganismos en términos de la actividad del

agua (aw) del alimento o ambiente. La actividad de agua se define

como la relación de la presión de vapor de agua del substrato del

alimento a la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura:

aw = p/po,

donde p = la presión de vapor de la solución y

po = la presión de vapor del solvente (usualmente el agua).

El aw del agua pura es 1.00 y el aw de un alimento

completamente deshidratado es 0.00. El aw de un alimento en esta escala de 0.00 a 1.00 se relaciona a la humedad relativa de

equilibrio sobre el alimento en una escala de 0 - 100%. Por eso, el % la Humedad Relativa de Equilibrio (Equilibrium Relative Humidity

ERH) = aw x 100. El aw de un alimento describe el grado en que el agua está limitada en el alimento, su disponibilidad para participar

en las reacciones químicas y bioquímicas, y su disponibilidad para facilitar crecimiento de microorganismos.

La mayoría de los alimentos frescos, como la carne, verduras, y

frutas frescas, tienen valores de aw muy cerca del nivel de crecimiento óptimo de la mayoría de los microorganismos (0.97 -

0.99). La Tabla siguiente muestras los niveles aproximados del aw de algunas categorías de alimentos comunes. Los aw se pueden

manipular en los alimentos por varios medios, incluyendo la suma de solutos como la sal o el azúcar, la remoción física del agua a

través del secado u horneado, o ligando el agua a varios componentes macromoleculares en el alimento. Peso a peso, éstos

componentes del alimento disminuirán el aw en el siguiente orden: compuestos iónicos > azúcares, alcoholes polihídricos, aminoácidos

y otros compuestos de bajo peso molecular > compuestos de alto peso molecular como celulosa, proteínas o almidón.

Tabla 1. Valores aproximados del aw de categorías de alimento seleccionadas.

Productos animales aw

Carne fresca, pol lería, pescado 0.99 - 1.00

Quesos naturales 0.95 - 1.00

Budín (pudín) 0.97 - 0.99

Huevos 0.97

Carne curada 0.87 - 0.95

Leche condensada endulzada 0.83

Queso parmesano 0.68 - 0.76

Miel 0.75

Huevo entero seco 0.40

Leche entera seca 0.20

Productos Vegetales aw

Frutas, verduras frescas 0.97 - 1.00

Pan ~0.96

Pan, blanco 0.94 - 0.97

Pan, concha 0.30

Torta horneada 0.90 - 0.94

Jarabe de arce 0.85

Conserva 0.75 - 0.80

Jaleas 0.82 - 0.94

Arroz crudo 0.80 - 0.87

Jugo de fruta concentrado 0.79 - 0.84

Pastel de fruta 0.73 - 0.83

Cobertura de pastel (iceing) 0.76 - 0.84

Harina 0.67 - 0.87

Fruta seca 0.55 - 0.80

Cereal 0.10 - 0.20

Azúcar 0.19

Gal letas (crackers) 0.10

Los microorganismos responden diferentemente al aw, dependiendo de varios factores. El crecimiento microbiano y, en

algunos casos, la producción de metabolitos microbianos, puede ser particularmente sensible a las alteraciones en el aw. Los

microorganismos generalmente tienen niveles óptimos y mínimos

de aw para su crecimiento, que dependen de otros factores de crecimiento en sus ambientes. Un indicador de la respuesta

microbiana es su clasificación taxonómica. Por ejemplo, las bacterias Gram(-) generalmente son más sensibles a las bajas aw

que las bacterias Gram(+). La Tabla siguiente lista los valores aw mínimos, aproximados, para el crecimiento de microorganismos

seleccionados pertinentes a los alimentos. Hay que tener en cuenta que muchos patógenos bacterianos son controlados a actividades

del agua por encima de 0.86 y sólo el S. aureus puede crecer y puede producir la toxina a un aw por debajo de 0.90. Hay que

enfatizar que éstos son valores aproximados porque los solutos pueden variar en su habilidad de inhibir los microorganismos al

mismo valor de aw. Para ilustrar, el límite más bajo de aw para el crecimiento de Clostridium botulinum tipo A, se ha encontrado que

es 0.94 con NaCl como el soluto, contra 0.92 con glicerol como

soluto. Al formular alimentos usando el aw como mecanismo de control primario para los patógenos, es bueno emplear pruebas de

desafío microbiológico para verificar la efectividad del aw reducido cuando el aw designado está cerca al límite de crecimiento para e l

organismo de preocupación.

Como los límites del aw varían con los diferente solutos o

humectantes, otras medidas pueden proporcionar una monitoria de la humedad más precisa en ciertos productos. Por ejemplo, se

conocen factores, diferentes al aw, para controlar las propiedades anti-botulínicas del queso procesado pasteurizado untable

(relacionando pH, % sales, % humedad). También, el aw se puede

utilizar en combinación con otros factores para controlar los

patógenos en ciertos productos alimentarios. Hay que tener

cuidado al analizar los alimentos multi -componentes, porque las mediciones efectivas del aw puede que no reflejen el valor real en

un micro-ambiente o en la interfaz entre los diferentes componentes. En estos casos, el aw se debe medir en las áreas de

interfaz del alimento, así como en cualquier micro-ambiente potencial.

Tabla 2. Valores aproximados del aw para el crecimiento en alimentos de patógenos seleccionados.

Organismo Máximo Óptimo Mínimo

spp de Campylobacter. 0.98 0.99

Clostridium botul inum tipo E * 0.97

spp de Shigel la. 0.97

Yersinia enterocol it ica 0.97

Vibrio vulnificus 0.96 0.98 0.99

Escherichia col i Entero hemorrágica 0.95 0.99

spp de Salmonel la. 0.94 0.99 >0.99

Vibrio parahaemolyticus 0.94 0.98 0.99

Baci l lus cereus 0.93

Clostridium botul inum tipos A y B ** 0.93

Clostridium perfringens 0.943 0.95-0.96 0.97

Listeria monocytogenes 0.92

Staphylococcus aureus - crecimiento 0.83 0.98 0.99

Staphylococcus aureus - toxina 0.88 0.98 0.99

ICMSF 1996.

** proteol ít ico; * no-proteol ít ico

pH y Acidez

Aumentando la acidez de los alimentos, a través de una

fermentación o la adición de ácidos débiles, se ha usado como un método de preservación desde tiempos antiguos. En su estado

natural, la mayoría de los alimentos como la carne, los pescados, y

las verduras son ligeramente ácidos, mientras que la mayoría de las frutas son moderadamente ácidas. Unos pocos alimentos como

la clara de huevo son alcalinos. La Tabla siguiente lista los rangos de pH de algunos alimentos comunes. El pH es una función de la

concentración de iones de hidrógeno en el alimento:

pH = - log10 [H+]

Tabla 3. pH va de algunos alimentos comunes.

Al imento Rango de pH

Producto

lácteos

Mantequi l la 6.1 - 6.4

Suero de mantequi l la 4.5

Leche 6.3 - 6.5

Crema 6.5

Queso (americano suave y cheddar) 4.9; 5.9

Yogur 3.8 - 4.2

Carne de res y

Pol lería

Carne de res (molida) 5.1 - 6.2

Jamón 5.9 - 6.1

Ternera 6.0

Pol lo 6.2 - 6.4

Huevos yemas y (clara) 6.0 - 6.3 (7.6 - 9.5)

Pescados y

Mariscos

Pescados (la mayoría de las especies) 6.6 - 6.8

Almejas 6.5

Cangrejos 7.0

Ostras 4.8 - 6.3

Atún 5.2 - 6.1

Camarón 6.8 - 7.0

Salmón 6.1 - 6.3

Pescado blanco 5.5

Frutas y

hortal izas

Manzanas 2.9 - 3.3

Sidra de manzana 3.6 - 3.8

Bananos 4.5 - 4.7

Higos 4.6

Toronja (jugo) 3.0

Limón 1.8 - 2.0

Melones Honeydew 6.3 - 6.7

Naranjas (jugo) 3.6 - 4.3

Ciruelas 2.8 - 4.6

Sandías 5.2 - 5.6

Uvas 3.4 - 4.5

Espárrago (retoños y tal los) 5.7 - 6.1

Fri joles (habichuela y l ima) 4.6 - 6.5

Remolachas (azúcar) 4.2 - 4.4

Brócol i 6.5

Bruselas Col 6.3

Repol lo (verde) 5.4 - 6.0

Zanahorias 4.9 - 5.2; 6.0

Col i flor 5.6

Apio 5.7 - 6.0

Maíz (dulce) 7.3

Pepinos 3.8

Berenjena 4.5

Lechuga 6.0

Aceitunas (verde) 3.6 - 3.8

Cebol las (roja) 5.3 - 5.8

Pereji l 5.7 - 6.0

Pastinaca (Acelgas) 5.3

Papas y batatas 5.3 - 5.6

Calabaza 4.8 - 5.2

Ruibarbo 3.1 - 3.4

Espinaca 5.5 - 6.0

Calabacín 5.0 - 5.4

Tomates (entero) 4.2 - 4.3

Nabos 5.2 - 5.5

Otro término útil pertinente al pH de los alimentos es el pK a. El

término pKa describe el estado de disociación de un ácido. En

equilibrio, el pKa es el pH en el que las concentraciones de ácido disociado y sin disociar son iguales. Los ácidos fuertes tienen un

pKa muy bajo, lo que indica que estos están casi completamente disociados en la solución. Por ejemplo, el pH (a 25 °C [77 °F]) de

una solución 0.1 M de HCl es 1.08, comparado al pH de una solución 0.1 M de ácido acético que es 2.6. Esta característica es

sumamente importante al usar la acidez como un método de la preservación para los alimentos. Los ácidos orgánicos son más

eficaces como preservativos en el estado no disoc iado, por esto hay que bajar pH de un alimento para aumentar la efectividad del

sorbato, benzoato y los ácido orgánico como preservativos. La Tabla siguiente lista la proporción total de ácido sin disociar a

diferentes valores de pH para los ácidos orgánicos seleccionados. El tipo de ácido orgánico empleado puede influir dramáticamente

en la calidad microbiológica y en la seguridad del alimento.

Tabla 4. Proporción del ácido total sin disociar a diferentes valores de pH (expresado como porcentaje).

