Alteración de los alimentos

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Alteración de los alimentos

  1. 1. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 69 CAPÍTULO II: ALTERACIÓN DE LOS ALIMENTOS Se considera que un alimento está descompuesto cuando pierde las cualidades que lo hacen aceptable. Los factores para juzgar estas cualidades incluyen olor, textura, sabor (olor y gusto), forma y ausencia de anormalidades. Se cree que si un alimento pierde una o más de sus características normales se debe a que se ha echado a perder. La descomposición de alimentos no sólo causa pérdidas económicas sino también pérdida de alimentos consumibles. En Estados Unidos y algunos otros países, que producen alimentos y los adquieren de muchos otros lugares en mayor cantidad de lo que es necesario, no se considera, hasta cierto grado, que la descomposición sea un problema importante. Sin embargo, en otras naciones cuya producción no es eficiente, la descomposición de los alimentos afecta de manera adversa su disponibilidad. Con el incremento de la población mundial, se deben hacer planteamientos importantes, no sólo en lo que respecta al aumento de la producción de alimentos, sino también para reducir su descomposición, que en ciertos países productores de algunos de ellos puede llegar a 25% o más. Las cualidades que hacen aceptable un alimento se pueden perder por infestación de insectos y roedores; asimismo, por efecto de condiciones físicas y químicas inadecuadas y el crecimiento de microorganismos. Un ejemplo de la degradación física es la deshidratación de los vegetales frescos (marchitamiento). El deterioro químico incluye oxidación de grasas, oscurecimiento de frutas y vegetales y degradación autolítica de algunos vegetales (causada por pectinasas) y pescados (por proteinasas). La descomposición microbiana es consecuencia del crecimiento de microorganismos perjudiciales en un alimento o porque la acción de ciertas enzimas microbianas se presenta en los alimentos.  FACTORES IMPORTANTES EN LA DESCOMPOSICIÓN MICROBIANA DE ALIMENTOS: La descomposición microbiana de los alimentos ocurre como consecuencia del crecimiento microbiano o de la liberación al ambiente alimentario de enzimas microbianas extracelulares o intracelulares (después de la lisis de las células). Algunos parámetros detectables asociados a la descomposición de diferentes tipos de alimentos son cambios en el color, olor y textura, formación de lama, acumulación de gas (o espuma) y acumulación de líquido (exudado o depurado). La descomposición debida a la proliferación de microbios ocurre mucho más rápido que la que producen las enzimas extracelulares o intracelulares en ausencia de células microbianas viables. Entre la producción inicial (cosecha de una planta y matanza de animales, que sirven para
  2. 2. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 70 consumo humano) y el consumo final se usan diferentes métodos para preservar las cualidades aceptables de los alimentos, que incluyen la reducción del número y crecimiento de los microbios. No obstante, los microorganismos crecen y causan descomposición de los alimentos, que en algunos de ellos puede ser relativamente alta. Es importante entender los factores asociados a la descomposición microbiana de los alimentos para conocer la causa de su incidencia y desarrollar medios eficaces de control. SECUENCIA DE EVENTOS Por lo regular, para que los microbios causen la descomposición de los alimentos, deben presentarse diversos sucesos en secuencia. Es necesario que los microorganismos, de una o más fuentes, entren en los alimentos; el ambiente alimentario (pH, Aw, potencial 0—R, nutrientes y agentes de inhibición) debe favorecer el crecimiento de uno o más tipos de esos microorganismos contaminantes; los alimentos han de ser almacenados (o maltratados) a una temperatura que permita que uno o más tipos se multipliquen; finalmente, los alimentos deben ser almacenados en condiciones que propicien el crecimiento durante tiempo suficiente para que proliferen los diferentes tipos de microbios hasta alcanzar el número necesario para producir cambios detectables en los alimentos. En los alimentos tratados con calor, es posible que sobrevivan ciertos microorganismos asociados a la descomposición (termodúricos) o que otros entren en ellos después del calentamiento (contaminantes poscalentamiento). La descomposición de alimentos calentados causada por enzimas microbianas, en ausencia de células microbianas viables puede ser resultado de enzimas estables al calor que producen los microorganismos antes del calentamiento. Más aún, los alimentos necesitan ser almacenados a cierta temperatura para que ocurran las actividades catalíticas de las enzimas y ocasionen cambios detectables. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS Tipos de microbios Normalmente los alimentos crudos y procesados contienen muchos tipos de mohos, levaduras y bacterias capaces de multiplicarse y ocasionar su descomposición (los virus no se multiplican en los alimentos). Dado que la proliferación es un componente importante en la descomposición, las bacterias (que se pueden reproducir en corto tiempo), seguidas de las levaduras, tienen una posición favorable sobre los mohos para causar el rápido deterioro de los alimentos. Sin embargo, en los alimentos en los cuales las bacterias o las levaduras no encuentran condiciones favorables para su crecimiento,
  3. 3. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 71 que se almacenan por periodos prolongados, es más prevalente la descomposición debida a los mohos en panes, quesos duros, aderezos secos fermentados, frutas acidas y vegetales. Avances recientes en el empaquetado anaeróbico de alimentos han reducido la descomposición de alimentos ocasionada por mohos, y en alguna medida por levaduras, pero no han evitado la descomposición que ocasionan las bacterias anaeróbicas y las bacterias facultativas anaeróbicas. Esto significa que de los tres grupos microbianos, las bacterias son las que causan la mayor incidencia de descomposición, en especial la que ocurre con rapidez en los alimentos procesados, seguida por las levaduras y los mohos. Cantidades de microbios Para que se produzcan cambios de color, olor y textura en los alimentos, con formación de lama o gas y acumulación de líquido, los microorganismos (en particular bacterias y levaduras) necesitan multiplicarse hasta alcanzar ciertas cantidades, que con frecuencia se denominan "nivel en que se detecta la descomposición". Aunque varía según el tipo de alimentos y microorganismos, las bacterias y las levaduras tienen que proliferar, desde su nivel normal, hasta alcanzar alrededor de 107 cél/g, ml o cm2 en un alimento. De acuerdo con la naturaleza de la descomposición y los tipos de microbios, el nivel de detección puede variar de 106-8 cél/g, ml o cm2 . La descomposición asociada a H2S, algunas aminas y formación de H202 se puede detectar a un nivel menor de carga microbiana, en tanto que la formación de ácido láctico se percibe con una carga mayor. La formación de limo, relacionada con la acumulación de células microbianas, por lo regular se detecta a ≥ 108 cél/g, ml o cm2 en un alimento. Se deduce, entonces, que un alimento con carga inicial relativamente más alta de bacterias de descomposición (o levaduras) y en condiciones de almacenamiento que favorecen el rápido crecimiento de éstas, se descompondrá más rápido que un alimento con carga inicial baja de microbios que requieren más tiempo para proliferar. En el ejemplo hipotético (figura 18-1), la población alcanza el nivel de detección de descomposición en siete días, con carga alta inicial (alrededor de 5 x 105 /g), a diferencia de otro con carga inicial más baja (casi 5 x 102 /g) que requiere 20 días de almacenamiento a 12°C de temperatura. Sin embargo, cuando el producto con baja carga inicial se almacena a 4°C (para incrementar el tiempo de generación [proliferación]), a las bacterias les toma un lapso de 55 días alcanzar el nivel en que es detectable la descomposición. Para reducir la descomposición bacteriana de los alimentos, se requiere que haya tanto una carga inicial baja como prolongar el tiempo de proliferación de los microorganismos durante el almacenamiento. Se sabe que la sola presencia de 107 cél/g, ml o cm2 , sin crecimiento (es decir, a partir de la contaminación masiva inicial) no basta para que un alimento pierda las cualidades que lo hacen aceptable, pero se descompondrá rápidamente después del crecimiento de contaminantes. En general, los alimentos bioprocesados contienen cifras muy altas de microorganismos (108-9 cél/g o ml). No obstante, en condiciones normales son tipos
  4. 4. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 72 deseables, dado que no se considera que los alimentos fermentados estén descompuestos. La descomposición de los alimentos puede ocurrir por el crecimiento de bacterias indeseables, por ejemplo, en el queso cottage los alcalígenes y Pseudomonas ssp. causan la formación de limo o la pérdida de sabor. En este tipo de productos es necesario usar métodos selectivos para determinar la población ideal de bacterias o levaduras. Figura 18-1 Ilustración gráfica que muestra la influencia de los niveles bacterianos de inicio y las temperaturas de almacenamiento en la vida útil de un producto en refrigeración. Microorganismos predominantes El perfil microbiológico de un alimento difiere mucho del que se halla en un cultivo puro que crece en un medio de laboratorio. Por lo regular, un alimento no esterilizado y no descompuesto contiene muchos tipos de microorganismos, como bacterias, levaduras y mohos (también virus) de diferentes géneros, quizá más de una especie del mismo género e incluso más de una cepa de la misma especie. La población de cada tipo puede variar mucho. Sin embargo, cuando el mismo alimento entra en descomposición, se encuentra que contiene, sobre todo, uno o dos tipos en gran número, que pudieron no estar presentes al inicio en el producto no contaminado o fresco. Entre las diferentes especies que se hallan presentes al inicio y que tienen capacidad de prosperar en un alimento particular, sólo las que proliferan en poco tiempo bajo condiciones de almacenamiento son las que logran incrementar su número con rapidez hasta causar la descomposición. En un estudio se tomó como muestra un corte de carne de res (pH 6.0), y en un principio se encontró que contenía cerca de 103 células bacterianas/g, con Semanas de almacenamiento CFU/ml,g,cm2
  5. 5. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 73 niveles relativos de Pseudomonas spp. (1%), Acinetobacter y Moraxella (11%), Brochothrix thermosphacta (13%) y otras (Micrococcus, Staphylococcus, Enterobacteriaceae y bacterias del ácido láctico, etc.) (75%). Después de que se almacenó durante siete días a una temperatura de 2°C, la población alcanzó 6 x 107 cél/g, con niveles relativos de Pseudomonas ssp. de 99% y de otras de 1%. Muchas de las especies bacterianas presentes al inicio pudieron haber proliferado en las condiciones de almacenamiento de la carne, pero las que prosperan en menor tiempo son las de Pseudomonas ssp. Como resultado, aunque en el inicio apenas constituían 1% de la población, luego de 12 días se convirtieron en la especie predominante (99%). Si la misma muestra de carne se hubiera almacenado en condiciones anaerobias a 2°C (como en un empaque al vacío), hasta que la población alcanzara una cifra de 107 /g, la bacteria dominante habría sido, con mayor probabilidad, la anaeróbica facultativa Lactobacillus o Leuconostoc, o ambas, dadas sus ventajas para proliferar en esas condiciones. En este contexto, es importante considerar que el tiempo de proliferación de una especie microbiana, incluso bajo condiciones óptimas de crecimiento, es mucho más prolongado en los alimentos que en el caldo microbiológico. Asimismo, en las mismas condiciones de almacenamiento, el comportamiento de una población mixta de microbios puede ser muy diferente en un alimento en comparación con un caldo de cultivo. Debido a esto, los tipos predominantes que se encuentran luego del crecimiento inicial de una población mezclada de microbios en un alimento o un caldo y en el mismo alimento, bajo condiciones idénticas, puede ser diferente. Aunque el crecimiento en caldo de cultivo es conveniente, y si se diseña en forma adecuada puede proporcionar información inicial valiosa, siempre es preferible contar con estudios de alimentos específicos. ALGUNAS BACTERIAS IMPORTANTES EN LA DESCOMPOSICIÓN DE LOS ALIMENTOS En teoría, cualquier microorganismo (como los que se usan en la fermentación y los patógenos) que se multiplica en un alimento hasta alcanzar un alto nivel de población (nivel en que es detectable la descomposición) tiene la capacidad de descomponer dicho alimento. Sin embargo, en la realidad sólo se identificado ciertas especies bacterianas de diversos géneros como las principales causantes de la descomposición de la mayoría de los alimentos. Lo anterior depende de las características de las bacterias, de los alimentos y de las condiciones almacenamiento. La influencia de estos factores en la determinación de las bacterias que serán predominantes en la descomposición de un alimento se expone brevemente en la siguiente sección, que no incluye los patógenos. Bacterias psicrotróficas
