Crecimiento Microbiano en Alimentos: Factores Influyentes

Factores que Influyen en el
Crecimiento microbiano de los
alimentos
Ing. Alex Danny Chambi Rodriguez
EP. Ingeniería de Industrias Alimentarias
Contenido
a. Introducción
b. Conceptos generales
c. Características.
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I. Introducción
a. Concepto
Son
Aquellos
que
pueden
promover
el
buen
crecimiento
bacteriano a la inversa haciendo que
estos se inhiban o dejen de producir
ciertos metabolitos.
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II. Factores Intrínsecos
2.1. Concepto
Dependen del alimento (expresión de las
propiedades físicas y de la composición química del
propio alimento, así como algunas propiedades
biológicas del mismo)
a. Nutrientes
b. pH
c. Potencial redox y oxígeno
d. Actividad de agua
e. Constituyentes antimicrobianos
f. Estructura biológica
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II. Factores Intrínsecos
a. Nutrientes
Requerimientos nutricionales -(microorganismo)
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II. Factores Intrínsecos
a. Nutrientes
Requerimientos nutricionales -(microorganismo)
Las carnes son ricas en proteínas,
lípidos, minerales y vitaminas pero
pobres en carbohidratos
La leche y alimentos preparados
tienen los 5 grupos de nutrientes
en cantidades suficientes para el
crecimiento microbiano
Las frutas y verduras son ricas en
carbohidratos pero pueden ser
pobres en proteínas, minerales y
algunas vitaminas
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II. Factores Intrínsecos
a. Nutrientes
Degradación del sustrato - (enzimas del microorganismo)
Ejm.
• Proteasas
• Celulasas
• Pectinasas
• Lipasa
• Amilasas
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II. Factores Intrínsecos
a. Nutrientes
Y otros como:
< Tº crecimiento > exigencia nutricional
Los azúcares, alcoholes y aminoácidos
presentes en los alimentos, también son
utilizados por losmicroorganismos como
fuentes deenergía.
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II. Factores Intrínsecos
b. pH
• En el estado natural la mayoría de los
alimentos como carnes, pescados y
productos vegetales son ligeramente ácidos
• la mayoría de las frutas son bastante ácidas
• alimentos alcalinos, como la clara de huevo.
• El pH determina la supervivencia y crecimiento
de los microorganismos durante el
procesamiento, almacenamiento y distribución.
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II. Factores Intrínsecos
b. pH
b.1. Efecto del pH sobre microorganismos patógenos
• Algunas bacterias Gram negativas patógenos Como las
salmonelas, pueden controlarse utilizando pHs
inferiores a 4,0.
• Para inhibir coliformes se necesitan además de los pHs
inferiores y
• bajas temperaturas.
• Las especies del género Vibrio , se inhiben
completamente a pH 4,5 á 5,0, al igual que Clostridium
botulinum, por lo que este último no crece en
encurtidos que llevan ácido acético al 0,9-1,8 %.
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II. Factores Intrínsecos
b. pH
b.1. Efecto del pH sobre microorganismos patógenos
• En cuanto a S. aureus , la producción de toxina puede
ser inhibida mediante el uso de distintas
combinaciones de sal y pH. Es posible su crecimiento a
pH 4,5 si la concentración de Cl Na está entre 8 y 10% y
a pH 6,0 en presencia de 16% de Cl Na.
• Entre otros patógenos, Bacillus cereus, no desarrolla en
alimentos enlatados a pH inferior a 5,0.Sin embargo
los productos a base de carne y arroz resultan ser
menos inhibidores por lo que permiten su crecimiento
a pH 4,3.
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II. Factores Intrínsecos
b. pH
b.2. pH y su capacidad Tampón
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II. Factores Intrínsecos
b. pH
b.2. pH y su capacidad Tampón
• En alimentos de bajo pH : frutas, encurtidos y
salmueras no se multiplican las bacterias que son
sensibles a la acidez Ejm: Clostridium botulinum no
crece a pH < a 4,5
• pH alcalinos - < crecimiento microbiano.
• Ejm. Clara de huevo después de puesta +/- pH 9.