Ácidos orgánicos Valores de pH

3 4 5 6 7

Ácido acético 98.5 84.5 34.9 5.1 0.54

Ácido benzoico 93.5 59.3 12.8 1.44 0.144

Ácido cítrico 53.0 18.9 0.41 0.006 <0.001

Ácido láctico 86.6 39.2 6.05 0.64 0.064

Meti l , eti l , propi l parabenos >99.99 99.99 99.96 99.66 96.72

Ácido propiónico 98.5 87.6 41.7 6.67 0.71

Ácido sórbico 97.4 82.0 30.0 4.1 0.48

Se sabe bien que grupos de microorganismos tienen un pH

óptimo, uno mínimo, y uno máximo para su crecimiento en los alimentos. La Tabla 5 lista los rangos de pH, aproximados, para el

crecimiento en medios de laboratorio para los organismos seleccionados pertinentes al alimento. Como con otros factores, el

pH usualmente interactúa con otros parámetros en el alimento

para inhibir el crecimiento. El pH puede interactuar con factores como el aw, la sal, la temperatura, el potencial redox, y

preservativos para inhibir el crecimiento de patógenos y otros organismos. El pH del alimento también impacta significativamente

la letalidad del tratamiento térmico de los alimento. Se necesita menos calor para inactivar los microbios a medida que se va

reduciendo el pH.

Tabla 5. Valores aproximados de pH que permiten el crecimiento

de patógenos seleccionados en el alimento.

Microorganismo Máximo Óptimo Mínimo

Clostridium perfringens 5.5 - 5.8 7.2 8.0 - 9.0

Vibrio vulnificus 5.0 7.8 10.2

Baci l lus cereus 4.9 6.0 -7.0 8.8

spp de Campylobacter. 4.9 6.5 - 7.5 9.0

spp de Shigel la. 4.9 9.3

Vibrio parahaemolyticus 4.8 7.8 - 8.6 11.0

Clostridium botul inum - toxina 4.6 8.5

Clostridium botul inum - crecimiento 4.6 8.5

Staphylococcus aureus - crecimiento 4.0 6.0 - 7.0 10.0

Staphylococcus aureus - toxina 4.5 7.0 - 8.0 9.6

Escherichia col i Entero hemorrágica 4.4 6.0 - 7.0 9.0

Listeria monocytogenes 4.39 7.0 9.4

spp de Salmonel la. 4.21 7.0 - 7.5 9.5

Yersinia enterocol ít ica 4.2 7.2 9.6 1 Se han reportado pH mínimo tan bajo como 3.8 cuando se usan acidificantes

diferentes al ácido acético o equivalente.

Otra característica importante para considerar de un alimento

cuando se usa la acidez como un mecanismo de control, es su

capacidad amortiguadora o tampón (buffering). La capacidad buffer de un alimento es su habilidad de resistir los cambios en el pH. Los

alimentos con una capacidad buffer baja cambian el pH rápidamente en respuesta a compuestos ácidos o alcalinos

producidos por los microorganismos cuando crecen. En general, las carnes tienen más capacidad buffer que las verduras en virtud de

sus varias proteínas.

La acidez de titulable (AT) es un mejor indicador de la

estabilidad microbiológica de ciertos alimentos, como los aderezos, que el pH. La acidez de titulable es una medida de la cantidad de

álcali normal (usualmente 0.1 M NaOH) requerida para neutralizar una solución ácida. Mide la cantidad de iones de hidrógeno

liberada del ácido sin disociar durante la titulación. La acidez titulable es una medida particularmente útil para alimentos con

alta capacidad buffer o los muy ácidos. Los ácidos débiles (como

los ácidos orgánicos) usualmente están sin disociar y, por consiguiente, no contribuyen directamente al pH. La acidez

titulable da una medida de la concentración total de ácido, pero el pH no lo hace, para este tipo de alimentos.

En general, los patógenos no crecen, o crece muy despacio, o no producen toxina a niveles de pH por debajo de 4.6; pero hay

excepciones. Muchos patógenos pueden sobrevivir en los alimentos a niveles de pH por debajo de sus mínimos de crecimiento. Se ha

reportado que el C. botulinum ha podido producir toxina a un pH tan bajo como 4.2, pero estos experimentos se condujeron con

altos niveles del inóculo (de 103-104 UFC/g a 106 UFC/g), en soya

peptona, y con la presencia de spp de Bacillus. (Funda y otros

1982). El panel no consideró que estos resultados fueran relevantes a los alimentos bajo consideración en este informe.

También hay que tener en cuenta que los cambios en pH pueden transformar un alimento en uno que puede sostener crecimiento de

patógenos. Por ejemplo, varios brotes de botulismo se han rastreado a alimentos en los que el pH aumentó debido al

crecimiento de algunos hongos. Éstas son consideraciones importantes al determinar la vida de estante de una formulación de

un alimento. Basado en una extensa revisión de la literatura, el panel concluyó que un pH de 4.6 es apropiado para controlar

patógenos formadores de esporas.

Se ha reportado que entre los patógenos vegetativos, las spp de

Salmonella, crecen a valores de pH más bajos; sin embargo, se ha determinado que el pH limitante está muy influenciado por el

acidificante usado. Por ejemplo, cuando se inoculó caldo de

triptona-extracto de levadura-glucosa con 104 UFC/ml de salmonella, los valores mínimos de pH para el crecimiento fueron

de 4.05 con ácidos clorhídrico y cítrico y de 5.5 con ácidos propiónico o acético. Adicionalmente, los niveles del inóculo en los

sistemas de alimento eran demasiado altos, fuera de la realidad, (102 - 106 UFC/ml) para salmonella. Sin embargo, estos resultados

no se pueden extrapolar directamente a alimentos porque el experimento se hizo en medios de laboratorio, bajo temperatura y

aw ideales, y sin la presencia de microorganismos competidores. Basado en una revisión exhaustiva de los datos en la literatura, el

panel concluyó que sería científicamente válido usar un pH mínimo de 4.2 para controlar las spp de Salmonella y otros patógenos

vegetativos.

Como con otras propiedades intrínsecas, al analizar los

alimentos de multicomponentes, el pH no sólo debe medirse para

cada componente del alimento sino también para las áreas de la interfaz entre los componentes y para cualquier micro ambiente

potencial.

Contenido de nutrientes

Los microorganismos requieren ciertos nutrientes básicos para el crecimiento y mantenimiento de sus funciones metabólicas. La

cantidad y tipo de nutrientes requerido varía mucho dependiendo

del microorganismo. Estos nutrientes incluyen agua, una fuente de energía, nitrógeno, vitaminas, y minerales.

En los alimentos hay cantidades variables de estos nutrientes. Las carnes tienen proteína abundante, lípidos, minerales, y

vitaminas. La mayoría de los alimentos de músculo tienen bajos

niveles de carbohidratos. Los alimentos vegetales tienen altas

concentraciones de diferentes tipos de carbohidratos y niveles variantes de proteínas, minerales, y vitaminas. Los alimentos como

las leches y productos lácteos, y huevos son ricos en nutrientes. El papel de agua ya se discutió.

Los microorganismos alimentarios pueden derivar la energía de los carbohidratos, alcoholes, y aminoácidos. La mayoría de los

microorganismos metabolizan los azúcares simples como la glucosa. Otros pueden metabolizar carbohidratos más complejos,

como almidón o celulosa, encontrados en los alimentos vegetales, o glucógeno encontrado en los alimentos de músculo. Algunos

microorganismos pueden usar las grasas como una fuente de energía.

Los aminoácidos sirven como una fuente de nitrógeno y energía y los utilizan la mayoría de los microorganismos. Algunos

microorganismos pueden metabolizar péptidos y proteínas más

complejas. Por ejemplo, otras fuentes de nitrógeno incluyen urea, amoníaco, creatinina, y metilaminas.

Ejemplos de minerales requeridos para el crecimiento microbiano incluyen fósforo, hierro, magnesio, azufre, manganeso,

calcio, y potasio. En general, se requieren cantidades muy pequeñas de estos minerales; por eso una amplia gama de

alimentos puede servir como buenas fuentes de minerales.

En general, las bacterias Gram(+) son más exigentes en sus

requisitos nutritivos y por eso no pueden sintetizar ciertos nutrientes requeridos para el crecimiento. Por ejemplo, el

patógeno alimentario Gram(+) el S. aureus requiere los aminoácidos, tiamina, y ácido nicotínico para el crecimiento. Las

frutas y verduras que son deficiente en las vitaminas B no sostienen eficazmente el crecimiento de estos microorganismos.

Las bacterias Gram(-) generalmente pueden derivar sus requisitos

nutritivos básicos de los carbohidratos, proteínas, lípidos, minerales, y vitaminas que se encuentran en una amplia gama de

alimentos.

Un ejemplo de un patógeno con requisitos específicos de

nutrientes es la Salmonella enteritidis. El crecimiento de la Salmonella enteritidis puede ser limitado por la disponibilidad de

hierro. Por ejemplo, la porción de la albúmina de huevo, al contrario de la yema, incluye agentes antimicrobianos y el hierro

libre está limitado lo que previenen el crecimiento de la Salmonella enteritidis a niveles altos. Se observó que la adición de hierro a un

inóculo de Salmonella enteritidis en albúmina de huevo producía

un crecimiento de patógeno a niveles más altos comparados a los

niveles alcanzados cuando se usaba un inóculo control (sin hierro).

Los microorganismos que usualmente predominan en los alimentos son los que pueden utilizar fácilmente los nutrientes

presentes. Generalmente, primero se utilizan los carbohidratos y aminoácidos simples, seguidos por las formas más complejas de

estos nutrientes. La complejidad de alimentos en general es tal que varios microorganismos pueden estar creciendo al mismo

tiempo en un alimento. La tasa de crecimiento está limi tada por la disponibilidad de los nutrientes esenciales.

La abundancia de nutrientes en la mayoría de los alimentos es suficiente para sostener el crecimiento de una amplia gama de

patógenos alimentarios. Por eso, es muy difícil e impráctico predecir el crecimiento de los patógenos o la producción de la

toxina en base a la composición nutritiva del alimento.

