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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD: F.I.I.S. ESCUELA: INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL MICROBIOLOGIA I HONGOS Y LEVADURAS PRIMERA PARTE En sentido amplio, los hongos (Mycotas) pertenecen al grupo Protista, como fue definido por Haeckel. Debido a la escasez de pruebas claras, los orígenes evolutivos de los hongos siguen siendo tema de conjeturas. Mientras que muchos especialistas los consideran protistas, existen algunos otros que asignan a los hongos su propio grupo separado de organismos. Ciertamente existen organismos eucarióticos, que poseen orgánulos (tales como núcleos y mitocondrias) delimitados por una doble membrana. Los hongos verdaderos (Eumycota ) tienen una pared celular rígida que los emparenta con el reino vegetal aunque, al no ser fotosintéticos, están forzados a una forma de existencia heterotrófica. CARACTERES DE LAS LEVADURAS Como la mayoría de los vegetales, las levaduras se clasifican botánicamente teniendo presentes principalmente sus caracteres morfológicos, si bien para el microbiólogo de los alimentos son más importantes los fisiológicos. f isiológicos. Dentro de los Eumycota, las levaduras caen dentro de la subdivisión Ascomycotina (ascomicetos), (ascomicetos), el mayor grupo unitario de hongos. Se caracterizan por la producción de esporas (perfectas) sexuales, llamadas Ascosporas, que se encuentran contenidas dentro de un saco o ascus. La MICROBIOLOGIA I
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mayoría de los ascomicetos producen una estructura portadoras de la espora, o fructifican (ascocarpo) para albergar y proteger a sus ascosporas, por lo que se sitúan en los Euascomycetos Euascomycetos (verdaderos ascomicetos). Aquellos que no producen Ascocarpos se clasifican como Hemiascomycetos son organismos unicelulares, aunque algunos produzcan crecimientos filamentosos (hifas). Las
spp., se encuentran dentro de la familia Sacchamycetaceae y se distinguen de los restantes por sus características morfológicas y fisiológicas (comportamiento o desarrollo) las levaduras verdaderas se producen vegetativamente por gemación. Bajo determinadas condiciones. Cuando sobresale una yema, sobre la pared de la célula madre, deja una cicatriz. En teoría, la superficie de la pared celular de una célula madura es sufriente para un centenar de yemas, pero en la práctica no se han observado más de 50 cicatrices. Sacchoromyces
Un 75-80% de la célula de levadura es agua, aunque la base de su peso en seco, la célula crecimiento activo contiene: Aprox. 40% de proteína, la mayoría en forma de enzimas (de las que se han identificado más de un millar) que están localizadas en la pared celular y unida a las membranas: Aprox. 34% de polisacáridos, principalmente en la pared celular y como material de reserva alimenticia. 7% de minerales (llamados Contenido en ceniza). 5% de fosfolipidos. 3% de triglicéridos. 0.5% de DNA, vitamina y fibra. El citosol o (citoplasma) están delimitado por una cubierta celular que consta de membrana celular, espacio Periplastico y pared, la pared celular puede tener un espesor de 150-300mm, según la cepa y condiciones de desarrollo y es metabolitamente activa, contenido enzimas capaces de permitir la transferencia macromolecular al interior de la célula, la membrana y el espacio Periplastico MICROBIOLOGIA I
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tiene ambos 10nm de grosor. Hasta el 85% del peso seco de la pared celular se atribuyen a dos polisacáridos estructurales que están presentes en cantidades aproximadamente iguales y son: B-Glucanos, polímeros de glucosa que se encuentran en las capas internas de la pared y son responsables de la forma celular y rigidez de la pared. Manoproteina (o manamos), polímeros de manosa unidos covalente mente a cadenas peptídicas que forman la pared externa de la pared, responsables de la porosidad y de la recepción ambiental. La superficie celular de las levaduras de fermentación alta (ale) están cubierta por Protuberancias Microfibrilares (al parecer de manoproteina) que les pequeñas Protuberancias confieren una aspereza que permite que las células asciendan a la superficie en Glucano, existen una serie de capas intermedias compuestas que predominan el Glucano, de ambas especies químicas. Además de los dos polímeros principalmente, la Quitina (un polímero de Nacetilglucosamina) está presente en pequeñas cantidades (aprox. 1% sobre peso seco). La quitina es un componente mayoritario de muchas paredes fúngicas, aunque parece concentrase en las cicatrices que dejan las yemas en la pared de las levaduras. En la pared matriz, también están presentes pequeñas cantidades de proteínas, lípidos y fosfatos inorgánicos. Aparte de la superficie áspera de algunas formas, la superficie de la pared celular de la levadura posee una carga neta negativa y tienen Hidrofobicidad, características todas ellas de importancia para el cervecero. La carga negativa se atribuye a las cadenas de fosfato f osfato localizadas en la pared estrena de Manoproteina y puede demostrarse por tinción azul cian. La cuantía de la carga puede medirse por cromatografía de intercambio iónico o por métodos electroforéticos (potencial zeta). La carga es particularmente particularmente importante importante durante durante la terminación de la cerveza para envasar, cuando los puntos posiblemente cargando de las moléculas de colágeno De la cola de pescado (material usado para la clarificación) atraen células aisladas de levaduras y provocan sedimentación. La fuerza de la carga, varia con MICROBIOLOGIA I
