La Habana, 2008
Ángel E. Caballero Torres
Edición: Dra. Nancy Cheping Sánchez
Diseño y realización:Ac. Luciano O. Sánchez Núñez
Emplane: Xiomara Segura Suárez
© Áng...
Dr. Ángel Eladio Caballero Torres. Doctor en Ciencias Médicas.
Especialista en Higiene de los Alimentos. Investigador Auxi...
Prólogo
En el texto Temas de Higiene de los Alimentos, los profesores de la
asignatura homónima exponen los conceptos, def...
Sección I. Microbiología de los alimentos /1
Capítulo 1. Aspectos generales de la microbiología /3
Breve historia de la mi...
Astrovirus /78
Otros enterovirus: virus Echo y virus de la Polio /79
Bibliografía /79
Sección II. Química y toxicología de...
Capítulo 11. Peligros toxicológicos de los envases plásticos /145
Migración total y específica /148
Principales plásticos ...
Estudio y control de las ETA /239
Otras posibles causas y asociaciones /243
Bibliografía /247
Capítulo 17. Métodos de cons...
Capítulo 24. Alimentación colectiva /316
Principio de la marcha hacia delante /317
Venta de alimentos en las calles /318
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La microbiología es la ciencia que estudia los organismos demasiado
pequeños para ser percibidos a simple vista, por lo ...
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Hacia los años 1 000 a.C los romanos sobresalieron en la conservación de
carnes y se cree que utilizaron nieve para la c...
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Desde esta época hasta la actualidad se han producido espectaculares pro-
gresos en la utilización de los microorganismo...
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Más tarde, con la aceptación de la teoría celular, esta clasificación comenzó
a crear interrogantes. Con el desarrollo d...
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La célula bacteriana (procariótica) está constituida por la membrana celu-
lar que está rodeada por una pared celular, h...
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Fimbrias o pili. Son apéndices rígidos de la superficie bacteriana, estructu-
ras mucho más pequeñas y finas que los fla...
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seguido por la formación de una nueva pared celular; la célula que se origina es
idéntica a la célula madre.
Formas de l...
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Los hongos levaduriformes se distinguen porque son unicelulares y poseen
formas diversas, como colonias suaves, cremosa...
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un compuesto orgánico, por lo que son precisamente estos los organismos de
interés para la microbiología de los aliment...
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complejas: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos; para ello, es nece-
sario tomar nutrientes preformados...
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proceso respiratorio participa la cadena de transporte electrónico, en esta cade-
na los compuestos son oxidados y redu...
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Crecimiento microbiano. En los sistemas biológicos, el crecimiento es el
incremento irreversible en la cantidad de cons...
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Fase III. Fase exponencial o de crecimiento logarítmico. Comienza toda
vez que el microorganismo ha alcanzado la veloci...
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Un agente patógeno es definido como un organismo que tiene elevada po-
tencialidad para causar enfermedad. Los factores...
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Sideróforos. La producción de sideróforos permite a la bacteria extraer el
hierro que se encuentra en proteínas como la...
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La invasión bacteriana de los tejidos es facilitada con frecuencia por la
liberación de enzimas, entre ellas se encuent...
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o perjudiciales a los tejidos y no pueden ser empleados como antisépticos. Su
acción bactericida está determinada por l...
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CAPÍTULO 2
Control microbiológico de los alimentos
Virginia Leyva Castillo,
TamaraK.MartinoZagovalovyYamilaPuigPeña
Los...
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MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Y SU RELACIÓN
CON OTRAS RAMAS
La microbiología de los alimentos es la rama de la microbi...
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Semiconservas. Alimentos parcialmente estabilizados por la adición de
sustancias químicas, envasados en recipientes ina...
23
La regla general es que la colonización de un alimento por bacterias patógenas
no se traduce en cambios sensoriales adv...
24
− Enterobacterias totales.
− Determinación de enterococos o estreptococos fecales.
MICROORGANISMOS INDICADORES
Microorg...
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Organismos coliformes. Por razones prácticas se mantienen agrupadas
bajo la denominación de grupo coliforme, principalm...
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en el uso del número más probable (NMP), esta es una técnica laboriosa, lenta y
requiere mayor volumen de material de l...
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vertida, filtración por membrana), en la actualidad se están utilizando mucho en
países desarrollados los métodos cromo...
28
Los medios de cultivo para la detección de los Enterococos se basan en la
tolerancia relativa a condiciones adversas ut...
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CAPÍTULO 3
Principales bacterias patógenas en alimentos
TamaraK.MartinoZagovalov,
Virginia Leyva Castillo yYamila Puig ...
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también pueden ser un producto de naturaleza tóxica que ha sido excretada o
preformada por el microorganismo en el alim...
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en humanos y animales de sangre caliente. En los grupos II al VII están los
serovares aislados de vertebrados de sangre...
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La especie Shigella dysenteriae produce casi siempre la enfermedad más
grave, que es la típica disentería bacilar. Esta...
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así como en la estructura antigénica y mecanismos de patogenicidad de los dife-
rentes grupos. Cepas patógenas de E. co...
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  1. 1. La Habana, 2008 Ángel E. Caballero Torres
  2. 2. Edición: Dra. Nancy Cheping Sánchez Diseño y realización:Ac. Luciano O. Sánchez Núñez Emplane: Xiomara Segura Suárez © Ángel E. Caballero Torres, 2008 © Sobre la presente edición: Editorial Ciencias Médicas, 2008 ISBN 978-959-212-363-2 Centro Nacional de Información de Ciencias Médicas Editorial Ciencias Médicas Calle 23 No.177 entre N y O Edificio Soto El Vedado, Ciudad de La Habana, CP10400, Cuba ecimed@infomed.sld.cu Teléfonos: 838 3375 832 5338 Catalogación Editorial Ciencias Médicas Caballero Torres, Ángel E. Temas de Higiene de losAlimentos / Ángel E. Caballero Torres [et al]. La Habana: Editorial Ciencias Médicas, 2008. [x] 382 p. : il., tab. Incluye bibliografía al final de los capítulos QW85 HIGIENEALIMENTARIA
  3. 3. Dr. Ángel Eladio Caballero Torres. Doctor en Ciencias Médicas. Especialista en Higiene de los Alimentos. Investigador Auxiliar. Doctor en Medicina Veterinaria. Lic. Virginia Leyva Castillo. Especialista en Microbiología de losAli- mentos. InvestigadoraAuxiliar. Licenciada en Microbiología. Lic. Tamara Kely Martino Zagovalov. Especialista en Microbiolo- gía. Investigadora Agregada. Licenciada en Microbiología. Dra. Yamila Puig Peña. Especialista de I Grado en Microbiología. Doctora en Medicina. Lic. Eyda Otero Fernández-Trebejo. Máster en Nutrición. Investi- gadora Agregada. Licenciada en Bioquímica. Lic. Miguel Oscar García Roché. Investigador Auxiliar. Especialis- ta en Química y Toxicología de losAlimentos. Licenciado en Cien- cia de los Alimentos. Lic. Grettel García Díaz. Máster en Ciencias. Licenciada en Química. Lic. Iraida Rubí Villazón. Especialista en Aditivos y Contaminantes Metálicos. Licenciada en Alimentos. Dra. Consuelo Macías Matos. Doctora en Ciencias Químicas. In- vestigadora Titular. Lic. Daymara Mosquera. Máster en Nutrición. Licenciada en Ali- mentos. Lic. Armando Bécquer Lombard. Investigador Auxiliar. Licenciado enAlimentos. Dra. Tamara Díaz Lorenzo. Máster en Nutrición. Especialista de I Grado en Pediatría. Especialista de II Grado en Nutrición e Higie- ne de losAlimentos. InvestigadoraAgregada. Doctora en Medicina. Dra. Marta Cardona Gálvez. Máster en Nutrición. Especialista de I Grado en Medicina General Integral. Doctora en Medicina. Lic. Pedro Morejón. Máster en Ciencias Biológicas. Licenciado en Bio- logía. Autor Principal Colaboradores Lic. Yariela Sánchez Azahares. Licenciada en Alimentos. Lic. Jorge Luis Rodríguez Díaz. Licenciado en Alimentos. Autores
  4. 4. Prólogo En el texto Temas de Higiene de los Alimentos, los profesores de la asignatura homónima exponen los conceptos, definiciones y principales explicaciones de esta ciencia, que permite garantizar la protección sanitaria de los alimentos. Los temas de microbiología, química, toxicología e inocuidad de los alimentos constituyen este material, que será consulta obligada para los estudiantes del perfil de salida Nutrición y Dietética de la carrera Tecnología de la Salud. Los contaminantes químicos y biológicos, explicados junto con los temas que permiten su prevención, serán útiles además para estudiantes de otras carreras afines, e incluso, profesionales que necesiten consultar estas materias, con el propósito de elevar la calidad técnica de su desempeño laboral. Los contenidos de estos temas facilitarán además la información a todos los que se interesen por el apasionante campo de las actividades que facilitan la prevención y control de las enfermedades trasmitidas por los alimentos. En cada uno de los temas, desarrollados por los profesores que los imparten, se expresa de forma actualizada los conocimientos científico- técnicos que permiten comprender sus fundamentos, así como los procedimientos para sus aplicaciones prácticas. El texto facilita la formación de recursos humanos que incluyen en sus actividades laborales el noble empeño de contribuir a la alimentación inocua y saludable de la población. Los años durante los cuales serán leídas estas líneas, hasta reclamar sus reimpresiones en versiones aún superiores, expresarán los principales reconocimientos al esfuerzo de los autores, que es una de las razones que tienen para ser trabajadores del Instituto de Nutrición e Higiene de losAlimentos. Dr. Jorge René Díaz Fernández Director del INHA
  5. 5. Sección I. Microbiología de los alimentos /1 Capítulo 1. Aspectos generales de la microbiología /3 Breve historia de la microbiología de los alimentos /3 Métodos ópticos en el estudio microbiológico /5 Posición que ocupan los microorganismos en el mundo viviente /5 Aspectos generales sobre el proceso infeccioso /15 Agentes antimicrobianos y desinfectantes /18 Bibliografía /19 Capítulo 2. Control microbiológico de los alimentos /20 Microbiología de los alimentos y su relación con otras ramas /21 Incidencia y tipos de microorganismos en los alimentos /22 Bibliografía /28 Capítulo 3. Principales bacterias patógenas en alimentos /29 Clasificación de las enfermedades alimentarias /29 Características generales de las bacterias patógenas que con mayor fre- cuencia se aislan de los alimentos /30 Bibliografía /41 Capítulo 4. Factores que influyen en el crecimiento y supervivencia de los microorganismos /43 Crecimiento microbiano /43 Bibliografía /54 Capítulo 5. Parásitos en alimentos /55 Relación huésped-parásito /55 Forma de trasmisión de los parásitos en los alimentos /59 Epidemiología /59 Diagnóstico /59 Bibliografía /71 Capítulo 6. Virus en alimentos /72 Virus de la hepatitis A /75 Virus de la hepatitis E /76 Rotavirus /77 Adenovirus /77 Calicivirus /77 Contenido
  6. 6. Astrovirus /78 Otros enterovirus: virus Echo y virus de la Polio /79 Bibliografía /79 Sección II. Química y toxicología de los alimentos /81 Capítulo 7. Introducción a la toxicología alimentaria /83 Capítulo 8. Tóxicos naturales que forman parte del alimento /86 Factores antivitamínicos /86 Inhibidores de proteasas /87 Taninos /88 Ácido fítico (ácido mioinositol 1,2,3,4,5,6 hexafosfato) /89 Oxalatos /89 Hemoaglutininas /89 Compuestos productores de favismo /90 Glucósidos cianogénicos /91 Saponinas /94 Alcaloides (solanina y chaconina) /94 Xantinas /95 Alcoholes /96 Bibliografía /98 Capítulo 9. Micotoxinas en alimentos /100 Toxinas del ergot /102 Aflatoxinas /103 Ocratoxinas /107 Zearalenona /108 Tricotecenos /109 Fumonisinas /110 Patulina /112 Métodos de análisis /113 Prevención y control /113 Bibliografía /115 Capítulo 10. Aditivos alimentarios /116 Colorantes orgánicos sintéticos /121 Edulcorantes /124 Antioxidantes /130 Conservadores /134 Bibliografía /142