Estructura Biológica del Alimento

Los alimentos derivados de plantas y animales, especialmente

en el estado crudo, tienen estructuras biológicas que pueden prevenir la entrada y crecimiento de microorganismos patógenos.

Ejemplos de tales barreras físicas incluyen la concha de las semillas, la piel de frutas y verduras, la cáscara de las nueces, la

piel animal, la cutícula, cáscara, y membranas del huevo.

Los alimentos de plantas y animales pueden tener

microorganismos patógenos adheridos a la superficie o

entrampados dentro de pliegues o hendiduras de la superficie. Las estructuras biológicas intactas, entonces, pueden ser importantes

previniendo la entrada y el subsiguiente crecimiento de los microorganismos. Varios factores pueden influir en la penetración

de estas barreras. La madurez de los alimentos vegetales influye en la efectividad de las barreras proteccionistas. El daño físico

debido a la manipulación durante la cosecha, transporte, o almacenamiento; así como la invasión de insectos puede permitir

la penetración de microorganismos. Durante la preparación de los alimentos, procesos como rebanar, cortar, moler, y descascarar

destruyen las barreras físicas. Por eso, se puede contaminar el interior del alimento y puede ocurrir el crecimiento, siempre

dependiendo de las propiedades intrínsecas del alimento. Por ejemplo, se ha mostrado que spp de Salmonella pueden crecer en

el interior de porciones de melón, sandía, melones honeydew, y en

tomates cortados, si se dan tiempo y temperatura suficientes.

Las frutas son un ejemplo del potencial de los microorganismos

patógenos para penetrar las barreras intactas. Después de la cosecha, los patógenos sobreviven pero, usualmente, no crecen en

la superficie exterior de las frutas y verduras frescas. El

crecimiento en las superficies intactas no es común porque los

patógenos alimentarios no producen las enzimas necesarias para dañar las barreras protectoras exteriores en la mayoría de

productos agrícolas. Esta barrera exterior restringe la disponibilidad de nutrientes y humedad. Una excepción es el

crecimiento reportado de E. coli O157:H7 en la superficie de sandía, melón, lechuga, espinaca. La supervivencia de patógenos

alimentarios en productos agrícolas se aumenta significativamente una vez que la barrera epidérmica proteccionista, o ha sido rota

por un daño físico, como las perforaciones o golpes, o por la degradación por los patógenos de la planta (bacterias u hongos).

Estas condiciones también pueden promover la multiplicación de patógenos, especialmente a las temperaturas más altas.

La infiltración de las frutas ha sido explicada por la ley general de gases, que establece que cualquier cambio en la presión de un

gas ideal en un recipiente cerrado de volumen constante es

directamente proporcional a un cambio en la temperatura del gas. Cualquier fruta, como una manzana o un tomate, puede ser

considerada como un recipiente que no cierra completamente. A medida que el recipiente o fruta se enfría, la disminución en la

presión interiore del gas resulta en un vacío parcial dentro de la fruta, lo que entonces resulta en una entrada de l ambiente

externo. Por ejemplo, podría ocurrir una entrada de patógenos de la superficie de la fruta o del agua de enfriamiento como resultado

de un aumento en la presión externa debido a sumergimiento de la fruta tibia en el agua fría. La entrada de bacterias en las frutas y

verduras también podría ocurrir debido a los roturas en los tejidos o a través de las estructuras morfológicas en la propia fruta, como

la cicatriz del cáliz o del tallo.

Aunque la infiltración fue considerada un posible escenario, el

panel concluyó que no hay suficiente evidencia epidemiológica para

requerir refrigeración de la fruta intacta.

El huevo es otro buen ejemplo de una estructura biológica eficaz

que, cuando está intacta, previene la contaminación microbiana externa de la yema perecedera; la contaminación es posible, sin

embargo, a través de una infección en el ovario. Para que se contamine el interior de un huevo con microorganismos de la

superficie, debe ocurrir la penetración de la cáscara y sus membranas. Además, la clara de huevo contiene factores

antimicrobianos. Cuando hay grietas a través de la membrana interna del huevo, los microorganismos penetran en el huevo.

Factores como la temperatura de almacenamiento, humedad relativa, edad de huevos, y niveles de contaminación de la

superficie influyen en la internalización. Por ejemplo, condiciones

como humedad alta y cáscaras húmedas y sucias, junto con una

caída en la temperatura de almacenamiento aumentan la

probabilidad de entrada de las bacterias. Si los huevos se lavan, el agua del lavado debe ser de 12°C (22°F) por encima de la

temperatura de los huevos, para prevenir la penetración microbiana. Después de lavar, los huevos se deben secar y luego

enfriar. El FDA publicó una regla final que aplica a los huevos en cáscara que no han sido procesados para destruir todas las

Salmonellas vivas antes de la distribución al consumidor. La regla manda que los huevos se deben mantener secos y deben enfriarse

por debajo de 7.2°C (45°F) para prevenir el crecimiento de Salmonella enteritidis.

Calentar de alimento, así como otros tipos de procesos, estropean las estructuras protectoras biológicas y alteran factores

como el pH y aw. Estos cambios podrían permitir el crecimiento de patógenos microbianos.

Potencial Redox

El potencial de oxidación-reducción, o redox, de una sustancia se define en términos de la relación del poder oxidante total

(aceptar electrónes) y el poder reductor total (donar electrónes) de la sustancia. En realidad, el potencial redox es una medición de

la facilidad con que una sustancia gana o pierde electrones. El potencial redox (Eh) es medido en términos del millivolt ios (mV).

Un electrodo estándar de oxígeno totalmente oxidado tendrá un Eh

de +810 mV a pH 7.0, 30°C (86°F), y bajo las mismas condiciones, un electrodo de hidrógeno estándar completamente reducido

tendrá un Eh de -420 mV. El Eh depende del pH del substrato; normalmente el Eh se toma a pH 7.0.

Los grupos mayores de microorganismos, basados en su relación con el Eh para su crecimiento, son aerobios, anaerobios, aerobios

facultativos, y microaerófilos. Ejemplos de patógenos alimentarios para cada uno de estas clasificaciones incluyen Aeromonas hydrophila, Clostridium botulinum, Escherichia coli O157:H7, y Campylobacter jejuni, respectivamente. Generalmente, el rango a l

que los diferentes microorganismos pueden crecer es como sigue:

Aerobios +500 a +300 mV;

Aerobios facultativos +300 a -100 mV;

Anaerobios +100 a menos de -250 mV

Por ejemplo, el C. botulinum es un anaerobio estricto que

requiere un Eh de menos de +60 mV para el crecimiento; sin embargo, un crecimiento más lento puede ocurrir a valores de Eh

más altos. La relación de Eh al crecimiento se puede afectar

significativamente por la presencia de sal y otros constituyentes

del alimento. Por ejemplo, en un estudio con arenque ahumado, la toxina se produjo en tres días, en un producto inoculado guardado

a 15°C (59°F) a un Eh de +200 a +250 mV. En este caso, los mayores oxidantes serían el óxido del trimetilamina que se vuelve

el aceptador de electrones para el C. botulinum. El anaerobio Clostridium perfringens pueden iniciar el crecimiento a un Eh cerca

de +200 mV; sin embargo, en la presencia de concentraciones crecientes de ciertas sustancias, como la sal, el Eh limitan te

aumenta.

En la Tabla 6 se dan los valores de Eh medidos en varios

alimentos. Estos valores pueden ser muy variables dependiendo de los cambios en el pH del alimento, el crecimiento microbiano, el

empaque, la presión parcial del oxígeno en el ambiente del almacenamiento, de los ingredientes y de su composición

(proteína, ácido ascórbico, azúcares reductores, nivel de oxidación

de los cationes, y otros). Otro factor importante es la capacidad de balance (poising capacity) del alimento. La capacidad de balance,

que es análogo a la capacidad buffer, relaciona a hasta que punto un alimento resiste los cambios externos que pueden afectar el Eh.

La capacidad de balance del alimento es afectada por los constituyentes oxidantes y reductores en el alimento, a así como

por la presencia de sistemas respiratorios enzimáticos activos. Las frutas y verduras frescas y los alimentos de músculo continúan

respirando, por eso pueden resultar valores de Eh bajos.

Tabla 6. Potenciales de Redox en algunos alimentos.

ALIMENTO Presencia

de aire

Eh (mV) pH

Leche + +300 a

+340 ND

Queso Cheddar + +300 a -100 ND

Holandés + -20 a -310 4.9-

5.2

Emmenthal + -50 a -200 ND

Suero de mantequi l la - +290 a

+350 6.5

Huevo (infecundo después de 14 d) + +500 ND

Carnes

Hígado, crudo desmenuzado - -200 ~7

Músculo

Crudo, post-rigor - -60 a -150 5.7

Crudo, desmenuzado + +225 5.9

Desmenuzado,

cocinado + +300 7.5

Salchichas cocinadas y carne

enlatada - -20 a -150 ~6.5

Cereales Trigo (grano entero) - -320 a -360 6.0

Trigo (germen) - -470 ND

Cebada (molida) + +225 7

Papa - Tubérculo - ~ -150 ~6

Jugos

Uva - +409 3.9

Limón - +383 2.2

Pera - +436 4.2

Espinaca - +74 6.2

Al imentos

enlatados

"Neutros" - -130 a -550 >4.4

"Ácidos" - -410 a -550 <4.4

NR = no disponible

La medición del potencial redox del alimento se hace fácilmente,

para alimentos simples o de multi-componentes. Para los alimentos multi-componentes, además de la medición de cada componente,

se debe considerar el potencial redox de las áreas de la interfaz y los micro-ambientes. Sin embargo, las dificultades empiezan al

tomar mediciones exactas y justificar las diferencias a lo largo del alimento y el equilibrio en el punto de medición. Esto impone otros

requisitos

1) que el electrodo de la medición esté preparado y calibrado

para dar lecturas estables y reproducibles, y

2) que el comestible sea analizado de una manera que no

cause ningún cambio en el potencial que se va a medir.

Sería imprudente usar la información del potencial redox, por si solo, para predecir la seguridad alimentaria, o para

confiar exclusivamente en el control del potencial redox como medio de prevenir el crecimiento de

microorganismos específicos.