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las condiciones de su medio ambiente (como la inanición o falta de nutrientes) y durante la fermentación, se produce una reducción de la carga al comenzar la floculación. La Hidrofobicidad es debida a los lípidos de la pared externa y a los grupos fosforilados del complejo manoproteinas. Puede determinarse mediante ensayos de repartición de disolventes en una cromatografía a fin. Nuevamente, el grado de incapacidad de la pared de la célula de la levadura, para incrementar con el agua, vuelve a estar determinado por sus circunstancias ambientales. La hidrofobicidad aumenta inmediatamente antes de la floculación y se piensa que es muy importante en el proceso. Al microscopio electrónico, la membrana celular parece invaginada y la vista de la superficie congelada, las invaginaciones parece como pliegues alargados, algunos de 4 um de longitud. También son visibles cúmulos de partículas de unos 180 A diámetro, dispuestas hexagonalmente. La membrana esta compuesta de lípidos y de fosfolipidos asociados con proteínas y esteroles (alcoholes esteroides). El orgánulo más destacado de la célula de la levadura de la levadura es la vacuola. Esta está delimitada por una única membrana simple, el tonos plato que ligeramente más delgado que el Plasmolema. Plasmolema. El plasma vacuolar es rico en gránulos de volutina (Polimetafosfato) durante los periodos de inactividad metabólica. Estos gránulos densos desaparecen al reanudar el desarrollo activo. La vacuola también actúa como almacén de enzimas líticas implantadas en el reciclado de macromoléculas celulares. El segundo gran orgánulo es el núcleo, que está típicamente envuelto por una unidad de membrana doble con poros. El núcleo tiene de 1.5 a 2.0 um de diámetro, mientras que los poros son del orden de 0.1 um de diámetro. Dentro del núcleo se encuentra una zona más por una membrana. El nucleolo es rico en RNA y proteínas y la microscopia electrónica de alta resolución indica que existen dos regiones distintas, una de partículas y otra fibrilar. El nucleolo es el lugar de síntesis y organización de los ribosomas citoplásmicos (80S).
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Los cromosomas de la levadura son, muy pequeños y difícilmente diferenciales. Aún así, existen indicaciones conflictivas respecto al número de cromosomas de la célula diploides. Las primeras teorías indican que tenía ocho, pero esto no concuerda con la información obtenida en la investigación genética, que ha demostrado que el núcleo de la célula haploide posee al menos 17 grupos enlazados, conectando el plasmolema con la membrana nuclear y hasta sacos aplanados (cisternas), dependiendo la forma verdadera del ER de las condiciones y edad de la célula. Algunos ribosomas adheridos a las membranas del ER le confieren aspecto rugoso. De hecho, el ER divide al citoplasma de la célula (contenido celular exceptuado el núcleo) en dos regiones principales: la que está encerrada dentro del sistema membranoso y la que está fuera (la nariz citoplasmática). El citoplasma también contiene los Cuerpos de Golgi (Dictosomas) que están también delimitados por una unidad de doble membrana. Están implicados en el crecimiento de la pared celular y en determinadas fases del ciclo celular, son difíciles de diferenciar del ER. Las mitocondrias están libremente dispersadas por el citoplasma y como en otras eucariota, contiene sus propios ribosomas (70S) y son los puntos de producción (ATP). del Adenosín trifosfato (ATP). Otros orgánulos celulares encontrados en Saccharomyces spp .,., son orgánulos lipídicos (Esferosomas) y Lisosomas, que contienen enzimas hidrolíticas. La reproducción de las levaduras es asexual, por gemación vegetativa, o sexual, o proceso que implica el acoplamiento y finalmente la producción de esporas (Ascosporas) . sexuales (Ascosporas). La gemación es un mecanismo específico de las Sacchoramyces spp .,., se inicia con un debilitamiento de la pared celular existente en una zona delimitada, lo cual es producido por enzimas líticas. En esta zona se concentra vesículas del ER, que adquiere una alta actividad metabólica. Presiones internas fuerzan al citoplasma a través de la pared debilitada y tal protuberancia es imendiatamente MICROBIOLOGIA I
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rodeada por un nuevo material de la pared celular sintetizado, originando una “yema”. El núcleo emigra emigra hacia el sitio donde se forma la protuberancia y una vez vez