  7. 7. Capítulo 11. Peligros toxicológicos de los envases plásticos /145 Migración total y específica /148 Principales plásticos utilizados para el envasado de alimentos /149 Monómeros de mayor interés toxicológico /150 Análisis de migración /158 Bibliografía /160 Capítulo 12. Contaminantes metálicos en alimentos /161 Arsénico /161 Mercurio /166 Cadmio /170 Plomo /175 Bibliografía /182 Capítulo 13. Tóxicos originados por el tratamiento térmico /186 Aminas heterocíclicas /186 Hidrocarburos policíclicos aromáticos /188 Productos de la peroxidación lipídica /191 Archilamida /195 Bibliografía /197 Capítulo 14. Toxinas de origen marino /199 Ciguatera (CTX) /201 Intoxicación neurotóxica por marisco (NSP) /203 Intoxicación diarreica por mariscos (DSP) /203 Intoxicación por saxitoxina o toxina paralizante de los moluscos (PSP) /204 Intoxicación por tetrodotoxina /206 Intoxicación amnésica por moluscos (ASP) /206 Intoxicación por aminas biógenas /207 Bibliografía /208 Sección III. Inocuidad de los Alimentos /209 Capítulo 15. Protección sanitaria de alimentos. Métodos de trabajo en Higiene de los Alimentos /211 Métodos de trabajo en Higiene de los Alimentos /211 Bibliografía /215 Capítulo 16. Enfermedades trasmitidas por alimentos /216 Causas de las enfermedades trasmitidas por los alimentos /219 Principales características de algunas enfermedades trasmitidas por alimentos /223
  8. 8. Estudio y control de las ETA /239 Otras posibles causas y asociaciones /243 Bibliografía /247 Capítulo 17. Métodos de conservación de alimentos /249 Clasificación de los alimentos por su facilidad de descomposición /250 Principios en que se basa la conservación de los alimentos /250 Métodos de conservación de alimentos /251 Bibliografías /264 Capítulo 18. Control sanitario de la leche y los productos lácteos /265 Leche /265 Productos lácteos /270 Bibliografía /272 Capítulo 19. Control sanitario la carne y los productos cárnicos /273 Carne /273 Animales de los que se obtiene la carne /273 Obtención higiénica de la carne /275 Capítulo 21. Control sanitario del huevo /288 Estructura del huevo /289 Alteraciones de los huevos /290 Clasificación sanitaria /291 Propiedades del huevo /293 Consejos y normas de manipulación /294 Bibliografía /295 Capítulo 22. Control sanitario de frutas y vegetales /296 Frutas /296 Vegetales /297 Control sanitario de las frutas y vegetales /298 Importancia sanitaria /302 Jugos /304 Bibliografía /305 Capítulo 23. Control sanitario de las aguas y bebidas /306 Aguas /306 Bebidas no alcohólicas /308 Bebidas alcohólicas /309 Bibliografía /315
  9. 9. Capítulo 24. Alimentación colectiva /316 Principio de la marcha hacia delante /317 Venta de alimentos en las calles /318 Investigaciones realizadas en 8 ciudades de América Latina /320 Estudio FAO sobre venta de alimentos en las calles /321 Bibliografía /321 Capítulo 25. Programas de limpieza y desinfección /323 Términos fundamentales /323 Ventajas de un programa de limpieza, desinfección y control de vectores /324 Control de plagas y vectores /327 Bibliografía /334 Capítulo 26. Educación sanitaria: procedimientos para impartirla. Principios y estrategias /335 Capacitación del personal que impartirá la educación sanitaria /335 Etapas de las actividades educativas /337 Educación sanitaria de los manipuladores de alimentos /341 Educación sanitaria para niños sobre Higiene de los Alimentos /350 Educación sanitaria para garantizar la inocuidad de los alimentos en el hogar /355 Bibliografía /355 Capítulo 27. Tecnologías para garantizar la inocuidad de los alimentos /357 Definición /358 Producción primaria /358 Resumen /368 Algunas consideraciones sobre el sistema HACCP /373 Resumen de ejemplos de aplicaciones de los principios del sistema HACCP /375 Bibliografía /379
  10. 10. 1
  11. 11. 3 La microbiología es la ciencia que estudia los organismos demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista, por lo que se denominan microor- ganismos. En términos generales dentro del amplio dominio de la microbiología se ubican todos los organismos con diámetro de 1 mm o inferior. Sin los microorganismos sería imposible la vida, existen en la mayoría de los lugares: los suelos, el aire, el agua, los alimentos, en la piel y mucosas del hombre y los animales. Algunos son beneficiosos, o al menos no producen ningún daño, otros son dañinos y producen enfermedades al hombre, los animales y las plan- tas. En relación con los alimentos hay microorganismos que ayudan en la elabo- ración de diferentes tipos de productos: queso, cerveza, vino; existen otros cuya presencia sirve como indicador de la calidad sanitaria, o los que alteran sus ca- racterísticas organolépticas y también microorganismos patógenos capaces de producir enfermedades al ser ingeridos con el alimento. BREVE HISTORIA DELA MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS El interés por evitar las enfermedades trasmitidas por los alimentos surge con la práctica misma de ingestión de los alimentos; esta preocupación se mani- fiesta históricamente de muy diversas maneras. La necesidad de preservar los alimentos contra el deterioro constituyó un medio que de forma indirecta ha con- tribuido a proteger su inocuidad. Aunque es difícil señalar con precisión los pri- meros conocimientos acerca de la presencia y el papel de los microorganismos en los alimentos, se tiene evidencia de que su conocimiento antecede a la consi- deración de la microbiología como ciencia. El período de producción de alimentos se remonta desde hace aproximada- mente 8 000 años. Con la introducción de los alimentos preparados, hacen su aparición los problemas de trasmisión de enfermedades por estos y las alteracio- nes debidas a conservaciones inadecuadas. Entre los años 3 000 y 1 200 a.n.e. se utilizaron diferentes métodos en la conservación de alimentos: los judíos utili- zaron la sal del Mar Muerto; los chinos y griegos comían pescado salazonado y trasmitieron esta práctica a los romanos, quienes además incluyeron en su dieta las carnes escabechadas; también debieron emplearse los aceites de oliva y sé- samo para este fin. Al parecer existió una influencia entre el proceso de momifi- cación y la conservación de alimentos. CAPÍTULO 1 Aspectos generales de la microbiología TamaraK.MartinoZagovalov, Virginia Leyva Castillo yYamila Puig Peña
  12. 12. 4 Hacia los años 1 000 a.C los romanos sobresalieron en la conservación de carnes y se cree que utilizaron nieve para la conservación de alimentos perece- deros. Se supone que en este período apareció el ahumado para la conservación de carnes, así como la elaboración de quesos y vinos. No se sabe si en esta época se tenía conocimiento del papel de los alimentos en la trasmisión de las enfermedades o del peligro para consumir carne de animales infectados. Entre el nacimiento de Cristo y el año 1 100 d.C., parece ser que fue escasa la contribu- ción al conocimiento de la naturaleza de las alteraciones e intoxicaciones alimentarias. Durante La Edad Media las intoxicaciones por cornezuelo de cen- teno causaron decenas de miles de muertes. Hacia el siglo XIII, aunque se cono- cían las características propias de la carne higiénica, no se sabe si había conocimientos de las posibles relaciones causales entre sanidad y presencia de microorganismos. A partir del descubrimiento de los microorganismos y de su participación como causa de enfermedad desde finales del siglo XIX, se establecieron las bases para la generación de los principios científicos que permitirían prevenir la conta- minación, impedir la proliferación, inactivar de manera segura los agentes patógenos microbianos en los alimentos y desarrollar técnicas que faciliten su detección. En 1683 Antony van Leeuwenhoek fue el primero en observar y describir los microbios, llamados entonces animáculos. En 1765 Lázaro Spallanzani com- probó que el tratamiento térmico repetido permitía evitar el crecimiento de microorganismos en infusiones, lo cual supone un primer desarrollo de métodos de esterilización de líquidos; realizó experimentos para refutar la doctrina de la generación espontánea, aunque no consiguió convencer a los seguidores de esta doctrina. Theodore Schwann (1837) realizó los primeros experimentos relacio- nados con la fermentación y putrefacción, originada por microorganismos y otros experimentos relacionados con la conservación de alimentos tratados con calor; pero ninguno de estos 2 hombres consiguieron ventaja alguna de estos experi- mentos en cuanto a su aplicación práctica. François Appert en 1809 desarrolló el método de conservación de carnes en frascos de vidrio, que mantenía en agua hirviendo durante períodos variables. Este método conocido como "appertización", constituyó la base del envasado de alimentos de la forma en que hoy día se hace, a pesar de que Appert no era un científico y probablemente ignoraba el alcance del descubrimiento en el que ha- bía trabajado. Louis Pasteur, genial investigador francés, químico y microbiólogo, fue el primero que dio importancia y consideró el alcance y el papel de los microorganismos en los alimentos: realiza experimentos que demuestran el ori- gen microbiano de procesos de fermentación alcohólica (1860), láctica y butírica (1861), así como demostró la existencia de microorganismos anaerobios. Hacia 1860 utilizó por primera vez el calor para destruir los microorganismos nocivos del vino y de la cerveza (pasteurización). Louis Pasteur y John Tyndall demos- traron definitivamente, que al igual que los organismos macroscópicos, los micro- bios solo son producidos por otros microbios.
  13. 13. 5 Desde esta época hasta la actualidad se han producido espectaculares pro- gresos en la utilización de los microorganismos. En Cuba el desarrollo de la mi- crobiologíaesparteinseparabledeldesarrollomédico,científicoytecnológico. MÉTODOS ÓPTICOS EN EL ESTUDIO MICROBIOLÓGICO La historia de la microbiología está estrechamente ligada con la de la microscopia, que es la ciencia que se ocupa de los usos y aplicaciones interpretativas de los microscopios, los cuales nos permiten ver partículas muy pequeñas que no pueden ser percibidas por el ojo humano. El microscopio óptico es ampliamente usado en estudios microbiológicos. En la actualidad se han desarrollado microscopios luminosos compuestos, que constan al menos, de 2 sistemas de lentes (objetivo y ocular). La microscopia de campo claro es la más usada para observar frotis colo- reados, características morfológicas y movilidad de los microorganismos. Existe además la microscopia de contraste de fase, campo oscuro y fluorescencia. El microscopio electrónico tiene mayor resolución que el microscopio ópti- co, emplea un haz de electrones enfocado por un magneto. Permite observar las estructuras detalladas de la célula, también ha sido muy útil en el campo de la virología, pues permitió la observación e identificación de virus. COLORACIONES En microbiología las coloraciones o tinciones son muy útiles y se emplean con diversos objetivos. Las coloraciones pueden ser simple (usa un solo colorante) o compuestas, cuando emplean varios colorantes en diferentes etapas, se utiliza para observar tamaño, forma y agrupación de las células. La coloración de Gram es una de las coloraciones más empleadas, desarro- llada por Hans Christiam Gram en 1884, se utiliza para diferenciar las bacterias en dependencia de la estructura de la pared celular, se basa en la reacción frente al colorante, algunas células se tiñen con color azul-violeta y otras se decoloran y se tiñen más tarde con un colorante de contraste safranina. Las bacterias llama- das grampositivas se tiñen de azul violeta y tienen una pared celular con elevado contenido de ácido teicoico, mientras que las gramnegativas se tiñen de rosado y su pared contiene lipopolisacáridos. Algunas modificaciones de este método se han descrito. Existen otras tinciones para demostrar estructuras de la célula (cápsula, esporas, flagelos, etc.). También hay coloraciones específicas para el estudio de bacterias ácido-resistente, parásitos y virus. POSICIÓN QUE OCUPAN LOS MICROORGANISMOS EN EL MUNDO VIVIENTE En los siglos XVIII y XIX se planteaba la existencia de 2 reinos: reino vegetal y reino animal, en los que se ubicaron los microorganismos basado en la facultad para moverse activamente y la aptitud para realizar fotosíntesis.