Posiblemente se puedan usar las mediciones del Redox en

combinación con otros factores para evaluar el potencial de crecimiento del patógeno. Sin embargo, las limitaciones discutidas

anteriormente lo hacen un factor bastante difícil y variable lo que podría resultar en conclusiones erróneas en ausencia de

información más completa.

Antimicrobianos que Ocurren Naturalmente o son Agregados

Algunos alimentos intrínsecamente contienen compuestos antimicrobianos que ocurren naturalmente y que les dan algún

nivel de estabilidad microbiológica. Hay varios constituyentes

antimicrobianos en las plantas, incluyendo muchos aceites esenciales, taninos, glucósidos, y resinas que pueden encontrarse

en ciertos alimentos. Ejemplos específicos incluyen el eugenol en los clavos de olor, allicin en el ajo, aldehído cinámico y eugenol en

la canela, alil isotiocianato en la mostaza, eugenol y t imol en la

salvia, y carvacrol (isot imol) y timol en orégano. Otros

componentes antimicrobianos derivados de plantas incluyen las fitoalexinas y lectinas. Las lectinas son proteínas que se pueden

ligar específicamente a una variedad de polisacáridos, incluso las glucoproteínas de las superficies celulares. A través de esta liga,

los lectinas pueden ejercer un ligero efecto antimicrobiano. La concentración usual de estos compuestos en los alimentos

formulados es relativamente baja, por lo que los efectos antimicrobianos son ligeros. Sin embargo, estos compuestos

pueden producir una estabilidad mayor en combinación con otros factores en la formulación.

Algunos alimentos de origen animal también contienen constituyentes antimicrobianos. Los ejemplos incluyen lactoferrina,

conglutinina y el sistema lactoperoxidasa en la leche de vaca, lisozima en los huevos y leche, y otros factores en la carne fresca,

pollería y mariscos. La lisozima es una pequeña proteína que

puede hidrolizar la pared celular de las bacterias. El sistema lactoperoxidasa en la leche bovina consiste de tres componentes

distintos, que se requieren para su acción antimicrobiana: lactoperoxidasa, tiocianato, y peróxido de hidrógeno. Se ha

demostrado que psicotrofos Gram (-) como las pseudomonas son muy sensibles al sistema lactoperoxidasa. Por esto, este sistema,

en una forma más activa, se ha sugerido para mejorar la calidad de conservación de la leche cruda en países en vía de desarrollo ,

dónde la refrigeración adecuada es escasa. Al igual que los componentes antimicrobianos derivados de plantas, los compuestos

derivados de animales tienen un efecto limitado en la vida de estante en el ambiente de los alimentos.

También se sabe que algunos tipos de procesos de los alimento resultan en la formación de compuestos antimicrobianos en el

alimento. El ahumando del pescado y la carne puede depositar

sustancias antimicrobianas en la superficie del producto. Compuestos de Maillard resultantes de las reacciones de

condensación entre azúcares reductores y aminoácidos o péptidos al calentar ciertos alimentos, puede impartir cierta actividad

antimicrobiana. El condensado de humo incluye fenol que no sólo es un antimicrobiano sino que también baja el pH de la superficie.

Algunos procesadores bajan el pH de la superficie con humo líquido para lograr un producto, sin rebanar, estante-estable.

Algunos tipos de fermentaciones pueden resultar en la producción natural de sustancias antimicrobianas, incluyendo

bacteriocinas, antibióticos, y otros inhibidores relacionados. Las bacteriocinas son proteínas o péptidos producidos por ciertas cepas

de bacterias y que inactivan a otras bacterias, habitualmente

estrechamente relacionadas. Las bacteriocinas más caracterizadas

son las producidas por las bacterias ácido lácticas. La Nisina

producida por ciertas cepas de Lactococcus lactis es una de las bacteriocinas mejor caracterizadas, y está aceptada para

aplicaciones en alimentos en más de 50 países alrededor del mundo. La primera aplicación de la Nisina en alimentos fue para

prevenir el soplando tardío en el queso suizo por el Clostridium butyricum. La Nisina es un polipéptido es eficaz contra la mayoría

de bacterias Gram (+)pero es ineficaz contra los organismos Gram (-) y los hongos. La Nisina se puede producir en el alimento por

cultivos iniciadores o, más comúnmente, se puede usar como un aditivo en forma de una preparación estandarizada. Se ha usado

eficazmente para controlar organismos formadores de espora en las formulaciones de queso procesado untable, y ha mostrado

tener un efecto interactivo con el calor. Por ejemplo, un Fo (efectos letales en minutos a 121ºC) de proceso un convencional

para alimentos enlatados bajos de acidez pueden estar en un rango

de 6 - 8, pero con la adición de nisina, se puede reducir a un Fo de 3 para inactivar las esporas de termófilos.

Se han descrito otras bacteriocinas y antimicrobianos naturales, sin embargo, se ha encontrado una aplicación muy limitada en su

uso comercial como preservativos de alimento debido a su restringido rango de actividad, la limitada compatibilidad con la

formulación de los alimentos o su estado ante los entes reguladores.

Además de los compuestos antimicrobianos que ocurren naturalmente en los alimentos, hay una variedad de preservativos

y aditivos químicos que puede extender la vida de estante de l alimento y/o pueden inhibir los patógenos, solos o en combinación

con otros. La Tabla 7 lista algunos de los preservativos más usados, por categoría de alimento. La selección y uso de estos

preservativos son gobernados típicamente por las leyes

reguladoras de alimentos de los países. Se deben seguir varios criterios al seleccionar un preservativo para una aplicación

específica en un alimento. Idealmente, el preservativo debe tener un amplio espectro de actividad contra los organismos dañinos y

patógenos designados (diana) que se espera encontrar en el alimento. El preservativo debe ser activo durante la vida de

estante deseada del alimento y bajo las condiciones de formulación del alimento. Debe causar un impacto organoléptico mínimo en el

alimento y no debe interferir con los procesos microbiológicos deseables que se espera ocurran en el alimento, como el madurado

del queso o la fermentación de los productos de panadería.

Tabla 7. Preservativos Frecuentemente Usados en los Principales

Grupos de Alimentos.

Comest ib le N i t ra to,

N i t r i to

D ióx ido

de

Azu f re

Ác ido

Acét i co

Ác ido

P rop ió -

n ico

Ác ido

Sórb ico

Ác ido

Benzo ico

BHA

y

BHT

Humo N is ina Para-

benos

Emu ls iones - - + - ++ + + - - +

Queso - - - + ++ (+) - - + -

P roduc tos

de carne

++ - - - + - - ++ - -

P roduc tos

de l mar

+ + ++ - + + - ++ - (+)

P roduc tos

de hor ta l i za s

- + ++ - ++ ++ + - - -

P roduc tos

de f ru ta

- ++ + - ++ ++ (+) - - +

Beb idas - (+) - - ++ ++ + - - +

V ino - ++ - - ++ - - - - -

P roduc tos panader ía

- - + ++ ++ - - - - (+)

Con f i te r ía - - - - ++ (+) (+) - - -

++ usado frecuentemente

+ usado de vez en cuando

(+) usado sólo en los casos excepcionales

- no se usa

Los compuestos antimicrobianos agregados pueden tener un efecto interactivo o sinérgico con otros parámetros de la

formulación. Un ejemplo es la interacción con el pH. Muchos preservativos tienen un rango de pH óptimo para la efectividad.

Otros factores incluyen el aw, la presencia de otros preservativos, los tipos de constituyentes del alimento, la presencia de ciertas

enzimas, la temperatura de proceso, la atmósfera de almacenamiento, y los coeficientes de partición (coeficiente de

distribución: solubilidad de los iones en la membrana celular, en

general “permeabilidad”) . El uso eficaz de combinaciones de preservativos con otros parámetros físico-químicos de una

formulación de un alimento puede estabilizar ese alimento contra organismos dañinos o patógenos.

El concepto de obstáculos o barreras, establece que varios factores inhibitorios ( los obstáculos), aun cuando individualmente

sean incapaces de inhibir los microorganismos, en combinación con otros son eficaces. Un ejemplo clásico de la aplicación del concepto

de obstáculos es que la estabilidad anti-botulínica de ciertas formulaciones de quesos procesados estante-estables. Se ha

demostrado que la combinación de humedad, sales totales, y pH permite el almacenamiento seguro de estos productos a

temperatura ambiente por largo tiempo, aunque los factores individuales, tomados individualmente, no sostendrían esa

práctica. En productos complejos, la efectividad de un

antimicrobiano puede ser alterada por otros factores, incluso el potencial de migración del antimicrobiano a otros componentes del

alimento y los diferentes parámetros del alimento en las áreas de

la interfaz. Bajo algunas circunstancias estos efectos

antimicrobianos son aditivos. Bajo otros la interacción es

sinérgicas, tienen un efecto combinado de mayor magnitud que la suma de los efectos individuales.

Estudios en Modelos Predictivos sobre los efectos combinados de temperatura y actividad de agua, y de temperatura y pH, sugieren

que el efecto de estas combinaciones en la tasa de crecimiento es independiente. El punto donde el efecto de los dos factores es

interactivo, en lugar de independiente, es el punto dónde cesa el crecimiento; la interfaz de crecimiento y no crecimiento. Una

observación interesante y consistente es que hay un corte muy definido entre las condiciones que permiten el crecimiento y las

que previenen el crecimiento, lo que permite que estas combinaciones de factores puedan ser definidas y modeladas con

precisión. Los modelos de la interfaz crecimiento / no crecimiento cuantifican los efectos de varias obstáculos en la probabilidad de

crecimiento y definen las combinaciones en las que la tasa de

crecimiento es cero o el tiempo de adaptación (lag time) infinito. Aumentando la solidez de una o más obstáculos en la interfaz en

sólo una pequeña cantidad, se disminuye la probabilidad de que un organismo crezca significativamente. Entender los procesos

fisiológicos que ocurren cerca a la interfaz de crecimiento / no crecimiento y los cambios inducidos al moverse de un lado al otro

de la interfaz puede proporcionar perspectivas que se podrían explotar en una nueva generación de técnicas de preservación de

alimentos con un impacto mínimo en la calidad del producto.

