Capitulo 4

CAPITULO 4
“FACTORES QUE AFECTAN EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS ALIMENTOS”
INTRODUCCIÓN.-
Conocer los factores que afectan el crecimiento de los microorganismos es necesario para el
microbiólogo de alimentos. A veces se requiere de condiciones deseables de crecimiento para
hacer un recuento de los microorganismos, para llevar a cabo una fermentación o para la
producción de proteína unicelular. En otras ocasiones se requiere de condiciones
desfavorables para el crecimiento de los microorganismos como es el caso de la conservación
de los alimentos.
En los alimentos se crean microambientes que están cambiando constantemente. Esto se debe
a que en ellos se realizan muchas reacciones las cuales son catalizadas por enzimas naturales
de los alimentos, de esas reacciones hay algunas que generan calor, otras consumen oxígeno y
se generan dióxido de carbono y otros gases. Estos cambios en el alimento afectan el
desarrollo de loa sistemas microbianos. El medio ambiente determina las condiciones bajo las
cuales el microorganismo existe y los microorganismos influencian las condiciones que
prevalecen en el medio ambiente. En cualquier ambiente alimenticio, ciertas especies
microbianas sobreviven y llegan a ser las especies dominantes.
Los organismos que carecen de la habilidad para resistir el estrés inducido por un medio
ambiente desfavorable morirán.
Mucho se ha discutido sobre las condiciones medioambientales requeridas para el crecimiento
de manera de relacionar el macroambiente del sistema con el microambiente en el cual un
microorganismo se desarrolla. Esto es necesario debido a que esencialmente no hay
información acerca del microambiente en alimentos u otros productos. Algunos
microorganismos pueden desarrollarse en el microambiente, pero no soportan el
macroambiente.
Bajo condiciones optimas de desarrollo, algunas bacterias se reproducirán cada 15 – 20
minutos. Aunque ellas pueden crecer en condiciones por arriba o por debajo de las optimas,
solo que la fase lag y/o el tiempo de generación se alargaría. Si el estrés llega a ser muy severo,
los microorganismos no crecen o no sobreviven.
Las condiciones optimas para el crecimiento microbiano son influenciadas por el sistema
enzimático. Las enzimas son catalizadores orgánicos que incrementan la velocidad de
reacción. La velocidad de las reacciones metabólicas es influenciada por las condiciones
ambientales que afectan la actividad de las enzimas.
Las condiciones que afectan el metabolismo y multiplicación de los microorganismos incluyen:
nutrientes, agua, pH, oxígeno, luz, inhibidores, temperatura, tiempo. Como los microorganismos
son parte del ambiente y pueden alterar éste, interacciones microbianas (efecto de un
microorganismo sobre otro) son importantes. El estrés previo ocasionado por un
(calentamiento subletal, congelamiento o radiaciones) que unos microorganismos ha sufrido
afectará su habilidad para competir con el ambiente.
Dentro de los factores o condiciones que influencian el crecimiento microbiano tenemos
parámetros intrínsecos y parámetros extrínsecos.
Parámetros intrínsecos.- todos aquellos factores que están relacionados con el alimento:
 Composición del alimento (nutrientes)
 pH
 Contenido de agua (Aw )
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 Potencial redox ( oxigeno )
 Inhibidores microbianos
 Estructuras biológicas
 Interacciones microbianas
Parámetros Intrínsecos.-
Nutrientes
Todos los biosistemas requieren de ciertos compuestos químicos y de ciertas reacciones
químicas para sobrevivir y reproducirse. La célula microbiana es capaz de obtener una fuente
de energía y sintetizar su protoplasma celular a partir de su medio ambiente. Los organismos
requieren una fuente de carbono y nitrógeno, factores de crecimiento, tales como vitaminas,
minerales y agua. La habilidad de los organismos para utilizar compuestos y sintetizar
componentes celulares depende del sistema enzimático que el microorganismos pueda
elaborar, de acuerdo a su código genético. Como el código genético puede cambiar (mutar)
puede haber ligeras o importantes diferencias entre cepas de una especie de microorganismos.
El sustrato y otros factores ambientales afectarán la cantidad de enzimas producidas por el
microorganismo.
Energía y fuentes de carbono
Los organismos de interés principal en microbiología de alimentos son los Quimioorganotrofos
que usan compuestos orgánicos como fuente de energía y fuentes de carbono.