  6. 6. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 74 Estas bacterias constituyen especies capaces de prosperar a 5°C o menos, pero se multiplican con más rapidez a 10 a 25°C o temperaturas más altas. Muchos alimentos se almacenan en hielo (frío) y en refrigeradores, y se espera que algunos tengan una vida útil prolongada (50 días más). Entre el procesamiento y el consumo, pueden estar a temperaturas incluso de 10°C o mayores. Las bacterias psicrotróficas (así como las levaduras y mohos que son psicrotróficos causan la descomposición de esos alimentos. Si éstos se almacenan bajo condiciones aeróbicas, serán predominantes las bacterias aeróbicas psicrotróficas. En los que son almacenados en condiciones anaeróbicas (también en el interior de alimentos procesados) será mayor el predominio de las bacterias facultativas anaeróbicas. Si se aplica tratamiento con calor bajo y no se exponen a contaminación posterior durante el almacenamiento a bajas temperaturas, la descomposición será ocasionada por las bacterias psicrotróficas termodúricas. Algunas bacterias aeróbicas psicrotróficas de descomposición importantes: Entre ellas están Pseudomonas fluorescens, Pse.fragi, otras especies de Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella y Flavobacterium (en este grupo se incluyen algunas levaduras y mohos). Algunas bacterias facultativas psicrotróficas anaeróbicas de descomposición importantes: Incluyen Brochothrix thermosphacta, Lactobacillus viridescens, Lab. sake, Lab. curvatus no identificadas, Lactobacillus spp. Leuconostoc carnosum, Leu. gelidum. Leu. mesenteroides, Leuconostoc spp, no identificadas, algunas especies de Enterococcus spp., Serratia liquifaciens, algunas Hafnia spp., Proteus y Shewanella (anteriormente Alteromonas) putrefaciens (y algunas levaduras microaerófilas). Algunos psicrotróficos termodúricos importantes Comprenden anaeróbicos facultativos, como esporas de Bacillus coagulans y Bac. megaterium, algunas cepas de Lab. Viridescens. Además, anaerobios como las esporas de Clostridium laramie, Clo. estertheticum, Clo. algidicarnis, Clo. putrefaciens y Clostridium spp. no identificadas. Las esporas sobreviven al tratamiento con calor bajo. Después de su germinación y brote, las células crecen a temperaturas bajas. Cuando un alimento se halla a más de 5°C (como sucede durante su transporte y exhibición en los mercados) también pueden crecer algunos mesófilos verdaderos (rango de temperatura de crecimiento, 15 a 45°C, óptima de 25 a 40°C). Sin embargo, a 10 a 15°C, por lo regular los psicrótrofos prosperan con mayor rapidez. Bacterias termófilas Por definición, las bacterias constituyen un grupo que crece a temperaturas entre 40 y 90°C, con proliferación óptima de 55 a 65°C. Algunos alimentos procesados a calor alto se calientan entre 50 y 60°C durante un periodo prolongado (sobre todo en
  7. 7. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 75 establecimientos de comida rápida y restaurantes). Es posible que esos alimentos tratados con calor contengan esporas de algunos Bacillus termófilos y Clostridium spp., que a esas temperaturas germinan y se multiplican hasta causar la descomposición de dichos alimentos. Además, algunas bacterias vegetativas termodúricas sobreviven al procesamiento a calor bajo (como la pasteurización) o los termófilos que contaminan los alimentos después del calentamiento pueden multiplicarse en esos productos, en especial si su temperatura es cercana a 50°C. Entre estos microorganismos están algunas bacterias del ácido láctico, como Pediococcus acidilactici y Streptococcus thermophilus, así como algunos Bacillus y Clostridium spp., que pueden sobrevivir y causar la descomposición de alimentos que son cocinados a calor bajo (60 a 65°C, como es el caso de algunas carnes procesadas) o que se ponen al fuego durante periodos prolongados. Bacterias acidúricas En general, se considera que las bacterias que pueden proliferar con relativa rapidez en alimentos con pH de 4.6 o menor son acidúricas (o acidófilas). Por lo regular se asocian a la descomposición de productos ácidos como los jugos de frutas, salmuera, salsas, aderezos para ensaladas, mayonesas y embutidos. Se ha relacionado a las bacterias del ácido láctico heterofermentadoras (como Lab. fructivorans. Lab. fermentum y Leu. Mesenteroides) y bacterias acidolácticas homofermentadoras (como Lab. plantarum y Ped. acidilactici) con la descomposición de los alimentos (levaduras y mohos son acidófilos y, por lo tanto, también tienen que ver en la descomposición de esos alimentos). IMPORTANCIA DE LOS ALIMENTOS Tipos de alimentos Los alimentos difieren mucho en su susceptibilidad a la descomposición por microorganismos. Esto se debe, sobre todo, a sus diferencias en lo que atañe a los factores intrínsecos (Aw, pH, potencial 0—R, contenido de nutrientes, sustancias antimicrobianas y estructuras de protección). Un alimento con Aw más baja (~0.90) o un pH menor (~5.3) es menos susceptible a la descomposición bacteriana que otro con Aw de casi 0.98 o pH de casi 6.4. No obstante, es probable que los mohos y levaduras crezcan por igual en ambas condiciones. Con base en su susceptibilidad a la descomposición, se puede agrupar a los alimentos en perecederos (descomposición rápida, de días), semiperecederos (con vida relativamente prolongada, de semanas o meses) y no perecederos (con vida muy larga, de varios meses o años). Además de los parámetros intrínsecos, los extrínsecos (condiciones de almacenamiento) desempeñan
  8. 8. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 76 funciones importantes cuando se determina la facilidad con la que las bacterias descomponen diversos tipos de alimentos. Nutrientes de los alimentos El crecimiento microbiano en los alimentos tiene relación con el metabolismo de algunos carbohidratos, compuestos proteináceos y no proteináceos, compuestos nitrogenados no proteínicos (NPN) y algunos lípidos. En los siguientes párrafos se describen brevemente las influencias de los principales tipos de carbohidratos (polisacáridos, trisacáridos, disacáridos, monosacáridos y alcoholes de azúcar), compuestos proteináceos (proteínas, péptidos), compuestos NPN (aminoácidos, urea, creatinina y óxido de trimetilamina) y lípidos (triglicéridos, fosfolípidos, ácidos grasos y esteroles) en la descomposición bacteriana de los alimentos. Según lo antes expuesto, se hace evidente que los microorganismos difieren mucho en sus capacidades para metabolizar los diferentes nutrientes de los alimentos (como su capacidad o incapacidad para utilizar la celulosa y la lactosa como fuentes de carbono, la caseína como fuente de nitrógeno y la oxidación del ácido oleico). De manera similar, distintos microorganismos pueden aprovechar un mismo nutriente (sustrato), por diferentes vías metabólicas, para generar diferentes productos finales (p. ej., la metabolización que hacen de la glucosa las bacterias del ácido heteroláctico y homoláctico). Según sea el metabolismo, aeróbico o anaeróbico, un mismo nutriente puede ser degradado para producir diferentes productos finales. Así, Micrococcus spp., metaboliza (cataboliza) por vía anaeróbica la glucosa para producir CO2 y H2O; en forma aeróbica, Lab. acidophilus genera principalmente ácido láctico. De manera aeróbica, Saccharomyces cerevisiae metaboliza la glucosa a CO2 y H20, pero por vía anaeróbica a etanol y CO2. Bajo condiciones específicas, algunos microorganismos también tienen la capacidad de sintetizar (anabolismo) compuestos poliméricos como productos finales, como Leu. mesenteroides que produce dextrano (polímero de glucosa) mientras metaboliza sacarosa. Algunos microorganismos también secretan enzimas extracelulares para desdoblar los nutrientes moleculares grandes de los alimentos (como los mohos que desdoblan el almidón por medio de la amilasa). Finalmente, otros microorganismos sintetizan pigmentos, en tanto crecen en los alimentos (como Micrococcus luteus que produce pigmento amarillo). De lo anterior se deduce que durante la proliferación de los microorganismos, el metabolismo de los nutrientes de los alimentos puede cambiar en forma adversa las cualidades que los hacen aceptables. Algunos cambios son de olor (debidos a la elaboración de productos finales volátiles), color (producción de pigmentos u oxidación de los compuestos de color naturales, como la oxidación de la mioglobina de la carne), textura (desdoblamiento de pectina por las pectinasas en vegetales o ablandamiento de los tejidos de la carne por proteinasas), acumulación de gas (por la producción de CO2, H2 o H2S), formación de limo (generado por la producción de dextrano y diferentes tipos de exopolisacáridos o demasiadas células microbianas que confluyen en su
  9. 9. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 77 crecimiento) y la acumulación de líquido (acumulación de purga; en carnes crudas y procesadas por el desdoblamiento de las estructuras que contienen el agua de hidratación). Algunos de estos cambios también ocurren por el efecto que tienen los metabolitos microbianos sobre el pH de los alimentos. La producción de ácidos orgánicos que realizan los microorganismos, que reduce el pH de los alimentos, puede disminuir la capacidad de los alimentos para conservar el agua (como el crecimiento de algunas bacterias del ácido láctico en productos bajos en grasas y en productos procesados de la carne con pH alto). De manera similar, cuando los microorganismos elaboran compuestos básicos, pueden ocasionar que su pH se desplace al lado alcalino y reducir las cualidades aceptables de los alimentos (como sucede con la descarboxilación de aminoácidos en algunos productos cárnicos procesados causada por la producción de aminas, que desplaza el pH al nivel básico y cambia el color del producto de café claro a rosa en algunos derivados procesados de la carne). El cuadro 18-1 es una lista de los productos finales resultantes del metabolismo de los nutrientes alimentarios que se atribuyen a los microorganismos de descomposición. Estos productos varían según la naturaleza del metabolismo (p. ej, respiración aeróbica, respiración anaeróbica o fermentación). Es evidente que muchos de esos metabolitos tienen la capacidad de producir modificaciones asociadas a la descomposición de los alimentos (cambios de olor, formación de gas o de limo). NUTRIENTE ALIMENTARIO PRODUCTOS FINALES Carbohidratos CO2, H2, H2O2, lactato, acetato, formiato, succinato, butirato, isobutirato, isovalerato, etanol, propanol, butanol, isobutanol, diacetil, acetoína, butanediol, dextrano, levanos Compuesto npn y proteináceos CO2, H2, NH3 H2S, aminas, cetoácidos, mercaptanos, disulfuros orgánicos, putrescina, cadaverina, escatol (3- metilindol) Lípidos Ácidos grasos, glicerol, hidroperóxidos, compuestos carbonilo (aldehídos, cetonas) bases nitrogenadas Utilización de nutrientes alimentarios Casi todos los alimentos contienen ciertas cantidades de carbohidratos, proteináceas y compuestos NPN, así como lípidos que se hallan disponibles para que los usen los microorganismos mientras se desarrollan. Sin embargo, las características de la descomposición de los alimentos varía ampliamente por las diferencias en la naturaleza y cantidad de un nutriente específico que contiene un alimento, el tipo de microorganismos que crecen en él y la naturaleza del metabolismo (respiración o
