Laboratorio de Microbiología Practico N° 4

Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Laboratorio de Microbiología
Practico N° 4
“CINÉTICA DE INACTIVACIÓN BACTERIANA”
La combinación de temperatura y de tiempo de retención (el tiempo durante el cual la
muestra es mantenida a la temperatura necesaria para lograr el efecto deseado) es muy
importante, ya que determina la intensidad del tratamiento térmico.
Cuando los microorganismos y/o las esporas de bacterias son sometidos a un
tratamiento térmico o cualquier otra clase de procedimiento esterilizante / desinfectante,
no todos los microorganismos mueren a la vez. En vez de esto, una cierta proporción es
destruida en un período de tiempo dado mientras que el resto sobrevive. Si los
microorganismos sobrevivientes son una vez más sujetos al mismo tratamiento por el
mismo período de tiempo, una proporción igual de éstos serán destruidos, y así
sucesivamente. En otras palabras, una dada exposición a agentes esterilizantes o
desinfectantes siempre elimina la misma proporción del recuento inicial de cada etapa,
con lo cual la cinética de la muerte térmica, en condiciones isotérmicas, es claramente
de primer orden.
N
ln 
 No

  k * t

Lo cual también puede ser expresado como:
N
log
 No
  k *t

 2,303

Donde:
No: número de microorganismos (esporas) originalmente presentes (recuento inicial)
N: número de microorganismos (esporas) presentes luego de un tiempo dado de
tratamiento (t)
k = constante específica de la reacción de muerte térmica (1/s)
t = tiempo de tratamiento (s)
Esta fórmula da como resultado una línea recta cuando se dibuja como un gráfico
semilogarítmico con el tiempo de tratamiento expresado en el eje lineal de las abscisas y
el número de sobrevivientes en el eje logarítmico de las ordenadas (figura N°1).
La constante de reacción indica cuán rápidamente ocurre la destrucción de
microorganismos a una temperatura constante. Se utiliza el valor D para indicar el
tiempo de calentamiento necesario, a temperatura constante T, para destruir el 90% de
la población presente. Esto implica una reducción de la concentración en 10 veces.
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Figura N°1
Las unidades para D son magnitudes de tiempo (segundos o minutos).
El tiempo de termodestrucción (D) varía para cada temperatura, de forma que a mayores
temperaturas, el valor de D es menor, siendo diferente para distintos microorganismos,
distintos entornos y diferentes condiciones fisiológicas.
Si aumentamos la temperatura de tratamiento, el valor de D disminuye de forma
logarítmica. De manera análoga a como el valor D indicaba el tiempo necesario para
lograr que el número de supervivientes se redujera al 10% de la población inicial, el
valor z indica el incremento en la temperatura (medida en número de grados) necesario
para que el valor D se reduzca a la décima parte del inicial.
z
T
D
log 1
 D2



donde ΔT es el incremento de temperatura, y D1 y D2 los valores de D a las dos
temperaturas estudiadas.
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Figura N°2
Los valores D y z varían para cada microorganismo y para cada condición. Las esporas,
por ejemplo, tienen valores D mucho más altos que las células vegetativas de los
mismos microorganismos.
Para determinar las condiciones de un tratamiento térmico que destruya un determinado
microorganismos es necesario dominar los conceptos de los valores D y z.
Una función logarítmica nunca puede alcanzar el valor cero. En otras palabras, la
esterilidad definida como la ausencia de esporas vivientes en un volumen ilimitado de
producto, es imposible de lograr.
Un concepto más útil y realista es el de "efecto esterilizante” o "eficiencia de
esterilización". Estos términos establecen el número de reducciones decimales en el
recuento de esporas bacterianas logrado por un proceso dado de esterilización.
Cada vez que es llevado a cabo un proceso de esterilización, éste puede ser
caracterizado por un cierto efecto esterilizant.
En cualquier proceso térmico de esterilización, el efecto esterilizante es determinado por
la combinación de tiempo/ temperatura aplicada. A mayor temperatura y mayor tiempo
de retención, el proceso será más eficiente.
El efecto esterilizante es expresado por el número de reducciones decimales logrado
mediante el proceso. Se utilizan determinados microorganismos patrones para
determinar este efecto, siendo un ejemplo, el microorganismo Clostridium botulinum
para el cual se utilizan valores de 12D.
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Ejercicios
1.-El valor D120 para un microorganismo es de 3.0 minutos. Si tenemos una
contaminación inicial de 8 x 1012 células por gramo. ¿Qué valor de contaminación
tendrá la muestra después de un tratamiento térmico a 120ºC de 18 minutos?
2.- El tiempo de reducción decimal de una bacteria dada en leche a 65º es de 20
minutos. Cuando calentamos a 90ºC una muestra que tiene 109 bacterias durante 10
minutos el número de supervivientes es de 107. Calcular:
a) El valor D90 para dicha bacteria.
b) El valor z para esa bacteria.
c) El número de supervivientes que esperamos después de tratar en el autoclave a 115º
C durante 15 minutos, una muestra de un litro de leche contaminada de dicha bacteria
que contiene 8 x 1012 bacterias por mililitro.
d) El tiempo mínimo de tratamiento necesario para esterilizar una muestra de 1015
bacterias usando un autoclave que trabaja a 120ºC.
3.- Determinar el valor del tiempo decimal de termodestrucción a 116 ºC (D 116) de un
microorganismo a partir de los siguientes datos de supervivencia al tratamiento
Duración del
tratamiento
5
10
15
20
25
Número de
viables
340
65
19
4.5
1.3
4.- En dos tratamientos térmicos realizados a una bacteria se comprueba que la
incubación durante 20 minutos a 60ºC es capaz de reducir el número de bacterias
viables de 8x107 a 5x104 y que la incubación a 80ºC durante el mismo tiempo reduce el
número de bacterias viables de 9x106 a 5x102 unidades por mililitro. ¿Cuál es el valor
de z para esta bacteria en estas condiciones de cultivo?
5.- El tratamiento térmico de la bacteria A durante 2 minutos a 120 ºC reduce el número
de viables de 108 ufc·ml-1 a 104 ufc·ml-1.
a) Calcular el tiempo de termodestrucción D120.
La bacteria B tiene un valor D80 de 1 min y queremos calcular el valor de D120. Para ello
tratamos 10 ml de una muestra que contiene 109 ufc·ml-1 durante 1 min 90 ºC y el
número de supervivientes es de 107 ufc·ml-1.
b) Calcular el valor D120 para la bacteria B.
Supongamos que la carga microbiana inicial de un alimento es de 107 ufc·ml-1 (bacteria
A) y 1012 ufc·ml-1 (bacteria B).
¿Qué tiempo de tratamiento a 120 ºC será necesario aplicar a dicho alimento para que la
carga al final del mismo sea menor de 10-12 ufc·ml-1?
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