Como fuente de energía, los microorganismos utilizan: azúcares, alcoholes y aminoácidos.
Algunos microorganismos son capaces de utilizar carbohidratos complejos como: almidones,
celulosa que al degradarlos a compuestos más simples, genera energía. Las grasas son usadas
también por los microorganismos como fuente de energía, pero estos compuestos solo pueden
ser utilizados por un relativamente muy pequeño número de microorganismos.
Fuentes de nitrógeno:
Como fuentes de nitrógeno el o los microorganismos pueden utilizar tanto compuestos
nitrogenados orgánicos como inorgánicos y éstos son necesarios para producir proteínas
celulares, incluyendo enzimas.
Así las fuentes principales de nitrógeno para los microorganismos heterótrofos son aminoácidos.
Un gran número de otros compuestos nitrogenados pueden servir de ésta función para otros
microorganismos. Algunos microorganismos por ejemplo son capaces de utilizar nucleótidos y
aminoácidos libres, mientras que otros utilizan péptidos y proteínas. En general, compuestos
simples tales como aminoácidos.
Otros factores de crecimiento
Algunos microorganismos necesitan factores de crecimiento, tales como vitaminas, purinas o
pirimidinas. Algunos microorganismos fastidiosos requieren que los metabolitos antes
mencionados se les suministren como moléculas elaboradas. En general, las bacterias
Grampositivas requieren de más factores de crecimiento elaborados que cualquier otro
microorganismo.
Algunos microorganismos requieren de vitaminas del complejo B en bajas cantidades y la
mayoría de los alimentos tienden a tener una cantidad abundante para aquellos
microorganismos que son incapaces de sintetizarlos.
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Función de las vitaminas,. Actuar como coenzimas en los ciclos metabólicos:
Tabla 4.1 Funciones de las Vitaminas
VITAMINA COENZIMA FUNCIÓN-REACCIÓN
BIOTINA
COENZIMA BIOTINA
Transferencia de gpos. Carboxilo, desaminación y
fijación de co2
Ácido pantótenico CoA Transferencia o intercambio de grupos acilo
Ácido fólico trtrahidrofolato
Transferencia de unidades de un-carbón,
mutilación, síntesis de purinas y pirimidinas.
Tiamina Pirofosfato de tiamina
Aceptor de grupos Carboxilo de la
descarboxilación de ceto-ácidos; ciclo de Krebs,
metabolismo de lípidos.
Riboflavina (B2)
Flavin mononucleotido
(FMN)
Flavin
adenindinucleotido
(FAD)
Deshidrogenación, transferencia de electrones-
oxidaciones
Deshidrogenación
Nicotinamida (B5)
(Niacina)
Nicotinaminadenindinucl
eotido (NAD)
Nicotinaminadenindinucl
eotido fosfato ( NADP)
Deshidrogenación,generación de energía
Deshidrogenación, aceptor de hidrogeno, síntesis
de ácidos grasos.
Piridoxina (B6) Fosfato de Piridoxina
Desaminación, racemización, transaminación,
descarboxilación de aminoácidos
Cobamida (B12)
Coenzima cobamida
Desoxiadenosil (B12)
Trasferencia de grupos metilo
Elementos y minerales.-
Ciertos elementos o minerales encontrados en compuestos celulares son requeridos en
cantidades traza por los microorganismos. Algunos en cantidades grandes como el: sodio,
potasio, calcio y magnesio comparados con el hierro, cobre, manganeso, zinc, cobalto, y
molibdeno que se requieren en cantidades traza. La actividad de algunos sistemas enzimáticos
es estimulada por minerales traza. Algunos otros elementos son necesarios para la producción
de toxinas, pigmentos u otros metabolitos secundarios. Además de los metales, los
microorganismos necesitan elementos tales como fósforo y azufre. Los fosfatos son encontrados
en los enlaces de alta energía de ATP.
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Tabla 4.2 ALGUNOS MINERALES INVOLUCRADOS CON LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
MINERAL ENZIMA(S)
CALCIO
COBALTO
COBRE
HIERRO
MAGNESIO
MANGANESO
MOLIBDENO
POTASIO
ZINC
amilasas y proteinasas
peptidasas
tirosinasas, oxidasas
citocromos, sistema de transporte de e- en
las mitocondrias, ferredoxinas.
fosfatasas, reacciones de ATP, carboxilasas
peptidasas, isomerasas
Reducción de nitrato, xantín-oxidasas
fructokinasas, trasfosforilasa-fosfopiruvato
deshidrogenasas, peptidasas, anidrasa carbonica
Actividad de agua.-
Los tejidos animales y vegetales contienen agua en diferentes concentraciones distribuida de
una manera muy compleja y heterogénea. Las proteínas, los carbohidratos y los lípidos,
contribuyen a la formación de complejos hidratados de alto peso molecular dentro de estos
tejidos y cuya caracterización y cuantificación en un alimento es demasiado difícil de efectuar.