Crecimiento de patógenos entéricos cesa pH > 10
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II. Factores Intrínsecos
c.
Potencial Oxido – Reducción
Los procesos de oxidación y reducción (potencial
REDOX) se definen en términos de migraciones
electrónicas entre compuestos químicos.
• Oxidación: pérdida de electrones.
• Reducción: ganancia de electrones.
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II. Factores Intrínsecos
c.
Potencial Oxido – Reducción
En base a este concepto se estudian
cuantitativamente los procesos de oxidación- reducción
reversibles que son vitales para las células vivas.
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II. Factores Intrínsecos
c.
Potencial Oxido – Reducción
• El potencial Redox indica las
relaciones de oxígeno de los
organismos vivos.
• Los microorganismos aerobios necesitan para
crecer valores Redox positivos (oxidados).
• Los anaerobios frecuentemente requieren
valores Redox negativos (reducidos).
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II. Factores Intrínsecos
c. Potencial Oxido – Reducción
b.1. Efectos de Potencial Redox sobre algunos alimentos
• La caída del potencial O/R durante el almacenamiento de los alimentos se
atribuye a la liberación de H2 gaseoso y de metabolitos reducidos por las
enzimas del alimento o microorganismos en crecimiento activo.
• Dicha caída frecuentemente coincide con el comienzo de la fase logarítmica
de crecimiento de los microorganismos en la que la intensidad de las
actividades metabólicas es máxima.
• Cuando el acceso de oxígeno es limitado ocurre la fermentación y puede
impartirse cambios de aroma al alimento antes de que se altere.
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II. Factores Intrínsecos
c. Potencial Oxido – Reducción
b.2. Empleo Del Potencial REDOX.• La caída del potencial O/R durante el almacenamiento de los alimentos se Para
incrementar la capacidad tampón de un producto y en cierta manera incrementar su
vida útil.
• Manteniendo el potencial Redox dentro de los límites aceptables suele utilizarse
aditivos tales como el nitrito ( oxidante) o el ácido ascórbico (reductor).
• En las carnes los compuestos químicos que contienen grupos sulfuro mantienen las
condiciones reductoras, mientras que en las frutas, hortalizas y verduras, el ácido
ascórbico y los azúcares tienen el mismo
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II. Factores Intrínsecos
d. Actividad de agua (aw)
Es la relación entre la presión de agua del alimento (P) y del agua pura (Po)a la misma
temperatura
donde : P = Presión de vapor de agua del alimento
Po = Pº de vapor de agua pura a la misma temperatura
• Agua pura 
aw = 1.0
• Alimento totalmente deshidratado  aw = 0
aw  HR Equilibrio de la atmósfera próxima al alimento (0 - 100%)
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II. Factores Intrínsecos
d. Actividad de agua (aw)
d.1. Intervalos de aw limitantes del
Microorganismos
Salmonella
Pediococcus
S a c c h a r o m y ce s
Mucor
Rhizopus
Staphylococcus aureus
Penicillum
Aspergillus
Zigosaccharomyces rouxii
Eurotium
Xeromyces
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aw
0,97 - 0,98
0,90 - 0,94
0,88 - 0,93
0,86
0,79 - 0,86
0,65 - 0,84
0,62 - 0,74
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II. Factores Intrínsecos
d. Actividad de agua (aw)
d.1. Intervalos de aw limitantes del
SOLUTOS ACUMULADOS POR LOS MICROORGANISMOS EN RESPUESTAA aw REDUCIDA
Microorganismos
Escherichia coli
Salmonella typhimurium
Enterococcus faecalis
Staphylococcus aureus
Zigosaccharomyces rouxii
Mucor hiemalis
Xeromyces bisporus
Aspergillus chevalieri
aw
0,95
0,95
0,94
0,85
0,65
0,90 - 0,75
0,61 - 0,75
0,61 - 0,75
Solutos acumulados
Glicinobetaina, prolina
Glicinobetaina, prolina
 - Aminobutirato, prolina
Glutamina, prolina
Glicerol
Sacarosa, prolina
Glicerol
Sorbitol, glicerol
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II. Factores Intrínsecos
e. CONSTITUYENTES NATURALES ANTIMICROBIANOS
e.1. Mecanismos implicados
• Inhibición de la biosíntesis de ácidos nucleicos, de proteínas o de la
pared celular.