  14. 14. 6 Más tarde, con la aceptación de la teoría celular, esta clasificación comenzó a crear interrogantes. Con el desarrollo de la microscopia electrónica se planteó la existencia de 5 reinos: el reino monera, que incluía los procariontes (bacterias), y otros 4 reinos que incluían los eucariontes: protoctista (integrado por algas, protozoos, hongos viscosos y otros organismos acuáticos y parásitos menos co- nocidos), hongo (que incluye hongos macroscópicos y microscópicos y líquenes), plantae (formado por musgos, helechos, coníferas y plantas con flores) y animalia (formado por animales con esqueleto y sin él). El desarrollo de la biología molecular simplificó a 3 los reinos: Archea que incluye bacterias que sobreviven en condiciones extremas (termófilas, halófilas y metanogénicas), procariotes y eucariotes. CÉLULA PROCARIÓTICA Las palabras procarionte y eucarionte vienen del griego: procarithique y eucarithique, en las que pro significa antes; eu, verdadero y karion, núcleo. Las diferencias fundamentales entre ellas se recogen en la tabla 1.1. Tabla 1.1. Algunas diferencias entre procariontes y eucariontes Aspectos Procariontes Eucariontes Tamaño celular Células pequeñas Células grandes (1-10 µm)<2 µmde (10-100 µm) diámetro Pared celular Presente en la mayoría Ausente en animales; presente (peptidoglicano, ácido en algas, hongos y plantas teicoico, porinas, otros polisacáridos y glicoproteínas) Endospora Presencia Ausencia Organelos con Ausencia Presencia membrana Sistema Ausencia de mitocondrias. Presencia de mitocondrias respiratorio Las enzimas para la oxidación de las moléculas orgánicas se encuentran al nivel de membrana celular Núcleo ADN en nucleoides no Núcleo membranoso que rodeados por membrana. contiene cromosomas (ADN, No poseen cromosomas ARN y proteínas) ADN Presenta (plásmidos) No presenta extracromosomal Desarrollo tisular No existe Organismos multicelulares, de- sarrollo extenso de los tejidos División celular Directa, principalmente Mitosis, huso mitótico. Partici- por fisión binaria. No pación de uno y otro sexos en poseen centríolos, ni la fertilización huso mitótico, ni microtúbulos
  15. 15. 7 La célula bacteriana (procariótica) está constituida por la membrana celu- lar que está rodeada por una pared celular, hacia el interior de la célula un cito- plasma con ribosomas y una región nuclear (nucleoide), y presenta en algunos casos gránulos, vesículas o ambos. Puede tener estructuras externas como: flagelos, fimbrias y cápsula. Como grupo son las formas de vida más resistentes, ya que han soportado las condiciones ecológicas más diversas. Estructura de la célula bacteriana. La pared celular es una estructura fundamental de la bacteria; le brinda rigidez a la célula, protección osmótica, es la responsable de la forma celular y del comportamiento de las bacterias frente a la tinción de Gram. Desempeña un papel importante en la división celular e inter- viene en su propia biosíntesis. Su unidad básica es el péptidoglicano (típico de procariontes): polímero de configuración D, que forma un enrejado. La biodiversidad en bacterias viene dada por la configuración del péptidoglicano. Otro componente de la pared, típico de procariontes, es el ácido mesoaminopimélico. La mayoría de las bacterias se pueden clasificar en gramnegativas y grampositivas de acuerdo con la coloración de Gram. En el caso de las bacterias grampositivas contienen una pared celular (péptidoglicano) y a continuación se encuentra la membrana citoplasmática. Las gramnegativas tienen una pared más fina, pero más compleja que las grampositivas, y a diferencia de estas poseen una membrana externa de lipopolisacáridos (LPS), que constituyen una endotoxina bacteriana. La membrana citoplasmática es la barrera que separa la parte externa e interna de la célula, se encuentra rodeando al citoplasma. Es una estructura fundamental de la célula, presenta cationes calcio y magnesio que le dan estabi- lidad, también está formada por fosfolípidos y proteínas. Es una barrera altamen- te selectiva, posibilita que la célula acumule metabolitos y excrete sustancias de reserva. A nivel de membrana ocurren todos los mecanismos de transporte. Estructuras externas. La cápsula es una estructura que poseen algunas especies bacterianas capaces de sintetizar grandes cantidades de polímeros extracelulares. Se deposita alrededor de la pared celular, es la estructura más externa de la mayoría de las células procariontes y consiste en un revestimiento viscoso, gomoso o mucilaginoso, que puede ser de naturaleza polisacarídica o polipeptídica y no es imprescindible para la vida; además, desempeña un papel importante en la virulencia de la célula, así como le ofrece propiedades antifagocitarias. Protege a la célula de la desecación, permite la adherencia a otras superficies celulares, por la capacidad que le ofrece de pegar iones metá- licos y aminoácidos con carga positiva. Los flagelos están compuestos en su totalidad por proteínas, estos son los responsables del movimiento, es decir, órganos de la locomoción para las formas que los poseen. Estos son submicroscópicos y se observan al microscopio óptico con tinciones especiales. Se conocen 3 tipos de ordenamiento: monótrico (flagelo polar simple), lofótrico (flagelos polares múltiples) y perítricos (flagelos distribui- dos en la totalidad de la célula).
  16. 16. 8 Fimbrias o pili. Son apéndices rígidos de la superficie bacteriana, estructu- ras mucho más pequeñas y finas que los flagelos. Solo se observan al microsco- pio electrónico. Se diferencian 2 tipos de pili: el sexual y las adhesinas, estas permiten a la bacteria adherirse a las células del hospedero. Estructuras internas. El citoplasma constituye la mayor parte del conteni- do celular, es una sustancia semifluida que está delimitada por la membrana citoplasmática y posee elevado contenido de agua, así como sustancias químicas (carbohidratos, enzimas, lípidos, proteínas). En el citoplasma ocurren reacciones químicas, metabólicas y anabólicas. El nucleoide o región nuclear es la zona donde se halla el material genético (ADN), no existe membrana nuclear ni aparato mitótico y puede considerarse como un cromosoma único. Algunas bacterias poseen ADN circular extracromosómico que se conoce con el nombre de plásmido. Los ribosomas están compuestos por ARN y proteínas, su función es la síntesis de proteínas. Los ribosomas de procariontes son menores que los de eucariontes. En el citoplasma se pueden encontrar también otras estructuras como los cromatóforos, que tienen como función la fotosíntesis, además se hallan las sus- tancias de reserva. Existe material de reserva no nitrogenado (glucógeno), nitrogenado (cianoficina), gránulos de volutina y corpúsculos de azufre; la mayo- ría se acumula en el citoplasma al finalizar la fase activa de crecimiento. Endospora bacteriana. Solo algunos géneros bacterianos son capaces de producir endospora. El proceso de esporulación consiste en la modificación morfológica de la célula vegetativa en espora, la cual es capaz de sobrevivir largos períodos en condiciones adversas del medio. La endospora contiene toda la información genética de la célula vegetativa. Cuando las condiciones ambien- tales (físicas, químicas y nutricionales) que dieron lugar a la formación de la endospora se reestablecen, ocurre el proceso de "germinación" que da lugar a la célula vegetativa (tabla 1.2). División celular bacteriana. Las bacterias casi siempre se dividen por fisión binaria o bipartición simple. El cromosoma bacteriano se fija a la membra- na. Al terminar la autoduplicación del DNA sucede la síntesis de una membrana transversa que separa los 2 cromosomas homólogos, desplazándolos, lo cual es Tabla 1.2. Diferencias entre la endospora y la célula vegetativa Endospora Célula vegetativa Actividad enzimática Baja Alta Contenido de iones calcio Alto Bajo Resistencia al calor Sí (por ácido dipicolínico) No Resistencia a radiaciones Sí No y sustancias químicas Contenido de agua 10-25% 80-90% pH citoplasmático 5,5-6,0 7,0
  17. 17. 9 seguido por la formación de una nueva pared celular; la célula que se origina es idéntica a la célula madre. Formas de la célula bacteriana y agrupaciones características. Según su forma las bacterias se clasifican en: cocos, bacilos y espirilos. Al permanecer unidas temporalmente después de dividirse, las bacterias pueden formar grupos característicos: − Cocos: parejas (diplococos), cadenas (estreptococos), racimos (estafilococos), grupos de 4 células (tétradas) y grupos de 8 células (sarcinas). − Bacilos: parejas (diplobacilos), cadenas (estreptobacilos) e hileras paralelas (palizadas). Clasificación de las bacterias. La taxonomía o clasificación biológica es la disposición sistemática de los organismos en grupos o categorías. Los nom- bres científicos son definiciones abreviadas o descripciones de los microorganismos. Para nombrar las bacterias se emplea el sistema binomial de nomenclatura; el nombre se escribe en latín y está compuesto por 2 palabras: la primera indica el grupo taxonómico de mayor categoría (el género) y la segunda hace referen- cia a una especie en particular. Toda vez escrito en un texto, el género y la especie de un microorganismo al repetirla solo necesita poner la inicial del géne- ro, punto y el nombre de la especie. MICROORGANISMOS EUCARIONTES. HONGOS Principales características de los hongos. Son organismos formadores de espora, que carecen de clorofila; poseen todas las estructuras de la célula eucariota: mitocondrias, complejo de Golgi, retículo endoplasmático, núcleo, etc. Algunos son parásitos de animales o plantas; además son aerobios, aunque bajo determinadas condiciones anaerobias algunos pueden germinar y desarrollarse (ejemplo, las levaduras). Según su forma de crecimiento se denominan hongos filamentosos o levaduras. Los hongos filamentosos crecen en forma de hifas, esta es la unidad celular de los hongos filamentosos; son estructuras cilíndricas parecidas a tubos, filamentosas, rodeadas por una membrana citoplasmática, presentan esteroles y luego una pared celular formada fundamentalmente por quitina. Los hongos su- periores poseen hifas septadas y los inferiores no septadas, y son multinucleadas. Los septos poseen poros que permiten el paso del contenido citoplasmático, in- cluyendo el núcleo. A partir de la hifa se forman estructuras diferenciadas que cumplen distintas funciones. Al conjunto de hifas unidas y entrelazadas se les denomina micelio, el cual puede ser reproductivo (donde se encuentran las esporas) o vegetativo (es el que se introduce en el medio de cultivo para absorber los nutrientes). Producen pigmentos y son tenaces, resisten la desecación severa y otras agresiones. Se consideran los eucariontes más adaptables.