El agua no solo contribuye a las propiedades reológicas y de textura de un alimento a través de
su estado físico, sino que sus interacciones con los diferentes componentes también determina
el tipo reacciones químicas que se pueden suscitar en el alimento. De aquí pues que el término
“actividad de agua” determina el grado de interacción del agua con los demás constituyentes
de los alimentos, y es pues una medida indirecta del agua disponible para llevar a cabo las
diferentes reacciones a las cuales están sujetos los alimentos. Este factor lo podemos calcular
por medio de la siguiente ecuación:
Aw= P = %HR
PO 100
Donde: Aw = actividad de agua
P = presión de vapor del alimento a temperatura T
Po= presión de vapor del agua pura a temperatura T
%HR= humedad relativa de equilibrio del alimento a la cual no se gana ni se pierde
agua.
La adición de solutos aumenta el punto de ebullición del agua y reduce el de congelamiento,
lo cual dependerá del peso molecular del soluto y de su concentración. Otra forma de calcular
la actividad de agua de los alimentos con base en los solutos que contiene es mediante la
siguiente formula:
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Aw = P = Ma
Po Ma +Ms
Donde:
Ma = moles de agua
Ms = moles de soluto
Humedad
En condiciones de deshidratación, algunos microorganismos pueden permanecer vivos, pero
no pueden llevar a cabo sus actividades metabólicas o de multiplicación normales sin agua.
Los microorganismos pueden crecer únicamente en soluciones acuosas. No pueden crecer en
el agua pura o en la ausencia de agua. El agua es el disolvente universal. Por ésta capacidad,
el agua es usada para el transporte de nutrientes dentro de la células y para eliminar los
productos de desecho. El agua esta involucrada en las reacciones químicas que desdoblan
sustratos a moléculas utilizables. Estas reacciones incluyen la hidrólisis de los enlaces peptídicos
en las proteínas, los enlaces ester en las grasas y en la conversión de los polisacáridos a
monosacáridos. Aunque el contenido de agua de los alimentos se da en porcentaje, no es lo
más correcto, dada que éste no es un determinante válido de actividad biológica. El agua en
un alimento se encuentra en dos formas “ligada” y “libre”. El agua ligada esta unida a las
macromoléculas por medio de fuerzas físicas y no esta disponible para actuar como solvente o
para participar en las reacciones químicas. Por tanto, no esta disponible para las actividades
metabólicas de los microorganismos.
Cuando en el agua se disuelven solutos, el punto de congelamiento es reducido, el punto de
ebullición se incrementa, la presión de vapor del agua se reduce y hay un desarrollo potencial
de una presión osmótica.
Actividad de agua
Esta es un indicie de la disponibilidad de agua para las reacciones químicas y para el
crecimiento microbiano. La actividad biológica del agua, o actividad de agua ( Aw ), se
relaciona con la humedad relativa en equilibrio ( HRE ) o presión de vapor ( PV ). La Aw ha sido
definida como la relación existente entre la PV del agua del alimento a la presión de vapor del
agua pura a la misma temperatura, o Aw = P/Po.
Presión de vapor
La presión de vapor de un líquido depende en si de la velocidad de escape de las moléculas
de la superficie del líquido. El escape del vapor de agua hacia el aire se mide por la HRE. Asi, la
PV y la HRE se relacionan. Cuando el agua es alterada por la adición de un soluto, la
concentración del agua disminuya y la velocidad de escape disminuye también. En una
solución ideal, la PV parcial de un componente es directamente proporcional a la fracción de
moléculas de aquél componente en la mezcla.