• Daño a la integridad de las membranas.
• Interferencia con una gran variedad de procesos metabólicos
esenciales.
•Consecuentemente, algunos compuestos antimicrobianos pueden ser
directamente microbicidas, mientras que otros actúan como microbiostáticos,
generalmente este último mecanismo también acarrea la muerte celular, excepto
en el caso de las bacterias esporuladas.
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II. Factores Intrínsecos
e. CONSTITUYENTES NATURALES ANTIMICROBIANOS
e.1. Mecanismos implicados
•
•
•
•
•
•
•
•
Tanto en los alimentos de origen vegetal como en los de origen
animal existen sustancias antimicrobianas .
En los vegetales se trata de aceites esenciales como:
-eugenol del clavo de olor,
-aldehído ciánico y eugenol de la canela,
alicina en el ajo,
eugenol y timol en la salvia,
isotiocianato de alilo en la mostaza,
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II. Factores Intrínsecos
e. CONSTITUYENTES NATURALES ANTIMICROBIANOS
e.1. Mecanismos implicados
• el calvacrol (isotimol) y el timol en el orégano.
• los derivados del ácido hidroxicinámico que se encuentran en las frutas,
hortalizas, en el té, en la melaza y en otras fuentes vegetales.
• Aunque también otros compuestos no volátiles tales como los taninos,
glucósidos y glicoproteínas, ejercen una actividad antimicrobiana.
• En los alimentos de origen animal manifiestan este efecto las
inmunoproteínas.
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II. Factores Intrínsecos
e. CONSTITUYENTES NATURALES ANTIMICROBIANOS
e.1. Mecanismos implicados
• el calvacrol (isotimol) y el timol en el orégano.
• los derivados del ácido hidroxicinámico que se encuentran en las frutas,
hortalizas, en el té, en la melaza y en otras fuentes vegetales.
• Aunque también otros compuestos no volátiles tales como los taninos,
glucósidos y glicoproteínas, ejercen una actividad antimicrobiana.
• En los alimentos de origen animal manifiestan este efecto las
inmunoproteínas.
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II. Factores Intrínsecos
e. CONSTITUYENTES NATURALES ANTIMICROBIANOS
e.1. Mecanismos implicados
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II. Factores Intrínsecos
f.
Estructuras Biológicas
• La envoltura natural de los alimentos proporciona una
• excelente protección.
• La cubierta de las semillas (testácea) y la cutícula de los órganos
vegetales, tegumento externo de las frutas y cáscara de las frutas.
La edad o grado de maduración de frutas y vegetales influencian
la eficacia de estas barreras mecánicas protectoras.
• La cáscara externa y membranas del huevo, si permanecen
íntegras, evitan la entrada de casi todos los microorganismos.
• La piel que recubre el pescado y carnes tales como la del
vacuno y el cerdo impide la contaminación y alteración de
estos alimentos.
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II. Factores Intrínsecos
f.
Estructuras Biológicas
• Las carcasas (canales enteras) presentan el tejido
muscular cubierto de fascias protectoras y las miofibrillas
incluidas en el sarcolema o membrana de la célula o
fibra muscular.
• Los microorganismos alterantes más importantes de la
carne refrigerada son los bacilos gramnegativos
psicrotróficos.
• Una vez que la pieza entera ha sido dividida en dos
mitades, las medias canales en cuartos y éstos en piezas
de carnicería de diverso tamaño, y a su vez éstas
eventualmente en carne picada, desaparece la protección
frente a gérmenes.
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II. Factores Intrínsecos
f.
Estructuras Biológicas
• Una estructura biológica adecuada debe
poseer receptores a los que los
microorganismos puedan adsorberse.
• La colonización localizada llega producir
• alteraciones organolépticas detectables,
• Además de las estructuras naturales de los alimentos,
se tienen las estructuras artificiales debidas a los
procesos tecnológicos que pueden también modificar
las formas de alteración de los alimentos.
