2.7 FACTORES FACTORES INTRÍNSECOS Y FACTORES EXTRÍNSECOS. Factores intrínsecos: se refieren a las propiedades físicas y a la composición química del propio alimento: actividad de agua,PH, nutrientes, potencial de oxidación y estructura del producto alimentario. Factores extrínsecos: características del ambiente donde se almacena el alimento: temperatura, humedad y tensión de oxígeno. Tratamientos tecnológicos a que haya sido sometido el alimento, físicos o químicos, modifican la microbiota inicial y repercuten también en la composición del producto final. Factores implícitos: relaciones que se establecen entre los microorganismos presentes en los alimentos.
Constituyentes antimicrobianos y estructuras biológicas. Los factores intrínsecos son aquellos factores propios del tejido vegetal y animal del alimento, estos son: 1.- Ph. 2.- Contenido de humedad. 3.- Potencial de óxido – reducción. 4.- Contenido de nutrientes. 5.- Constituyentes antimicrobianos. 6.- Estructuras biológicas.
Constituyentes Antimicrobianos - Lisozima, avidina, conalbumina, lactoferrina de los huevos - Alimentos de origen vegetal - Sistema lactoperoxidasa de la leche, lactoferrina - Especias - Cebollas, ajos, rábano picante Propiedades biológicas de los alimentos Contenido en nutrientes - Agua - Fuente de energía - Fuente de Nitrógeno - Vitaminas - Factores de crecimiento - Minerales Sustancia inhibidoras
Determinadas sustancias químicas o biológicas bien naturales o adicionadas artificialmente al alimento tienen un efecto tóxico sobre los microorganismos. Por ejemplo, la lisozima y conalbúmina del huevo fresco, que están presentes de forma natural, son potentes inhibidores del crecimiento bacteriano. Otras
sustancias son utilizadas como aditivos en los alimentos para conseguir una mayor seguridad microbiológica como por ejemplo los sorbatos en el pan para controlar el crecimiento de mohos.
Actividad del agua de algunos alimentos
ACTIVIDAD DE AGUA (AW) o proporción presente en un alimento: a valores elevados de Aw (cociente que oscila entre 0 y 1) , superiores a 0,98, la mayoría de los microorganismos encuentran condiciones óptimas de desarrollo. Por debajo de 0,87, se inhibe el desarrollo bacteriano y de la gran parte de las levaduras y únicamente los mohos pueden proliferar. Productos frescos como carnes, pescados, huevos, leche o frutas tienen actividad de agua superiores a 0,970, lo que explica la corta vida útil de estos alimentos. El bajo valor de este parámetro en harinas, legumbres o pasta italiana proporciona, por el contrario, estabilidad en estos productos.
PH o grado de acidez-alcalinidad: Determina la clase de agente contaminante y los cambios que puedan ocasionar en el alimento. En general, a más acidez, más dificultad de proliferación, ej: las frutas ácidas están sujetas a los ataques de mohos y levaduras, mientras que las carnes y pescados (con bajo grado de acidez) constituyen medios más favorables para las bacterias. El rango de multiplicación bacteriana, en cuanto a ph, comprende valores entre 4,5 y 9, con un óptimo crecimiento de 6,5 a 7,5.
POTENCIAL REDOX. - Se piensa que el potencial redox es un importante factor selectivo en todos los ambientes, incluidos los alimentos, que probablemente influye en los tipos de microorganismos presentes y en su metabolismo. El potencial redox indica las relaciones de oxígeno de los microorganismos vivos y puede ser utilizado para especificar el ambiente en que un microorganismo es capaz de generar energía y
sintetizar nuevas células sin recurrir al oxígeno molecular: los microorganismos aerobios requieren valores redox positivos y los anaerobios negativos. cada tipo de microorganismo sólo puede vivir en un estrecho rango de valores redox
ACIDE Z DE LOS ALIMENTOS - La actividad antimicrobiana de un ácido orgánico o de su éster se debe a las moléculas no disociadas de este compuesto, porque esta forma molecular es la más soluble en las membranas celulares, por esto sólo los ácidos orgánicos lipofílicos tienen actividad antimicrobiana. - Estos compuestos inhiben el crecimiento de los microorganismos o los matan por interferir con la permeabilidad de la membrana celular al producir un desacoplamiento del transporte de substratos y el transporte de electrones de la forforilación oxiclativa. como consecuencia de esto las bacterias no pueden obtener energía y mueren. - Las mayorías de los ácidos orgánicos resultan poco eficaces como ínhibidores del crecimiento bacteriano a los pH de 5.5 a 5.8, y son más eficaces a altas concentraciones y pH más bajos. (Cuando el estado disociado del ácido es más infrecuente). Su empleo más frecuente es como micostáticos. - De todos los ácidos el más efectivo es el acético
TEMPERATURA: Es el factor ambiental de mayor influencia en la multiplicación de microorganismos en alimentos. En función de este parámetro los microorganismos se clasifican: psicrófilos, psicotrofos, mesófilos, termótrofos, termófilos.