que ha pasado al brote embrionario un complemento de orgánulos celulares, se crea una barrera de material de la pared celular que separa a la yema de la célula madre. Esta barrera se estrangula y divide parte del núcleo el cual de hecho, forma un brote completo. Durante este proceso la membrana nuclear se mantiene intacta persistiendo hasta terminar. Los eventos cromosómicos no están bien aclarados, pero durante el proceso de gemación tiene lugar la mitosis. Al desarrollarse y dividirse las células (en este caso por gemación), al periodo entre el fin de una división y el fin de la siguiente, se llama Ciclo de Multiplicación Celular. En el ciclo celular existen dos fases: - La fase de crecimiento (en la que el núcleo está en la interfase) y - La fase de división. La fase de crecimiento a su vez es divisible en tres periodos, cada cual con sus propios acontecimientos moleculares característicos. La fase que sigue inmediatamente a la última división celular se llama G1, momento de la fase en que la célula es “joven” “ joven” y acaba de terminar la mitosis. En términos de la célula de
levadura, G1 representa la parte del ciclo que sigue inmediatamente a la escisión de una yema hasta la iniciación y surgimiento de la protuberancia subsiguiente. La última puede formarse sobre la célula madre o sobre la propia engendrada. El segundo periodo de la fase de crecimiento es la fase S. En ella tiene lugar la multiplicación del DNA y además material cromosómico. La manifestación morfológica de la Fase S en la levadura es el aumento de tamaño de la nueva célula, tan pronto como termina la síntesis de DNA la célula, Saccharomyces spp . Esta dura hasta por definición entra en la Fase G2. En las Saccharomyces que el núcleo ha emigrado hasta el estrechamiento entre la célula madre y la yema. La fase G2 es inmediatamente seguida por la fase M (meiosis), en la que los cromosomas se duplican. La fase M progresa a través de los sucesos
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mitóticos normales (es decir profase, metafase, metafase, anafase y telofase) hasta que que la yema se separa e independiza, para comenzar una nueva fase G1. Las levaduras de cervecería pueden existir, vegetativamente, con un juego único de cromosomas (Haplofásicas) o con un doble juego de cromosomas (Diplofásicas), ambas fases con capaces de proliferar por gemación. En las debidas condiciones, las células haploides se aparean, fungiéndose sus citoplasmas (Plasmogamia) con la inmediatamente fusión de los núcleos (Cariogamia). Por definición, eh le resultado de la cariogamia es la producción del cigoto. Gradualmente el cigoto se convertirá en una célula vegetativa Diploide, la cual, las condiciones generales de crecimiento, será morfológicamente similar a la célula vegetativa haploide. Muchas cepas de Saccharomyces cerevisiae son Heterotallicos son de importancia vital en el campo de la genética de la levadura. El estado opuesto, en términos de acoplamiento de las células haploides, es el homotallismo en el que solo se necesita una cepa para la producción del cigoto. El homotallismo está determinado por el alelo HO dominante. En los cultivos de laboratorio, las cuales células diploides proliferarán por gemación, en tanto existan suficientes nutrientes en el medio de crecimiento para mantener el proceso. Cuando los nutrientes empiezan a ser escasos, la célula recurre a la producción de ascosporas. Artificialmente, esto puede inducirse transfiriendo las células diploides de un medio de crecimiento rico a otro empobrecido, las ascosporas son haploides en consecuencia la célula diploide tiene que sufrir una reducción por división (meiosis) durante su formación. El curso de las meiosis sigue el modelo normal en Saccharomyces cerevisiae basado en dos divisiones celulares; la primera implica la replica, rotura y reagrupación de cromosomas, que al fin se traduce en a formación de dos células haploides y la segunda determina la producción de cuatro células haploides.
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PAPEL DE LAS LEVADURAS Las levaduras son tan fáciles de definir como los hongos. Ciertos mohos cuya forma de crecimiento habitual y predominante es unicelular. En su fase Conidial. Micelial. Ejemplo Con como levaduras, presentando algunas levaduras una Fase Micelial. de un género unas veces incluido entre los mohos y otras entre levaduras de Geotrichum . Los efectos de las levaduras en los alimentos pueden ser beneficiosos o perjudiciales. Fermentaciones realizadas por levaduras toman parte en la elaboración de alimentos como pan, cervezas, vino sangre, y quesos de maduración superficial.; las levaduras se cultivan para la obtención de enzimas y como alimento. Las levaduras son perjudiciales, cuando determina la alteración de jugos de frutas, jarabes, melazas, miel, gelatinas carne, cervezas y otros alimentos. No pretendemos describir los géneros de levadura de forma tal que puedan identificarse; en cambio estudiaremos los caracteres generales de las levaduras, citando los géneros más importantes y las levaduras de importancia industrial. CARACTERES MORFOLOGICOS Las características de las levaduras se determinan por examen microscópico. Forma y estructura.La forma de las levaduras es muy variable: esféricas, ovoides, alimonada, piriforme, cilíndrica, triangular o incluso alargada en forma de micelo verdadero o falso. Partes estructurales que pueden observarse son la pared celular, citoplasma, vacuolas acuosas, amiláceo. Para poner de manifiesto el núcleo hacen falta tinciones especiales. Reproducción.- la mayoría se reproducen asexualmente por gemación polar o multilateral, proceso durante el cual se forma en la periferia de la célula una protuberancia con crecimiento centrífugo; la yema aumenta de tamaño hasta que MICROBIOLOGIA I