  18. 18. 10 Los hongos levaduriformes se distinguen porque son unicelulares y poseen formas diversas, como colonias suaves, cremosas y con pigmentos variados se- gún el género y la especie. Algunos son dimorfos pues crecen tanto en la forma filamentosa como en la levaduriforme, lo cual depende de factores como la temperatura a que estén sometidos (25 ó 37 °C) y los nutrientes. La reproducción en hongos puede ser sexual o asexual, generalmente tiene lugar mediante la formación de esporas. La reproducción asexual puede ser también por gemación o fragmentación del talo. La reproducción sexual es más compleja, supone la unión de 2 núcleos compatibles, lo que ocurre a través de 3 procesos: plasmogamia, cariogamia y meiosis. Nutrición microbiana. Los nutrientes son todas las sustancias empleadas por las células como fuente de materia prima para la biosíntesis y generación de energía. La nutrición microbiana debe cubrir 2 necesidades básicas de la célula: el suministro de carbono para el mantenimiento de su composición y el suministro de energía para la actividad metabólica. El agua constituye el nutriente principal en términos cuantitativos, representa del 80 al 90 % del peso total de la célula. En los microorganismos, los macronutrientes constituyen la mayor parte del peso celular, estos son: C, O2 , N, S, H2 , P, K y Fe. De los macronutrientes que necesita la célula, el carbono es el más importante por su peso en la nutrición de todos los organismos, representa el 50 % del peso seco celular; también tienen suma importancia el nitrógeno y el azufre. Las funciones del oxígeno son muy variadas, se encuentra formando parte del agua y también es requerido en el metabolismo energético. Para su desarrollo los microorganismos también requieren micronutrientes o elementos trazas que se encuentran en un orden menor en la célula: Zn, Mg, Mo, Cu, Co, Ni, etc. Todos los elementos metálicos pueden suministrarse entre los nutrientes como cationes de sales inorgánicas. Las vitaminas también son requeridas para el crecimiento. A través de la pared celular y la membrana citoplasmática entran a la célula los nutrientes y la energía necesaria, y salen los desechos. Los microorganismos se clasifican desde el punto de vista nutricional según la fuente de carbono y energía que emplean de la forma siguiente: − Fotoautótrofos. Emplean la luz como fuente de energía y el CO2 como princi- pal fuente de carbono. − Fotoheterótrofos Emplean la luz como fuente de energía y un compuesto or- gánico como principal fuente de carbono. − Quimiautótrofos. Usan una fuente química para el suministro de energía y el CO2 como fuente de carbono. La energía se obtiene por la oxidación de com- puestos inorgánicos reducidos. − Quimioheterótrofos. Son aquellos organismos que emplean una fuente quími- ca de energía y una sustancia orgánica como fuente de carbono. En esta categoría, tanto el carbono como la energía son derivados del metabolismo de
  19. 19. 11 un compuesto orgánico, por lo que son precisamente estos los organismos de interés para la microbiología de los alimentos. Los microorganismos a partir de fuentes de carbono muy simples y sustan- cias minerales son capaces de sintetizar todas las complejas estructuras celula- res que le dan vida. No obstante, existen microorganismo que pierden la facultad de sintetizar determinados metabolitos esenciales, conocidos como factores de crecimiento, ellos son: vitaminas (que se emplean como factores enzimáticos), aminoácidos (que constituyen las proteínas) y enzimas, así como purinas y pirimidinas (precursoras de los ácidos nucleicos), que son imprescindible añadir- los al medio de cultivo en muy pequeñas concentraciones, para que este tipo de microorganismo pueda desarrollarse. Este fenómeno se conoce como auxotrofía. Por tanto los microorganismos auxótrofos son aquellos que requieren que en su medio de cultivo se incorpore algún factor de crecimiento para que estos se desarrollen; mientras que los organismos protótrofos son capaces de crecer en medios sin requerimientos de factores de crecimiento, estos medios de cultivo son medios mínimos, que solo poseen una fuente de carbono, energía y sales. Ecología microbiana. Los seres vivos no se conciben sin el medio am- biente, ellos constituyen una unidad esencial. Los microorganismos establecen relaciones más o menos estrechas con otros microorganismos, o con plantas y animales superiores. Estas relaciones pueden tener causas nutritivo-fisiológicas o de tipo ecológico. La coexistencia de 2 organismos diferentes durante largos períodos de vida se conoce como simbiosis. Para estudiar las relaciones entre los seres vivos se establecen categorías, según la ubicación en las cadenas alimentarias. Estas categorías son: − Comensalismo. Es la relación interespecífica, entre especies diferentes, don- de un organismo denominado comensal vive en otro sin causarle daño. En esta relación el beneficio mutuo es menos ostensible, pero no hay perjuicio para ninguno de los organismos participantes. − Mutualismo: es la relación interespecífica que es favorable para ambas especies. − Parasitismo. Es la relación interespecífica en la que un organismo vive a ex- pensas de otro durante toda su vida o parte de ella, provocándoles daño o no, aparente o inaparente. Solo uno de los miembros -el parásito- se beneficia, y el otro organismo se perjudica. Los parásitos pueden ser obligados, cuando no pueden vivir si no es a expensas del huésped, o facultativos. Los organismos saprófitos son aquellos que nunca interfieren en el funcio- namiento normal de su hospedero o que no habitan en animales o vegetales vivos. Estos organismos viven normalmente sobre materias inanimadas o sustan- cias orgánicas muertas y en descomposición. Metabolismo microbiano. La capacidad para utilizar y transformar la energía es una de las propiedades fundamentales de los sistemas vivientes. El crecimiento microbiano requiere la formación de estructuras bioquímicas
  20. 20. 12 complejas: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos; para ello, es nece- sario tomar nutrientes preformados del medio o sintetizarlo, por lo que se requie- re una fuente de energía; todo este proceso se conoce como metabolismo. El metabolismo da lugar a 2 procesos importantes y opuestos: la generación de energía y la utilización de ella en los procesos de síntesis celular; estos proce- sos se conocen con el nombre de catabolismo o metabolismo degradativo y anabolismoobiosíntesis.Elanabolismovadirigidoalasíntesisdemacromoléculas; es un proceso que requiere energía. El catabolismo es el proceso que aporta la energía para la síntesis de macromoléculas; esta energía se obtiene usualmente en forma deATP (adenosín trifosfato). Las funciones del metabolismo energético en la célula son: − Obtención de energía para los procesos celulares. Energía química de los en- laces del sustrato (nutriente) o de la luz absorbida. − Conversión de los compuestos nutritivos en precursores de los componentes celulares (formación de macromoléculas). − Organización de las macromoléculas en polímeros: proteínas, ácidos nucleicos y otros. − Formación y degradación de las biomoléculas necesarias para las funciones específicas de la célula. Catabolismo. La generación de ATP se produce mediante mecanismos que tienen lugar en la membrana: la fosforilación al nivel de sustrato y la fosforilación asociada al transporte de electrones, y estos mecanismos se ponen de manifiesto en los esquemas o modos de metabolismo que emplea la célula microbiana para obtener energía (fermentación, respiración y fotosíntesis).Alos efectos de la microbiología de los alimentos solo los 2 primeros son de interés. Fermentación. La fermentación es el mecanismo más simple y quizás el más antiguo desde el punto de vista evolutivo, de los procesos de obtención de energía. Es el proceso metabólico -generador de ATP- en el que tanto donantes como aceptores de electrones son moléculas orgánicas. La molécula donante se oxida y la aceptora se reduce. En este esquema de metabolismo tiene lugar un mecanismo que acontece en la membrana, en el que el ATP se forma a partir de ADP (adenosín difosfato) por transferencia de un grupo fosfato PO4 2- de alta energía a partir de un intermediario catabólico, este mecanismo se conoce como fosforilación al nivel de sustrato. La fermentación ocurre en ausencia de oxígeno y en ella existe un balance riguroso de carbono, hidrógeno y oxígeno entre los sustratos y los productos. Los grupos de microorganismos que pueden fermentar son los anaerobios estrictos, facultativos y aerotolerantes. Respiración. Es el proceso metabólico generador de ATP en el que tanto compuestos orgánicos, como inorgánicos sirven para donar electrones (oxidán- dose) y solo los inorgánicos se utilizan como aceptores (reduciéndose). En todo
  21. 21. 13 proceso respiratorio participa la cadena de transporte electrónico, en esta cade- na los compuestos son oxidados y reducidos de forma reversible y en ella elATP se forma mediante un mecanismo denominado fosforilación oxidativa. Los microorganismo que pueden emplear compuestos orgánicos como donadores de electrones son los organismos heterótrofos, y los que pueden em- plear compuestos inorgánicos como donadores de electrones son las bacterias litótrofas o autótrofas. La respiración puede ser: − Aerobia. Cuando el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria es el oxígeno. Es la respiración más completa, eficiente y evolucionada. Es el pro- ceso que mayor energía permite obtener. − Anaerobia. Cuando el aceptor final de electrones es una sustancia oxidada (sulfatos, nitratos y carbonatos). Este proceso respiratorio es característico de un pequeño grupo de bacterias. Atendiendo al proceso respiratorio que realizan los microorganismos, pue- den clasificarse como: − Aerobios estrictos. Solo pueden vivir en presencia de oxígeno. − Anaerobios facultativos. Microorganismos que pueden generarATPmediante lafermentaciónylarespiraciónanaerobia,empleandoeliónnitratocomoaceptor final de electrones. Este tipo de respiración es importante para las bacterias porque les da la posibilidad de contar con un proceso alternativo ante condicio- nes adversas, que le permite vivir de manera anaerobia. − Anaerobios estrictos. Microorganismos que no pueden emplear la respiración aerobia como alternativa para obtener ATP. Emplean SO4 2- y CO3 2- como aceptores de electrones. No sobreviven en presencia de oxígeno, y requieren condiciones especiales de incubación para lograr cultivos en el laboratorio. Existen microorganismos que necesitan atmósferas constituidas por una mezcla de gases y logran tolerar bajas tensiones de oxígeno, o sea, requieren bajas tensiones de oxígeno para su desarrollo, estos son los llamados microaerófilos. Anabolismo. A partir de diversas vías metabólicas los microorganismos sintetizan las macromoléculas necesarias para su desarrollo, de este modo se forman los componentes de la pared celular, como el péptidoglicano; también sintetizan lipopolisacáridos (LPS), característicos de bacterias gramnegativas, polímeros capsulares extracelulares, material de reserva y así todos y cada uno de los componentes que necesita la célula. Todas las vías metabólicas de producción de energía tienen la misma fun- ción común: la provisión deATPy nucleótidos de piridina reducidos, para realizar las reacciones de la biosíntesis celular. El desarrollo microbiano solo puede en- tenderse como el resultado de una actividad química alta y específicamente regulada, que responde al principio de economía celular, para ello, en la célula operan 2 mecanismos diferentes de regulación: la regulación inespecífica de la actividad biosintética y los mecanismos de regulación rápidos y específicos.
  22. 22. 14 Crecimiento microbiano. En los sistemas biológicos, el crecimiento es el incremento irreversible en la cantidad de constituyentes celulares y de sus es- tructuras. En los organismos unicelulares el crecimiento se refleja por el aumento de tamaño y masa de la célula, con una división posterior en 2 células hijas y, por tanto, incremento en la población. En los organismos filamentosos se destaca aumento en el volumen y la elongación de los filamentos. Al inocular un microorganismo en un recipiente cerrado con cantidad fija de medio de cultivo e incubarlo a una temperatura, se aprecian cambios a través del tiempo, los que han sido estudiados y divididos en fases que caracterizan deter- minados estados morfológicos y fisiológicos de la célula, de acuerdo con los factores del medio donde se encuentra (Fig. 1.1). En los alimentos ocurren procesos similares, dado que la mayoría contienen microorganismos en determinados niveles. Fase I. Fase lag o de latencia. Primera fase del crecimiento. Adaptación a un medio ambiente con nuevas condiciones, existe cese parcial de las funciones metabólicas, formación de enzimas y metabolitos intermediarios necesarios para la reanimación del crecimiento. La velocidad específica de crecimiento es cero. La extensión de esta fase depende del inóculo, la edad del cultivo, la composición del medio y las características de la cepa utilizada del microorganismo. Fase II. Fase de aceleración positiva. Las células disminuyen de tamaño, comienzan a utilizarse las reservas y aparecen nuevas funciones. La velocidad específica de crecimiento se incrementa hasta un valor máximo. Fig. 1.1. Fases de la curva típica de crecimiento microbiano.
  23. 23. 15 Fase III. Fase exponencial o de crecimiento logarítmico. Comienza toda vez que el microorganismo ha alcanzado la velocidad específica de crecimiento máxima y esta se mantiene constante. Esta fase exponencial se caracteriza por elevada actividad fisiológica; el contenido de ARN alcanza su máximo valor, lo cual determina la intensidad de crecimiento y elevado nivel de la síntesis de proteína, además, tiene lugar la división celular, y existe aumento exponencial de la masa. También en esta fase existe un equilibrio de flujo de material. Este proceso se mantiene hasta que se agoten los nutrientes, se acumulen muchas sustancias tóxicas que inhiban el crecimiento y se manifieste las características más impor- tantes de la célula. Fase IV. Fase de aceleración negativa o crecimiento retardado. Estadio de deficiencia: la concentración de nutrientes decrece a expensas de una acumula- ción del producto, el crecimiento y la división disminuyen por efecto de factores externos no favorables (aumento de la temperatura, la presión osmótica, la acu- mulación de metabolitos tóxicos, etc.). La concentración de nutrientes llega a ser tan baja que la velocidad específica de crecimiento va de máxima a cero. Fase V. Fase estacionaria. Cese completo del crecimiento por agotamiento de nutrientes y acumulo de sustancias tóxicas. La velocidad específica de creci- miento es cero. El número de microorganismos en la unidad de volumen se muestra existiendo un equilibrio entre la división y la muerte, aunque la mayor parte de la población pasa al metabolismo endógeno, es decir, mantiene la viabilidad a ex- pensas del consumo de su propia masa (sustancias de reserva). El agotamiento de los nutrientes, la excreción de sustancias tóxicas, el cambio en el pH y en las condiciones óxido-reductoras, así como en la concentración celular, determinan las características de esta fase. Fase VI. Fase de declinación o muerte. La velocidad específica de creci- miento es negativa (muerte). Aumento de la mortalidad, son más las células que mueren que las que nacen, aunque puede persistir un número pequeño de sobre- vivientes a expensas de los nutrientes de las que mueren. La célula pierde toda capacidad para los procesos degradativos. ASPECTOS GENERALES SOBRE EL PROCESO INFECCIOSO Enfermedad es todo cambio o alteración fisiológica que puede causar sínto- mas o no. La enfermedad infecciosa es aquella alteración producida por agentes biológicos microscópicos; es el resultado de una relación no exitosa entre el pa- rásito y el hospedero. La infección implica aparición de microorganismos en tejidos vivos, viene dada por la presencia y multiplicación de microorganismos en la superficie o dentro de otro organismo. Comienza con ese primer encuentro en el que se llega a establecer un microorganismo en un macroorganismo. Es una unión al nivel molecular entre 2 componentes: uno celular (receptor) y otro microbiano (adhesina).
