CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS A TEMPERATURAS ELEVADAS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS TERMÓFILOS Con respecto a la conservación de alimentos hay dos temperaturas de uso habitual: 1. Temperaturas de pasteurización: mediante el uso de calor destruye microorganismos que producen enfermedades; existen microorganismos que resisten estas elevadas temperaturas son los termófilos, este tipo de microorganismo necesitan altas temperaturas para crecer. 2. Esterilización: es la destrucción de todos los m icroorganismos que pueden cultivarse mediante una siembra en placas.
FACTORES QUE AFECTAN A LA TERMORESISTENCIA DE LOS MICROORGANISMOS El agua es una factor de la termoresistencia de microorganismos entre menos sea la a w aumenta la actividad microbiana. Entre En tre mayor cantidad de grasa grasa existe resistencia de algunos microorganismos.
SALES El efecto de la sal en la termoresistencia de los microorganismos es variable y dependiente de la clase de sal y la concentración que se emplea y otros factores. Algunas sales tienen un efecto protector en los microorganismos y otras tienden a ser más termosencibles. En algunas sales disminuye la actividad de agua y así aumenta la termoresistencia por un mecanismo parecido a la desecación.
CARBOHIDRATOS La presencia de azucares en el menstruo suspendente produce un aumento de la termoresistencia de los microorganismos suspendidos en él. Este efecto es debido a la disminución de la actividad de agua causada por la concentración elevada de azucares.
pH Los microorganismos son muy resistentes al calor en su pH óptimo de crecimiento que generalmente es de 7. Cuando el pH es disminuido o aumentado a partir de su valor óptimo existe un aumento consiguiente a la termoresistencia. Cuando el pH es reducido por un acido orgánico como el acético láctico se produce una disminución de la termoresistencia.
PROTEÍNAS Y OTRAS SUSTANCIAS Las proteínas del menstruo de calentamiento tiene un efecto protector en los microorganismos para obtener alimentos ricos en proteín as debes ser sometidos a un tratamiento térmico de mayor intensidad. Esto se aplica a alimentos bajos en proteínas.
NUMERO DE ORGANISMOS Entre mayor es el numero de organismos mayor es el grado de termoresistencia. El mecanismo de protección frente al calo r por poblaciones microbianas numerosas, es por la producción de sustancias protectoras excretadas por las células. Las poblaciones menos numerosas es mayor la oportunidad de la presencia de organismos con grados diferentes de termoresistencia natural.
EDAD DE LOS ORGANISMOS Las células bacterianas tienden a ser más resistentes al calor cuando se encuentran en la fase estacionaria de crecimiento (células viejas) y menos resistentes durante la fase logarítmica. La termoresistencia también se eleva al principio de la fase logarítmica pero disminuye cuando las células entran en la fase logarítmica. Las esporas bacterianas viejas son más termoresistentes que las esporas jóvenes.
TEMPERATURA DE CRECIMIENTO La termoresistencia de los microorganismos tiende a aumen tar cuando la temperatura de incubación aumenta, especialmente en organismos esporogenos. La selección genética favorece el crecimiento de termoresistentes a temperaturas sumamente elevadas.
las
cepas
más
COMPUESTOS INHIBIDORES La disminución de la termoresistencia ocurre cuando el calentamiento tiene lugar en la presencia de antibióticos termoresistentes, SO 2 y otros. El uso de calor más antibiótico y de calor nitrito es más eficaz para controlar la alteración de ciertos alimentos. Añadir inhibidores a los alimentos antes del tratamiento térmico, es reducir la cantidad de calor que sería necesaria si se usase solo.
RESISTENCIA DE LAS ESPORAS La deshidratación, los cambios en el contenido de sales minerales y la disminución del protoplasto son factores importantes en la resistencia térmica de una espora.
TIEMPO DE MUERTE TÉRMICA El tiempo de muerte térmica (TDT) es el tiempo necesario para destruir un número dado de microorganismos a una determinada temperatura. El punto de muerte térmica, es la temp eratura necesaria para obstruir un número dado de microorganismos en un tiempo fijado, generalmente 10min.