Hay varias formulaciones de alimentos que, debido a la adición

de preservativos o a través de la aplicación del concepto de obstáculos no requiere refrigeración para lograr una estabilidad

microbiológica o seguridad. Sin embargo, en la ausencia de un modelo microbiológico bien definido y validado, usualmente es

difícil evaluar la seguridad microbiológica de estos productos. En la

mayoría de estos casos, lo más efectivo para juzgar la conveniencia de estas formulaciones para un almacenamiento no-

refrigerado, es la aplicación de pruebas de desafío microbiológico.

Microflora competitiva

El potencial de crecimiento microbiano de los patógenos en los alimentos sensibles a la temperatura depende de la combinación

de los factores intrínsecos y extrínsecos, y de las tecnologías de

proceso que se hayan aplicado. Dentro de la flora microbiana de un alimento, hay muchos atributos biológicos de organismos

individuales que influyen en las otras especies que predominan. Éstos incluyen la tasa de crecimiento individual de las cepas

microbianas y las interacciones mutuas, o influencias entre las

especies en las poblaciones mixtas.

Crecimiento

En el ambiente de un alimento, un organismo crece de una

manera característica y a una tasa característica. La longitud de la fase de adaptación, del tiempo de generación, y la producción total

de células, está determinada por factores genéticos. La acumulación de productos metabólicos puede limitar el crecimiento

de algunas especies. Si el producto metabólico limitante lo pueden

usar como substrato otras especies, éstas pueden dominar, total o parcialmente, creando una asociación y sucesión. Debido a lo

complejo de las interacciones, entre los factores ambientales y los microorganismos, que siguen, un alimento en cualquier momento

en el tiempo, tiene una flora característica, conocida como su asociación. El perfil microbiano cambia continuamente y una

asociación sucede a otra en lo que se llama la sucesión. Muchos ejemplos de este fenómeno se han observado en la deterioración y

corrupción microbiana de alimentos.

Mientras permanezcan organismos metabólicamente activos,

estos continuaran interactuando, por lo que la dominación en la flora ocurre como un proceso dinámico. Teniendo en cuenta su

naturaleza de estimulación o inhibición, estas interacciones pueden ser antagónicas o sinérgicas.

Competencia

En los sistemas de los alimento, los procesos antagónicos usualmente incluyen la competencia por los nutrientes,

competencia por los sitios de adherencia (espacio), alteraciones desfavorables del ambiente, y una combinación de estos factores.

Estudios iniciales demostraron que la biota natural de pasteles (pot pies) congelados inhibían las células de S. aureus, E. coli y

Salmonella typhimurium inoculadas. Otro ejemplo de este

fenómeno es la carne cruda molida. Aunque el S. aureus a menudo se encuentra en números bajos en este producto, no se produce la

entero toxina estafilocóxica. La razón es que la asociación de Pseudomonas-Acinetobacter-Moraxella, que siempre está presente

en este alimento, crece a una tasa más alta, sobrepasando a los estafilococos.

Los organismos de alta actividad metabólica pueden consumir los nutrientes requeridos, reduciendo selectivamente estas

sustancias, e inhibiendo el crecimiento de otros organismos. El agotamiento del oxígeno o la acumulación de anhídrido carbónico

favorecen los anaerobios facultativos que ocurren en las carnes

frescas empacadas al vacío, mantenidas bajo refrigeración.

Los estafilococos son particularmente sensibles al agotamiento de nutrientes. Coliformes y spp de Pseudomonas pueden utilizar

los aminoácidos necesario para el crecimiento del estafilococo y hacerlos inaccesibles. Otros géneros de Micrococcaceae pueden

utilizar los nutrientes más rápidamente que el estafilococo. Los estreptococos inhiben los estafilococos agotando el suministro de

nicotinamida o niacina y biotina. El Staphylococcus aureus es un competidor pobre en los alimentos frescos y congelados. A

temperaturas que favorecen el crecimiento del estafilococo, la biota saprofita normal del alimento ofrece protección contra el

crecimiento del estafilococo a través de antagonismo, competencia por los nutrientes, y modificación del ambiente hacia condiciones

menos favorable al S. aureus.

Los cambios en la composición del alimento, así como los

cambios en los factores intrínsecos o extrínsecos pueden estimular

o disminuir los efectos competitivos.

Efectos sobre la Inhibición del Crecimiento

Se han reportado cambios en el estímulo de crecimiento entre varios organismos alimentarios, incluyendo levaduras, micrococos,

estreptococos, lactobacilos y Enterobacterias. Los mecanismos de estimulación del crecimiento pueden tener una influencia

significativa en el aumento de una flora típica. Hay varios

mecanismos, unos de los cuales se listan en seguida:

Los productos metabólicos de un organismo pueden ser

absorbidos y utilizados por otros organismos.

Los cambios en el pH pueden promover el crecimiento de

ciertos microorganismos. Un ejemplo son las fermentaciones naturales en las que la producción de ácido

establece la dominación de organismos tolerantes al ácido, como las bacterias ácidolácticas. Se ha encontrado que el

crecimiento de algunos hongos en los alimentos altos de acidez puede subir el pH, estimulando así el crecimiento

del C. botulinum.

Los cambios en Eh o aw en el alimento pueden influir la

simbiosis. A temperaturas tibias, los C. perfringens pueden bajar el potencial redox en los tejidos de animales recién

matados, y así los organismos más anaerobios pueden

crecer.

Hay algunas asociaciones dónde el máximo crecimiento y

la actividad metabólica normal no se desarrollan a menos

que ambos organismos están presentes.

Esta información puede usarse en el concepto de obstáculo para

controlar los microorganismos en los alimentos sensibles a la temperatura.

Factores extrínsecos

Tipos de Empaque y Atmósferas

Muchos estudios científicos han demostrado la actividad antimicrobiana de algunos gases a presión ambiente y sub-

ambiente en los microorganismos importante en los alimentos.

Los gases inhiben los microorganismos por dos mecanismos.

Primero, pueden tener un efecto tóxico directo que puede inhibir el crecimiento y la proliferación. El anhídrido carbónico (CO2), ozono

(O3), y oxígeno (O2) son gases que son directamente tóxicos a ciertos microorganismos. Este mecanismo inhibitorio depende de

las propiedades químicas y físicas del gas y su interacción con las fases, acuosa y lípida, del alimento. Radicales oxidantes generados

por O3 y O2 son muy tóxicos a las bacterias anaerobias y pueden tener un efecto inhibitorio en aerobios que dependen de su

concentración. El anhídrido carbónico es eficaz contra los aerobios obligados y, a niveles altos, puede detener a otros

microorganismos. Un segundo mecanismo inhibitorio se logra

modificando la composición del gas, lo que tiene efectos inhibitorios indirectos al alterar la ecología del ambiente

microbiano. Cuando se altera la atmósfera, el ambiente competitivo también se altera. Atmósferas que tienen un efecto

negativo en el crecimiento de un microorganismo particular pueden promover el crecimiento de otro. Este efecto puede tener

consecuencias positivas o negativas dependiendo de la microflora patógena nativa y su substrato. El reemplazo de nitrógeno por

oxígeno es un ejemplo de esta actividad antimicrobiana indirecta.

Hay una variedad de tecnologías que se usan para inhibir el

crecimiento de microorganismos, y una gran cantidad de estos métodos cuenta con el aumento de la temperatura para lograr los

efectos inhibitorios. Las tecnologías incluyen empaque en atmósfera modificada (MAP), empaque en atmósfera controlada

(CAP), almacenamiento en atmósfera controlada (CAS), adición

directa de anhídrido carbónico (DAC), y almacenamiento hipobárico.

El empaque en atmósfera controlada y modificada de ciertos

alimentos puede extender dramáticamente su vida de estante. El

uso de CO2, N2, y etanol son ejemplos de aplicaciones del MAP. En general, los efectos inhibitorios del CO2 aumentan con una baja en

la temperatura debido a la mayor solubilidad del CO2 a bajas temperaturas. El anhídrido carbónico se disuelve en el alimento y

le baja el pH. El nitrógeno, como es un gas inerte, no tiene ninguna propiedad antimicrobiana directa. Típicamente se usa para

desplazar al oxígeno en el alimento o empaque, solo o en combinación con CO2, logrando así un efecto inhibitorio indirecto

en los microorganismos aerobios. Tabla 8 muestra algunos ejemplos de combinaciones de gases para las aplicaciones de MAP

en la carne, la pollería, los mariscos, los quesos duros, y productos de panadería.

Tabla 8. Ejemplos de Mezclas de Gases Usados en Varios Productos MAP.

Producto % CO2 % O2 % N2

Carne fresca 30 30 40

15 - 40 60 - 85 0

Carnes curadas 20 - 50 0 50 - 80

Rosbif cocinado rebanado 75 10 15

Huevos 20 0 80

0 0 100

Volatería

25 - 30 0 70 - 75

60 - 75 5 - 10 >20

100 0 0

20-40 60-80 0

Carne de cerdo 20 80 0

Carnes procesadas 0 0 100

Pescado (Blanco) 40 30 30

Pescado (Aceitoso) 40 0 60

60 0 40

Queso duro 0 - 70 30 - 100

Queso 0 0 100

El queso; rallado o rebanado 30 0 70

Sanduches 20 - 100 0 - 10 0 - 100

Pasta 0 0 100

70 - 80 0 20 - 30

Productos de pandería

20 - 70 0 20 - 80

0 0 100

100 0 0

El principio de la preservación de las atmósferas antimicrobianas

se ha aplicado a frutas y verduras, carne de res cruda, pollo y pescado, alimentos lácteos, incluso la leche y el queso cabaña

(cottage), huevos, y una variedad de alimentos preparados, listos-

para-comer.

Hay varios factores intrínsecos y extrínsecos que influyen en la eficacia de las atmósferas antimicrobianas. Éstos factores incluyen

la temperatura del producto, la relación producto al volumen de gas del espacio de cabeza (headspace), las cargas microbianas, el

tipo de flora inicial, las propiedades de barrera del empaque, y la composición bioquímica del alimento; todos interactúan y

determinan el grado de mejoramiento de la calidad microbiana y de la seguridad.

La temperatura, el factor más importante que afecta la eficacia de las atmósferas antimicrobianas, afecta directamente la tasa de

crecimiento, pero también, indirectamente, afecta el crecimiento al afectar la solubilidad de los gases. A las temperaturas prácticas de

almacenamiento del alimento, la configuración del empaque, especialmente la relación del volumen de producto a volumen del

espacio de cabeza (headspace), juega un gran papel en la

determinación de la magnitud de la inhibición microbiana.