  24. 24. 16 Un agente patógeno es definido como un organismo que tiene elevada po- tencialidad para causar enfermedad. Los factores que afectan el desenlace final de la relación hospedero-parásito determinan la salud o la enfermedad. Esta habilidad depende de diversos factores, entre los que se encuentran: la dosis infecciosa y virulencia del parásito, la puerta de entrada y los mecanismos de defensa del hospedero. Existen microorganismos que son patógenos verdaderos y otros son oportu- nistas. Los patógenos verdaderos se sobreponen a las defensas del organismo y producen enfermedad, mientras que los oportunistas son aquellos que solo indu- cen enfermedad cuando los mecanismos de defensa del hospedero están com- prometidos o debilitados.Algunos miembros de la microbiota normal pueden ser patógenos oportunistas. La patogenicidad es un atributo de las bacterias, dentro de las diferentes cepas de una especie se pueden encontrar amplias variaciones en la habilidad para perjudicar o dañar la especie hospedera. Esta patogenicidad relativa se conoce como virulencia. La virulencia es un atributo de cepa y no de especie. En general, cuando una bacteria es más virulenta la dosis para infectar a un indivi- duo dado es menor. Se conoce que los procesos que intervienen en las relaciones que se esta- blecen entre huésped y parásito son muy complejos, y en modo alguno se puede considerar que ellas pueden ser unilaterales. FACTORES DE VIRULENCIA O ATRIBUTOS PATOGÉNICOS Los factores de virulencia o atributos de patogenicidad son mecanismos que los microorganismos han desarrollado para evadir o engañar las defensas protectoras de los organismos superiores. Muchos microorganismos deben su virulencia a una interacción compleja de diferentes factores patogénicos y no a un solo mecanismo. Algunos de estos atributos son tratados en este capítulo de forma abrevia- da, atendiendo a aquellos mecanismos que participan en la primera parte del proceso infeccioso: adherencia, colonización e invasión y los que participan en la segunda parte del proceso infeccioso provocando el daño. Adhesinas. Las adhesinas, como las fimbrias o pili, participan en la prime- ra parte del proceso infeccioso propiciando la adherencia. Por lo general, todas las enfermedades infecciosas comienzan en la super- ficie del huésped. La adherencia es una relación que se establece al nivel molecular, donde participan las adhesinas del patógeno y los receptores del hospedero. Ad- hesión equivale a fijación, es el proceso mediante el cual la bacteria se "pega" a la superficie de las células del huésped. La unión de las adhesinas y los recepto- res es un estrecho y específico modo llave-cerradura. Cápsula. La cápsula evita la fagocitosis y dificulta el reconocimiento de la bacteria por el sistema inmunológico del huésped, por lo tanto este es un meca- nismo que favorece la diseminación bacteriana en el proceso de infección.
  25. 25. 17 Sideróforos. La producción de sideróforos permite a la bacteria extraer el hierro que se encuentra en proteínas como la lactoferrina y la transferrina, para hacerlo asequible al microorganismo. OTROS FACTORES DE VIRULENCIA ASOCIADOS CON LA INVASIVIDAD La pared celular de algunas bacterias contiene cantidades importantes de determinados compuestos que inhiben la fusión del fagosoma-lisosoma; otros mecanismos que evitan esta unión también han sido expuestos, aunque no han sido demostrados de manera convincente para la mayoría de los microorganismos. Se ha visto que la exposición a los gránulos hidrolíticos lisosomales puede ser evitada por inhibición de la fusión del lisosoma con el fagosoma. Existen microorganismos que además pueden ser capaces de resistir las acciones antimicrobianas de las enzimas fagolisosómicas. Estos mecanismos pueden hacer que el organismo sea resistente a la muerte en el fagolisosoma. Otro mecanismo empleado es la destrucción de las células fagocíticas, el que está asociado con la producción de toxinas. Toxinas y enzimas. La producción de toxinas y enzimas por parte de un patógeno en un hospedero implica daños. Las toxinas microbianas se clasifican como exotoxinas y endotoxinas. Las exotoxinas se producen durante el metabolismo de las bacterias y son secretadas al ambiente que las rodea. Se originan por las bacterias grampositivas y en ocasiones por las gramnegativas; son proteínas inmunogénicas; ejercen su acción por destrucción de componentes celulares específicos o interferencia de funciones celulares específicas. Las exotoxinas se pueden clasificar según las células que afectan, por ejem- plo: las neurotoxinas como la botulínica que ejercen su acción primaria sobre el sistema nervioso, y las enterotoxinas como las producidas por Staphylococcus aureus, afectan el enterocito (tabla 1.3). También, en dependencia de la estructura y acción se consideran como: citotoxinas (hemolisinas, fosfolipasas) y superantígeno. Las citotoxinas atacan la membrana celular. Las hemolisinas poseen acción lítica sobre los eritrocitos de los mamíferos, y las fosofolipasas separan el grupo cabecera de los fosfolípidos del resto de la estructura de la membrana celular; hacen inestable la estructura bicapa de la membrana y la célula se rompe. Los superantígenos ejercen su acción directamente entre el complejo prin- cipal de histocompatibilidad (MHC) de clase 2 y los receptores celulares especí- ficos, por lo que se liberan citoquinas, apareciendo el daño celular. La toxina A del Staphylococcus es considerada un superantígeno. Las endotoxinas forman el componente LPS de la membrana externa de las bacterias gramnegativas y son liberadas en grandes cantidades solo cuando la célula se lisa. La toxicidad de las endotoxinas radica en el lípidoA(responsable de todos los efectos que se producen por microorganismos gramnegativos). La endotoxina es el iniciador primario en el shock séptico por bacterias gramnegativas.
  26. 26. 18 La invasión bacteriana de los tejidos es facilitada con frecuencia por la liberación de enzimas, entre ellas se encuentran las hialuronidasa, coagulasa, colagenasa, lecitinasa, leucocidinas, etc. AGENTES ANTIMICROBIANOS Y DESINFECTANTES Los antimicrobianos son compuestos que tienen acción contra los microorganismos, pueden ser de origen microbiano o químico. Algunas definiciones que deben ser conocidas en relación con el tema son las siguientes: Sepsis. Presencia de microorganismos perjudiciales en el tejido vivo. Asepsia. Ausencia de microorganismos patógenos. Es en sentido estricto la ausencia de gérmenes infecciosos en tejidos vivos. Bactericida. Que tiene la propiedad de matar las bacterias. Se dice de cualquier agente que destruye las bacterias patógenas o no, aunque no siempre sus esporas; es una acción irreversible. El sufijo -cida- significa exterminador. Bacteriostático. Que tiene la propiedad de inhibir la multiplicación bacteriana, esta se reanuda en cuanto se retira el agente. Los agentes bacteriostáticos son sustancias o condiciones que no destruyen inmediatamente las bacterias, inhiben su multiplicación de modo que mueren solo después de algún tiempo sin un aumento importante de su número. Stasis es una palabra griega que significa detención. Estéril. Exento de vida de cualquier clase. Dado el criterio de muerte para los microorganismos, incapacidad para reproducirse. Desinfectante. Agente químico capaz de destruir los microorganismos, en el caso de las bacterias su forma vegetativa, no necesariamente sus esporas, disminuye estas a niveles mínimos. La mayoría de los desinfectantes son tóxicos Tabla 1.3. Características que diferencian a endotoxinas y exotoxinas Propiedades Endotoxinas Exotoxinas Fuente bacteriana Solo gramnegativas. Grampositvas, ocasionalmente Para mostrar actividad por gramnegativas. Excretada biológica no es necesaria por células vivas su liberación Relación con el LPS de la membrana Producto metabólico del creci- microorganismo externa. Se libera cuando miento la célula muere Química Lípido de la membrana Proteína externa(LPS) Estabilidad al calor Estable Casi siempre inestable Inmunología No son convertidas Muy antigénicas. a toxoide Toxoide (antitoxina) Efectos Generales (fiebre,dolores, Afecta funciones celulares hipotensión) Dosis letal Pequeña Elevada
  27. 27. 19 o perjudiciales a los tejidos y no pueden ser empleados como antisépticos. Su acción bactericida está determinada por la concentración, tiempo y temperatura a la que son aplicados. Higienizante. Cualquier agente que reduzca el recuento bacteriano a ni- veles inocuos en el aspecto de las necesidades sanitarias. Suelen aplicarse a objetos inanimados como utensilios, pisos, paredes y mesetas. Antiséptico. Son sustancias que destruyen o inhiben microorganismos es- pecialmente en el cuerpo. Los antisépticos poseen poca toxicidad selectiva, por lo que solo pueden ser usados para inactivar microorganismos en el medio inani- mado o hasta cierto grado sobre la superficie cutánea. Antibióticos. Compuestos producidos por bacterias u hongos, capaces de impedir la presencia de otros microorganismos, ya sea porque inhiben el creci- miento o porque logran eventualmente destruirlos. En la actualidad el hombre ha logrado variar la estructura de estos compuestos para mejorar sus característi- cas, creando así antibióticos sintéticos. BIBLIOGRAFÍA Howard, B.J. (1993). Clinical and pathogenic microbiology. 2nd. edition. St Louis. Mosby. Jawetz, J.L.; Melnick, E.; E.A. Adelberg. (1996). Microbiología médica. México, D.F. Ed. El Manual Moderno, S.A. de C.V., 15ta edición. Joklik, W.K.; Willett H.P.; D.B. Amos Zinsser (1983). Microbiología. 17ma edición. Llop; Valdés-Dapena; Zuazo (2001). Microbiología y parasitología médica. La Habana Ed. Cien- cias Médicas. Martínez, J.A.; Sánchez, M.; Quintana, V.; G. Pazos del Barrio (1989). Microbiología general. La Habana, Pueblo y educación. Rojas, N.; Pazos, V.; O. Coto (1988). Microbiología clínica I. La Habana. Ministerio de Educación Superior. Salle. (1976). Bacteriología. Cap. XVII. Desinfección y desinfectantes.
  28. 28. 20 CAPÍTULO 2 Control microbiológico de los alimentos Virginia Leyva Castillo, TamaraK.MartinoZagovalovyYamilaPuigPeña Los microorganismos se utilizan para obtener gran variedad de alimentos, son causa de su deterioro y pueden provocar enfermedad en el hombre. Produ- cir, distribuir y consumir alimentos con buena calidad sanitaria (crudos o prepara- dos), para el consumo inmediato o procesado, forma parte de los intereses de cualquier comunidad. La satisfacción de este objetivo está en relación directa con el desarrollo social, económico y cultural de un país. Diversas circunstancias han hecho necesario el control microbiológico de los alimentos, tales como: el aumento del comercio internacional de estos pro- ductos, el posible riesgo derivado del empleo de nuevas técnicas en su produc- ción en masa, su rápida y amplia distribución y el consumo en algunas áreas o países de alimentos procedentes de zonas en las que son prevalentes las enfer- medades entéricas. La presencia de microorganismos en los alimentos no significa necesaria- mente un peligro para el consumidor o una calidad inferior de estos productos. Si se exceptúa el número reducido de productos esterilizados, cada bocado de ali- mentos contiene levaduras inocuas, mohos, bacterias y otros microorganismos. La mayor parte de los alimentos se convierte potencialmente en patógenos para el consumidor, después que han sido violados los principios de higiene, limpieza y desinfección durante el proceso de elaboración, transporte y conservación. Si los alimentos han estado sometidos a condiciones favorables para la entrada y/o multiplicación de agentes infecciosos o toxigénicos, los mismos pueden constituir un vehículo de trasmisión de enfermedades, como salmonelosis o la intoxicación estafilocócica. La deficiente calidad sanitaria de los alimentos se traduce en daños de variada naturaleza para las poblaciones implicadas. Los daños incluyen aparición de enfermedades, gastos de atención médica, deterioro de la calidad de vida, pérdidas económicas por deterioro de los alimentos, daño al turismo y causa de muerte. Según la Organización Mundial de la Salud, las enfermedades trasmiti- das por alimentos (ETA) constituyen el problema de salud pública más extendido en el mundo actual.