VALOR D Es el tiempo necesario para destruir el 90% de los organismos. Es numéricamente igual al número de minutos necesarios para que la grafica de supervivencia atraviese un ciclo logarítmico, es decir es la medida de velocidad de la muerte térmica de un organismo.
VALOR Z Proporciona información acerca de la resistencia relativa de un microorganismo a diferentes temperaturas destructivas. Procesos térmicos equivalentes a diferentes temperaturas.
VALOR F Este valor representa la capacidad de un determinado tratamiento térmico para reducir el número de esporas o células vegetativas de un determinado microorganismo. f s o f o = calor recibido en todos los puntos de un envase.
CURVA DE TIEMPO DE MUERTE TÉRMICO Para obtener la grafica del TDT, el tiempo de calentamiento se da en minutos, se presenta sobre papel semilogaritmico en el eje vertical y el número de supervivientes se representa en la escala lo garítmica. Las esporas son más resistentes a pH neutro y a valores de pH próximos a la neutralidad y ofrecen distintos grados de termoresistencia en los diferentes alimentos.
12-D Duración de la letalidad del tratamiento que es necesario. El tratamiento térmico mínimo debe reducir a 10-12 las probabilidades de supervivencia de c.botulinium.
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS TERMÓFILOS
DE
LOS
MICROORGANISMOS
ºC temperatura mínima 50-60 ºC temperatura optima 70 ºC temperatura máxima 45
Los géneros bacillus, clostridium y Thermoanaerobacterium son de máxima importancia en los alimentos. Algunos termófilos tienen tiempos de generación cuando temperaturas elevadas. La tasa de muerte o ³e xtinción´ es rápida.
crecen
a
ENZIMAS Las enzimas de los termófilos se pueden dividir en 3 grupos 1. Estables a la temperatura de producción pero necesitan temperatura de inactivación ligeramente más elevadas. 2. Inactivadas a las temperaturas de producción en la ausencia de sustratos específicos 3. Enzimas y proteínas sumamente termoresistentes. Las enzimas de los termófilos producidas en condiciones de crecimiento termofilico son más termoresistentes que las de los mesófilos. Por ejemplo: La -amilasa producida por una cepa de B. stearothermophilus, conservaba actividad después de ser calentada a 70 ºC durante 24 horas. Temperatura optima 82 ºC con pH óptimo de 6.9, necesitando Ca 2+ para la termoestabilidad. Las proteínas de los termófilos son parecidas en el peso molecular, composición de aminoácidos y secuencias principales que los mesófilos. Para resistir el estrés térmico los microorganismos extremados y estrictamente termófilos, sintetizan macromoléculas que tienen suficiente estabilidad molecular intrínseca.
RIBOSOMAS Se ha informado acerca de ribosomas termoresistentes pero no de DNA. Es un estudio de los ribosomas de B. stearothermophilos no se pudieron encontrar características químicas insólitas que pudiesen explicar su termoestabilidad, y en otro estudio, no se pudieron encontrar dife rencias importantes ni en el tamaño ni en la disposición de los filamentos de superficie de los ribosomas de B. stearothermophilus y escherichia coli. En un estudio de 19 organismos, el contenido de G-C de las moléculas del RNAr, aumento el contenido de A-U disminuyo al aumentar las temperaturas máximas de crecimiento. El aumento de G-C cuadraba en una estructura más estable gracias a un mayor número de enlaces hidrogeno.
FLAGELOS Los flagelos de los microorganismos termófilos son más termoestables que los de los mesófilos, permanecidos intactos los primeros a temperaturas de incluso 70 ºC, mientras que los segundos se desprenden a 50 ºC. los flagelos de microorganismos termófilos son más resistentes a la aurea y a la acetamida que los microorganismos mesófilos, lo que indica que en los flagelos de los organismos termófilos existen un enlace más eficaz.