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III. Factores Extrínsecos
3.1. Concepto
Son aquellos que dependen del entorno que
rodea al alimento entre estas se pueden mencionar los
siguientes.
a. Temperatura de conservación.
b. Presión del vapor de agua durante el
almacenamiento
c. Presencia y concentración de gases en el ambiente.
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III. Factores Extrínsecos
a. Temperatura de conservación.
• El crecimiento microbiano es posible entre – 10 y
80oC (para algunos autores –34 y 90oC) por supuesto
que ninguno de ellos se multiplica en todo este
intervalo de temperatura, cada microorganismos
tiene una temperatura de crecimiento mínima,
óptima y máxima.
• Los microorganismos sobreviven a temperaturas
inferiores a la mínima de crecimiento. Los efectos
letales de la refrigeración y la congelación,
dependen de:
• -Germen considerado, del microambiente, de las
condiciones de tiempo y temperatura de
almacenamiento.
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III. Factores Extrínsecos
a. Temperatura de conservación.
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III. Factores Extrínsecos
a. Temperatura de conservación.
Teniendo en cuenta las temperaturas de
crecimiento microbiano, se pueden establecerse
las categorías de microorganismos alterantes de
los alimentos, como sigue:
Tipo
Temperatura
Temperatura
Temperatura
Mínima
Optima
Máxima
Psicrófilos
-15
10-15
18-20
Psicrotrofos
-5
20-30
35-40
5-10
30-37
alrededor 45
Termotrofos
15
42-46
50
Termófilos
25-42
50-80
60-85
Mesófilos
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III. Factores Extrínsecos
a. Temperatura de conservación.
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III. Factores Extrínsecos
b. Presión del vapor de agua durante el
almacenamiento
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III. Factores Extrínsecos
b. Presión del vapor de agua durante el
almacenamiento
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III. Factores Extrínsecos
b. Presión del vapor de agua durante el
almacenamiento
HUMEDAD RELATIVA Y TEMPERATURA DE
ALMACENAMIENTO OPTIMO PARAALIMENTOS
CRUDOS
P PRODUCTO
Da Damasco
Pl Plátano
Fr Fréjol, pimiento, col, lechuga
Za Zanahoria
TEMPERATURA (0c)
HUMEDAD RELATIVA (%)
-0.5 – 0
85-90
11,7-15,6
85-90
7,2
85-90
0
90-95
Li
Limón
12,8-14,4
85-90
Me
Melón
4.4-10
80-85
Un Nueces
0-2,2
65-70
Ce Cebolla
0
70-75
To Tomate
4,4-10
85-90
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III. Factores Extrínsecos
c.
Presencia y concentración de gases en el ambiente.
c.1. Influencia del Oxígeno.La mayoría de los alimentos naturales son relativamente ricos en sustancias que
mantienen el equilibrio bajo del potencial REDOX natural tales como péptidos y
aminoácidos (azúcares reductores y ácido ascórbico) por ello se establece una relación
entre la presión parcial de oxígeno (p O2) y el potencial REDOX, ejemplo el desarrollo de
Bacillus mesentericus en el interior del pan produce la alteración denominada
"viscosidad" debido a que los procesos de cocción del pan destruyen el sistema natural
de equilibrio del potencial REDOX de la harina, de tal forma que la difusión del oxígeno
en el pan determina una elevación considerable del potencial REDOX.
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III. Factores Extrínsecos
c.
Presencia y concentración de gases en el ambiente.
c.1. Influencia del Oxígeno.Por el contrario en el caso de la carne fresca el predominio en su interior de las
condiciones de potencial REDOX reducido es determinante de su alteración por
gérmenes anaerobios, ya que no habiendo sido sometida a ningún tipo de tratamiento,
retiene una gran parte de su capacidad natural de equilibrio del potencial REDOX.
Cuando se trata de alimentos envasados al vacío, cuando existe pequeñas cantidades de
aire en un sistema anaerobio puede ser suficiente para estimular el desarrollo de
especies anaerobias.
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