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finalmente se desprende de la pared celular, constituyendo unas nuevas levaduras. En ciertas levaduras principalmente las que forman película, la yema crece en un saliente tubuliforme que sobresale de la célula madre. El material nuclear replicado se divide entre las células madre e hijas. Unas pocas especies se multiplican por escisión y una especie por una combinación de escisión y gemación. La reproducción sexual de las levaduras “Verdaderas” (Ascomicetos) se realiza por ascosporas, sirviendo la propia célula de Asca. En la mayoría de las especies de formación de ascosporas va precedida de la conjugación de dos células pero algunas pueden producir ascosporas o células hijas, el número de ascosporas por asca y el aspecto de las mismas son característicos de cada especie. Las ascosporas pueden diferenciarse por su color, por el aspecto liso o rugoso de sus paredes y por su forma (redonda, oval, arriñonada, en forma de sombrero hemisférica, angular, fusiforme o en forma de aguja). Las levaduras “falsas” que no producen Ascosporas u otras especies sexuales, pertenecen a los Deuteromicetos. Las células de algunas levaduras se convierten en Clamidosporas al formarse una pared gruesas alrededor de la célula. CARÁCTER DE CULTIVO El aspecto de la masa de levadura en crecimiento no es en la mayoría de casos útil para identificación, si bien el crecimiento en forma de películas sobre la superficie de líquidos, sugiere que se trata de una levadura oxidativa y la producción de un pigmento carotinoide indicará al genero Rhodotorula. Sin embargo, el aspecto de la masa en crecimiento es interesante cuando ocasiona en los alimentos manchas coloreadas. Es difícil distinguir en cultivos sobre agar las colonias de levaduras de las bacterias; la única forma segura de diferenciarlas es por examen de microscopio. La mayoría de las colonias jóvenes de levaduras son húmedas y algo mucosas, mas pueden ser farinosas, la mayor parte son blanquecinas, y algunas cremosas y rosadas. En ciertos casos apenas cambia al envejecer; otras se desecan y escogen.
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Las levaduras son oxidativas, fermentativas o ambas cosas a la vez. Las levaduras oxidativas pueden formando una película o velo sobre la superficie de los líquidos y se denominan levaduras formadoras de película. Las levaduras fermentativas suelen crecer en toda la masa liquida. CARACTERISTICAS FISIOLOGICAS Si bien las distintas especies de levaduras difieren considerablemente en su fisiología, las de importancia industrial tienen suficientes caracteres fisiológicos en común, lo que permite generalizar con tal que se tenga presente que existen excepciones a todas las afirmaciones que se hagan. La mayor parte de las levaduras comúnmente encontradas crecen mejor en medios en los que dispone de gran cantidad de agua. Pero puesto que muchas levaduras crecen en presencia de concentraciones de solutos, como azúcar o sal, superiores a aquellas en que crecen la mayoría de las bacterias, debe admitirse que la mayoría de estas levaduras necesitan menos humedad que la generalidad de las bacterias. Sin embargo, en su inmensa mayoría las levaduras requieran más agua que los mohos. Basándose en la actividad de agua aw necesaria para el crecimiento. Las levaduras pueden clasificarse como normales si no crecen en concentraciones de soluto altas, es decir, aw baja, y como osmófilas sin son capaces de hacerlo. Los límites inferiores de aw hasta ahora comprobados para las levaduras normales varían entre 0.94 para levadura de cerveza, 0.90 para una leche condensada y 0905 para una de panificación. Por el contrario, se han visto levaduras osmófilas que crecen lentamente, en medio con una aw de aproximadamente aproximadamente 0.78 tanto en salmuera de ClNa como en jarabe azucarado. Para una concentración dada de condiciones ambientales, cada levadura tiene una una aw óptima y un óptimo intervalo ambiental, cada levaduras levaduras tiene una aw para su crecimiento. Estos valores de aw varían al hacerlo las propiedades nutritivas del sustrato, Ph, temperatura, disponibilidad de oxigeno y presencia de substancias inhibidoras. El intervalo de temperatura de crecimiento de las levaduras es, en general, semejante al de los mohos, con un óptimo alrededor de 25 a 30°C y un máximo 0°C o de aproximado 35 a 47°C. Algunos tiempos suelen crecer a temperatura de 0°C MICROBIOLOGIA I