De acuerdo a la ley de Raoult, la PV parcial del solvente es igual a la presión de vapor del
solvente puro multiplicado por la fracción mol del soluto en la solución. La ecuación para esta
relación es: P = Po N
Cuando P es la presión parcial del agua, Po es la PV del agua pura y N es la fracción mol del
soluto. N es comúnmente expresado como: N = n2 / n2 +n1
N2 = moles de agua
N1 = MOLES DE SOLUTO
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Un litro de agua pesa 1000g y el peso molecular gramo del agua es 18.016. Esto significa que
hay 1000 / 18.016 o 55.51 moles de agua en 1000g. Con agua pura, la fracción mol es 55.51 /
55.51 + 0 = 1.00
Si un mol de un soluto es adicionado a 1000g de agua, la fracción mol del agua es 55.51 /55.51
+ 1 = 0.9823.
La HRE de la solución teóricamente es 98% y la Aw es 0.98. Este tipo de cálculos pueden ser
aplicados únicamente a soluciones muy diluidas, soluciones ideales.
La actividad de agua de una solución es definida en términos de PV y HRE por la formula:
Aw = P / Po = HRE /100
Aw medida o calculada. Debido a que las soluciones no-ideales, la Aw calculada por la
fracción mol del agua no corresponde a la Aw medida por la PV o humedad en las
determinaciones. La Aw calculada y medida de soluciones electrólitos compara
favorablemente debajo de concentraciones de 0.6 molal. En un nivel de 4 molal, el valor de
Aw calculado de una solución de sacarosa es 0.93 pero el valor medido es de alrededor 0.90.
En concentraciones molales equivalentes, la sacarosa baja el Aw más que el glicerol.
Muchos métodos han sido sugeridos para medir el Aw de varias soluciones. Siete métodos de
los más comunes fueron comparados por Labuza y col (19776). La técnica de la presión de
vapor manométrica tiene la mejor reproducibilidad en los resultados.
Teóricamente en soluciones ideales, la Aw es independiente de la temperatura. Los alimentos,
así como también muchas soluciones, no son ideales. Así que estos factores no son
independientes (Ross 1975).
Actividad de agua y crecimiento microbiano
Los microorganismos tienen una Aw máxima, optima y mínima para crecer. Puesto que el Aw
del agua pura es 1.00 y los microorganismos no pueden crecer en agua pura, el límite máximo
superior para crecimiento microbiano ésta en un Aw algo menor de 1.00. Algunos alimentos
tienen valores de Aw mayores de 0.995, que están cercanos a 1.00. No obstante los
microorganismos no crecen en estos alimentos.
La inhibición del crecimiento microbiano es de importancia para los microbiólogos de
alimentos. Por eso, el Aw mínima en que el crecimiento puede presentarse ha sido de mucho
interés. En general, para crecer, las bacterias requieren una mayor Aw que las levaduras y las
levaduras requieren una mayor Aw que los hongos. Los valores de Aw mínimos para el
crecimiento de varios microorganismos están registrados en la tabla 4.6. Aún en diferentes
cepas de la misma especie los valores de Aw mínima para el crecimiento varían. El Aw límite
para crecer esta influenciado por otros factores ambientales
que estarán en valores óptimos pero el organismo que esta siendo probado si el aw mínimo
absoluto es el que va ha ser determinado. Si estos factores no están óptimos durante la prueba,
el resultado de aw mínimo para crecer de un organismo aparecería para ser superior que el
valor real.
el soluto usado para bajar la aw afecta el aw mínimo. Por ejemplo, Saccharomyces rouxii es
tolerante al azúcar y puede crecer cerca de un aw de 0.62 en una solución azucarada, pero
únicamente arriba de 0.81 si la sal es el soluto. Los microorganismos tienden a crecer mejor en
un substrato en el que el aw es alterado por desorción mejor que por adsorción. En un sistema
alimenticio, las Pseudomonas crecen a una aw de 0.84 (Labuza y col 1972).
El aw mínimo para el crecimiento de bacterias es 0.9-0.91, excepto para S. aureus y las
bacterias halofílicas. El valor para los halofilos es enlistado como 0.75, que es también el aw de
una solución saturada de NaCl (tabla 4.7). El crecimiento de S. aureus a varios niveles de aw se
muestra en la figura 4.2. Como el aw se reduce abajo de 0.99, la velocidad de crecimiento se
reduce, así como también es evidente un menor crecimiento total.
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Además del aw mínimo para el crecimiento bacteriano, hay otros aspectos de estos parámetros
que son importantes. Estos incluyen: formación y germinación de esporas y la formación de
toxinas por microorganismos potencialmente dañinos (tales como S. aureus y C botulinum).