  29. 29. 21 MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Y SU RELACIÓN CON OTRAS RAMAS La microbiología de los alimentos es la rama de la microbiología que se ocupa entre otros aspectos del estudio de los microorganismos que pueden afec- tar la calidad sanitaria de los alimentos y el agua. El área de la microbiología de los alimentos es basta y compleja, pues incluye además las características gene- rales de estos microorganismos, su ecología, su resistencia al medioambiente, su capacidad para sobrevivir y desarrollarse en los alimentos, las consecuencias de este desarrollo y los factores que influyen en este proceso. La microbiología de los alimentos se relaciona con la microbiología médica, la veterinaria, la virología, la parasitología, la genética, la bioquímica, la tecnología de los alimentos y la epidemiología. Es importante en el diseño y aplicación del sistema de análisis de peligro y puntos críticos de control, esencial para garanti- zar la inocuidad de los alimentos, en el estudio de brotes de enfermedades aso- ciadas con el consumo de alimentos, en el diseño y evaluación de técnicas modernas de análisis, en el estudio de los procesos que tienen lugar durante el deterioro de los alimentos y en la fabricación de aquellos que hacen uso de microorganismos. CONCEPTOS BÁSICOS PARA LA DISCIPLINA MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Salud. Es el estado o completo estado de bienestar físico, mental y social, no solo la ausencia de enfermedad. Alimento sano o alimento con buena calidad sanitaria. Implica no solo ausencia de microorganismos patógenos y/o sus toxinas, sino el registro de ca- racterísticas organolépticas que proporcionen plena satisfacción al ser consumi- do. Esto significa que en el proceso de control sanitario de los alimentos hay que plantearse acciones que no solo tiendan a lograr productos libres de tales agen- tes, sino también que los alimentos deben cumplir determinados requisitos para que puedan llegar a la población: frescos, atractivos, sabrosos, digestivos y con capacidad nutricional al máximo nivel. Calidad. Grado de excelencia que posee un producto, es decir, cuan bueno es para cumplir su finalidad. Calidad sanitaria. En este sentido la definición de calidad sanitaria se en- cuentra directamente relacionada con el concepto de salud. Muestra. Porción o artículo que representa la calidad del todo del que ha sido tomado. Alimento perecedero. Alimento cuya vida útil es corta y que necesita refrigeración para su conservación. Alimento semielaborado. Alimento que ha recibido tratamiento térmico o no en su elaboración y que necesita cocción para su consumo. Conserva. Alimento que se introduce en recipiente herméticamente cerra- do y es sometido a un proceso de esterilización que asegura una vida útil desde 6 meses hasta varios años, que depende del tipo de alimento y la intensidad del tratamiento térmico aplicado.
  30. 30. 22 Semiconservas. Alimentos parcialmente estabilizados por la adición de sustancias químicas, envasados en recipientes inalterables, impermeables al agua, gases y microorganismos; estos alimentos casi siempre requieren almacenamiento a bajas temperaturas. Son productos establecidos para un tiempo limitado. INCIDENCIA Y TIPOS DE MICROORGANISMOS EN LOS ALIMENTOS En los alimentos existe gran diversidad de microorganismos. En general, el número y tipo de microorganismos en un producto alimenticio terminado están influenciados por: − El medio ambiente general del cual fue obtenido el alimento. − La calidad microbiológica del alimento en su estado fresco o antes de ser tratado. − Las condiciones higiénicas bajo las cuales el alimento fue manipulado y tratado. − La adecuación de las posteriores condiciones de envasado, manipulación y almacenamiento para mantener la microbiota en un bajo nivel. − A la hora de producir alimentos comerciales de buena calidad es importante mantener los microorganismos en bajo nivel por razones estéticas, de salud pública y de vida útil. Existen 3 grandes grupos de microorganismos que constituyen el campo de acción de la microbiología sanitaria: − Los que afectan las características organolépticas de los alimentos. − Los que se agrupan al margen de las líneas taxonómicas, en función de deter- minadas características morfológicas, fisiológicas y ecológicas. − Los que afectan la salud del consumidor y están en estrecha relación con la microbiología médica. De ahí que el control microbiológico de los alimentos, en relación directa con los grupos antes mencionados, esté dirigido a la investigación de: − Microorganismos alteradores. − Microorganismos indicadores. − Microorganismos patógenos y/o sus toxinas. La actividad microbiana es el principal mecanismo que produce alteración en la apariencia de un alimento, en cuanto a frecuencia e intensidad. El deterioro de los alimentos es desde luego, como la presencia de microorganismos patógenos, una condición indeseable, que puede ser detectada por el consumidor frente al alimento, por lo que puede decidir si lo acepta o no. La presencia de los agentes patógenos en contraste, no suele acompañarse de cambios sensoriales objetables; mientras menor sea la incidencia de microorganismos deterioradores en activo, mayor riesgo de que una colonización concurrente por patógenos pase inadvertida, situación evidente de riesgo mayor.
  31. 31. 23 La regla general es que la colonización de un alimento por bacterias patógenas no se traduce en cambios sensoriales adversos, lo cual significa que no evolucio- nan con deterioro del alimento. Los principales grupos de microorganismos alteradores están formados por: − Gérmenes psicrófilos. Microorganismos capaces de desarrollarse a bajas tem- peraturas, como las temperaturas de refrigeración de los alimentos. − Gérmenes termófilos. Los que crecen a temperaturas elevadas. − Gérmenes halófilos. Los que afectan alimentos con elevado contenido de sal. − Gérmenes lipolíticos. Capaces de degradar los compuestos de origen lipídico que se encuentran en los alimentos. − Gérmenes acidófilos. Microorganismos que crecen en alimentos con pH bajo. MICROORGANISMOS INDICADORES DE LA CALIDAD SANITARIA Desde que en 1882 Schardinger determinó la calidad sanitaria según la presencia del que hoy conocemos como Escherichia coli, en lugar de hacerlo según Salmonella typhi, los microorganismos indicadores han sido de gran utilidad. Se hace una amplia utilización de grupos o especies de microorganismos cuya enumeración o recuento se realiza con mayor facilidad y su presencia en los alimentos en determinado número indica que estos productos estuvieron ex- puestos a condiciones que pudieran haber introducido organismos peligrosos y/o permitido la multiplicación de especies infecciosas y/o toxigénicas. Los grupos o especies utilizados con estos fines se denominan microorganismos indicadores, y sirven para evaluar tanto la seguridad que ofre- cen los alimentos en cuanto a microorganismos y sus toxinas, como su calidad microbiológica. Los microorganismos indicadores habitualmente no responden a criterios de agrupación taxonómica, se definen más bien en función de determi- nadas características ecológicas y fisiológicas que apoyan o justifican el valor aplicativo que se les intenta conferir. El principal objetivo de la utilización de microorganismos como indicadores de prácticas no sanitarias es revelar defecto de tratamiento que llevan consigo un peligro potencial, que no está necesariamente presente en la muestra particu- lar examinada, pero es probable que pueda encontrarse en muestras paralelas. La metodología del examen de los alimentos para detectar microorganismos indicadores y bacterias enteropatógenas ha sido revisada por varios investigado- res, con la finalidad de ayudar a las diferentes organizaciones que se dedican a elaborar los procedimientos para el estudio microbiológico de los alimentos. Losindicadoresdecalidadsanitariamásutilizadossonlasdeterminacionesde: − Microorganismos a 30 ºC. − Coliformes − Coliformes fecales (termotolerantes). − Escherichia coli. − Hongos filamentosos. − Levaduras viables.
  32. 32. 24 − Enterobacterias totales. − Determinación de enterococos o estreptococos fecales. MICROORGANISMOS INDICADORES Microorganismos a 30 ºC. Comúnmente este indicador es conocido como microorganismos aerobios mesófilos, término aún empleado por algunos autores, pero tomando en cuenta los criterios de las Normas ISO (Internacional Stan- dard Operation), por las cuales se rigen los microbiólogos de alimentos de nues- tro país, esta nueva denominación de microorganismos a 30 ºC es la que se emplea en el texto. Los microorganismos que forman parte de este grupo son muy heterogéneos, cualidad derivada de la propia definición del grupo. Se incluyen en él todas las bacterias, mohos y levaduras que en aerobiosis muestran capacidad para formar colonias visibles, bajo las condiciones en las cuales se ejecuta el ensayo con crecimiento a temperatura óptima para los mesófilos. Es evidente que en una situación particular podrían quedar incluidos microorganismos patógenos. La mayoría de los alimentos industrializados y/o listos para el consumo (ex- cepto, por ejemplo, los productos fermentados) deben ser considerados como indeseables para el consumo, cuando tienen gran número de microorganismos, aun cuando estos microorganismos no sean conocidos como patógenos y no hayan alterado de forma apreciable los caracteres organolépticos del alimento. Pueden darse varias razones que justifiquen esta conducta. La interpretación de los recuentos elevados según el tipo de alimento es la siguiente: − En productos estables: indica materia prima contaminada. Tratamientos no satisfactorios desde el punto de vista sanitario. − En productos perecederos: indica además condiciones inadecuadas de tiempo y temperatura durante el almacenamiento. − Significa que pueden haberse dado condiciones favorables para la multiplica- ción de microorganismos patógenos de origen humano o animal. − Algunas cepas de bacterias mesófilas comunes, no generalmente considera- das como agentes de enfermedades trasmitidas por los alimentos (Proteus, Enterococos y Pseudomonas mesófilas) han sido señaladas como causa de enfermedad cuando existan en número elevado de células viables. − Todas las bacterias patógenas conocidas en los alimentos son mesófilas y en algunos casos contribuyen con su presencia a los recuentos en placas encon- trados. − El método de detección comúnmente empleado para la determinación de este indicador es el de recuento estándar en placa vertida. En general se utiliza un medio de cultivo rico en nutrientes sin sustancias inhibidoras ni indicadores; el medio más utilizado en todo el mundo es el agar para recuento en placa o agar triptona-glucosa-extracto de levadura. Las colonias obtenidas en el medio sólido se cuentan después de la incubación en aerobiosis a 30 °C durante 72 h.