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inferiores. El crecimiento de la mayoría de las levadura se ve favorecido por un Ph ácido próximo 4 - 4.5 y no se desarrollan bien en medio alcalino a menos que se hayan adaptado al mismo. Las levaduras crecen mejor en condiciones aeróbicas, si bien las fermentativas pueden hacerlo aunque lentamente, condiciones anaeróbicas. En general, los azucares son los mejores alimentos energéticos de las levadura, aunque las oxidativas, por ejemplo, las formadoras de películas, oxidan ácidos orgánicos y alcoholes. El dióxido de carbono producido por las levaduras de panificación determinada la formación de ojos, y el alcohol originado por las levaduras fermentativas es el principal producto en la fabricación industrial de vino, cerveza, alcohol y otros productos. También colaboran las levaduras en la producción de sabores o “bouquet” de los vinos. Los alimentos nitrogenados utilizados varían desde compuestos tan simples como amoniaco (o formadoras de ascosporas), que se producen sexualmente. Tales levaduras pueden seleccionarse por ciertos caracteres o pueden mutarse a formas nuevas. La mayor parte de las levaduras pueden adaptarse a condiciones. Un ejemplo claro de las características distintas presentadas por una misma especie es el gran número de cepas de Saccharomyces cerevisiae adaptadas a diferentes usos: cepas del pan, de la cerveza del vino, productoras de alcohol superiores. Las levaduras más ampliamente usadas en la industria cervecera pertenecen al Saccharomyces, del que se conocen más de 30 especies. genero fúngico Saccharomyces,
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MOHOS SEGUNDA PARTE Todo el mundo conoce el crecimiento de los mohos en los alimentos caracterizado por un aspecto aterciopelado o algodonoso, a veces coloreado; generalmente el alimento alimento enmohecido o “florecido” se desecha como como inadecuado
para el consumo. Si bien es cierto que algunos mohos son responsables de la alteración de ciertos alimentos o de sus ingredientes. Así, algunos tipos de queso sufren una maduración fungicida, quesos azules. Roquefort, Camenbert, Brie, gamelos, etc. interviniendo también los mohos en la fabricación de varios alimentos orientales tales como la salsa de soja, “miso”, “sonti” y otros que estudiaremos más adelante. Los mohos se cultivan asimismo como alimentos o piensos, empleándose en la elaboración, tales como la enzima Amilasa para productos de panadería o el Ácido Cítrico usado en bebidas no alcohólicas. CARACTERÍSTICAS GENERALES GENERALES DE LOS MOHOS Se da el nombre de mohos a ciertos hongos multicelulares, filamentosos, cuyo crecimiento en los alimentos se conoce fácilmente por su aspecto aterciopelado o algodonoso. La parte principal del hongo en crecimiento generalmente es blanco; mas puede también estar coloreada, típica que pueden dar color a parte a toda la masa en crecimiento.
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CARACTERES MORFOLÓGICOS La morfología, es decir la forma y estructura macro y microscópica de los mohos, sirve de base para su identificación y clasificación. Hifas y Micelio.- Los mohos están constituidos por unos filamentos ramificados y Micelio. Las hifas entrecruzados llamados Hifas, cuyo conjunto forma el llamado Micelio. son de dos clases: Sumergidas o de crecimiento en la masas de alimento, y Aéreas o de crecimiento externo. También se clasifican como Vegetativa o de crecimiento, encargadas de la nutrición del moho, y Fértiles son las que contienen los órganos reproductores. En la mayoría de los mohos las hifas fértiles son aéreas, pero en algunas son sumergidas. Las hifas de algunas son gruesas y lisas, mientras que las de otros producen Esclerosis. Esclerosis. Que son masas de hifas fuertemente apelotonadas, a menudo son paredes gruesas, dentro del micelio. Dicha esclerosis son mucho más resistentes al calor y a otras condiciones adversas que el resto del micelio, por lo que pueden ser muy interesantes en cierto tipo de alimentos sometidos a tratamiento. Las hifas No Septadas poseen núcleos diseminados en toda su longitud, por lo que se considera como multicelulares. Se ha observado asimismo que en casi todos los mohos son claras aun cuando existen algunos con hifas obscuras o ahumadas. Las hifas pueden carecer de color, microscópicamente se observa una gran masa de las mismas. Las hifas aumentan en longitud por división de la célula apical (Crecimiento Apical) o por división de las intermedias de la hifa (Crecimiento Intercalar); el tipo de crecimiento es característico de las diferentes especies. La división de los núcleos de las hifas no septadas se acompañan de un aumento en la longitud de los alimentos. Ciertas partes o estructuras especiales del micelo ayudan a la identificación del moho. Ejemplo de ellos los Rizoides o “raicillas” del Rhizopus, la Absidia, la cé lula
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basal del Aspergillus y los Dicótomos a ramas en el Geotrichum, Geotrichum , todos los cuales se describirán mas tarde. Estructuras o partes reproductoras. Los mohos pueden desarrollarse a partir de micelio, pero es raro que esto ocurra. Generalmente la reproducción se realiza por medio de esporas asexuales. Algunos hongos forman también esporas sexuales y reciben el nombre de “Perfectos”. Estos pueden ser No Tabicados (Oomicetos y Zigomicetos) o Tabicados (Ascomicetos y Basidiomicetos). Los hongos llamados “Imperfectos” (típicamente tabicados forman sólo esporas asexuales). Esporas asexuales.Las esporas asexuales asexuales que se producen en gran gran cantidad, son pequeñas, ligeras ligeras y resistentes a la desecación. El aire la disemina fácilmente, originando nuevos mohos en donde se encuentran condiciones favorables. Los tres tipos más importantes son: (1) conidios, (2) artrosporas, u