En el MAP, las propiedades de barrera del empaque tienen un

efecto mayor en el crecimiento microbiano al influir en el tiempo que los gases, seleccionados para la atmósfera modificada,

permanecen en contacto con el producto y la tasa a la que el oxígeno ambiental entra en el empaque.

La actividad del agua, el contenido de sal de la fase acuosa, el pH, y el contenido de grasa de los alimentos también juegan un

papel importante en los efectos inhibitorios globales de los gases antimicrobianos. Como la temperatura, las características físicas y

químicas del alimento también tienen un efecto en la solubilidad del gas inhibitorio. Por ejemplo, las concentraciones progresivas

de sal disminuyen la solubilidad de CO2.

La mayor consideración, en cuanto a la seguridad, al extender la

vida de estante de los alimentos por el MAP, o tecnologías

relacionadas, es la pérdida de las señales sensoriales de la pudrición causada por el crecimiento bacteriano. Sin los

indicadores de pudrición por bacterias, es posible que un alimento pueda tener una calidad organoléptica aceptable, pero ser inseguro

para la salud. El efecto de la pérdida de inhibición, por competencia, de las bacterias dañinas es más pronunciado en las

poblaciones de bacterianas patógenas anaerobias facultativas en alimentos bajo atmósferas alteradas.

Al combinar las atmósferas antimicrobianas con otras técnicas, se pueden generar estrategias de tecnología de barreras, que

puede realzar la calidad y seguridad del alimento.

Efecto de las condiciones de tiempo y temperatura en el

crecimiento microbiano

Impacto del tiempo

Cuando se consideran las tasas de crecimiento de patógenos microbianos, además de la temperatura, el tiempo es una

consideración crítica. Productores o fabricantes deben enfrentar el concepto del tiempo en cuanto se relaciona al crecimiento

microbiano, al determinar la vida de estante de un producto. La vida de estante es el período de tiempo desde que se produce el

producto hasta el tiempo que se espera que sea consumido o usado. Se usan varios factores para determinar la vida de estante

de un producto, que van desde la calidad organoléptica a la seguridad microbiológica. A los fines de este informe, la

consideración clave es la seguridad microbiológica del producto. La Regulación de Fechas Abiertas Uniformes, (Uniform Open Dating

Regulation) exige expresar la vida de estante de un producto

alimentario perecedero en términos de un "vendase para" la fecha (NIST 2000). El "vendase para" la fecha, debe incorporar la vida

de estante del producto más un período razonable para el consumo, que consiste en, por lo menos, un tercio de la vida de

estante total aproximada del producto alimentario perecedero.

Al detal o en servicio de alimentos, también se debe considerar

un período adicional de tiempo, referido aquí como "período de uso". Como ejemplo, los locales de comida rápidas pueden

encontrar operacionalmente deseable mantener las rodajas de queso procesado a temperatura ambiente por un turno o período

completo de comida, que puede ser de más de 4 h. Esta práctica proporciona eficiencia operacional al permitir que el queso funda

más rápidamente en un sanduche caliente así como proporcionar un sanduche de mejor calidad. Aunque, por seguridad, se pueda

requerir el almacenamiento bajo refrigeración a largo plazo, para

períodos de uso medidos en horas, puede ser aceptable el almacenamiento a temperatura ambiente.

Bajo ciertas circunstancias, a temperatura ambiente , se puede usar solo el tiempo para controlar la seguridad del producto.

Cuando solo se usa el tiempo como control, este tiempo debe ser menor que la fase de adaptación del patógeno(s) de preocupación

en el producto en cuestión. Para los productos alimentarios refrigerados, la vida de estante o período requerido para la

seguridad puede variar, dependiendo de la temperatura a la que se guarda el producto. Por ejemplo, se ha reportado que el tiempo de

adaptación para el crecimiento de L. monocytogenes a 10°C (50°F) es de 1.5 días, mientras que a 1°C (34°F) el tiempo de adaptación

es ~3.3 d. De la misma manera, se ha reportado que a 10°C

(50°F) el tiempo de generación para el mismo organismo es de 5 a

8 horas, mientras que a 1°C (34°F), el tiempo de generación está

entre 62 y 131 h.

La Figura 1 muestra el efecto de temperatura y pH en los

tiempos de adaptación de L. monocytogenes. Los datos se obtuvieron usando el USDA Pathogen Micromodel Program (version

5.1) a una concentración de NaCl de 2% y aw de 0.989. Hay que tener en cuenta que este modelo se desarrolló en caldo bajo varias

combinaciones de sal y pH, y que el crecimiento de bacterias en los sistemas alimentarios probablemente diferirá. Según los

resultados del modelo, un cambio de temperatura de 10ºC (50ºF) a 25°C (77°F) disminuye el tiempo de adaptación de L. monocytogenes de de 60 a 10 h. De manera similar, un aumento del pH de 4.5 a 6.5 disminuye el tiempo de adaptación de 60 a 5 h.

En conclusión, la seguridad de un producto durante su vida de estante puede diferir, dependiendo de otras condiciones como la

temperatura de almacenamiento, el pH del producto, y otros.

Numerosos estudios más, ilustran que se pueden usar varias combinaciones de tiempo y temperatura para controlar la

seguridad de un producto dependiendo del uso que se piense dar al producto.

Figura 1. Efecto de la Temperatura o pH en los Tiempos de Adaptación de Listeria monocytogenes. USDA PMP Ver. 5.1

(2% sal, aw 0,989).

Como se indicó antes, a temperatura ambiente se puede usar el

tiempo para controlar la seguridad del producto. Cuando se usa exclusivamente el tiempo como control, la duración debe ser

menor que la fase de adaptación del patógeno(s) de preocupación en el producto en cuestión.

Impacto de la temperatura

Todos los microorganismos tienen un rango de temperatura

definido en el que crecen, con un mínimo, un máximo, y un

óptimo. Es crucial entender bien la interacción entre tiempo, temperatura, y otros factores intrínsecos y extrínsecos para

seleccionar las condiciones de almacenamiento apropiadas para un producto alimentario. La temperatura tiene el impacto dramático

tanto en el tiempo de generación del organismo como en su período de adaptación. Por encima de un rango de temperatura

definido, la tasa de crecimiento de un organismo se define clásicamente como una relación de Arrhenius. La constante de la

tasa logarítmica de crecimiento es proporcional al recíproco de la temperatura absoluta.

Sin embargo, cuando las temperaturas se acercan a los máximos para un microorganismo específico, la tasa de crecimiento declina

más rápidamente que cuando las temperaturas se acercan a los mínimos para ese mismo microorganismo.

Empíricamente se encontró una relación que predice con más

precisión las tasas de crecimiento de microorganismos a temperaturas bajas:

r = b(T - To) donde,

r = la tasa de crecimiento

b = la pendiente de la línea de regresión

T = la temperatura (°K)

A = temperatura conceptual de ninguna importancia metabólica

A bajas temperaturas, dos factores gobiernan el punto en el que para de crecimiento: 1) las tasas de reacción para las enzimas

individuales en el organismo se hace mucho más lentas, y 2) las bajas temperaturas reducen la fluidez de la membrana

citoplásmica, interfiriendo con los mecanismos de transporte. A altas temperaturas, se desnaturalizan los componentes

estructurales celulares y ocurre la inactivación de las enzimas

sensible al calor. Aun cuando la tasa de crecimiento aumenta con la temperatura, luego la tasa tiende a caer rápidamente, hasta que

se alcance el máximo de temperatura.

Figura 2. Relación entre la Raíz Cuadrada de la Tasa de

Crecimiento y la Temperatura.

Se usan grados K para evitar las temperaturas negativas

La relación entre la temperatura y la constante de la tasa de crecimiento varía significativamente entre los grupos de

microorganismos. En base a los rangos de temperatura para su crecimiento, se han descrito cuatro grupos de microorganismos:

los termófilos, mesófilos, psicrófilos, y psicrotrofos.

Las Tablas 9 y 10 listan los rangos de temperatura para estos

cuatro grupos y para los patógenos de preocupación. La temperatura óptima para el crecimiento de termófilos está entre 55

y 65°C (131 a 149°F) con un máximo tan alto como 90°C (194°F)

y un mínimo de alrededor de 40 °C (104 °F).

Tabla 9. Rangos de Temperatura para Microorganismos

Procarióticos. Temperatura °C (°F)

Grupo Mínimo Óptimo Máximo

Termófilos 40-45 (104-113) 55-75 (131-167) 60-90 (140-194)

Mesófilos 5-15 (41-59) 30-45 (86-113) 35-47 (95-117)

Psicrófilos -5- +5 (23-41) 12-15 (54-59) 15-20 (59-68)

Psicrotrofos -5- +5 (23-41) 25-30 (77-86) 30-35 (86-95)

Tabla 10. Temperatura Mínima, Máxima y Óptima, Aproximadas, en °C (°F) que Permiten Crecimiento de Patógenos Seleccionados

Pertinentes a los Alimentos.

Organismo Mínima Máxima Óptima

Bacillus cereus 5 (41) 28-40 (82-104) 55 (131)

spp de

Campylobacter. 32 (90) 42-45 (108-113) 45 (113)

Clostridium

botulinum tipos A y B *

10-12 (50-54) 30-40 (86-104) 50 (122)

Clostridium botulinum tipo E **

3-3.3 (37-38) 25-37 (77-99) 45 (113)

Clostridium perfringens

12 (54) 43-47 (109-117) 50 (122)

Escherichia coli Enterotoxigénica

7 (45) 35-40 (95-104) 46 (115)

Listeria monocytogenes

0 (32) 30-37 (86-99) 45 (113)

spp de Salmonella. 5 (41) 35-37 (95-99)

45-47 (113-117)

Staphylococcus

aureus crecimiento 7 (45) 35-40 (95-104) 48 (118)

Staphylococcus

aureus toxina 10 (50) 40-45 (104-113) 46 (115)

spp de Shigella. 7 (45) 37 (99)

45-47 (113-

117)

Vibrio cholerae 10 (50) 37 (99) 43 (109)

Vibrio parahaemolyticus

5 (41) 37 (99) 43 (109)

Vibrio vulnificus 8 (46) 37 (99) 43 (109)

Yersinia enterocolitica

-1 (30) 28-30 (82-86) 42 (108)

* el proteolítico; ** el no proteolítico

Los Mesófilos, que incluyen virtualmente todos los patógenos humanos, tienen un rango de crecimiento óptimo de entre 30°C

(86°F) y 45°C (113°F), y una temperatura de crecimiento mínima que va de 5 a 10°C (41 a 50°F).