Pitt y Christian (1968) enlistaron los requerimientos de aw de 36 mohos para la germinación y la
formación de esporas asexuales y sexuales. Con frecuencia una alta actividad de agua es
necesaria para la esporulación más que para la germinación y el crecimiento. La esporulación
sexual usualmente requiere una mayor aw que la esporulación asexual.
En las actividades de agua debajo de la mínima, los microorganismos supuestamente no
crecerán. Como la aw se baja de la optima, hay un incremento en la fase lag y una
disminución en la velocidad de crecimiento. Esto significa que alimentos con niveles de aw
mínima estarán almacenados por más tiempo con menos deterioro microbiano que alimentos
con actividades de agua superior.
Una muy alta aw puede limitar la velocidad de crecimiento. Una curva típica relacionando la
velocidad de crecimiento con la aw se muestra en al fig. 4.3. Frazier (1967) enlista valores de aw
óptimos para el crecimiento de Streptococcus faecalis como 0.982 y para Lactobacillus
viridescens como 0.975, Vibrio costicola no crece en valores de aw arriba o alrededor de 0.98.
Otros efectos.- La actividad de agua influencia la resistencia de los microorganismos a efectos
físicos tales como el calor. En general, al bajar la aw incrementa la resistencia hasta unos
valores extremadamente bajos de aw, la resistencia puede ser disminuida. Las esporas son más
resistentes al calor en valores de 0.2 a 0.4. El aw también influencia el tiempo de supervivencia
durante el almacenamiento. Los efectos de la tensión del agua sobre los microorganismos
fueron revisados por Brown (1976).
Actividad de agua de los alimentos
El aw de los alimentos se puede disminuir al remover el agua (deshidratación), por adición de
solutos (azúcar, sal) o por congelamiento.
Los aw comunes de varios alimentos son enlistados en la tabla 4.8. Dependiendo del sistema de
medición, Fett (1973) reporta variaciones de aw de +- 0.003 a +-0.011 y Labuza et al (1976)
reportaron que diferentes métodos de medición pueden variar +- 0.02 unidades de aw.
Alimentos frescos, tales como frutas, vegetales, carne, pollo y pescado tienen valores de aw de
0.98 o arriba de 0.99 que permitirán el crecimiento de la mayoría de los microorganismos.
La velocidad de crecimiento de las bacterias es mayor que el de las levaduras y de los mohos.
Por eso, en alimentos de aw altos las bacterias se desarrollaran más rápidamente que los
hongos (levaduras y mohos). Y causarán deterioro; mientras que en alimentos con valores de
aw que restringen el crecimiento bacteriano, los hongos crecen y llegan a ser dominantes.
Excepciones a estas generalizaciones se dan en las frutas que se deterioran por el desarrollo de
hongos debido a la acidez del producto que restringe el crecimiento bacteriano. Los productos
que tienen aw bajos por su alto contenido de azúcares como (mermeladas, jaleas o miel)
estarán sujetos al ataque por levaduras osmofílicas, mientras que en productos que contienen
altas concentraciones de sal (aw bajo) se deterioran por bacterias halofílicas o halotolerantes.
Los alimentos deshidratados generalmente tienen valores de aw por abajo de 0.75. Se
considera que un nivel de aw seguro para almacenar los alimentos es usualmente el de 0.7 o
menor. En alimentos protejidos por aw baja, se pueden presentar cambios enzimáticos aunque
a una velocidad muy lenta.
Niveles de humedad seguros.- puesto que muchos microorganismos no crecerán debajo de 0.7
de aw, si el aw de los alimentos se reduce hasta éste nivel, se mantendrá estable a
temperatura ambiente. Labuza y col (1972) estudiaron una mezcla de platano ajustado a
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varios valores de aw por desorción y absorción de agua. En las mezclas ajustadas por
desorción, las esporas de los mohos germinaron y crecieron en una aw de 0.68 (a 25ºC), pero
cuando las aw fueron ajustadas por absorción, los mohos mostraron una disminución aun a una
aw de 0.9. Con estos datos, el concepto de aw de 0.7 siendo el nivel seguro será reevaluado.
MÉTODOS PARA REDUCIR EL Aw EN LOS ALIMENTOS
Deshidratación del alimento (eliminación del agua por flujo de aire caliente). Adición de solutos
( azúcar, sal ). Congelamiento del alimento
FUNCIONES DE AGUA EN LA VIDA DE LOS MICROORGANISMOS
1.- Transporte de nutrientes (hacia el interior de la célula y el retiro de los productos de
desecho).