onidios (3) esporangiosporos. Los conidios se desprenden o crecen en hifas fértiles, especiales, denominadas Conidioforas; generalmente son abiertos, es decir, no están incluidos en ningún receptáculo especial, contrariamente a lo que sucede con las esporangiosporas, que se encuentran encerradas en un esporangio o saco, en la extremidad de una hifa fértil que se llama Esporangiofora. Las artrosporas se forman por fragmentación de una hifa cuyas células se convierten en antrosporas. Encontraremos ejemplos de estas tres clases de esporas al estudiar después los géneros mas importares de mohos. Muchas especies forman un cuarto tipo de Clamidiosporas, al almacenar, ciertas células del micelo, alimentos de esporas, Clamidiosporas, reservas, hincharse y rodarse de una pared más gruesa que las células que las rodean. Las clamidiosporas, o células latente, resistente condiciones desfavorable MICROBIOLOGIA I
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mejor que el micelo ordinario, originando nuevos individuos cuando otra micelo ordinario, orinando nuevos individuos cuando otra vez las condiciones le son favorables. La morfología de las esporas asexuales es de interés en la clasificación e identificación de los géneros y especies fungidos. Las esporangiosporas difieren en tamaño, forma y color. Los conidios no sólo presentan estos caracteres diferenciales, sino que también se distinguen por ser lisos o rugosos y mono, bi o multicelulares. También ayuda a la identificación de los mohos el aspecto de las hifas fértiles y las esporas asexuales en ellas existen. Cuando existen esporangiosporas debe observar si los esporangióforos son simples o ramificados, tipo de ramificación tamaño forma y localización de los esporangios. El extremo protuberante del Columela, que generalmente se proyecta hacia el interior del esporangióforo, la Columela, esporangio, tiene formas típicas en las distintas especies de mohos. Los conidios crecen individualmente en los conidióforos o formando cabezas de esporas de disposición y complejidad diversa. Otros presentan masa irregulares de conidios que se desprenden de la porción apical del conidióforos que existen Esterigmas aparentes; tales masas pueden estar escasamente apelotonadas, íntimamente unidad o incluso cubiertas por una especie de mucílago. Los conidios de algunos se desprenden del conidióforo por gemación y continua multiplicándose de esta forma, por lo que se asemejan a las levaduras. Esporas sexuales o las sexuales de los mohos que producen y en el tipo originado, los no septados (Ficomicetos) que ocasionan esporas que se Oomicetos, son generalmente acuáticos y raros en los alimentos. Los denominan Oomicetos, Oosporas son el resultado de la fusión de un gameto pequeño masculino y de un gameto femenino grande. Los zigomicetos se reproducen al unirse las proporciones apicales de dos hifas, frecuentemente semejantes, que pueden proceder del mismo o de diferentes MICROBIOLOGIA I
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micelios. Tanto las Oosporas como las Zigosporas están cubiertas por una fuerte membrana que les permite resistir r esistir la desecación durante largos periodos. Los Ascomicetos (septados) producen esporas sexuales llamadas (ascosporas) por la unión de dos células del mismo micelio o de dos micelios separados. Las ascosporas, formadas al dividirse las células después de la conjugación, se encuentran en un Asca o saco, en número generalmente de ocho por asca. Las ascas pueden ser simples o agrupadas dentro de una cubierta denominada Ascocarpo, formando por la ramificación y entrecruzamiento de las hifas adyacentes. Basidiomicetos, en los que incluyen los hongos comestibles y la mayoría de Los Basidiomicetos, los fitoopatogenos, etc. Elaboran un cuarto tipo de esporas sexuales, la Basidiosporas; que no los estudiamos por su escasa importancia en la microbiología de los alimentos. CARACTERÍSTICAS DEL CULTIVO El aspecto general de los mohos que crecen en los alimentos es con frecuencia suficiente para indicar su género. Algunos son poco tupidos y lanosos, otros compañeros en otras ocasiones están como aterciopelados en su superficie, en otras son sexos y pulverizados, mientras que algunos están como humedecidos o gelatinosos. Existen géneros de tamaño limitado; otros, por el contrario su limite de crecimiento y expansión lo señala el alimento o la vasija que los contiene. El aspecto que presenta el reverso de un moho que crece sobre una placa de agar puede ser muy demostrativo, como la opalescencia, azul-negrusca, o verde-negra de Cladosporium. CARACTERISTICAS FISIOLÓGICAS Únicamente se hará aquí una breve revisión de los caracteres fisiológicos de los mohos, pues se estudiaran después con más detalles. Necesidades hídricas.MICROBIOLOGIA I