Psicrófilos : Microorganismos adaptados al frío, no suelen encontrarse en alimentos a no ser en regiones polares. Psicrótrofos: Microorganismos dominantes en alimentos refrigerados, capaces de adaptarse y crecer a temperaturas próximas a los 0º. A este grupo pertenecen numerosas especies bacterianas y la mayor parte de: Mesófilos: Gérmenes abundantes en alimentos que han permanecido a temperatura ambiente y en refrigerados cuando se ha roto la cadena de frío. Termófilos: Se caracterizan por tener una tasa de crecimiento elevado. Ej: Bacillus y Clostridium, así como algunos mohos. Dentro de estos se distinguen los termotrofos, microorganismos capaces de desarrollarse a temperaturas entre los 44 y 50º C. Altas temperaturas
Las temperaturas superiores a las de crecimiento óptimo producen inevitablemente la muerte del microorganismo o le producen lesiones subletales.
Las células lesionadas pueden permanecer viables; pero son incapaces de multiplicarse hasta que la lesión haya sido reparada. Aunque se han observado excepciones, está perfectamente establecido que la cinética de termodestrucción bacteriana es logarítmica y en ella se pueden determinar para cada microorganismo y alimento los valores de termodestrucción que, en conjunto con la medida de los valores de carga microbiana inicial del alimento permiten diseñar el tratamiento adecuado para conseguir los niveles microbiológicos técnicamente aceptables. La velocidad de termodestrucción se ve afectada por factores intrínsecos (diferencia de resistencia entre esporas y células vegetativas, localización intra o extracelular de las bacterias patógenas), factores ambientales que influyen el crecimiento de los microorganismos (edad, temperatura, medio de cultivo) y factores ambientales que actúan durante el tratamiento térmico (pH, a w, tipo de alimento, sales, etc.).
Bajas temperaturas El frío pr od uce alteraciones m etabólicas en los m icroo rganis mo s
A baja temperatura las rutas metabólicas de los microorganismos se ven alteradas, como consecuencia de su adaptación al frío. Estos cambios metabólicos pueden dar lugar a que se produzcan deterioros diferentes a los causados por los mismos microorganismos a diferentes temperaturas. El deterioro de alimentos refrigerados se produce por microorganismos psicrofilos porque, aunque sus velocidades de crecimiento son lentas, los periodos de almacenamiento son muy prolongados. Los microorganismos patógenos son, en su mayoría, mesófilos y no muestran crecimiento apreciable, ni formación de toxinas, a temperaturas de refrigeración correctas. Ahora bien, si la temperatura no es controlada rigurosamente puede producirse un desarrollo muy peligroso rápidamente. Entendemos por refrigeración la conservación de alimentos a temperaturas inferiores a 10ºC y superiores al punto de congelación del agua. La baja temperatura es, evidentemente, un factor limitante del crecimiento microbiano. Según su comportamiento frente a la temperatura, los organismos pueden ser térmofilos, mesófilos y psicrotrofos. A temperatura de refrigeración (0 - 5º C) los organismos psicrófilos crecen más rápidamente que los mesófilos y, por tanto, la baja temperatura per se supone un factor de selección de la flora del alimento de gran importancia. Este hecho, unido a que a temperaturas inferiores a la óptima los periodos de latencia se alargan mucho, especialmente en bacterias mesófilas, hace que la población bacteriana esperable tras largos periodos de refrigeración esté constituida mayoritariamente por psicrófilos, y que, por consiguiente, los procesos que se produzcan a esta
temperatura sean, predominantemente, de alteración más que de desarrollo de microorganismos patógenos. Ch oq u e d e fr ío Cuando se enfría rápidamente un alimento muchas de las bacterias mesófilas que normalmente resistirían la temperatura de refrigeración, mueren como consecuencia del «choque de frío». Esto es más frecuente en Gram-negativas que en Gram-positivas.