2.- Soporte de todas las reacciones bioquímicas celulares:
♦ Hidrólisis de enlaces peptídicos en proteínas
♦ Hidrólisis de enlaces éster en los lípidos
♦ Hidrólisis de polisacáridos a sus correspondientes monosacáridos
3.- Regulación de temperatura
4.- Regulación del pH
5.- Lubricante
EFECTOS DEL DESCENSO DE LA Aw SOBRE EL CRECIMIENTO MICROBIANO
1. Incrementa la fase Lag.
2. Disminuye la velocidad de crecimiento.
3. No hay producción de toxinas.
4. Incrementa la resistencia al calor.
5. Incrementa la sobrevivencia.
6. Germinación de las esporas
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VALORES DE Aw DE ALGUNOS ALIMENTOS
ALIMENTO Aw
Frutas y vegetales frescos 0.97-1.00
Pollo y pescado frescos 0.98-1.00
Carnes frescas 0.95-1.00
Huevo 0.97
Jugo de frutas y vegetales 0.97
Pan blanco 0.94-0.97
Pan tostado 0.3
Queso (mayoría de tipos) 0.91-1.0
Carne curada 0.87-0.95
Pastel horneado 0.9-0.94
Harina 0.67-0.87
Arroz 0.8-0.87
Miel 0.54-0.75
Azúcar 0.1
Cereales 0.1-0.2
Vegetales deshidratados 0.2
Huevo deshidratado 0.4
Chocolates y dulces 0.69
Frutas deshidratadas 0.5-0.89
Potencial Oxido-Reducción
El potencial oxido-reducción (OR):
Cuando una substancia es oxidada, esta perdiendo electrones y estos electrones pueden ser
aceptados por otra substancia que entonces llega a reducirse. El potencial OR es una medida
de la tendencia de un sistema reversible a dar o recibir electrones.
El potencial OR a un pH constante es descrito por la ley de Nernst cuya ecuación es:
Eη = Eo – (RT/nf) Ln (red/ox)
Donde:
Eo = Constante característica del sistema
R = Constante de los gases (8.315 coulombs – volt)
T = Temperatura absoluta
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n = Número de electrones involucrados en el proceso OR
F = Faraday (96,500 coulombs)
Ln = Logaritmo natural
Red = Concentración del estado reducido
Ox = Concentración del estado oxidado
A 30°C, a un pH constante y substituyendo los valores para R, T, F y multiplicando por 2.302 para
convertir el logaritmo natural a logaritmo común, la ecuación queda:
Eη = Eo – (0.06/n) log (red/ox) ó
Eη = Eo + (0.06/n) log (ox/red)
Cuando ox = red, el sistema esta 50% oxidado y 50% reducido, el log de 1 = 0, y la Eη = Eo. Los
valores de Eo de varios indicadores son enlistados en la tabla 4.11 para pH de 7.0 a 30°C. el
potencial de OR esta interrelacionado a la temperatura y pH. El azul de Metileno tiene un Eo de
+0.101 volt a pH de 5.0, +0.011 volt a pH de 7.0 y de –0.050 volt a pH de 9, a 30°C.
Como se estableció en el capitulo 2, por el uso de estos indicadores, el potencial OR de un
sistema puede ser estimado. El indicador dará un color distinto al de la solución en el pH del
sistema que se esta estudiando. Desgraciadamente, algunos se comportan tanto como
indicadores de pH como de OR. Ellos pueden dar un color intenso en una solución alcalina,
pero en soluciones ácidas o neutrales rinden únicamente un débil tinte.
La Eη es una medida de la intensidad, no de la capacidad de un sistema. La capacidad es la
habilidad de envenenamiento, que actúa en una manera similar a los buffer que mantienen un
valor constante de pH. Un sistema se dice que esta envenenado si éste resiste cualquier cambio
en su potencial.
Efecto sobre los microorganismos
En cultivos microbianos las oxidaciones y reducciones simultáneas son la fuente de energía para
la célula. Puesto que la energía es necesaria para que la célula funcione normalmente, las
reacciones OR y el potencial OR son importantes.