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En general, la mayoría de los mohos necesitan menos humedad que la generalidad de las levaduras y bacterias. La tolerancia de solutos que pueden expresarse como actividad de agua (aw) que es la presión de vapor de la solución (de los solutos en el agua en la mayoría de los alimentos), dividida por la presión de vapor del disolvente (generalmente agua). La aw del agua pura es 1.00 y la de una solución 1.0 molar del soluto ideal sería 0.9823. La aw estará en equilibrio con humedad relativa (H.R). Se expresa como porcentaje. Cuando la humedad relativa que rodea al alimento corresponde a una aw inferior a la del propio alimento, tenderá a desecar su superficie; y a la inversa, cuando la H.R. es mayor que la aw, del alimento, ésta tenderá a aumentar en la superficie de dicho alimento. Las razones de la no disponibilidad del agua son diversas: 1. Los solutos y los iones fijas de la solución. solución. El aumento de la concentración concentración de la sustancias disueltas, sean azúcares o sales, equivale a una deshidratación; de otros lados, tiende a salir agua de las células microbianas, que ósmosis si las concentraciones de soluto con superiores en la disolución que las que reinan en el inferior de la células. 2. Los coloides hidrófilos (geles), impiden también la disponibilidad disponibilidad de agua. agua. Basta con un 3 o un 4% de agar en el medio para impedir el crecimiento bacteriano, al reducir a límites muy bajos el agua disponible. 3. El agua de cristalización y de hidratación no suele suele ser asequibles a los microorganismos. Tampoco lo es el agua cristalizada formando hielo. La aw de las mezclas de agua y de hielo (presión de vapor de hielo dividida por la presión de vapor de agua) disminuye al descender la temperatura por debajo de 0°C.. Los valores de aw de agua pura son: 1 a 0°C,, 0.953 a 5°C, 0.907 a – 10 °C, 0.864 0.8 64 a - 15°C, 15°C, 0.823 a – 20 °C, etc. En los alimentos, la concentración de solutos se va haciendo tanto más elevada en el agua no congelada cuando mayor sea la proporción de hielo formada por lo que desciende su aw.
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Los mohos difieren entre si consideradamente respecto a la aw optima y al intervalo de aw, que permite la germinación de las esporas asexuales. Este intervalo, es más amplio a temperatura cercana a las óptimas de la germinación de las esporas y en los mejores medios de cultivo. La Aw, mínima necesaria para la germinación de las esporas es en algunos mohos 0.62 mientras que para otros es 0.93. Temperatura.Temperatura.- La mayoría de los mohos pueden considerarse Mesófilos, Mesófilos, es decir crecen bien a la temperatura ambiente. La temperatura optima para la mayoría de ellos es de unos 25 a 30°C, 30°C, pero algunos crecen bien a 35 - 37°C, 37°C, o incluso a más, como algunas clases de Aspergillus . Psicotrófilos, esto es, crecen bien a temperatura Cierto número de mohos son Psicotrófilos, de congelación o ligeramente superiores, no faltando los que lo hacen a temperatura por debajo de cero; se han señalado casos de crecimiento a 10°C. Unos cuantos son Termófilos, Termófilos, es decir, tiene una temperatura de -5 a 10°C. temperatura óptima de elevada. Necesidades alimenticias.- En En general los mohos utilizan diversos tipos de alimentos, tanto sencillos como complejos. Inhibidores.Inhibidores.- Ciertos mohos elaboran sustancias que son inhibidores para otros organismos, como la Penicilina del Penicillium chrysogenum , y la Clavacina del Aspergillus.
Algunos compuestos químicos son Micostáticos, Micostáticos, es decir, inhiben el crecimiento Acetatos, y otros de los hongos; tal ocurre con el Ácido Sórbico, Propionatos y Acetatos, son específicamente funguicidas, pues matan los mohos. El crecimiento de los mohos es lento, comparado con el de las bacterias y levaduras por lo que, cuando las condiciones son favorables al desarrollo de todos estos organismos, los mohos están en condiciones desfavorables de competencia, sin embargo, una vez iniciado, su crecimiento puede ser muy rápido.
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CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LOS MOHOS. Los mohos son plantas del grupo talofitas, que crecen de raíces, tallos y hojas; división hongos, sin clorofila. Se encuadran en el tipo Eumicetos, hongos propiamente dichos. Se deducen que los criterios seguidos par la clasificación e identificación de los mohos son los siguientes: 1. Que las hifas sean sean septadas o no. 2. Que el micelo sea claro u oscuro (ahumado) (ahumado) 3. Que el micelo sea sea coloreado o incoloro. incoloro. 4. Que se produzcan esporas esporas sexuales o no, no, y en caso de que se produzcan, de que tipo: Ooporas, Zigosporas, o Ascosporas. 5. Clase de esporas asexuales: Esporangiosporas, Conidiosporas y Artrosporas (oidios) 6. Caracteres de de la cabeza de esporas: a) Esporangios: tamaño, color color y localización. b) Conidios: conidios conidios simples, simples, o en masas; formas y disposición de los Esterigmas o Filiádes; apelmazamiento de los conidios. 7. Aspectos de los Esporangiosporas Esporangiosporas o Conidoforos simples o ramificados, ramificados, tipo de ramificación. Tamaño y forma de la Columela apical del esporangióforo. Si los conidióforos están aislados o agrupados en haces. 8. Aspectos microscópicos microscópicos de las esporas asexuales, asexuales, especialmente de los conidios: forma tamaño, color; lisos o rugosos; mohos, bi o multicelulares. 9. Presencia de estructuras estructuras (o esporas) especialmente: especialmente: estolones, rizoides, Células básales, Apófisis, Clamidiosporas, Esclerosis, etc.