  33. 33. 25 Organismos coliformes. Por razones prácticas se mantienen agrupadas bajo la denominación de grupo coliforme, principalmente, las especies de los géneros Escherichia, Klebsiella, Enterobacter y Citrobacter, y otras especies de enterobacterias que sean capaces de fermentar la lactosa con producción de gas. Se definen como bacilos gramnegativos no formadores de esporas, aerobios o facultativamente anaerobios, que fermentan la lactosa con formación de gas dentro de las 48 h a 35 °C, algunas fermentan la lactosa lentamente. Los organismos coliformes son el grupo indicador con mayor tradición en microbiología sanitaria. Se trata de una definición totalmente convencional sin validez taxonómica, que pretende involucrar bacterias de hábitat típicamente in- testinal, si bien existen microorganismos que satisfacen la definición y que con frecuencia se localizan en ambientes extraintestinales. Su hábitat natural es el contenido intestinal del hombre y animales superio- res. En la materia fecal alcanzan cifras de 106 a 109 ufc/g. Debido a su capacidad de sobrevivencia y a su potencial para desarrollarse en la materia orgánica, pue- den recuperarse de una diversidad de sustratos extraintestinales. Los alimentos no son la excepción y el hallazgo de coliformes puede estar determinado por contaminación seguida o no de activo desarrollo. Con excepción de E. coli ninguno de ellos indican contaminación fecal, ya que pueden encontrarse en el suelo, los vegetales y tener acceso a los alimentos. Los coliformes se encuentran en todas partes de las plantas (hojas, raíces y flores). El género Klebsiella predomina en muestras obtenidas de medios fores- tales y de productos frescos de granja. La mayoría de las hortalizas frescas examinadas presentan niveles de coliformes de 106 a 107 /g; también se pueden encontrar en las cáscaras de huevos recién puestos y pueden penetrar a través de los poros si la superficie de ella está dañada. Estos microorganismos suelen encontrarse en la leche fresca por contami- nación de los conductos lactóforos, debido al pienso o estiércol; pueden estar presentes en las plumas de las aves de corral y en la piel, pezuñas y pelos de otros animales. Los mariscos que crecen en zonas contaminadas concentran los microorganismos de tal modo, que se contaminan con niveles más elevados que los que están presentes en el agua. Pueden indicar en productos procesados falta de higiene en la fabricación, procesamiento inadecuado, contaminación posproceso, etc. Además un número elevado puede indicar posible presencia de algunos patógenos. Los coliformes son bastante resistentes en condiciones naturales y sopor- tan la desecación, aunque no resisten bien los rigores del frigorífico o de la crioconservación, son inactivados por tratamientos térmicos relativamente mo- derados, como la pasteurización. La luz ultravioleta, en las condiciones emplea- das en la desinfección del agua, inactiva a los coliformes. Los germicidas como los yodóforos y los compuestos clorados también son letales a las concentracio- nes usuales en las plantas procesadoras de alimentos. Se han utilizado muchos métodos para detectar coliformes, la fermentación de la lactosa es el primer paso en su identificación. Hay un método que consiste
  34. 34. 26 en el uso del número más probable (NMP), esta es una técnica laboriosa, lenta y requiere mayor volumen de material de laboratorio, pero es mucho más sensible, muy utilizada en el estudio de agua potable y de alimentos, tales como mariscos y pescados. Además, es muy apropiada para detectar células fisiológicamente dañadas que con frecuencia están en los alimentos procesados. La mayoría de las investigaciones realizadas en alimentos sobre coliformes se practican mediante el método de placa vertida en agar bilis rojo-violeta, el cual es más rápido, económico y reproducible que el NMP, aunque no permite la recuperación directa de bacterias dañadas fisiológicamente, ni la detección de concentraciones bajas del producto. Otro método empleado para la determina- ción de coliformes es el de filtración por membrana, fundamentalmente emplea- do en análisis de aguas. Coliformes fecales (termotolerantes). En 1904 Ejikman descubrió que los coliformes presuntivos de contaminación fecal producen gas en un medio de glucosa incubado a 46 °C, mientras que los no fecales no lo hacen. El término surgió como un intento de encontrar métodos rápidos y confiables, para demos- trar la presencia de E. coli y variantes muy relacionadas, sin necesidad de puri- ficar los cultivos obtenidos en las pruebas para coniformes, o de aplicar las relativamente costosas pruebas confirmatorias. Este grupo se refiere a aquellos coliformes que tienen capacidad para fermentar la lactosa con producción de gas a temperaturas de 44 a 45 ºC; excepto este señalamiento, los coliformes fecales se identifican con el resto de los coliformes en relación con su resistencia al medio ambiente, agentes químicos y factores que favorecen o impiden su desarrollo. En los últimos años se considera que el término coliformes fecales debe sustituirse por coliformes termotolerantes, ya que el calificativo fecal subraya un origen y por tanto implicaciones que están lejos de sustentarse en la realidad. Para el recuento de este grupo se requiere un control muy riguroso de la temperatura de incubación, generalmente baño María de precisión con límites de variación no mayores de 0,2 ºC. La técnica para su recuento casi siempre es el NMP a una temperatura de incubación de 44,5 ± 0,2 ºC. El NMP se computariza en tablas correspondientes de la forma indicada para los coliformes totales. Los métodos de filtración por membrana también pueden emplearse en este caso. Escherichia coli. Es el representante genuino de origen fecal, ya que es el indicador más confiable de contaminación fecal en alimentos. E. coli es un germen cuyo hábitat natural es al tracto entérico del hombre y de los animales de sangre caliente, por ello la presencia de este microorganismo en un alimento indica, casi siempre, contaminación directa o indirecta de origen fecal. Es el indicador clásico de posible presencia de patógenos entéricos en el agua, en los moluscos, en los productos lácteos y en otros alimentos. Cifras elevadas de E. coli en un alimento sugieren falta de limpieza en su manipulación y almacenamiento inadecuado. Los métodos de detección son muy parecidos a los que se utilizan en la determinación de coliformes fecales y en ocasiones los mismos (NMP, placa
  35. 35. 27 vertida, filtración por membrana), en la actualidad se están utilizando mucho en países desarrollados los métodos cromogénicos y fluorogénicos. Los recobrados de E. coli de los métodos convencionales requieren confirmación bioquímica de las cepas aisladas. Enterobacterias totales. Muchos países han introducido el análisis de los alimentos que han recibido un tratamiento para asegurar su inocuidad, mediante una prueba que determina la familia de las Enterobacteriaceae (o sea, los tipos lactosa positivas y lactosa negativas). Es capaz de identificar microorganismos que no están incluidos dentro del grupo de coliformes. Este se utiliza principal- mente en Europa, no es muy usado en América Latina y el Caribe; las razones por las cuales algunos laboratorios prefieren este indicador son las siguientes: − Las bacterias "coliformes" o del grupo coliaerógenes constituyen un grupo mal definido desde el punto de vista taxonómico. − Una prueba solo para las bacterias lactosa positivas puede implicar resultados falsamente seguros, en el caso en los que predominan las lactosa negativas (Salmonella, Shigella, E. coli, etc.). − Para su detección se utiliza casi siempre el método de placa vertida con medio de agar rojo violeta bilis más glucosa, ya que el fundamento de aislamiento de las Enterobacterias está dado por la fermentación de la glucosa en el medio de cultivo a 37 °C durante 24 h; las colonias presuntivas se confirmarán mediante la prueba de la oxidasa y la oxifermentación de la glucosa (utilización de la glucosa en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis). − En nuestro país está probado por investigaciones realizadas que el indicador coliformes totales cumple con las expectativas para evaluar la calidad sanita- ria de los alimentos de mayor consumo, por lo que es el indicador utilizado en la actualidad en los programas de vigilancia nacionales en lugar del indicador Enterobacterias. Enterococos. Designaciones como estreptococos fecales y estreptococos del grupo D de Lancenfield se emplearon como sinónimos de Enterococos. Las bacterias de este grupo consisten en células esféricas u ovoides, dispuestas en pares o cadenas cortas. La determinación cuantitativa de Enterococos es bastante discutida, pues actualmente ha perdido vigencia como indicador de contaminación fecal, ya que además de encontrarse en las heces de mamíferos, también se encuentran am- pliamente distribuidos en la naturaleza; son muy resistentes al calor, a la deseca- ción, a las bajas temperaturas, así como a los detergentes y desinfectantes. Su uso como indicador deberá limitarse a situaciones en las que se sepa que son manifestaciones de polución fecal, por ejemplo en las aguas de piscinas. A pesar de las limitaciones y las incertidumbres apuntadas, la presencia de gran número de enterococos en los alimentos, excepto en los fermentados por cepas específicas de estos microorganismos, implica prácticas inadecuadas de higiene o exposición del alimento a condiciones que pudieran haber permitido la multiplicación de estas bacterias.
  36. 36. 28 Los medios de cultivo para la detección de los Enterococos se basan en la tolerancia relativa a condiciones adversas utilizando compuestos químicos como la azida de sodio para inhibir otros géneros de bacterias, casi siempre se utilizan métodos de recuentos probables o NMP; también se puede aplicar el método de placa vertida con el uso de medios diseñados específicamente para este grupo. Hongos filamentosos y levaduras. Las levaduras y los hongos filamentosos crecen con más lentitud que las bacterias en los alimentos no ácidos que conser- van humedad, y por ello pocas veces determinan problemas en tales alimentos. Sin embargo, en los alimentos ácidos y en los de baja actividad acuosa, crecen con mayor rapidez que las bacterias. En general este indicador se usa en productos no perecederos que se some- ten a almacenamiento largo, como en productos deshidratados cuando el alma- cenamiento se realiza en condiciones inadecuadas. La presencia de hongos filamentosos, además, representa un peligro potencial dada la capacidad de pro- ducción de micotoxina por algunas especies. Algunos hongos filamentosos muestran especial resistencia al calor debido a las esporas que producen. La expresión de desarrollo de las levaduras en los alimentos se distingue del observado por los hongos filamentosos, mientras las primeras pueden proliferar en la masa interna del alimento (sólido como los que- sos, o líquidos como los jugos de frutas), los hongos filamentosos se limitan de ordinarioalassuperficies,visiblementedistintivossinnecesidaddeaumentoalguno. Para su determinación casi siempre se utiliza el método de placa vertida, se pueden emplear medios acidificados para inhibir el crecimiento microbiano o la adición de un antibiótico al medio de cultivo, la temperatura de incubación es 25 °C durante 5 días. BIBLIOGRAFÍA Ali, F.S.; F.O. Van Duyne (1981). Microbial quality oh ground beef alter simulated freezer failure. J Food Prot 44: 62-65. Fernández Escardín, E. (2000). Microbiología e inocuidad de los alimentos. UniversidadAutóno- ma de Querétaro. México. Frazier, W.C.; D.C. Westhoff (1993). Microbiología de los alimentos. 4ta ed. S.A. Zaragoza, España. Ed.Acribia. International Commission on Microbiological Specifications for Foods (2000). Microorganismos de los alimentos. Técnicas de análisis microbiológico. Zaragoza, España. Vol. 1. Edit.Acribia, S.A. XIII, 3-14. Ministerio de Salud. Instituto de Salud Pública de Chile (1998). Subdepartamento Laboratorios delAmbiente. Manual de técnicas microbiológicas para alimentos y aguas. NC ISO 4831 (2002). Microbiología de alimentos de consumo humano y animal. Guía general para la enumeración de coniformes. Técnica del número más probable. NC ISO 4832 (2002). Microbiología de alimentos de consumo humano y animal. Guía general para la enumeración de coniformes. Técnica de placa vertida. NC ISO 4833 (2002). Microbiología para alimentos de consumo humano y animal. Guía general para el conteo de microorganismos Método para la enumeración de colonias obtenidas a 30 °C. Técnica de placa vertida. NC ISO 7954 (2002). Microbiología de alimentos de consumo humano y animal. Guía general para la enumeración de levaduras y mohos. Técnica de placa vertida a 25°C. Roberts, D.; Hooper, W.; M. Greenwood (2000). Microbiología de los alimentos. Zaragoza, España. Ed. Acribia, S.A.