  10. 10. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 78 fermentación). En general, para la producción de energía, los microorganismos prefieren usar primero monosacáridos metabolizables, disacáridos y grandes cantidades de carbohidratos; luego NPN, péptidos pequeños y compuestos proteináceos grandes, finalmente lípidos. No obstante, de nuevo las características metabólicas dependen de que una especie en particular pueda usar un carbohidrato específico (como la habilidad o no de utilizar la lactosa) y de la concentración de éste en el medio (limitada o alta). Asimismo, se usan las moléculas pequeñas de cualquier nutriente, antes que las moléculas grandes (polímeros). Si un alimento contiene carbohidratos que puedan ser fermentados por los microorganismos contaminantes, por lo regular serán los primeros en ser metabolizados. Cuando los carbohidratos están presentes en cantidades suficientes, entonces las vías metabólicas permanecen sin cambio durante el crecimiento rápido de los microorganismos. Pero si la concentración de carbohidratos es limitada, entonces después de que los microorganismos los usan, en general prosiguen con NPN, péptidos pequeños y otros compuestos proteináceos. Por ejemplo, las levaduras que crecen en un jugo de fruta, que contiene relativamente altas cantidades de carbohidratos metabolizables (fructosa, glucosa y sacarosa) producirán ya sea CO2, o H2O (vía aeróbica) o alcohol y CO2 (vía anaeróbica). Sin embargo, el crecimiento aeróbico de Pse. fluorescens en carne fresca, que contiene cantidades limitadas de glucosa, primero procede con la metabolización de ésta y posteriormente prosigue con los aminoácidos libres y con otros compuestos NPN. Si se permite que crezcan por largo tiempo, producirán proteinasas extracelulares para desdoblar las proteínas de la carne a fin de producir péptidos pequeños y aminoácidos para el ulterior metabolismo. Con más tiempo, tiene la capacidad de producir lipasas para desdoblar los lípidos de la carne y usar algunos ácidos grasos. En alimentos (como la leche) que contienen grandes cantidades tanto de carbohidratos (lactosa) como de proteínas, un microorganismo metabolizador de lactosa de preferencia utilizará la lactosa para producir ácido o ácido y gas (Lac. lactis producirá ácido láctico y Leuconostoc spp., (ácido y gas), pero otro incapaz de aprovechar la lactosa usará NPN y compuestos proteináceos para su crecimiento (Pseudomonas spp.). Los patrones de descomposición de esas bacterias serán muy diferentes. En una población microbiana mixta, como la que normalmente se halla en un alimento, la cantidad y disponibilidad de los carbohidratos afecta en gran medida el patrón de descomposición. Por ejemplo, las carnes frescas, que tienen un nivel bajo de glucosa, son susceptibles a la descomposición microbiana que degrada NPN y compuestos proteináceos. Sin embargo, si se añade a la carne un carbohidrato metabolizable (glucosa, sacarosa o lactosa), será predominante el metabolismo de los carbohidratos. Si entre la microflora normal se halla presente la bacteria del ácido láctico, y el ambiente es favorable para su crecimiento, producirá suficientes ácidos para inhibir el crecimiento de mucha de esa microflora, que de manera preferente metaboliza NPN y compuestos
  11. 11. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 79 proteináceos (p. ej., psicrótrofos gramnegativos). Esto es conocido como el efecto economizador (sparing) de las proteínas (proteínas que no son metabolizadas). En la formulación de productos cárnicos procesados, se usan carbohidratos metabolizables simples (por lo regular glucosa) para producir este efecto. Crecimiento microbiano en secuencia Factores intrínsecos y extrínsecos de los alimentos determinan cuál, de entre la mezcla de especies microbianas que normalmente están presentes, se multiplicará rápido, será predominante y ocasionará la descomposición. Sin embargo, conforme proliferan los tipos predominantes, producen metabolitos y cambian el ambiente alimentario. En ese ambiente modificado es posible que otras especies, que aunque estaban presentes al inicio no tenían la posibilidad de competir, se encuentren en posición favorable para prosperar rápidamente y cambiar de nuevo el ambiente, hasta el punto de que propicie que un tercer tipo crezca con rapidez. Si se deja suficiente tiempo, pueden cambiar los tipos de microbios predominantes y la naturaleza de la descomposición de un alimento. Se puede usar como ejemplo hipotético el crecimiento secuencial en una muestra de leche de Lactococcus spp., de Bacillus sp. acidúricos lactonegativos y bastoncillos gramnegativos (como Pseudomonas spp.). En un principio, el rápido crecimiento de Lactococcus spp. (con capacidad de metabolizar lactosa) en condiciones favorables de crecimiento, reducirá el pH de su nivel original de 6.5 a 5.0 y disminuirá la tasa de proliferación de muchas otras especies de bacterias presentes en la muestra. A medida que el pH cae por debajo de 5.0, el tiempo de generación de Lactococcus spp. se hace más prolongado. Entonces, Bacillus sp., debido a su naturaleza acidúrica, puede iniciar su multiplicación, metabolizar proteínas e incrementar el pH (digamos a 5.8). Con el pH alto, Pseudomonas spp., presente desde el inicio, puede empezar a prosperar al metabolizar NPN y compuestos proteináceos e incrementar todavía más el pH, mediante la producción de algunos metabolitos (aminas, NH3). De esta manera, puede haber cambios en lo que atañe a los microorganismos predominantes y los metabolitos asociados a la descomposición (p. ej., la naturaleza de ésta) de un alimento, si se almacena por suficiente tiempo.  DESCOMPOSICIÓN DE GRUPOS DE ALIMENTOS ESPECÍFICOS: Cuando un alimento se produce en condiciones sanitarias apropiadas, al inicio contiene microorganismos a un nivel (por g, ml o cm2 ) mucho menor que cuando se detecta que ha entrado en descomposición. Después, el crecimiento de algunas especies microbianas, entre las que se hallaban presentes al inicio, permite que los microorganis- mos alcancen el nivel en el que se detecta la descomposición. Numerosos factores determinan cuáles especies se multiplicarán con rapidez relativa y llegarán a ser los
  12. 12. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 80 microorganismos de descomposición predominantes. Junto con los tipos de microbios, los tipos de alimentos y el ambiente en el que se encuentran (factores tanto extrínsecos como intrínsecos) desempeñan importantes funciones en la determinación de la microflora de descomposición que será predominante. A continuación se tratará sobre los diferentes microorganismos relacionados con la descomposición de los diversos grupos de alimentos. Dado que los alimentos de cada grupo tienen semejanzas en cuanto al contenido de nutrientes y el ambiente, en general se asocian a la descomposición tipos de microbios similares; no se incluyen los patógenos. PRODUCTOS DE CARNE FRESCOS Y LISTOS PARA COMER Carne cruda La carne fresca de animales y aves contiene grupos grandes de bacterias con la capacidad de causar su descomposición, entre ellas están especies de Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella, Shewanella, Alcaligenes, Aeromonas, Escherichia, Enterobacter, Serratia, Hafnia, Proteus, Brochothrix, Micrococcus, Enterococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium y Clostridium, así como levaduras y mohos. La flora de descomposición predominante en la carne se determina por la disponibilidad de nutrientes, de oxígeno, temperatura de almacenamiento, pH, tiempo de almacenamiento del producto y tiempo de generación (proliferación) de los microorganismos presentes en un ambiente dado. Las carnes posrigor mortis son ricas en compuestos de nitrógeno no proteicos [NPN] (cerca de 13 mg/g; aminoácidos y creatina), péptidos y proteínas, pero contienen concentraciones bajas de carbohidratos (alrededor de 1.3 mg/g; glucógeno, glucosa, glucosa-6-fosfato), con un pH cercano a 5.5 y Aw mayor de 0.97. Las carnes oscuras firmes deshidratadas (DFD) casi no contienen carbohidratos y su pH es de 6.0 o mayor. Para retardar la descomposición, las carnes frescas se almacenan a temperatura de refrigeración (< 5°C), a menos que no haya instalaciones disponibles de este tipo. Esto significa que por lo regular las bacterias psicrotróficas son los tipos predominantes en la descomposición de las carnes crudas. En almacenamiento aeróbico a baja temperatura, se ve favorecido el crecimiento de aerobios psicrotróficos y anaerobios facultativos. En los cortes de carnes que se venden al menudeo prolifera Pseudomonas con mayor rapidez, debido al corto tiempo de generación, para lo cual usan primero glucosa y luego aminoácidos; el metabolismo de estos últimos va acompañado de malos olores derivados de la producción de sulfuro de metilo, esteres y ácidos. En carnes con pH alto o bajo contenido de glucosa, o ambos, pueden prosperar especies de Acinetobacter y Moraxella, que de preferencia metabolizan aminoácidos en vez de glucosa, crecen con rapidez y producen olores indeseables. La descomposición de esos aerobios estrictos en
  13. 13. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 81 forma de olores desagradables se detecta cuando la población se acerca a 107-8 cél/cm2 y la formación de limo a casi 108-9 cél/cm2 . Cuando el color rojo oxigenado de la mioglobina es oxidado da por resultado el color gris o café de la metmioglobina. La descomposición en las carnes DFD ocurre con mayor rapidez, puesto que en ausencia de carbohidratos las bacterias utilizan de inmediato los aminoácidos. La carne refrigerada en atmósfera modificada, por ejemplo, mezcla de CO2 y O2 favorece el crecimiento del anaerobio facultativo Brochothrix thermosphacta, en especial en carne con pH de 6.0 o mayor (en carne DFD). Este microorganismo metaboliza la glucosa a ácido acético y acetoína, y leucina y valina a ácidos isovaléricos e isobutíricos, lo que produce cambio de olor (olor a queso). En condiciones anaeróbicas, metaboliza la glucosa para producir pequeñas cantidades de ácido láctico (que no se considera causante de descomposición). Los anaerobios y aerobios psicrotróficos facultativos pueden crecer en la carne empacada al vacío y generar diferentes tipos de descomposición. Lactobacillus curvatus y Lab. sake metabolizan la glucosa para producir ácido láctico, y convierten los aminoácidos leucina y valina a ácidos isovaléricos e isobutíricos. Estos ácidos grasos volátiles le confieren olor a queso a la carne cuando alcanzan un nivel de población mayor de 107-8 cél/cm2 . Se considera que este tipo de descomposición no es por entero indeseable, pues cuando se abre el empaque desaparece el olor. Sin embargo, cuando metabolizan cisteína y producen gas H2S, el producto adquiere color y olor desagradables. Las bacterias heterofermentadoras, Leuconostoc carnosum y Leu. gelidum, generan CO2 y ácido láctico, lo que causa acumulación de gas y líquido en el empaque. Otro microorganismo, Shewanella putrefacience, que prolifera en condiciones aeróbicas y anaeróbicas, metaboliza aminoácidos (en particular cisteína) y produce sulfuro de metilo y H2S en grandes cantidades. Estos, además de los olores repugnantes que causan, afectan de manera adversa el color de la carne. H2S oxida la mioglobina para formar metmioglobina, lo que da por resultado una decoloración verde. Los anaerobios facultativos Enterobacter, Serratia, Proteus y especies de Hafnia al prosperar en la carne generan aminas, amoniaco, sulfuros de metilo y mercaptanos, lo que causa putrefacción. Asimismo, algunas cepas producen H2S en cantidades pequeñas y le dan coloración verde a la carne. Por lo regular, con la producción de aminas y amoniaco, cambia el pH de la carne al rango alcalino y toma un color que va del rosado al rojo. Se ha observado que Clostridium spp., psicrotróficos, como Clostridium laramie, ocasionan descomposición asociada a la proteólisis y pérdida de textura de la carne, acumulación de líquido en la bolsa de empaque y olor ofensivo en el que predomina H2S. En un principio el color de las carnes se torna inusualmente rojo y luego cambia a verde (debido a que H2S oxida la mioglobina). Algunos Clostridium spp., y tal vez Enterococcus, pueden ocasionar la descomposición en el contorno de la carne y en la parte profunda cerca del hueso, denominada hueso agrio o contaminado.