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REPODUCCION DE LOS HONGOS REPRODUCCION ASEXUAL: Incluye cualquier método de propagación de nuevos individuos o producción de células reproductoras especializadas (esporas) sin intervalo de sexualidad. Permite la producción de numerosos individuos. Se suele repetir varias veces en el ciclo vital. TIPOS DE REPRODUCCIÓN ASEXUAL soma, cada fragmento se transforma en un nuevo 1. Fragmentación de soma, individuo, puede ser irregular o regular, la fragmentación regular da lugar a dos tipos muy importantes: Artrosporas: las hifas se descomponen en las células que las forman y se comportan como esporas. Clamidosporas: las hifas se fragmentan en la célula y se recurren de una pared. 2. Fisión o escisión de células células somáticas somáticas para dar dar dos células hijas por por constricción y formación de una pared celular. 3. Gemación de células somáticas, formación de una pequeña invaginación (yema), a la cual migra un núcleo hijo, cada yema crece y se separa produciendo un nuevo individuo. 4. Esporulación: producción de esporas que migran originando un tubo germinal que desarrollará desarrollará el micelio. Son muy muy variable en forma, color, color, tamaño y número de células. Algunos hongos producen un solo tipo de esporas, otros llegan a producir hasta 4 tipos diferentes. Pueden ser de dos tipos:
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Esporangiosporas: esporas producidas en Esporangios, los esporangios son estructuras Sacciformes cuyo contenido se convierte en su totalidad por segmentación en una o más esporas que están rodeadas por una Pared Esporal. Pueden ser de dos tipos: - Zoosporas: móviles, uniflageladas o biflageladas, con flagelos lisos o barbulados (con mastigonemas). - Aplanosporas: inmóviles. Conidios: Conidios: (Conidiosporas) esporas producidas en el ápice o lados de hifas.
REPRODUCCION EN LOS HONGOS La reproducción implica la formación de nuevos individuos que posean todas las características de la especie, puede ser de dos tipos, asexuales y sexual. Reproducción asexual: Somática o vegetativa, no hay unión de núcleos de células sexuales o de órganos sexuales. Reproducción sexual: Implica la unión de núcleos. Según la implicación de talo en la reproducción sexual respecto a la formación de estructuras u órganos sexuales se distinguen dos tipos de hongos. Holocárpicos; Holocárpicos; El talo entero se convierte en una estructura (órgano) reproductivo. Las fases somáticas y reproductivas no coexisten. Eucárpicos: los hongos reproductores surgen únicamente de una porción del talo, el resto continúa sus actividades somáticas normales. REPRODUCCION SEXUAL Implica la unión de dos núcleos núcleos compatibles y se se separa en las siguientes fases: fases: Plasmogamia: Unión de los dos protoplastos y la reunión de los dos núcleos en una célula.
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Cariogamia: Unión de los dos núcleos, posterior a la Plasmogamia. Meiosis: Paso al estado haploide. Plasmogamia y Cariogamia son casi simultáneas en los hongos primitivos, pero están en el tiempo y el espacio en los hongos más complejos, por lo que las células tienen dos núcleos genéticamente distintos (Dicarióticas y Heterocarióticas). Las hifas Dicarióticas pueden crecer duplicando sus núcleos y Heterocariosis. manteniendo la Heterocariosis.
TIPOS DE HONGOS SEGÚN LA DISTRIBUCIÓN DE SEXOS: Monoicos: Con órganos masculinos y femeninos en el mismo talo, pueden 1. Monoicos: reproducirse sexualmente sólo si son auto compatible. 2.
Dioicos: Dioicos: Los órganos sexuales están separados en individuos diferentes.
3. Sexualmente diferenciados: diferenciados: morfológicamente indistinguibles.
Las
estructuras
sexuales
son
LOS GAMETANGIOS: Son los órganos sexuales que producen células sexuales diferenciadas con uno o más núcleos gaméticos. Pueden ser de dos tipos: Isogametangios: Isogametangios: morfológicamente indistinguibles y producen isogametos también indistinguible. Heterogametangio: Heterogametangio: morfológicamente diferentes y producen heterogametos, son de dos tipos: - Anteridios, masculinos. - Oogonios, femeninos
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TABLA Mohos: Son dieciocho los géneros de mohos más frecuentemente asociados con alimentos. Alternaria Aspegillus Botrytis Byssochalamys Cephalosporium Cladosporium Colletotrichum Fusarium Geotrichum Gleosporium Helmithosporium Monilia (neurospora) Mucor Penicillium Rhizopus Sporotrichum Thamnidium Trichothecium
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TABLA Los doce géneros de levadura levadura más comunes en los alimentos son los siguientes: siguientes: Brettaromyces Candida Debaromyces Endomycopsis Hansenula Kloechera Mycoderma Rhodotorula Saccharomyces Torulopsis (torula) Trichosporium
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