OTROS ASPECTOS DE LOS MICROORGANISMOS TER MÓFILOS NECESIDADES NUTRITIVAS Cuando crecen a temperaturas termofilicas, los microorganismos termófilos tienen necesidades nutritivas mayores que las correspondientes a los microorganismos mesófilos. Determinados sistemas enzimáticos, así como también el proceso general de la síntesis enzimática, podrían estar perfectamente afectados por la mayor temperatura de incubación
TENSIÓN DE OXÍGENO El crecimiento termofilico es afectado por la tensión de oxigeno. Cuando aumenta la temperatura de incubación, la velocidad de crecimiento de los microorganismos aumenta, incrementando con ello la demanda de oxigeno en el medio de cultivo, a la vez que se reduce el oxigeno. Downey ha demostrado que le crecimiento termofilico es optimo en la concentración normalmente existente en el intervalo de temperaturas mesofilico o cerca del mismo -143 a 240 µM. aunque es comprensible que los microorganismos termófilos son capaces de crecer a temperaturas elevadas
debido a su capacidad para consumir y conservar el oxigeno a temperaturas elevadas, capacidad de la que crecen los microorganismos mesófilos y psicrofilos.
LÍPIDOS CELULARES El estado de los lípidos celulares influye en el crecimiento termofilico como quiera que un aumento en el grado de instauración de los líquidos celulares está relacionado con el crecimiento psicrofilico, es lógico suponer que cuando se trata del crecimiento termofilico se produce un efecto inverso. Guaghram averiguo que los microorganismos mesófilos que crecen por enzimas de su intervalo máximo presentaban disminución en el contenido de lípidos y más saturación de los lípidos. Marr e Ingraham demostraron un aumento progresivo de los ácidos grasos y una disminución correspondiente de los ácidos grasos no saturados en E . coli cuando la temperatura de crecimiento aumentaba.
EFECTO DE LA TEMPERATURA Brock
ha indicado que las enzimas de los microorganismos termófilos son de por si menos eficaces que las de los mesófilos debido a su termoestabilidad.
GENÉTICA En sus estudios del género Bacillus, que crecía bien tanto a 37 ºC como a 55 ºC, Bausum y Matney indicaron que parece ser que entre 44 a 52 ºC los organismos cambian del mesófilo al termófilo.
ALTERACIÓN DE ALIMENTOS ENLATADOS Las causas principales de esto, son el tratamiento insuficiente, el enfriamiento inadecuado, la contaminación de la lata resultante de fuga por las costuras y la alteración antes del tratamiento. Con respecto al tipo de alteración que experimentan los alimentos enlatados es útil la clasificación siguiente de los alimentos basada en su acidez.
Poco ácidos (pH>4.6) Incluye la carne y los productos marinos, la leche, algunas hortalizas etc. Estos alimentos son alterados por el grupo termofilico del agriado plano ( Bacillus stearothermophilus, B. coagulans), microorganismos alterantes productores de sulfuro (clostridium nigrificans, C. bifermentans) y/o microorganismos alterantes productores de gas (Thermoanaerobacterium, thermosaccharolylicum). Alimentos de acidez intermedi a cuyo pH varía de 5.3-4.6 mientras que los alimentos poco ácidos son aquellos cuyo pH es 5.4.
Ácidos
(pH 3.7-4.0 a 4.6)
En esta clase están frutas como los tomates, peras e higos. Los microorganismos alterantes termófilos incluyen tipos de B. coagulans. Los mesófilos incluyen B. polymyxa, P. macerans ( B. betanigrificans) C. pasteurianum, C. butyricum, Clostridium thermosaccharolyticum, lactobacillus y otros.
Muy ácidos (pH <4.0-3.7) Incluye frutas y productos de frutas y hortalizas, uvas, ruibarbo, chucruta, encurtidos etc. Estos alimentos son alterados por mesófilos asparogenos ± levaduras, mohos y/o bacterias acido lácticas. Los organismos que alteran los alimentos enlatados también se pueden caracterizar como sigue: y
y
Organismos mesofilicos o Anaerobios putrefactivos o Anaerobios butíricos o Aciduricos del agrido plano o Lactobacilus o Levaduras o Mohos Organismos termófilos o Anaerobios termofilicos que producen sufuro o Esporas del agriado plano o Anaerobios termofilicos no productores de sulfuro.