Los organismos de psicrófilos tienen un rango de crecimiento óptimo de 12°C (54°F) a 15°C (59°F) con un rango máximo de

15°C (59°F) a 20°C (68°F). Hay muy pocos organismos verdaderos psicrófilos (amantes del frío) de consecuencia para los alimentos.

Los psicrotrofos (tolerantes del frío) como las Pseudomonas (agua y leche), crecen a menos de 7ºC, sin importar su temperatura

óptima. La L. monocytogenes y el de C. botulinum tipo E son capaces de crecer a bajas temperaturas (mínimo de -0.4°C [31°F]

y 3.3°C [38 °F], respectivamente, a 5°C [41°F]), pero tiene un

rango óptimo de crecimiento más alto (37°C [99°F] y 30°C [86°F], respectivamente) que los verdaderos psicrófilos. Los organismos

psicrotrófos son mucho más pertinentes a los alimentos e incluyen

bacterias dañinas, levadura y hongos dañinos, y ciertos patógenos

alimentarios.

Se sabe que la temperatura de crecimiento regula la expresión de los genes de virulencia en ciertos patógenos alimentarios. Por

ejemplo, la expresión de proteínas gobernada por el plásmido de la virulencia de la Yersinia enterocolitica es alta a 37°C (99°F), baja

a 22°C (72°F), y no perceptible a 4°C (39°F). La temperatura de crecimiento también impacta la sensibilidad térmica de un

organismo. La Listeria monocytogenes, cuando se mantiene a 48°C (118°F) en salchichas inoculadas, tiene un aumento de 2.4 veces

en su valor de D (tiempo de reducción decimal) a 64°C (147°F).

Hay que enfatizar que el período de adaptación y la tasa de

crecimiento de un microorganismo no sólo están influenciados por la temperatura sino también por otros factores intrínsecos y

extrínsecos. Por ejemplo, como se muestra en la Tabla 11, la tasa de crecimiento del Clostridium perfringens es significativamente

baja a pH 5.8 vs pH 7.2 en una amplia gama de temperaturas.

Tabla 11. Relación de pH y Temperatura a la Tasa de Crecimiento de Clostridium perfringens (welchii) F2985/50.

Temperatura de incubación

Horas a la turbiedad visible en caldo RCM a pH:

5.8 7.2

15 °C (59 °F) >700 >700

20 °C (68 °F) 74 48

25 °C (77 °F) 30 24

30 °C (86 °F) 24 8

37 °C (99 °F) 5 5

Las Salmonelas no crecen a temperaturas por debajo de 5.2°C (41°F). Se ha demostrado, sin embargo, que los factores

intrínsecos del producto alimentario afectan la habilidad de la salmonela de crecer a bajas temperaturas. Las Salmonella senftenberg, S. enteritidis, y S. manhattan no pudieron crecer en ensalada o flan de jamón mantenido a 10°C (50°F), pero pudieron

crecer en pollo à la king mantenido a 7°C (45°F).

Se ha mostrado que el Staphylococcus aureus crece a

temperaturas tan bajas como 7°C (45°F), pero que el límite más

bajo para la producción de la entero toxina es de 10°C (50°F). En general, la producción de toxina por debajo de aproximadamente

20°C (68°F) es lenta. Por ejemplo, en medios de laboratorio a pH 7, el tiempo para producir niveles detectables de entero toxina

varió de 78 a 98 h a 19°C (66°F) a 14 a 16 h a 26°C (79°F). Condiciones menos favorables, como un pH más bajo, retarda aún

más la producción de la entero toxina.

La Tabla 12 ilustra el impacto combinado de temperatura, pH, y

aw en el crecimiento de C. botulinum proteolítico tipo B. Esta Tabla

claramente muestra que ocurre un efecto interactivo entre estos tres factores. Al determinar la conveniencia de mantener un

alimento refrigerado a la temperatura ambiente por un período de tiempo, hay que tener en consideración a cada factor

independientemente. Hacer esto, sin embargo, ignora el potencial de mantener seguros ciertos productos sin refrigeración por un

período de tiempo, basándose en los efectos de la interacción. La consideración, independientemente, de cada factor pertinente

puede llevar a la conclusión de que hacerlo no es una práctica segura, cuando, en realidad, si lo es en base a los efectos

interactivos. El método más apropiado de evaluar estos efectos interactivos es mediante un estudio de desafío microbiológico

propiamente diseñado usando microorganismos diana pertinentes. También se pueden emplear modelos microbiológico predictivos

apropiados y validados para este propósito. El uso de estudios de

desafío y/o modelos predictivos puede rendir datos científicos que soporten el mantenimiento de un producto con una cierta

formulación, para un tiempo y temperatura dados. Es incumbencia del productor tener conocimiento específico de la formulación del

alimento para generar datos científicos válidos.

Tabla 12. Período de la incubación, en días, antes observarse

crecimiento del Clostridium botulinum tipo B proteolítico a varios niveles de temperatura, pH, y aw.

Temperatura pH aw

0.997 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94

20 °C (68 °F) 5 - - - - - - -

6 49 9 - - - - -

7 2 2 4 9 - - -

8 2 2 4 14 - - -

9 - - - - - -

30 °C (86 °F) 5 - - - - - - -

6 2 2 3 9 - - -

7 1 1 2 3 9 4 -

8 1 1 2 4 14 - -

9 - - - - - - -

40 °C (104 °F) 5 - - - - - - -

6 1 2 2 3 14 - -

7 1 1 1 2 3 9 17

8 1 1 1 2 9 14 -

9 - - - - - - -

Ningún crecimiento se observó a cualquier pH o aw a 10 °C (50

°F).

Condiciones de almacenamiento o mantenimiento

Esta discusión de las condiciones del almacenamiento se limitará

a la temperatura de almacenaje o mantenimiento, a los tiempos y temperaturas involucrados al enfriar artículos cocinados, y a la

humedad relativa a la que pueden estar expuestos el alimento o el material de empaque. En otras secciones de este capítulo se

discuten otros factores que podrían incluirse como consideraciones importantes en el almacenamiento, como la efectividad del

material del empaque para conservar ciertas característ icas.

Cuando se considera la tasa de crecimiento de patógenos microbianos, el tiempo y la temperatura son integrales y deben ser

considerados juntos. Como se ha indicado previamente, los aumentos de temperatura en el almacenamiento y/o exhibición

disminuirán la vida de estante de los alimentos refrigerados por que mientras más alta la temperatura, más permisivas serán las

condiciones para el crecimiento. Al mismo tiempo, esos alimentos que se han cocinado o re-calentado, y servido o mantenido

calientes, requerirán un tiempo y temperatura apropiados para controlar la seguridad. Por ejemplo, el principal organismo de

preocupación en la carne cocinada y productos que contienen carne es el C. perfringens. Los síntomas de la enfermedad son causados

por la ingestión de grandes números (más que 108) de células vegetativas. El organismo tiene un rango de crecimiento óptimo de

43-47°C (109-116°F) y un rango de crecimiento de 12-50°C (54-

122°F). Se han reportado tiempos de generación tan cortos como 8 min, en ciertos alimentos bajo condiciones óptimas. Por eso la

administración del tiempo y temperatura es esencial para la seguridad del producto.

La literatura está llena de ejemplos de brotes de enfermedades alimentarias que han sido el resultado de un enfriamiento

demasiado lento del alimento, una práctica que puede permitir el crecimiento de bacterias patógenas. De preocupación primaria en

este aspecto son los patógenos formadores de esporas que tienen tiempos de adaptación relativamente cortos y la habilidad de

crecer rápidamente y que, normalmente, pueden estar presentes en grandes números. Organismos que poseen estas características

incluyen el C. perfringens y Bacillus cereus. Como en el caso del C. perfringens, la enfermedad alimentaria causada por el B. cereus

está típicamente asociada con el consumo de alimentos que han

permitido el crecimiento del organismo a números relativamente altos. El "Bad Bug Book" del FDA indica que "La presencia de

grandes números de B. cereus (más de 106 organismos/g) en un alimento es indicativo del crecimiento y proliferación activa del

organismo y es consistente con un potencial peligro a la salud" (FDA 2001). En este caso, hay que enfocarse en el tiempo y

temperatura (la tasa de enfriamiento) para asegurar un rápido

enfriamiento de ciertos alimentos para mantener la seguridad.

El efecto de la humedad relativa del ambiente de l almacenamiento en la seguridad de los alimentos es algo más

nebuloso. El efecto puede o no alterar el aw del alimento. Estos cambios dependen del producto. La discusión anterior sobre el aw

y su efecto en los microorganismos en los alimentos, proporciona un poco de información sobre los antecedentes. Además, hay que

considerar la posibilidad de evaporación o condensación de humedad en alguna superficie.

Generalmente, los alimentos que dependen de una cierta aw para seguridad o por consideraciones de vida de estante, deberán

guardarse en un ambiente que no cambie mucho esta característica. Los alimentos, eventualmente, llegan a un equilibrio

de humedad con sus ambientes. Por eso, los procesadores y distribuidores necesitan proveer las condiciones de

almacenamiento apropiadas para cubrir este hecho.

El empaque, como se discutió previamente en este capítulo, juega un papel mayor en la vulnerabilidad del alimento a la

influencia de la humedad relativa. Pero incluso dentro de un recipiente sellado, la migración de humedad, y el fenómeno de la

fluctuación de la temperatura ambiente, pueden jugar un papel importante. Se ha observado que ciertos alimentos con aw bajo

pueden estar sujetos a una condensación de humedad en la superficie debida a amplios cambios de la temperatura ambiente.