  14. 14. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 82 Las carnes desmenuzadas tienden a descomponerse con más rapidez que en cortes, porque su superficie es mayor. En almacenamiento aeróbico, el crecimiento de las bacterias aeróbicas (ante todo Pseudomonas ssp.) causa cambios de olor, textura, color y hace que la carne se torne babosa. Al inicio el interior es microaerófilo (debido al oxígeno disuelto del aire atrapado), que entonces se torna anaeróbico, y permite el cre- cimiento de las bacterias facultativas predominantes. En productos envasados al vacío, en la primera etapa predominan las bacterias del ácido láctico. Las bacterias del ácido láctico heterofermentadoras pueden causar la acumulación de gas en el empaque. Algunas de las bacterias del ácido láctico usan los aminoácidos para multiplicarse. Cuando aprovechan la glucosa, los anaerobios gramnegativos facultativos crecen y degradan los aminoácidos y generan un olor pútrido. Se debe reducir el nivel inicial de microbios para disminuir la descomposición de las carnes frescas. Además, el almacenamiento a bajas temperaturas (de O a 1°C) modifica la atmósfera del empaque, por lo que éste debe hacerse al vacío. Se han probado muchos otros métodos para reducir la carga inicial microbiana y hacer más lenta la tasa de crecimiento de los bastoncillos gramnegativos. Entre ellos están la adición de pequeñas cantidades de ácidos orgánicos para bajar el pH de la carne (pH ligeramente arriba de 5.0) mediante el secado de la superficie de la carne (reducción de Aw) y una combinación de los factores antes expuestos, entre otros el almacenamiento a baja temperatura. Productos cárnicos listos para consumo Este grupo incluye productos de carne curados y sin curar, procesados ya sea a calor bajo o alto. Las carnes procesadas a calor alto, curadas y sin curar, son tratadas para hacerlas comercialmente estériles. Por ende, sólo pueden tener como sobrevivientes algunas esporas termófilas, que no germinarán a menos que los productos se expongan a temperaturas mayores, propicias para que broten. Las carnes no curadas procesadas a calor bajo, como las cocidas, se les da tratamiento a una temperatura interna de 60 a 71°C. Por lo regular las superficies de las carnes (y por lo tanto los microorganismos) se exponen a la temperatura final durante una hora o más, según el tamaño de la carne (que puede ser mayor de 4.6 kg). En estas condiciones, sólo las esporas de Bacillus y Clostridium spp., y algunas especies en extremo vegetativas termodúricas (Lab. viridescens, algunos Enterococcus y Micrococcus dentro del producto) pueden sobrevivir. Sin embargo, los productos, aunque se cocinen en bolsas y no se corten en porciones, se abren y manejan antes de su empaque final al vacío y almacenamiento refrigerado. Muchos tipos de microorganismos de la maquinaria de producción, del personal, del agua y del aire pueden entrar en los productos como contaminantes después del procesamiento con calor. En algunas situaciones, especias y otros ingredientes que se añaden a los productos después de someterlos a calor pueden ser fuente de contaminación microbiana. Algunos productos se rebanan antes de su empaquetamiento al vacío, lo que aumenta las posibilidades de que el equipo o el
  15. 15. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 83 ambiente contaminen la superficie del producto con la que tienen contacto. Se han identificado bacterias psicrotróficas facultativas anaerobias y aerobias en la descomposición de estos productos. En el empaquetamiento al vacío de carne de res, pavo y pollo cocidos, se han encontrado Lactobacillus spp. y Leuconostoc spp., heterofermentadoras, como contaminantes posteriores al calentamiento, con acumulación de grandes cantidades de gas (CO2) y líquido (debido a la producción de ácido) dentro de la bolsa, sin que causen muchos cambios de sabor, olor o textura. En la carne de res cocida se ha detectado, después de cuatro semanas, que hay producción de gas y acumulación de depurado (purga) por acción de Clostridium spp., psicrotróficas, junto con pérdida de sabor y cambio del color de café a rosa o rojo. En la descomposi- ción de rebanadas de carne de res cocida (roast beef), el color café propio de esta carne cambia a rosa (en una semana) y adquiere olor pútrido (después de seis semanas). Proteus y Hafnia spp. participan en la descomposición de este producto. Las carnes curadas y procesadas a calor bajo comprenden una amplia variedad de productos, como salchichas tipo alemán, jamón y bocadillos (tipo lunch) hechos de carne de res, cerdo y aves de corral. Estas carnes se mezclan con diferentes tipos de aditivos para mejorar su color, textura, sabor, vida en empaque y seguridad. Algunos de esos aditivos son nitritos, sal, dextrosa, fosfato, sorbato, eritorbato, leche en polvo des- grasada, proteínas de soya y distintos tipos de especias. En algunos de los productos reducidos en grasas el contenido de éstas es muy bajo (< 2%) en comparación con los productos que normalmente contienen > 30% de grasa (algunos embutidos tipo alemán de línea). Algunos de los productos, en especial los bajos en grasas, llegan a tener valores de pH como de 6.8 (en comparación con los demás productos cuyo pH es < 6.0) debido a la adición de fosfatos y otros ingredientes y mayor humedad. Se cuecen a temperatura interna de 65 a 71°C). Según el tamaño de los productos, la superficie se expone a la temperatura final por más tiempo que el centro. Como los productos están hechos de carne molida y en trozos, los microorganismos se distribuyen a través de los productos (a diferencia, sobre todo, de los cortes pequeños o de las carnes cocidas, con excepción de las carnes preformadas, bisteces, etc., hechas con carne picada en las que se distribuyen en todo el producto). Por lo tanto, los termodúricos que sobreviven a cocimiento siguen presentes en los productos. Después del cocimiento se manejan ampliamente los productos antes de ser de nuevo empacados al vacío o con atmósfera modificada de CO2 o CO2 + N2, o vendidos sin empacar. Según los pasos que incluya el procesamiento posterior al calentamiento (rebanadas, porciones o despellejado) involucrados, los productos pueden ser contaminados por microorganismos provenientes de los equipos, el personal, aire y agua. Algunos de los microorganismos se establecen por sí mismos en el ambiente de procesamiento, en especial en lugares cuya higienización resulta difícil (puntos muertos). En productos como embutidos tipo alemán, sólo contaminan la superficie, pero en los rebanados, se distribuyen en las rebanadas en todas las superficies de corte.
  16. 16. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 84 Es posible que durante el empacado al vacío, Lactobacillus spp., especies psicrotróficas (como Lab. sake. Lab curvatus. Lab. viridescens heterofermentadora) y Leuconostoc spp. (como Leu. carnosum. Leu. gelidum y Leu. mesenteroides) descompongan los productos empacados al vacío o con gas. En los productos empacados al vacío, los empaques se tornan flojos debido al crecimiento de estos microorganismos. Según el tipo de bacterias, los productos adquieren apariencia turbia, acumulan mucho gas (CO2) y forman líquido y limo por acción de las células bacterianas; además, en los productos que contienen sacarosa (o miel), Leuconostoc spp. producen dextrán y un ligero olor ácido. En algunos productos, el crecimiento de Serratia spp. (Serratia liquifacience) causa el desdoblamiento de aminoácidos, lo que a su vez provoca un olor parecido al amoniaco (aroma a pañal). Los productos bajos en grasas, como los rollos de pavo empacados al vacío (en porciones o rebanadas), adquieren un color rosa después de casi cinco semanas, tal vez debido al crecimiento de ciertas bacterias del ácido láctico. Bajo condiciones aeróbicas de almacenamiento (sin empacar o envueltos en película permea- ble), algunos Lactobacillus spp. producen rápidamente H2O2, lo que puede oxidar al nitrosil hemocromo (formado por el calentamiento de nitrosomioglobina) a metmioglobina de color café, u oxidar las porfirinas, algunas de las cuales son de color verde. Las carnes para bocadillos refrigeradas pueden desarrollar puntos de color café a amarillo con fluorescencia debido al crecimiento de Enterococcus casseliflavus. Asimismo, si el empaque sufre daños indetectables pueden proliferar en su interior levaduras y mohos, debido al aire que se filtra. Los productos cocidos no empacados que no contienen carbohidratos pueden podrirse por el crecimiento de bacterias gramnegativas proteolíticas y la degradación de las proteínas. Si los productos se almacenan por largo tiempo, también pueden crecer levaduras y mohos, y ocasionar sabor anormal, decoloración y formación de limo. Debido al aumento de H2O2 que producen las bacterias acidolácticas, pueden tener decoloración gris o verde. HUEVOS Y PRODUCTOS DERIVADOS Huevos en cascarón Los poros en el cascarón y la membrana interna de los huevos no evitan la entrada de bacterias e hifas de mohos, en especial cuando aumenta su tamaño durante el almacenamiento. La humedad propicia la entrada de bacterias móviles. La albúmina (huevos blancos) y la yema tienen alrededor de 0.5 a 1% de carbohidratos y alto contenido de proteínas, pero bajo de nitrógeno no proteico. Durante su almacenamiento, el pH puede desplazarse al lado alcalino (pH 9 a 10). Además, la lisozima (causa lisis del mucopéptido de la pared celular bacteriana) con albúmina (hierro quelado),
  17. 17. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 85 proteínas antivitaminas (la avidina se enlaza a riboflavina) y los inhibidores de proteasa en los huevos inhiben el crecimiento microbiano. La descomposición más predominante a través de los cascarones de los huevos es causada por los bastoncillos móviles de diversos géneros, entre los que están Pseudomonas, Proteus, Alcaligenes, Aeromonas y grupos coliformes. Los diferentes tipos de descomposición son conocidos como putrefacción. Algunos ejemplos son las putrefacciones verdes, que ocasionan que la albúmina adquiera este color por el crecimiento de Pseudomonas fluorescens; las putrefacciones negras causan decoloración lodosa de la yema, porque Proteus vulgaris produce H2S, y las putrefacciones rojas, resultado de la producción de fermento rojo por los microorganismos Ser. marcescens. En algunas ocasiones los mohos de los géneros Penicillium, Alternaria y Mucor pueden crecer dentro de los huevos, en especial cuando éstos entran en descomposición. Productos de huevo Los huevos enteros (líquidos) que contienen yema y clara por lo regular se pasteurizan o congelan, o ambas cosas con el fin de prevenir el crecimiento microbiano. Si se mantienen a temperatura ambiente, antes de la pasteurización, pueden prosperar las bacterias de descomposición y causar que pierdan su sabor natural (se tornen pútridos), se vuelvan ácidos o tomen sabor a pescado (debido a la formación de trimetilamina). Los huevos pasteurizados y puestos a temperatura de refrigeración tienen una vida útil limitada a menos que se les añada conservadores. Las bacterias predominantes en los productos pasteurizados son algunas grampositivas que sobreviven a la pasteurización, pero las causantes de la descomposición son las gramnegativas psicrotróficas que entran en los huevos después de que se les da tratamiento con calor. Los huevos deshidratados no son susceptibles a la descomposición microbiana, por su Aw baja. PESCADOS, CRUSTÁCEOS Y MOLUSCOS Pescados Los pescados de agua dulce y salada capturados en su hábitat son sensibles a la descomposición causada por las acciones de las enzimas autolíticas. La hidrólisis de proteínas debida a las enzimas autolíticas (proteinasas) es predominante si no se extraen las vísceras del pez, luego de su captura. En los peces grasos también es alta la oxidación de ácidos grasos insaturados. La descomposición bacteriana está determinada por los tipos de microbios, su nivel, tipos de peces, ambiente, métodos usados para la pesca y el manejo subsecuente. Los tejidos de los peces tienen altos niveles de compuestos NPN (aminoácidos libres, óxido de trimetilamina y creatinina), péptidos y proteínas, pero casi no contienen carbohidratos; el pH en general es de 6.0. Los prin-
  18. 18. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 86 cipales microorganismos causantes de su descomposición son bastoncillos aeróbicos como Pseudomonas spp., Acinetobacter, Moraxella y Flavobacterium, así como bastoncillos anaeróbicos facultativos como Shewanella, Alcaligenes, Vibrio y coliformes. Sin embargo, debido a que su generación requiere relativamente menos tiempo, los microorganismos predominantes en la descomposición son Pseudomonas spp., tanto en refrigeración como a temperatura un poco más alta. Si el pescado se alma- cena al vacío o con CO2 entonces pueden llegar a ser predominantes las bacterias del ácido láctico (como Enterococcus). Los bastoncillos gramnegativos inicialmente metabolizan los compuestos NPN por oxidación, a la que sigue la putrefacción que produce diferentes tipos de compuestos volátiles, como NH3, trimetilamina, histamina (de la histidina, que causa envenena- miento por escombroides), putrescina, cadaverina, indoles, H2S, mercaptanos, dimetilsulfuro (en especial por She. putrefaciens) y ácidos grasos volátiles (acético, isobutírico y ácidos isovaléricos). Las especies de bacterias proteolíticas también produ- cen proteinasas extracelulares que hidrolizan las proteínas del pescado y suministran péptidos y aminoácidos para el ulterior metabolismo por parte de las bacterias de descomposición. Los compuestos volátiles producen diferentes tipos de olores anor- males, a rancio, olor intenso de pescado (por la trimetilamina) y a podrido. También, el crecimiento bacteriano se asocia a la producción de limo, decoloración de branquias y ojos, así como con la pérdida de textura muscular (que se torna suave debido a la proteólisis). Si los pescados se almacenan al vacío o se empacan con CO2 se previene el desarrollo de las bacterias aeróbicas de descomposición. Sin embargo, esto puede dar lugar a que crezcan bacterias anaeróbicas, entre ellas las del ácido láctico. Bajo refrigeración, los productos tienen vida útil relativamente larga, debido al menor ritmo de proliferación de las bacterias de descomposición. Los pescados salados, en especial los que están ligeramente salados, son susceptibles a la descomposición de bacterias halófilas como Vibrio (a baja temperatura) y Micrococcus (a temperatura más alta). En los pescados ahumados, en particular con Aw baja, se inhibe el crecimiento de la mayoría de las bacterias. No obstante, pueden crecer mohos en su superficie. Los productos preparados con carne de pescado desmenuzada, como surimi y alimentos del mar análogos, preparados con tejidos de peces, inicialmente tienen altos niveles bacterianos debido a su amplio procesamiento (cerca de 105-6 /g). Los tipos de microorganismos incluyen a los que están presentes durante el procesamiento. Estos productos, igual que los pescados frescos, pueden descomponerse rápidamente por acción de los bastoncillos gramnegativos, a menos que se congelen con rapidez o que se consuman tan pronto como son descongelados. Los pescados enlatados (atún, salmón y sardinas) son sometidos a tratamiento para que sean productos esterilizados. Éstos se pueden descomponer por formadores de esporas termófilos, si no se conservan y almacenan en condiciones adecuadas.