Se entiende por congelación la conservación de alimentos a temperaturas inferiores al punto de congelación del agua. Estas temperaturas pueden variar desde la que se obtiene en un congelador casero (en torno a -2 a -10ºC) y las conseguidas en sistemas de congelación más potentes que pueden llegar a -30 a 80ºC. La congelación detiene el crecimiento de todos los microorganismos. Los superiores (hongos, levaduras, helmintos) son más sensibles que las bacterias y mueren. A temperaturas más bajas (-30º C) la supervivencia de las bacterias es mayor que en temperaturas de congelación más altas (-2 a -10º C), sin embargo estas temperaturas también deterioran el alimento más que las más bajas. La congelación puede producir lesiones subletales en los microorganismos contaminantes de un alimento. Este aspecto hay que considerarlo al hacer control microbiológico. Durante la congelación la carga microbiana continua disminuyendo. Sin embargo, las actividades enzimáticas de las bacterias pueden continuar dando lugar a más deterioro. Tras la congelación los microorganismos supervivientes pueden desarrollarse en un ambiente en el que la rotura de la integridad estructural del alimento como consecuencia de la congelación puede producir un ambiente favorable para el deterioro microbiano. PRESION En 1899 Hite investigó los efectos de la alta presión sobre la leche, pero la imposibilidad técnica de trabajar a nivel industrial restó interés en dicho tratamiento. Casi un siglo más tarde y gracias a los avances realizados por la industria cerámica y metalúrgica en la utilización de técnicas de alta presión durante los años setenta y ochenta, se ha abierto la posibilidad de tratar los alimentos por este método a nivel industrial. Por lo que se refiere a los microorganismos, los estudios han constatado alteraciones morfológicas celulares como compresión de vacuolas gaseosas y alargamiento celular así como separación entre la pared y membrana celular. Los fenómenos de replicación del ADN, transcripción del ARN y traducción de proteínas se ven inhibidos. Todo ello provoca destrucción de gran parte de los microorganismos a temperaturas de entre 25 y 60 grados y presiones entre 1,5
y 4 Kbares durante tiempos entre una y cinco horas. Las esporas son más resistentes y se habría de aplicar presiones de unos 10.000 bares a 60ºC. Los virus, en cambio, como suele ocurrir con los seres más simples, suelen ser más resistentes y tan solo algunos se inactivan parcialmente. Un gel obtenido mediante altas presiones es superior en todos los aspectos a uno obtenido por calor: es hasta ocho veces más rígido, cinco veces más resistente a la fractura, es más brillante, más suave, más transparente, etc. Las grasas sometidas a presión pueden pasar de estado líquido a cristalino y se pueden mejorar con ellos las propiedades de aspecto y textura. En el chocolate se mejoraría la untuosidad. En la leche a veces se atenúa el color blanco por los cambios conformacionales. En la carne se baja la tonalidad roja, y la tripsina aumenta su actividad con lo que se obtendría una carne más digerible. En el sabor no se aprecian cambios. Esta técnica también puede ser útil como agente extractante de elementos esenciales sin destrozos celulares como ocurre por ejemplo con el estrujamiento en producto como cítricos de los que se extrae el jugo celular. Igualmente se puede utilizar para realizar pasteurizaciones y esterilizaciones. Los zumos y mermeladas son los productos más tratados por alta presión en Japón. En los últimos tiempos también han sido tratados otros productos como frutos tropicales en azúcar o jamón curado de vacuno. En Europa este tratamiento no está muy extendido pero se espera una expansión en el futuro. En el sector de la alimentación, se prevé la aplicación de este tratamiento sobre productos de alto valor añadido que se vean muy afectados en sus propiedades organolépticas cuando son tratados por calor, o en los que las modificaciones acaecidas al ser tratados por alta presión sean apreciadas positivamente por el consumidor, pero no de forma indiscriminada y general como sustituto al tratamiento por calor dado su alto precio. Generalmente en los alimentos, cuanto más elevada es la temperatura y menor el tiempo de aplicación se pierden menos nutrientes y propiedades organolépticas interesantes que si la temperatura es menor y el tiempo mayor, teniendo en cuenta que estamos comparando dos.