Esta agua en la superficie produce un microambiente favorable al crecimiento de microorganismos dañinos, y posiblemente algunos

patógenos. Como guía general, el producto se debe mantener a una humedad ambiental tal, incluyendo el interior del empaque,

que esta no tenga la oportunidad de alterar el aw del producto de una manera desfavorable.

Pasos del Proceso

Por definición, “los alimentos bajos de acidez enlatados en un recipiente herméticamente sellado no requieren el control de la

temperatura para la seguridad”. Esta rígida definición no abarca alimentos menos procesados, en empaques menos resistentes,

pero que aún así no requieren control de temperatura para la seguridad. Considere un producto horneado, como un pastel, con

un pH de 5.5 y aw de 0.96. Como este producto se hornea a una

temperatura interior >180°F (82°C) para fraguar la estructura del producto del “pai”, no contendrá ningún patógenos vegetativo

viable. Cualquier espora patógena que sobreviva el proceso de la hornada será inhibida por el pH y los valores de aw listados

anteriormente (Tablas 2 y 5). Si el producto se enfría y empaca

bajo condiciones que no permitan la recontaminación con

patógenos vegetativos, el producto es seguro y estable a la temperatura ambiente hasta su consumo, o hasta que

consideraciones de calidad (es decir, envejecimiento) lo hagan desagradable al gusto.

Científicamente los criterios seguros para determinar si los alimentos requieren control de tiempo y temperatura para la

seguridad deben considerar:

1) procesos que destruyan las células vegetativas pero no las

esporas, cuando la formulación del producto es capaz de inhibir la germinación de las esporas;

2) la manipulación y condiciones de empaque post-proceso que prevengan la reintroducción de patógenos vegetativos

sobre o dentro del producto antes del empaque; y

3) el uso de materiales de empaque que aun cuando no

proporcionen un sello hermético, prevengan la

reintroducción de patógenos vegetativos en el producto.

Otros Factores

Proyectado Uso Final del Producto

Además de evaluar cuidadosamente cómo se produce y distribuye el producto, es importante considerar cómo finalmente

se preparará, manipulará, y/o guardará el alimento por el usuario

final. Un producto alimentario puede que en un momento dado no requiera el control de tiempo y temperatura para la seguridad en

la producción o en la cadena de la distribución del alimento, pero que en otro punto, dependiendo de su uso proyectado, si requiera

un control de tiempo y temperatura. Por ejemplo, un alimento procesado térmicamente que se llene en caliente en su empaque

final, puede que no requiera refrigeración si los patógenos formadores de esporas no son capaces de crecer. Sin embargo,

una vez que el alimento se saque de su empaque original, puede requerir control de tiempo y temperatura para la seguridad, si es

probable que el producto se recontamine durante su uso proyectado.

Historia del producto y uso tradicional

El panel se involucró con el concepto de la historia del producto y su uso tradicional como un medio de determinar la necesidad de

un control de tiempo y temperatura para la seguridad. Por ejemplo, hay alimentos que tienen una larga historia de uso de

almacenamiento seguro a temperatura ambiente, pero que tienen

formulaciones, pH, y aw que los designarían como alimentos de

"temperatura controlada para la seguridad" (TCS). El principal entre ellos, el pan blanco, pero productos como las frutas y

verduras intactas, otros panes, aguas en botella, y algunos quesos procesados tienen una historia de haberse guardado y usado a

temperatura ambiente sin impacto en la salud pública. Además, la relación proteína - humedad (MPR) para embutidos fermentados

estante-estables se desarrolló para asegurar valores de control de l proceso para estos productos, que también tienen una historia

tradicional de seguridad como alimentos no-TCS. Es más, una evaluación de las características del alimento proporcionan una

explicación científica de los productos que pueden ser guardados seguramente a temperatura ambiente. Por ejemplo, el horneando

del pan controla el crecimiento de patógenos en el interior, y el bajo aw evita el crecimiento de patógenos en la superficie exterior,

para que pueda guardarse seguramente a temperatura ambiente.

Claramente los usos e historias tradicionales de estos productos suministran una justificación válida para tomar una decisión

basada en la historia. Sin embargo, hay que tener cuidado pues esta historia tradicional puede estar influenciada por factores

intrínsecos y extrínsecos y cualquier cambio en el uso final, en el proceso, formulación, estructura física, distribución, y/o

almacenamiento del producto puede cambiarla totalmente. Cambios en cualquiera de estos parámetros pueden invalidar el uso

de la historia como una base para las decisiones de si un alimento necesita el control de temperatura para la seguridad.

El panel reconoce que el uso de la historia como un factor para decidir si un producto necesita control de tiempo y temperatura

para la seguridad puede ser subjetivo. Como una guía, uno debe determinar si el alimento en cuestión, o cualquiera de sus

ingredientes, ha sido previamente implicado como un vehículo de

enfermedades alimentarias como resultado del abuso o almacenamiento a temperatura ambiente. De importancia

particular son los agentes microbiológicos que pueden ser de preocupación en base a la formulación del alimento, o que pueden

ser responsables de enfermedades asociadas con el alimento, y los factores contribuyentes reportados que han llevado a

enfermedades documentadas. ¿Se ha documentado claramente que el control adecuado de temperatura es un factor que puede

prevenir o reducir el riesgo de enfermedad asociado con el alimento? A medida que los factores intrínsecos o extrínsecos

cambian (por ejemplo, MAP o vida de estante muy extendida), puede que la sola evidencia histórica no sea apropiada para

determinar el riesgo potencial. Por consiguiente, para que un producto sea identificado como no-TCS basados en la historia y el

uso tradicional, deben permanecer constantes los factores

intrínsecos y extrínsecos que afectan el crecimiento microbiano.

Por último, no se debe usar solo la historia del producto como único factor para determinar si un alimento necesita control de

tiempo y temperatura para la seguridad. Esta decisión requiere una razón científicamente válida como la presentada anteriormente

para el pan blanco.

Interacciones de factores

Las técnicas tradicionales de preservación de los alimentos han

usado combinaciones de pH, aw, atmósfera, numerosos preservativos, y otros factores inhibitorios. Los microbiólogos a

menudo se han referido a este fenómeno como el "efecto de obstáculos”. Por ejemplo, ciertos productos procesados de carne y

encurtidos pueden usar la relación de la sal en la humedad (relación de salmuera) para controlar los patógenos. El USDA

reconoce esta estrategia al designar las salchichas semi-secas como estante-estables con una relación humedad-proteína igual o

menor de 3,1:1 y pH menos de o igual a 5.0.

En los aderezos para ensalada y productos de mayonesa, la

relación de ácido-a-humedad junto con el pH son el factor gobernante para el control de los patógenos. Una relación acido:

humedad >0.70 en combinación con un pH <4.1 se usan a menudo como el nivel diana para el control de patógenos en estos

productos. Usualmente, estas proporciones se combinan con otros

factores como el pH o la adición de antimicrobianos para efectuar el control de los patógenos. La interacción de estos factores es la

que controla la habilidad de los patógenos de proliferarse en los alimentos.

A pesar del largo reconocimiento del concepto de la tecnología de obstáculos (los posibles efectos sinérgicos de la combinación de

los diferentes factores inhibidores), la definición actual de alimentos potencialmente peligrosos sólo considera,

independientemente, el pH y el aw, y no se refiere a su interacción. El panel cree que estas interacciones tienen que ser

tenidas en cuenta.

Los adelantos científicos en la microbiología predictiva de los

alimento durante las últimas dos décadas repetidamente han mostrado que diferentes factores inhibitorios, que no podrían

prevenir el crecimiento de patógenos cuando se consideran solos,

previenen su crecimiento cuando se usan con otros factores. La Tabla 13 resume una serie de predicciones del USDA Pathogen

Modeling Program ver. 5.1. Como ya se indicó, hay que tener en cuenta que este modelo se desarrolló en caldo con sal y

combinaciones de pH, y que el crecimiento de bacterias en los

sistemas del alimento probablemente difiera. También, la sal que

se usa para controlar los valores del aw, resulta en efectos inhibitorios microbianos adicionales que pueden faltar si se usan

otros compuestos. Los valores son el tiempo, en horas, requerido para un aumento de 3 log en la concentración de S. aureus, como

función de los valores de pH y aw que se muestran.

Está claro, de los valores numéricos que se muestran, que

aunque un alimento pueda tener un pH de 5.0 y un aw de 0.92 (por ejemplo), después de 72 h a la temperatura ambiente, puede

mostrar un aumento mínimo en la concentración de S. aureus, y por eso no constituye un riesgo significativo para la salud pública.

Tabla 13. Predicciones del Programa de Modelos de Patógenos del USDA, tiempo en horas necesarias para un aumento de 3 log en la

concentración de Staphylococcus aureus, como una función del pH y la actividad del agua a 25°C (77°F)1

Valores Críticos del

aw

Valores críticos del pH

4.2 4.6 5.0 5.5

0.85 Fuera Fuera Fuera Fuera

0.90 Fuera Fuera Fuera Fuera

0.92 Fuera 171.3 113.1 80.7

0.93 Fuera 143.0 93.0 65.5

0.94 Fuera 120.6 77.3 53.6

0.95 Fuera 101.4 63.9 43.6

0.96 Fuera 86.3 53.4 35.9 1 Condiciones denominadas "fuera", están fuera del rango del modelo

actual

Se han publicado Modelos que involucran la interacción de otros

factores (por ejemplo, atmósfera, preservativos), pero no son tan numeroso como los modelos que usan pH y aw. Compañías

individuales han mostrado, sin embargo, que los modelos internos que incorporan los efectos preservativos pueden ser herramientas

útiles para reducir la necesidad de extensas pruebas de desafío y evaluación de riesgos. Sin embargo, actualmente no existe un

modelo general para los alimentos que cubra todas las interacciones de gases atmosféricos y/o combinaciones de

preservativos con el pH y el aw.

Científicamente los criterios seguros para determinar si los

alimentos requieren control de tiempo y temperatura para la seguridad podrían considerar la interacción de sólo los factores pH

y aw usando los datos del crecimiento de los modelos microbianos como los mostrados anteriormente en la tabla. Para diseñar

combinaciones eficaces de factores, es necesario un conocimiento

del patógeno (vegetativo o formador de esporas) y de los

mecanismos de como los factores individuales ejercen su impacto.

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