  19. 19. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 87 Crustáceos La descomposición de los camarones tiene mayor prevalencia que la de los cangrejos y langostas, pues en tanto que estos últimos permanecen vivos hasta que son procesados, los camarones mueren durante su captura. La carne de los crustáceos es rica en compuestos NPN (aminoácidos, en especial arginina, óxido de trimetilamina), contiene casi 0.5% de glucógeno y pH mayor de 6.0. La microflora predominante consiste en Pseudomonas y diversos bastoncillos gramnegativos. Si otros factores necesarios se hallan presentes, la naturaleza de la descomposición es muy similar a la de los pescados. En la descomposición microbiana de los camarones predominan los cambios de olor, causados por la producción de metabolitos volátiles de compuestos NPN (de la descomposición y putrefacción), producción de limo y pérdida de la textura (se hace suave) y del color. Si los camarones se procesan y congelan con rapidez, se puede minimizar la descomposición. Las langostas se congelan después del procesamiento o se venden vivas, y por lo tanto en general no se exponen a condiciones que propicien su descomposición. Con el fin de prolongar su vida útil también se cuecen los cangrejos, langostas y camarones. Sin embargo, después se exponen a condiciones que ocasionan contaminación posterior al calentamiento y luego se almacenan a bajas temperaturas (refrigeración o congelación). Los cangrejos azules se someten a vapor bajo presión, y su carne es desmenuzada y vendida en el mercado como si fuera fresca. Para prolongar su vida útil, también se procesa la carne (a 85°C durante un minuto) y se almacena en refrigeración. En estas condiciones tienen una vida útil limitada, por el crecimiento de las bacterias que sobreviven al calentamiento y por la contaminación posterior. Moluscos En comparación con los pescados y crustáceos, la carne de ostras, almejas y caracoles tiene menor contenido de compuestos NPN, pero mayor de carbohidratos (glucógeno, 3.5 a 5.5%) con pH normal mayor de 6.0. Los moluscos se mantienen vivos hasta que son procesados (se sacan de la concha); por ende, la descomposición microbiológica sólo ocurre después de que son procesados. La microflora residente predominante está conformada por Pseudomonas y diversos bastoncillos gramnegativos. Durante su almacenamiento en refrigeración, los microorganismos metabolizan tanto los compuestos NPN como los carbohidratos. Éstos pueden ser metabolizados por las bacterias del ácido láctico para producir ácidos orgánicos (Lactobacillus spp.), enterococos y coliformes, lo que reduce el pH. El desdoblamiento de los compuestos del nitrógeno, sobre todo por Pseudomonas y Vibrio, en especial a temperatura de refrigeración, da por resultado la producción de NH3, aminas y ácidos grasos volátiles. LECHE Y PRODUCTOS LÁCTEOS
  20. 20. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 88 Leche cruda Esta leche contiene muchos tipos de microorganismos provenientes de diversas fuentes. La composición promedio de la leche de vaca es de 3.2% de proteínas, 4.8% de carbohidratos, 3.9% de lípidos y 0.9% de minerales. Además de caseína y lactoalbúmina, tiene aminoácidos libres que pueden ser una buena fuente de N (y algunos de C, si es necesario). Dado que el principal carbohidrato es la lactosa, los microorganismos con enzimas (fosfo-β-galactosidasa) que hidrolizan la lactosa tienen ventaja sobre los que no poseen la capacidad de metabolizar la lactosa. La grasa de la leche puede ser hidrolizada por lipasas microbianas, con liberación de pequeños ácidos grasos volátiles moleculares (butírico, cáprico y ácidos caproicos). La descomposición microbiana de la leche potencialmente puede ser resultado del metabolismo de la lactosa, compuestos proteináceos, ácidos grasos (insaturados) y la hidrólisis de los triglicéridos. Si la leche se almacena en refrigeración por varios días inmediatamente después del ordeño, la descomposición será causada, sobre todo, por bastoncillos psicrotróficos gramnegativos, como Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium spp., y algunos coliformes. Como la lactosa tiene carga negativa, Pseudomonas y especies relacionadas metabolizan los compuestos proteináceos y cambian el sabor normal de la leche que se torna amargo, afrutado o impuro. Estas bacterias también producen lipasas estables al calor (que producen un sabor rancio) y proteinasas estables al calor que tienen implicaciones importantes. El crecimiento de coliformes positivos a la lactosa da por resultado ácido láctico, ácido acético, ácido fórmico, CO2 y H2 (por fermentación ácida mixta) y causa cuajado, espuma y acidez de la leche. Alcaligenes spp. (Ale. faecalis) y coliformes también causan viscosidad, por la producción de exopolisacáridos viscosos. No obstante, si la leche cruda no se refrigera pronto, crecen mesófilos, como especies de Lactococcus, Lactobacillus, Enterococcus, Micrococcus, Bacillus, Clostridium y coliformes, junto con Pseudomonas, Proteus y otros predominantes. Sin embargo, las especies que hidrolizan lactosa, como Lactococcus ssp. y Lactobacillus spp., por lo regular son las predominantes, y producen suficiente ácido como para reducir el pH de manera considerable y prevenir o disminuir el crecimiento de otras. En estas condiciones, la descomposición comprende sobre todo el cuajado de la leche y el sabor ácido. Si también crecen otros microorganismos, se vuelve evidente la formación de gas, la proteólisis y la lipólisis. Bajo condiciones normales no se espera la proliferación de levaduras y mohos. Leche pasteurizada La leche cruda o bronca se pasteuriza antes de su venta y consumo. Las bacterias termodúricas (Micrococcus, Enterococcus, algunos Lactobacillus, Streptococcus, Corynebacterium y esporas de Bacillus y Clostridium} sobreviven a este proceso. Además, pueden introducirse coliformes, como Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium y otros tipos similares que entran como contaminantes de la pasteurización. La leche pasteurizada que se almacena en refrigeración tiene vida útil
  21. 21. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 89 limitada, en especial debido al crecimiento de estos contaminantes psicrotróficos. Su patrón de descomposición es el mismo que se describió antes para la leche cruda. Los defectos del sabor, resultantes de su crecimiento, son detectables cuando su población alcanza ≥ 106 cél/ml. Se ha mencionado la proliferación de Bacillus spp., psicrotróficos, como Bacillus cereus, en la descomposición de la leche pasteurizada refrigerada, en especial cuando los niveles de contaminantes posteriores a la pasteurización son bajos. Las esporas de Bacillus spp., psicrotróficas, que sobreviven a la pasteurización, germinan y se multiplican, lo que da por resultado un defecto conocido como desfragmentación. Producen la enzima lecitinasa, que hidroliza fosfolípidos de la membrana de los glóbulos grasos, lo que causa su agregación, y que se adhieran a las superficies del contenedor. La producción de enzimas semejantes a la renina por Bacillus spp., psicrotróficas y otras pueden causar cuajado dulce de la leche a un pH mayor del requerido para el cuajado ácido. La leche tratada a muy alta temperatura (ultrahigh temperature-treated [UHT]; 150°C por pocos segundos), esencialmente es un producto comercial esterilizado, que sólo puede contener esporas viables de algunas bacterias termófilas. Esta leche no es susceptible a la descomposición a temperatura ambiente, pero puede descomponerse si se expone a temperaturas altas (40°C o más, como se observa en los alimentos enlatados). Productos líquidos concentrados La leche evaporada, la condensada y la condensada azucarada son los principales tipos de productos lácteos concentrados susceptibles de descomposición microbiana, limitada durante su almacenamiento. Todos ellos son sometidos a tratamientos con calor suficiente para matar a los microorganismos vegetativos, así como a las esporas de mohos y algunas bacterias. La leche evaporada se condensa a partir de la leche entera con 7.5% de grasa y 25% de sólidos totales. Se envasa en latas herméticamente selladas que son calentadas para lo- grar su esterilización comercial. Bajo condiciones apropiadas de procesamiento, sólo las esporas termófilas de bacterias de descomposición pueden sobrevivir, y la exposición a altas temperaturas en el almacenamiento (43°C o más) puede disparar su germinación y posterior crecimiento. En tales condiciones, especies de Bacillus, como Bac. coagulans, pueden causar la coagulación de la leche (hojuelas, grumos o cuajada sólida). Por lo regular, la leche condensada se elabora a partir de leche entera y tiene 10 a 12% de grasa y 36% de sólidos totales. Al inicio se trata a calor bajo, cercano a la temperatura de pasteurización, y luego se somete a evaporación bajo vacío parcial (cerca de 50°C). Esto significa que puede tener microorganismos termodúricos, que posteriormente pueden proliferar y causar descomposición. También es posible que entren otros microorganismos durante el proceso de condensación. Incluso a
  22. 22. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 90 temperatura de refrigeración, este producto tiene una vida útil limitada, igual que la leche pasteurizada. La leche condensada azucarada contiene casi 8.5% de grasa, 28% de sólidos totales y 42% de sacarosa. El proceso inicia con el calentamiento de la leche entera a alta temperatura (80 a 100°C) y luego se condensa a 60°C, bajo vacío, en contenedores. Dada su Aw baja es susceptible al crecimiento de levaduras osmofílicas (como Torula spp.), que ocasionan formación de gas. Si los contenedores tienen suficiente espacio en la parte superior y oxígeno, es posible que se desarrollen mohos (p. ej., Penicillium y Aspergillus) sobre la superficie del producto. Mantequilla Contiene 80% de grasa de leche y puede ser salada o sin sal. La calidad microbiológica de la mantequilla depende de la calidad de la crema que se usa en su procesamiento y de las condiciones sanitarias durante su procesamiento. El crecimiento de bacterias (Pseudomonas spp.), levaduras (Candida spp.) y mohos (Geotrichum candidum) sobre la superficie ocasiona defectos en el sabor (que puede tornarse pútrido, rancio o adquirir gusto a pescado). En la mantequilla sin sal, coliformes, como Enterococcus y Pseudomonas, encuentran condiciones favorables para su crecimiento en la fase de agua (que tiene nutrientes de la leche) que causan defectos en el sabor. VEGETALES Y FRUTAS Vegetales Los vegetales frescos contienen microorganismos provenientes del suelo, agua, aire y otras fuentes ambientales, e incluyen algunos patógenos. Son muy ricos en carbohidratos (5% o más), bajos en proteínas (cerca de 1 a 2%), y con excepción de los tomates, tienen elevado pH. Los microorganismos crecen con mayor rapidez en los vegetales dañados o cortados. Durante su almacenamiento, el aire, la alta humedad y elevadas temperaturas aumentan las oportunidades de descomposición; la más frecuente es causada por diferentes tipos de mohos, algunos de ellos del género Penicillium, Phytophora, Alternaria, Botrytis y Aspergillus. Entre los géneros de bacterias, son importantes las especies de Pseudomonas, Erwinia, Bacillus y Clostridium. En general, la descomposición microbiana de vegetales se conoce con el término putrefacción; junto con los cambios en la apariencia, ésta ocasiona cambios de olor y pérdida de textura. Esto se observa de manera más clara en las ensaladas preparadas listas para ingerirse, en vegetales rebanados y frutas que se refrigeran por largo tiempo (tres a cuatro semanas) y que son expuestos a temperaturas ambientales elevadas.