  37. 37. 29 CAPÍTULO 3 Principales bacterias patógenas en alimentos TamaraK.MartinoZagovalov, Virginia Leyva Castillo yYamila Puig Peña Los trastornos gastrointestinales debido a la ingestión de alimentos pueden obedecer a diversas causas, por ejemplo: la ingestión de excesiva cantidad de alimentos, alergias, carencias nutritivas, verdaderos envenenamientos químicos, por plantas o animales tóxicos, toxinas bacterianas e infecciones por microorganismos. Las enfermedades trasmitidas por los alimentos (ETA) de ori- gen bacteriano son las que con mayor frecuencia se reportan a nivel mundial. El perfil de las causas microbianas de las ETA muestra en la actualidad matices muy singulares. La lista de patógenos se ha incrementado notablemente. En algunos casos se trata de microorganismos recientemente descubiertos, en otros, son microorganismos que perdieron vigencia de acuerdo con los reportes epidemiológicos, pero han resurgido y se informan cada vez con mayor frecuen- cia, denominados microorganismos emergentes y reemergentes. Estos patógenos incluyen los virus tipo Norwalk, Campylobacter jejuni, E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Vibrio vulnificus, Vibrio cholera y Yersinia enterocolitica, Vibrio parahemolyticus, Cryptosporidium parvum, Cyclospora cayetanensis e Isospora belli. Algunos factores tienen una participación muy evidente en ese incremento, por ejemplo, cambios genéticos que se traducen en el incremento de la virulen- cia, nuevos patrones en los hábitos y costumbres alimentarias de la población, cambios en los sistemas y las tecnologías aplicadas en la producción y distribu- ción de los alimentos, entre otras. CLASIFICACIÓN DE LAS ENFERMEDADES ALIMENTARIAS Normalmente, el término intoxicación alimentaria, aplicado a enfermedades producidas por el consumo de alimentos contaminados por microorganismos, es utilizado en un sentido muy amplio, sin tener en cuenta que ese término solo debe ser empleado para referirse a las enfermedades producidas por la ingestión de toxinas elaboradas por los microorganismos, y no para referirse a aquellas otras debido a la infección del hospedero a través del tracto intestinal. Las enfermedades alimentarias se subdividen en intoxicaciones alimentarias como consecuencia de envenenamiento químico o por la ingestión de toxina, la cual se puede encontrar de forma natural en determinadas plantas o animales;
  38. 38. 30 también pueden ser un producto de naturaleza tóxica que ha sido excretada o preformada por el microorganismo en el alimento. Según esta clasificación exis- ten 2 tipos principales de intoxicaciones alimentarias producidas por bacterias: el botulismo, originado por la presencia en los alimentos de la toxina producida por Clostridium botulinum, y la intoxicación estafilocócica, originada por una toxina producida en los alimentos debida al Staphylococcus aureus. Las bacterias que causan enfermedades gastroentéricas, diferentes a la intoxicación alimentaria, la producen por 2 mecanismos patogénicos distintos: − Elaboración de enterotoxinas en la luz intestinal (mecanismo enterotoxigénico). − Penetración a través de la capa epitelial de la pared intestinal (mecanismo invasivo). En algunas infecciones, las bacterias actúan por ambos mecanismos y en otras solo por uno de ellos. Los síntomas clínicos del cólera son debidos exclusi- vamente a una enterotoxina, mientras que los efectos patógenos de la mayoría de las Salmonellas se producen por penetración e invasión de la mucosa intestinal. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS PATÓGENAS QUE CON MAYOR FRECUENCIA SE AISLAN DE LOS ALIMENTOS Salmonella. Es una bacteria patógena para el hombre y muchos animales, produce una enfermedad de origen alimentario conocida como salmonelosis, que se presenta en formas esporádica y de brotes. Es la causa más común de ETA en diversos países, en Cuba es el primer agente causal de brotes de origen alimentario. Salmonella es uno de los géneros más estudiados entre los patógenos que pueden ser aislados de los alimentos. El primer brote de salmonelosis se descri- bió en Alemania en 1888, entre 50 personas que habían ingerido carne cruda molida proveniente de una vaca moribunda. Los integrantes de este género son bacilos gramnegativos no esporulados oxidasa negativa, pertenecientes a la fa- milia Enterobacteriaceae. La mayoría no fermentan la lactosa y son móviles, son aerobios o anaerobios facultativos, contienen endotoxinas, generalmente son termolábiles, resisten la congelación y algunos agentes químicos, poseen una rica composición antigénica que se emplea como base para la identificación de sus miembros en serotipos, recientemente designados como serovares. En la actualidad existen más de 2 500 serovares de Salmonella, todos con- siderados potencialmente patógenos al hombre. En los últimos años la aplicación de técnicas moleculares, basadas en análisis y reacciones de material genético, ha dado lugar a una reclasificación de los serovares en un nuevo esquema de subespecies. Se reconocen 2 líneas primarias en la evolución con las especies S. enterica y S. bongori, los miembros de la primera se dividen en 7 subespecies (I, II, IIIa, IIIb, IV, VI y VII). En el I se encuentran los serovares que causan enfermedad
  39. 39. 31 en humanos y animales de sangre caliente. En los grupos II al VII están los serovares aislados de vertebrados de sangre fría. S. bongori se sitúa en el grupo V. Los factores de virulencia o atributos de patogenicidad de Salmonella inclu- yen: la habilidad para invadir células, poseer una cubierta completa de lipolisacárido (LPS), capacidad para replicarse intracelularmente y posibilidad de producción de toxinas. En el mecanismo de patogenicidad se conoce que son necesarios plásmidos de elevado peso molecular que se asocian con la virulencia. Se conocen 3 formas clínicas de salmonelosis en el humano: gastroenteritis (causada por S. Typhimuriun, S. Enteritidis, etc.), fiebre entérica (causada por S. Typhi y S. Paratyphi) y una enfermedad invasiva sistémica (ocasionada por S. Cholerasuis). Las complicaciones menos comunes pero más graves pueden ser: artritis y pericarditis; puede producir también un cuadro grave, con meningitis (infección de las membranas que cubren el cerebro), aborto y hasta la muerte. El período de incubación es de 6 a 72 h, por lo regular de 12 a 36 h. Se distribuye mundialmente, se notifica con mayor frecuencia en los países deAmé- rica del Norte y de Europa. Se clasifica como enfermedad de origen alimentario, pues los alimentos contaminados constituyen el modo predominante de trasmi- sión. Se puede trasmitir durante toda la evolución de la infección, usualmente de unos días a varias semanas. A veces el estado de portador temporal continúa durante meses, especialmente en los lactantes. Cerca del 1 % de los adultos infectados y del 5 % de los niños menores de 5 años excretan el microorganismo por más de un año. Se considera que el reservorio de Salmonella es el tracto intestinal de ani- males y hombres. Estudios epidemiológicos indican que las aves constituyen un importante reservorio.Algunos serotipos tienen poca especificidad de huésped y pueden aislarse del tracto intestinal de animales de sangre fría. Otros serotipos muestran elevada especificidad de huésped como: S. Typhi en humanos, S. Typhimuriun en ratones, S. Gallinarum en aves de corral, S. Dublin en bovinos, S. Anatum en patos, S. Cholerasuis en porcinos y S. Abortusovis en ovinos. Salmonella es una bacteria primariamente parásita intestinal de los anima- les incluido el hombre, se libera al medio ambiente por las heces, donde muestra determinada capacidad de supervivencia en los materiales que contacta; en con- diciones favorables se multiplica, y los alimentos no son una excepción. Se puede aislar del medio ambiente en general, lo que incluye agua, tierra, etc.; vegetales, animales salvajes, de explotación, acuáticos, domésticos y el hombre. La princi- pal forma de contagio es la vía oral, se puede trasmitir de manera directa a través del contacto con las heces fecales de personas enfermas o por medio de alimen- tos (leche y sus derivados, verduras, frutas, carne, huevos, etc.) o agua contami- nada y hasta por objetos infectados por moscas o ratas. Shigella. Es una de las bacterias patógenas que con mayor frecuencia causa infecciones intestinales en los niños, son comunes los brotes en condi- ciones de hacinamiento y en caso de deficiencia de la higiene personal, se distin- gue por poseer una dosis infectiva baja con respecto a otros patógenos.
  40. 40. 32 La especie Shigella dysenteriae produce casi siempre la enfermedad más grave, que es la típica disentería bacilar. Estas bacterias pertenecen a la familia de las Enterobacteriaceae, el género comprende 4 especies patógenas al hombre: − Grupo A. Shigella dysenteriae. − Grupo B. Shigella flexneri. − Grupo C. Shigella boydii. − Grupo D. Shigella sonnei. Shigellas es invasivas y penetran a través de la mucosa intestinal, algunas cepas producen toxinas poderosas; sin embargo, incluso estas cepas precisan invadir la mucosa para determinar la enfermedad. La shigelosis es una disentería bacilar, la mayoría de las personas infecta- das con Shigella presentan diarrea, fiebre y calambres estomacales, toma del estado general, cefalea intensa y en ocasiones síntomas neurológicos a partir de 24 a 48 h después de su exposición a la bacteria; la diarrea es a menudo sanguinolenta. Es común que la shigelosis desaparezca en 5 a 7 días. En algunas personas, especialmente en los niños de corta edad y los ancianos, la diarrea puede ser tan grave que el paciente requiere ser hospitalizado. Una infección aguda con fiebre elevada también puede ir acompañada de ataques o convulsio- nes en niños menores de 2 años de edad. Algunas personas infectadas pueden no tener ningún síntoma. El único reservorio importante es el hombre; sin embargo, se han reportado brotes en colonias de primates. Shigella es un microorganismo de distribución mundial, sus especies varían de una región a otra, las más frecuentes en países subdesarrollados son S. dysenteriae y S. flexneri, y en países desarrollados es S. sonnei. La trasmisión es fecal-oral directa o indirecta de un paciente o de un porta- dor. La infección puede surgir después de ingerir 10 a 100 células. Los principa- les causantes de la trasmisión son las personas que no se lavan las manos ni se limpian las uñas minuciosamente después de la defecación, de esta manera dise- minan la infección por contacto físico directo o indirecto al contaminar los ali- mentos. También las moscas pueden transportar microorganismos a un alimento no refrigerado en el cual se multiplican hasta constituir un inóculo infectante. Una persona infectada puede contaminar el alimento o el agua. Escherichia coli Patógenas. Forma parte importante de la microbiota in- testinal del hombre y de los animales de sangre caliente, sin embargo, algunas cepas han desarrollado capacidad para provocar enfermedad en el hombre, como son las infecciones gastrointestinales. Estas cepas patógenas representan la prin- cipal causa de diarrea infantil en el mundo. La capacidad de E. coli patógena para producir enfermedad está determi- nada por factores de virulencia que le permiten infectar a sus huéspedes y sobre- ponerse a los mecanismos de defensa, como la producción de adhesinas, enterotoxinas, citotoxinas y otras proteínas que le permiten sobrevivir en condi- ciones ambientales adversas. Actualmente se reconocen 6 grupos de E. coli patógenas que dan lugar a diversos padecimientos, entre estos existen diferencias clínicas y epidemiológicas,
  41. 41. 33 así como en la estructura antigénica y mecanismos de patogenicidad de los dife- rentes grupos. Cepas patógenas de E. coli: − Enteropatógena (ECEP). − Enterotoxigénica (ECET). − Enteroinvasiva (ECEI). − Enterohemorrágica (ECEH). − Enteroadherente (ECEA). − Enteroagregativa (ECEG). E. coli Enteropatógena. Constituye la especie más vieja identificada de E. coli que causa diarrea, se conoce desde los años 1940 y prácticamente afecta solo a los lactantes menores de 1 año de edad. El hombre es un reservorio impor- tante de este grupo. Los principales serogrupos incluidos entre estas cepas patógenas son: O55, O86, O111, O119, O125, O127, O128ab y O142. Las cepas de ECEP causan lesiones histológicas de adherencia y esfacelamiento (A/E) en el epitelio intestinal sin posterior evidencia de invasión, seguidas por la destruc- ción de las microvellosidades. E. coli Enterotoxigénica. Fue reconocida como causa importante de dia- rrea en Bangladesh e India en 1968. Constituye una causa importante de diarrea de los viajeros de países industrializados a otros menos desarrollados, y producen un cuadro clínico similar al del cólera; el período de incubación oscila entre 8 y 44 h con una media de 26 h. Los síntomas clínicos son náusea con moderado dolor abdominal y diarrea. ECET después de ser ingerida a través del agua o alimentos contaminados debe sobrevivir al ambiente hostil del estómago y adherirse a las células epiteliales del intestino delgado, donde la cepa infectante elabora una enterotoxina termolábil, que se inactiva a 60 ºC en 30 min, otra termoestable, que resiste la ebullición durante 30 min, o ambas. Los serogrupos más comunes incluyen O6, O8, O15, O20,O25,O27,O63,O78,O80,O114,O115,O128AC,O148,O153,O159yO167. E. coli Enteroinvasiva. Este grupo muestra semejanzas bioquímicas y po- see antígenos que comparte con el género Shigella; ambas son inmóviles, una porción elevada de cepas de ECEI son anerogénicas, así como fermentadores tardíos de la lactosa y poseen la misma capacidad para depender de plásmido con el fin de invadir y multiplicarse dentro de las células epiteliales; desde el punto de vista clínico causa disentería. La diferencia en la virulencia entre estas bacterias patógenas radica en que en el caso de ECEI la dosis infectante que requiere es muy superior a la de Shigella. Se ha demostrado que estas cepas de E. coli poseen la capacidad de invasión del intestino. Los serogrupos principales incluyen O28ac, O29, O112, O124, O136, O143, O144, O152, O164 y O167. E. coli Enterohemorrágica. Fue identificada en 1982 en los Estados Unidos durante un brote epidémico de colitis hemorrágica en varios estados, y se de- mostró que era debido a un serotipo específico. Este grupo incluye cepas de E. coli que causan procesos infecciosos, entre lo que destaca como complica- ción la colitis hemorrágica (diarrea sanguinolenta severa) y el síndrome urémico

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