  23. 23. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 91 Para reducir la descomposición de los vegetales se recurre a la rerrigeracoón, el empaque al vacío o con atmóstera modificada, a la congelación, la deshidratación, el tratamiento con calor y a los conservadores químicos. Frutas Las frutas frescas tienen alto contenido de carbohidratos (en general 10% o más), muy pocas proteínas (< 1.0%) y pH de 4.5 o menor. Esto significa que su descomposición y la de sus productos se halla confinada a mohos, levaduras y bacterias acidúricas (bacterias del ácido láctico, Acetobacter, Gluconobacter). Igual que los vegetales frescos, las frutas son susceptibles a la putrefacción por varios tipos de mohos del género Penicillium, Aspergillus, Alternaria, Botrytis, Rhizopus y otros. De conformidad con los cambios de apariencia, la descomposición por mohos se denomina putrefacción negra, gris o café y otras. Las levaduras del género Saccharomyces, Candida, Torulopsis y Hansenula se relacionan con la fermentación de algunas frutas, como manzanas, fresas, cítricos y dátiles. Se ha atribuido al crecimiento de bacterias de los ácidos láctico y acético la descomposición asociada a la acidez de las bayas (fresas, frambuesas) e higos. Para reducir la descomposición de las frutas y sus productos, se conservan en refrigeración, congeladas o secas, con el fin de reducir la Aw y se tratan con calor. BEBIDAS SIN ALCOHOL, JUGOS Y CONSERVAS DE FRUTAS, JUGOS DE VEGETALES Las bebidas sin alcohol, carbonatadas y no carbonatadas, los jugos de frutas, las conservas y los concentrados de jugos de frutas son bebidas que tienen un pH bajo (2.5 a 4.0). Su contenido de carbohidratos (sacarosa, glucosa y fructosa) varía de 5 a 15% en jugos y bebidas, pero en concentrados y conservas fluctúa entre 40 y 60%. El alto contenido de azúcar reduce la Aw de estos productos, que en concentrados y conservas puede ser alrededor de 0.9. Las bebidas carbonatadas también tienen bajo potencial O- R. Entre los microorganismos que pueden estar presentes en estos productos, sólo los mohos acidúricos, las levaduras y las bacterias (Lactobacillus, Leuconostoc y Acetobacter) poseen la capacidad de causar su descomposición, si no se usan métodos apropiados de conservación. En las bebidas carbonatadas, algunas especies de levaduras de los géneros Torulopsis, Candida, Pichia, Hansenula y Saccharomyces pueden crecer y hacer turbios los líquidos. Asimismo, es posible que prosperen algunas especies de Lactobacillus y Leuconostoc causen su oscurecimiento, y Leuconostoc puede hacer que se tornen viscosas (por la producción de dextranos). De manera similar, levaduras,
  24. 24. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 92 Lactobacillus y Leuconostoc spp., pueden descomponer las bebidas no carbonatadas. Además, si hay suficiente oxígeno disuelto, habrá crecimiento de mohos (Penicillium, Aspergillus, Mucor y Fusarium) y Acetobacter. Estas últimas producen ácido acético que les da un sabor a vinagre. Los jugos de frutas son sensibles a la descomposición por mohos, levaduras, Lactobacillus, Leuconostoc y de Acetobacter spp. Sin embargo, un tipo de jugo en particular puede ser susceptible a la descomposición por uno u otro tipo de microorganismos. Los mohos y Acetobacter crecen si hay disponible suficiente oxígeno disuelto. Las levaduras causan tanto oxidación (mediante producción de CO2 y H20) como fermentación (producción de alcohol y CO2) de estos productos. Acetobacter tiene la capacidad de usar el alcohol para generar ácido acético. Los microorganismos Leu. fermentum y Leu. mesenteroides fermentan carbohidratos a lactato, etanol, acetato, CO2 diacetil y acetoína. Además, Lab. mesenteroides y algunas cepas de Lab. plantarum generan limo por la producción de dextrán y otros exopolisacáridos. En bebidas de frutas, Leuconostoc y Lactobacillus spp. convierten los ácidos cítrico y málico (aditivos) a ácidos láctico y acético, y reducen el sabor agrio (sabor desabrido). Debido a que los conservadores de bebidas de frutas concentradas tienen una Aw baja (0.9), sólo pueden crecer las levaduras osmófilas; los mohos también prosperan si hay oxígeno disponible. Se ha identificado en fecha reciente un nuevo grupo de especies bacterianas, Alicyclobacillus (p. ej., Alicyclobacillus acidoterrestris) que causa descomposición de jugos de frutas y de vegetales con bajo pH. Se han usado diversos métodos de conservación adicionales con el fin de prevenir el desarrollo de esos microorganismos con capacidad de producir descomposición, entre ellos el tratamiento con calor, congelación, refrigeración y adición de conservadores químicos específicos. El jugo de tomate posee un pH alrededor de 4.3. Por lo general se da tratamiento con calor elevado para matar los microorganismos vegetativos. Sin embargo, las esporas bacterianas pueden sobrevivir. Se ha documentado descomposición del jugo de tomate por la germinación y crecimiento de Bac. coagulans, que ocasiona sabor agrio. El pH de los demás jugos de vegetales comprende valores entre 5.0 y 5.8, y muchos poseen factores para el crecimiento de las bacterias del ácido láctico. Estos productos son susceptibles a la descomposición por la proliferación de muchos tipos de microorganismos. Se han empleado métodos de conservación eficaces para controlar su desarrollo. CEREALES Y OTROS PRODUCTOS Algunos de los productos sensibles a la descomposición microbiana comprenden granos de cereal con alta humedad, semillas y granos germinados, masas refrigeradas, panes, pastas suaves y pasteles.
  25. 25. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 93 Granos y semillas Por lo regular tienen una humedad de 10 a 12%, lo que reduce la Aw a < 0.6, y por ende inhibe el crecimiento microbiano. En los granos de cereal, si la Aw , llega a ser mayor de 0.6 durante su cosecha, procesamiento y almacenamiento, pueden crecer ciertos mohos. Algunas especies de hongos de almacenamiento del género Aspergillus, Penicillium y Rhizopus son capaces de descomponer los granos con alta humedad. Se germinan muchos tipos de lentejas, frijoles y semillas, que se usan en productos "listos para comer". Durante su almacenamiento es posible que proliferen bacterias grampositivas y gramnegativas, levaduras y mohos, y que ocasionen sabor anormal. Masas refrigeradas Las masas refrigeradas (de bizcochos, rollos y pizzas) son susceptibles de sufrir descomposición (formación de gas) por el desarrollo de especies de bacterias psicrotróficas heterolácticas de Lactobacillus y Leuconostoc. La producción rápida de CO2 puede inflar los contenedores, en especial cuando la temperatura sube a más de 10°C. Panes En general, la Aw de los panes es lo suficientemente baja para evitar el crecimiento de bacterias. Sin embargo, algunos mohos (del pan como Rhizopus stolonifer) pueden prosperar, en especial si se libera la humedad por la cristalización del almidón durante el almacenamiento. Los mohos mueren durante el horneado, pero después pueden entrar en el producto esporas del aire o del equipo. Cuando los panes se congelan pueden con- tener cristales de hielo en las bolsas. Luego de su descongelamiento, algunas porciones pueden absorber suficiente humedad, lo que permite que levaduras y bacterias crezcan y causen descomposición (sabor agrio o cambio de sabor, que se designa como viscosidad o ahilamiento, y se caracteriza por una masa suave, correosa con olor a fruta, causada por el crecimiento de algunas variedades mucoides de Bac. subtilis. Las esporas pro- venientes de la harina o del equipo sobreviven al horneado, y luego germinan y crecen en el interior del pan por uno a dos días. También producen amilasas y proteasas extracelulares y rompen la estructura del pan. La alta humedad dentro del pan, el enfriamiento lento y un pH mayor de 5.0 favorecen la viscosidad. Pastas Debido a prácticas inadecuadas de manufactura, las pastas pueden descomponerse por microorganismos antes de su secado. Las pastas secas no favorecen el crecimiento bacteriano. Sin embargo, las pastas suaves son susceptibles de descomposición por bacterias, levaduras y mohos. El empaque anaeróbico y el almacenamiento en refrigeración pueden prevenir el crecimiento de los mohos y hacer más lenta la proliferación de levaduras y bacterias anaerobias psicrotróficas y anaerobias facultativas. Se puede recurrir a conservadores adecuados para evitar su proliferación.
  26. 26. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 94 Masas Las masas incluyen pasteles y pan horneado relleno con natilla, crema o compotas. Pueden descomponerse por microorganismos provenientes de los ingredientes agregados después del horneado, como glaseado, nueces, chocolate v crema. Debido a que la mayor parte de productos son de Aw baja, permiten sólo el desarrollo de mohos. Sin embargo, algunos materiales usados como relleno pueden tener Aw alta, lo cual permite el crecimiento bacteriano. EDULCORANTES LÍQUIDOS Y CONFITERÍA Los edulcorantes incluyen miel, jarabes de azúcar, jarabes de maple, jarabes de maíz y melazas. Los productos de confitería comprenden pastas de azúcar de centro suave, cremas, jaleas, chocolates y pastelillos turcos. La mayoría de estos productos tienen Aw de 0.8 o menor, y por lo regular no son susceptibles a la descomposición bacteriana. En condiciones aeróbicas, algunos mohos xerófilos producen deterioro visible. Sin embargo, las levaduras osmófilas del género Zygosaccharomiyces (Zygosaccharomyces rouxii), Saccharomyces [Saccharomyces ccrevisiae), Torulopsis (Torulopsis holmii) y Candida (Candida valida) tienen la capacidad de fermentar esos productos. Con el fin de prevenir el crecimiento de levaduras en algunos de esos productos con Aw ligeramente más alta (como el jarabe de maple), se les añaden conservadores químicos. MAYONESAS, ADEREZOS PARA ENSALADAS Y CONDIMENTOS Estos productos normalmente contienen algunos mohos, levaduras, esporas de Bacillus y Clostridium, así como bacterias acidúricas, entre ellas Lactobacillus y especies relacionadas. Debido al pH bajo, las bacterias sensibles al ácido no sobreviven mucho tiempo. La mayonesa que contiene 65% o más de aceite comestible y casi 0.5% de ácido láctico, tiene una Aw de casi 0.92 y un pH de 3.6 a 4.0. En general, los aderezos para ensaladas contienen 30% o más de aceite comestible, 0.9 a 1.2% de ácido acético y pH de 3.2 a 3.9. Los factores principales que controlan el crecimiento microbiano no están disociados del ácido acético, pH bajo y Aw relativamente baja. Sin embargo, al- gunos microorganismos acidúricos pueden crecer y ocasionar descomposición. Los mohos sólo crecen en las superficies expuestas al aire. Algunas levaduras anaeróbicas microaerófilas y facultativas, así como Lactobacillus spp. (en especial las que crecen a una Aw de 0.92), tienen la capacidad de multiplicarse y producir CO2. Lab.fructivorans hidroliza la sacarosa presente en los productos y genera gas (CO2), en particular del metabolismo rápido de la fructosa que se libera de la sacarosa. Por lo regular, las células
  27. 27. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 95 de Lab.fructivorans mueren con rapidez después de la multiplicación y son difíciles de aislar, a menos que se utilicen métodos específicos. Esto puede llevar a una suposición errónea respecto de los microorganismos que causan la descomposición de estos productos. Los aderezos para ensaladas a los que se añaden aceite y ácido acético en menores concentraciones tienen valores altos de pH y Aw . Muchos microorganismos pueden crecer en estos productos. Para mejorar su vida útil (y segura), se recomienda su almacenamiento en refrigeración. Las levaduras, Lactobacillus spp., y Leuconostoc spp., también causan descomposición efervescente de catsup, salsas, compotas y mostaza preparada. Se han implicado algunas cepas de Bacillus en la descomposición efervescente de las preparaciones de mostaza. Para controlar el crecimiento de microorganismos de descomposición, se usan métodos adicionales de conservación, en especial de tipo químico. ALIMENTOS FERMENTADOS Los microorganismos deseables se usan, de manera directa o indirecta, para producir diferentes tipos de alimentos y bebidas fermentados de carne, pescado, vegetales, frutas, granos de cereales y otros. Los microorganismos deseables se hallan en grandes cantidades y los productos contienen altos niveles de ácidos orgánicos o alcohol. Además, los productos tienen un pH bajo y algunos una Aw también baja (p. ej., salami). En general, esos productos tienen larga vida en almacenamiento, pero bajo ciertas condiciones son susceptibles a la descomposición microbiana. Productos cárnicos fermentados En general tienen un pH entre 4.5 y 5.0 y una Aw, entre 0.73 y 0.93 . Si durante la fermentación la producción de ácido que llevan a cabo las bacterias del ácido láctico homofermentadoras es lenta, se da margen a que crezcan microorganismos indeseables. Clostridium, Bacillus y otras bacterias mesófilas pueden causar descomposición en estas condiciones. Los productos con pH menor de 5.0, pero con Aw de 0.92 o mayor, que se empacan al vacío, en ocasiones sufren descomposición causada por Leuconostoc y Lactobacillus spp. heterofermentadoras, con acumulación de gas y líquido dentro del empaque y crecimiento de sustancia cremosa blanca debida a las células bacterianas. Si no están empacados al vacío y tienen una Aw baja (0.72 a 0.90), es posible que proliferen levaduras y mohos en la superficie, lo que a su vez da por resultado la formación de limo, decoloración y sabor indeseable. Productos lácteos fermentados
  28. 28. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 96 La mantequilla de leche, el yogur y el queso constituyen algunos de los numerosos productos lácteos fermentados que normalmente se producen por la inoculación de cultivos iniciadores bacterianos específicos en la leche. Difieren en su acidez, Aw y estabilidad durante el almacenamiento. En general, la mantequilla tiene un ácido láctico alrededor de 0.8% y pH de 4.8. Existe la posibilidad de que crezcan levaduras que causen su descomposición y produzcan gas. Algunas cepas de cultivos iniciadores tienen la capacidad de producir exopolisacáridos para darle la textura cremosa (que es deseable en algunos productos). El yogur simple en promedio tiene pH de 4.5 o menor (con ácido láctico de casi 1%) y no se descompone por bacterias indeseables. Sin embargo, el producto puede desarrollar un sabor amargo debido a que algunas cepas de Lab. delbrueckii, ssp. bulgaricus que se usan como cultivos iniciadores, producen péptidos amargos. En ocasiones, durante el almacenamiento, las bacterias iniciadoras continúan la producción de ácido láctico, lo que ocasiona un desagradable gusto en extremo ácido. Ambos iniciadores pueden producir exopolisacáridos, lo que le confiere un aspecto viscoso al producto. Las levaduras pueden crecer en un ambiente ácido (en especial en yogur de frutas) y producir CO2, así como pérdida del sabor a fruta o que éste se asemeje al de la levadura. En el yogur mezclado no se detectan muchos de estos cambios, por la adición de ingredientes. Algunas especies de mohos pueden crecer sobre la superficie si el yogur se almacena durante mucho tiempo. La descomposición microbiana de los quesos es influida, en gran medida, por Aw y el pH. El queso cottage no madurado, que tiene un alto contenido de humedad y baja acidez, es susceptible a la descomposición que causan las bacterias gramnegativas, sobre todo bastoncillos psicrotróficos, levaduras y mohos. Con frecuencia esto se debe a microorganismos como Alcaligenes y Pseudomonas spp., que generan una textura viscosa y sabor a podrido. Algunos de los quesos étnicos no madurados (como los de estilo mexicano) se empacan al vacío y almacenan a temperatura refrigerada para darles una vida útil de 30 días o más. En ocasiones, éstos se descomponen por Leuconostoc spp. heterofermentadoras, que generan gas (CO2) y acumulación de líquido en la bolsa de empaque. También puede haber producción de gas en algunos quesos con pH alto, bajos en sal y Aw relativamente alta (como el Gouda, Emmental y provolone), por el crecimiento de Clostridium (p. ej., tyrobutyricum). Sus esporas sobreviven a la pasteurización de la leche, germinan y crecen en un ambiente anaeróbico donde producen CO2, H2 y butirato del metabolismo del lactato. Los quesos duros madurados, como el cheddar, pueden tener un gusto amargo por la rápida producción de péptidos amargos durante su maduración. Por lo regular, las cepas iniciadoras de Lactococcus lactis se relacionan con este defecto, que produce con rapidez ácido. Los quesos con alta maduración también pueden tener grandes cantidades de aminas biológicamente activas (p. ej., histamina y tiramina), que derivan de la descarboxilación de los respectivos aminoácidos por descarboxilasas. Las enzimas descarboxilasas pueden estar presentes en algunas cepas iniciadoras o en la microflora secundaria del queso (Enterococcus,
  29. 29. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 97 algunos coliformes). La lisis de las células libera las enzimas durante el proceso de maduración, lo que causa descarboxilación de aminoácidos y acumulación de esas enzimas. En general, los quesos duros y semiduros son susceptibles de descomposición por el crecimiento de mohos sobre la superficie que produce un color indeseable y defectos en el sabor de los productos. El proceso de empaque anaeróbico reduce en gran medida este problema. Vegetales fermentados y productos de frutas Muchos tipos de vegetales se fermentan, entre los cuales se producen en grandes volúmenes pepinos y chucrut (col). En salmuera, que contiene cerca de 15% de sal, pueden prosperar levaduras y bacterias halófilas, en especial si no hay suficiente acidez. En los pepinos encurtidos con bajo contenido de sal (< 5%), el defecto puede ser por hinchazón debida a levaduras, bacterias del ácido láctico heterofermentadoras y coliformes que producen CO2, en particular si las bacterias asociadas a la fermentación no tienen un crecimiento adecuado. Con frecuencia las levaduras responsables de este problema son Candida, Torulopsis y Saccharomyces spp. Los pepinos ácidos y dulces, que se conservan en azúcar y vinagre, sufren descomposición por acción de levaduras y bacterias del ácido láctico, sobre todo cuando los niveles de ácido resultan insuficientes. Cuando no se expulsa el aire durante la fermentación de la col, el chucrut sufre descomposición por el crecimiento de levaduras y mohos. Si las bacterias del ácido láctico no crecen con rapidez y no siguen la secuencia adecuada, será baja la producción de ácido. En estas condiciones, se multiplican los coliformes y otras bacterias gramnegativas, que producen un sabor y textura indeseables, así como defectos de color. Las aceitunas se fermentan durante largo tiempo y son susceptibles a muchos tipos de descomposición. El más común es la hinchazón por gas debida a la producción de CO2 por las bacterias del ácido láctico, coliformes y levaduras. La textura blanda suele ser causada por pectinasas de las levaduras (Rhodotorula spp.) Bebidas fermentadas En condiciones aeróbicas, los vinos soportan el crecimiento de levaduras laminares y bacterias del ácido acético (Acetobacter y Gluconobacter). Las levaduras laminares oxidan alcohol y ácidos orgánicos y forman una película superficial, en tanto que las bacterias del ácido acético oxidan alcohol a ácido acético y CO2. En condiciones anaeróbicas, diversas bacterias ácidolácticas (p. ej., Lactobacillus, Leuconostoc y Pediococcus spp.) crecen en el vino. Lactobacillus spp. heterofermentadoras fermentan glucosa y fructosa e incrementan la acidez del vino, lo que produce un defecto conocido como descomposición tourné (por Lab. brevis, Lab. buchneri). También generan opacidad y "olor a ratón". Leuconostoc spp. produce viscosidad y opacidad. Oenococcus oenos convierte el ácido málico en ácido acético y CO2 y reduce la acidez del vino. En algunas ocasiones, esta fermentación maloláctica se usa en forma ventajosa para reducir el sabor agrio del vino.
  30. 30. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 98 La descomposición de la cerveza puede deberse a ciertas bacterias del ácido láctico y a levaduras. En esta bebida, el crecimiento de Pediococcus spp. causa incremento de la acidez y opacidad. Lactobacillus spp., al multiplicarse hace que el líquido se torne turbio. En presencia de aire, los microorganismos Acetobacter y Gluconobacter producen opacidad y limo; además le confieren sabor agrio a la cerveza. Cuando en la cerveza crecen levaduras originales (diferentes de las que se usan en la fermentación), hacen que cambie el sabor normal de esta bebida. ALIMENTOS ENLATADOS Los productos enlatados se tratan con calor para matar a los microorganismos que se hallan presentes en ellos, y el grado de tratamiento con calor depende, sobre todo, del pH de un alimento. Los alimentos con pH alto (4.6 o más; también llamado bajo en ácido) se someten a altas temperaturas para destruir la mayor parte de las esporas resistentes al calor de bacterias patógenas, Clo. botulinum, para asegurarse que el producto quede libre de cualquier patógeno. No obstante, es posible que sobrevivan esporas de algunas bacterias de descomposición, que tienen mayor resistencia al calor que las de Clo. botulinum. Por lo tanto, esos productos son comercialmente estériles (en vez de esterilizados, que significa que se hallan libres de cualquier organismo vivo). Las esporas que sobreviven al tratamiento con calor diseñado para destruir esporas de Clo. botulinum son termófilas y germinan a 43°C o más. Sin embargo, una vez que germinan pueden proliferar a temperaturas menores, incluso de 30°C. Los otros grupos de alimentos, denominados de pH bajo, tienen alta acidez con pH menor de 4.6, se tratan con calor para matar a las células vegetativas y algunas esporas. Aunque el bajo pH inhibe la germinación de esporas y el subsecuente crecimiento de Clo. botulinum, esporas de algunas bacterias de descomposición termófilas acidúricas tienen la capacidad de germinar y prosperar cuando los productos son almacenados a temperaturas más altas, aun por corto tiempo. Algunas bacterias de descomposición mesófilas termodúricas (entre ellas las patógenas) también sobreviven al calentamiento de esos productos; sin embargo, se inhibe su germinación con un pH bajo. La descomposición de los alimentos enlatados se debe a causas no microbianas (reacciones químicas o enzimáticas) y microbianas. Se pueden citar como ejemplos de la descomposición no microbiana la producción de hidrógeno (expansión de hidrógeno), CO2, oscurecimiento y corrosión de las latas por reacciones químicas, y licuefacción, gelación y decoloración debidas a reacciones enzimáticas. La descomposición microbiana tiene tres razones principales: 1) enfriamiento inadecuado después del calentamiento o almacenamiento a temperaturas altas, que propicia la germinación y el crecimiento de esporoformadores termófilos; 2) calentamiento inadecuado, que da margen a la supervivencia y crecimiento de microorganismos mesófilos (células y
  31. 31. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 99 esporas vegetativas), y 3) fugas (que pueden ser microscópicas) en las latas, las cuales permiten que entren microbios contaminantes del exterior después del calentamiento y su crecimiento. Esporoformadores termófilos Cuando las latas se almacenan a temperaturas altas, 43°C, aun por corto tiempo, causan tres tipos de descomposición en los alimentos bajos en ácido (alto pH), como maíz, habas y guisantes. Biodeterioro por agriado Las latas no se dilatan, pero los productos se tornan ácidos debido a la germinación y crecimiento de Bac. stearothermophilus anaeróbicas facultativas. La germinación ocurre a alta temperatura (43°C o más). Los microorganismos fermentan carbohidratos para producir ácidos sin gas, pero con sabor agrio y nebulosidad. Descomposición por anaerobios termófilos Este problema es causado por el crecimiento de anaeróbicos Clo. thermosaccharolyticum que producen grandes cantidades de gases de H2, CO2 y dilatación de las latas, con sabor agrio y olor a queso. Después de la germinación en rango termofílico (43°C o más), las células crecen a menores temperaturas (30°C o más). Descomposición por sulfuro maloliente Esta descomposición se debe a los esporoformadores anaeróbicos gramnegativos Desulfotomaculum nigrificans. El deterioro por lo regular ocurre en un contenedor plano, y se caracteriza por productos ennegrecidos con olor a huevo podrido, como consecuencia del H2S producido por la bacteria. Este gas, ocasionado a partir de los aminoácidos que contienen sulfuro, se disuelve en el líquido y reacciona con hierro para formar sulfuro de hierro de color negro. Tanto la germinación como el crecimiento ocurren en el rango termófilo (43°C o más). Descomposición debida a calentamiento insuficiente El tratamiento deficiente por calor da margen a la supervivencia, principalmente, de esporas de Clostridium y de Bacillus spp. Luego del procesamiento, germinan y causan deterioro. La preocupación más importante es la proliferación de Clo. botulinum y la producción de toxinas. La descomposición es resultado del desdoblamiento de carbohidratos y proteínas. Diversos Clostridium spp., como Clo. butyricum y Clo. pasteurianum, fermentan carbohidratos para producir ácidos volátiles y gases H2 y CO2, lo que causa la dilatación de las latas. Las especies proteolíticas Clo. sporogenes y Clo. putrefacience (también la
  32. 32. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 100 proteolítica Clo. botulinum) al metabolizar las proteínas generan olor nauseabundo a H2S, mercaptanos, indoles, escatoles, amoniaco, así como CO2 y H2 (que causan la hinchazón de las latas). Las esporas de Bacillus spp., las cuales son aeróbicas y sobreviven al calentamiento inadecuado, no crecen en las latas. Sin embargo, proliferan esporas de Bacillus spp., como Bac. subtilis y Bac. coagulans, que producen ácido y gas. Descomposición debida a fugas en el contenedor Los contenedores dañados o con fugas dan lugar a que diferentes tipos de microorganismos del ambiente se introduzcan a su interior, luego del calentamiento. Éstos crecen en los alimentos y causan diferentes tipos de problemas, según el tipo de microbio. La contaminación por patógenos hace que los productos se vuelvan peligrosos. ALIMENTOS CONGELADOS Influencia de las temperaturas subcero en los microorganismos La congelación se inicia en los alimentos generalmente de -1 a -3°C y a medida que disminuye la temperatura es mayor la cantidad de agua que se congela. Por lo tanto, a temperaturas ligeramente por debajo de los 0°C los microorganismos disponen para su crecimiento de agua sin congelar y ciertas bacterias especializadas pueden crecer a -7°C e incluso algunos mohos pueden hacerlo a -10°C. A medida que la temperatura desciende por debajo de 0°C se forman una serie de mezclas eutécticas (mezclas de hielo/solutos) que se acompañan de un aumento de la concentración de los sólidos disueltos en el agua sin congelar. Además de bajar el punto de congelación del agua restante sin congelar, estos aumentos de la concentración de solutos disminuyen progresivamente la Aw lo que tiene graves consecuencias en la población microbiana; por lo tanto, los microorganismos que crecen a temperaturas subcero para poder desarrollarse deben tolerar también valores bajos de Aw. Un pequeño porcentaje del agua permanece sin congelar a temperaturas bastante menores de -100°C; sin embargo, con fines prácticos el agua «congelable» de la carne y del pescado esta totalmente congelada entre -50 y -70°C, mientras que en el caso de frutas y hortalizas los valores correspondientes son -16 y -20°C respectivamente. Factores que influyen en la viabilidad microbiana durante la congelación Aunque algunos microorganismos se destruyen durante la congelación, el 50% aproximadamente la resisten, si bien esta cifra está influenciada por una serie de
  33. 33. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 101 factores, como tipo de microorganismo, velocidad de congelación y composición del sustrato a congelar. 1 10 100 1.000 10.000 Velocidad de enfriamiento (°C/min) Figura 3. 11 Efecto de la congelación en la viabilidad de un bacilo Gram negativo típico. Las esporas bacterianas no se afectan por la congelación y en general los bacilos y cocos Gram positivos son más resistentes que las bacterias Gram negativas. Hace tiempo que se ha observado que la viabilidad de los microorganismos aumenta al hacerlo la velocidad de congelación, desde la «lenta» de los congeladores domésticos convencionales a los procesos «rápidos» utilizados por la industria (Figura 3.11 curva (a). Este aumento de la supervivencia se debe principal y probablemente a la dismi- nución del tiempo de contacto de los microorganismos sensibles con las soluciones de sustancias antimicrobianas peligrosas muy concentradas en el agua sin congelar. Cuan- do la congelación es más rápida, la viabilidad disminuye debido posiblemente a la formación interiormente de cristales de hielo que destruyen las membranas celulares, curva (b). A velocidades de congelación «muy rápidas», como por ejemplo, las al- canzadas con nitrógeno líquido, la formación de cristales disminuye, sustituyéndose por la «vitrificación», curva (c). Cuando los alimentos se congelan comercialmente la viabilidad bacteriana alcanzada será principalmente como la de la curva (a). Hay una serie de sustancias, como glucosa, extracto seco de la leche, grasas y glutamato sódico, que son «protectoras» y mejoran la viabilidad microbiana; el mecanismo de su efecto protector todavía se desconoce. Efecto del almacenamiento en frío Aunque las principales pérdidas de viabilidad microbiana acaecen durante la con- gelación inicial, la muerte microbiana también tiene lugar posteriormente, durante el Porcentajedeviabilidad
  34. 34. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 102 almacenamiento en congelación. Con tal que la temperatura de almacenamiento sea suficientemente baja, las tasas de muerte son mínimas, pero es evidente una cierta pérdida de viabilidad a las temperaturas corrientes de almacenamiento de los alimentos en congelación (-20°C), sobre todo en los primeros días. La disminución de los recuentos de microorganismos viables, mantenidos entre -5 y -10°C, es mucho mayor que a -20°C, pero mientras las temperaturas de almacenamiento mayores constituyen un método eficaz de disminuir los recuentos, contribuyen a aumentar la velocidad de deterioro alimenticio por otras causas. La calidad puede alterarse hasta cuando se inhibe por completo el crecimiento microbiano, a consecuencia de la continua actividad de las enzimas microbianas liberadas o de las enzimas autóctonas del alimento; en el caso de las hortalizas estas enzimas se destruyen por escaldado. Durante la congelación y el almacenamiento en frío pueden tener lugar otros cambios físico-químicos peligrosos. Lesión celular por congelación Cuando las bacterias se congelan y después se descongelan pueden observarse tres tipos de células: no lesionadas, lesionadas y muertas. Las no lesionadas crecen en medios nutritivos mínimos y en los medios selectivos utilizados corrientemente para su aislamiento; por el contrario, las células muertas no crecen en ningún medio. Las células lesionadas son más delicadas nutritivamente mientras se recuperan de las lesiones producidas por la congelación; sólo crecen en medios que proporcionen ciertos factores energéticos que les son necesarios para reparar la lesión. Tal reparación es rápida, completándose en menos de 2 horas; también puede tener lugar en el alimento descongelado con tal que dispongan de los nutrientes necesarios. Este hallazgo tiene importantes aplicaciones al emplear medios selectivos para el recuento bacteriano de los alimentos congelados; las recuperaciones bacterianas pueden disminuir mucho, dando un resultado falso, si ha sido imposible la reparación de la lesión. Como mejor se realiza la curación de la lesión es preincubando las muestras en un medio nutritivamente complejo unas 2 horas aproximadamente antes de proceder al recuento bacteriano en medios selectivos. También se puede reparar la lesión en la mayoría de los alimentos congelados después de su descongelación, sin embargo, ésta requiere demasiado tiempo en los alimentos de gran volumen lo que retrasaría mucho los análisis. Alimentos descongelados y su alteración Cuando los alimentos se congelan muy rápidamente el número de microorganismos que sobreviven al ciclo de congelación-descongelación depende, en parte, de la velocidad de descongelación, obteniéndose recuentos algo más bajos con la descongelación más lenta, esto se debe al crecimiento de cristales de hielo muy pequeños en el interior de la célula bacteriana que aumentan el daño o lesión celular. Los supervivientes comienzan a multiplicarse, como en el ciclo de desarrollo normal, después de un periodo de latencia que se prolonga más debido a la temperatura inherentemente más baja del alimento, de aquí que la fase de crecimiento logarítmico requiera para establecerse de 3 a 6 horas.
  35. 35. Alteración de los Alimentos Dra. Mariana Saá Cruz Página 103 Cuando los alimentos congelados se dejan descongelar durante mucho tiempo a, por ejemplo, 3-10°C, los microorganismos psicrótrofos constituyen la flora dominante causante del deterioro subsiguiente. En otros casos los tipos de microorganismos que se desarrollan dependen de la temperatura a que se mantiene el alimento descongelado, pero los microorganismos predominantes en la mayoría de los alimentos son iguales a los del correspondiente producto sin congelar. En los paquetes o envases grandes, por ej., pavos congelados, en los que se establece un gradiente de temperatura entre la superficie caliente y el interior frío, se presentan problemas peculiares. Si se descongelan a temperaturas demasiado altas el crecimiento bacteriano en la superficie puede ser demasiado rápido. Sin embargo, si la descongelación es suficientemente rápida y el alimento se consume a las pocas horas no suelen presentarse problemas; durante este tiempo recongelar el alimento descongelado no es peligroso en absoluto, si bien no es de recomendar en lo que atañe a la conservación de la textura, del aroma y de las propiedades nutritivas. Hay algunos casos en los que la flora alterante del alimento congelado, una vez descongelado, es distinta de la del producto fresco original, constituyendo un buen ejemplo los guisantes descongelados: durante el procesado los Leuconostoc y estreptococos van aumentando en las líneas de producción, siendo estas bacterias las que predominan en la flora alterante; atacan a los azúcares (principalmente sacarosa) de los guisantes, con la caída consiguiente del pH y la aparición de una tonalidad amarilla. Otros cambios que originan son la producción de una copiosa cantidad de limo o viscosidad en la superficie de los guisantes, junto con los olores típicos a «vinagrería» o «mantequería». Los caracteres alterativos de otras hortalizas verdes congeladas son fundamentalmente iguales. ALIMENTOS DESHIDRATADOS Métodos de deshidratación La desecación es el método más antiguo de conservación de alimentos y puede llevarse a cabo de diversas formas. El salado y ahumado actúan bajando indirectamente la Aw del alimento. La eliminación directa del agua se realiza por tres métodos básicos: desecación solar, deshidratación mecÀs

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