La amplia clasificación de los microorganismos en aerobios y anaerobios, como se discutió en
microbiología en general, esta basado sobre su aparente tolerancia al oxigeno durante el
crecimiento. Los anaerobios obligados o estrictos pueden crecer únicamente en la ausencia de
oxigeno. Generalmente, éstos microorganismos crecen más rápidamente en condiciones
aeróbicas. No obstante, el Streptococo y el Lactobacillus crecen igual de bien con o sin
oxigeno.
Ciertas especies de Streptococcus y Pediococcus son microaerofílicos. Ellos crecen mejor en
muy pequeñas cantidades de oxigeno. Los aerobios estrictos u obligados requieren de oxigeno
para su crecimiento. Discutiendo los efectos que limitan el crecimiento en una bacteria
anaerobia, Hentges y Maier (1972) citaron referencias para mostrar que algunos tipos de
microorganismos anaerobios obligados fallaron para crecer al ser expuestos al oxigeno del aire
durante el manejo de dilución y siembra. Estos anaerobios obligados raramente son reportados
en alimentos, probablemente porque no se toman los suficientes cuidados para descubrirlos en
ellos. Si ellos son tales anaerobios estrictos, ellos probablemente causen poco, si algún,
problemas serios en los alimentos.
Loesche (1969) reportaron que los anaerobios difieren en su sensibilidad al oxigeno. Los
anaerobios estrictos u obligados incluyen microorganismos de los géneros Treponema,
Clostridium, Selenomas, Succinivibrio, Butyrivibrio y Lachnospira. Este grupo es llamado
anaeróbico con un metabolismo anoxybiotico (no son capaces de usar oxigeno atmosférico en
su crecimiento). El segundo grupo de microorganismos, designado como anaerobios
moderados, incluyen: Bacteroides, Fusobacterium, Clostridium
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Y Peptostreptococcus. Un tercer grupo de microorganismos produciendo menos crecimiento
en condiciones anaerobias estrictas que en presencia de pequeñas cantidades de oxigeno.
Este es típico de microaerofílicos.
El único género fue nombrado Vibrio.
Los anaerobios moderados pueden ser sembrados en atmósferas ambientales e incubados en
jarras de anaerobiosis. Estos son los anaerobios que han sido de significación en microbiología
de alimentos.
De estudios preliminares, Hetges y Maier (1972) establecieron que el potencial OR no es
importante tomando en cuenta la multiplicación de las especies de Bacteroides. Cuando el
oxígeno es excluido del medio ambiente, los Bacteroides no se vieron afectados con el
potencial de OR elevado del medio. Wadel y Heges (1975) estudiaron el crecimiento y
supervivencia de Bacteroides fragilis, Clostridium perfringens y Peptococcus magnus. En altos y
bajos potenciales redox con y sin oxígeno. Aun en un nivel de potencial redox de –50 mv estos
microorganismos no crecen en la presencia de oxígeno. No se observo ninguna inhibición y la
ausencia de oxígeno aun en potencial redox de +325 mv. Esto indica, que el oxígeno más que
un potencial redox positivo, fue el factor limitante para el crecimiento de estos anaerobios. De
estos tres microorganismos el P. Magnus fue el más sensible al oxígeno y el C. perfringens el
menos sensible. Onderdok y col (1976) reportaron que B fragilis no se afectó con un potencial
redox de +300 mv en la ausencia de oxígeno, pero la muerte celular ocurrió con oxígeno a +250
mv. Ellos sugirieron que el oxígeno disuelto tiene un efecto inhibitorio sobre B. Fragilis, que puede
ser independiente de cambios en el potencial redox solamente. Efectos similares de oxígeno en
bajos potenciales redox fueron notados para la esporulación y crecimiento de Clostridium
butiricum.
Debido a la complejidad de mantener y medir los potenciales OR, no hay mucha información
sobre éste parámetro como lo hay para el pH. También, los resultados varían
considerablemente de un experimento a otro, entre cepas de especies y entre diferentes
investigaciones.
Keeney (1973) sugirió los intervalos para el crecimiento de aerobios de + 350 a +500 mv,
anaerobios facultativos de +100 a +350 mv y anaerobios obligados abajo de –150 mv.
Clostridium perfringens no es un anaerobio estricto y es conocido para ser aerotolerante. Los
valores limites de OR para crecimiento están en el intervalo de –125 a +287 mv. Algunos
clostridios son anaerobios (C. botulinum, C. histolyticum. C. sporogene) no necesitan un
potencial OR negativo para crecer. Estos microorganismos crecerán en niveles de potencial OR
de +85 +160 mv.
EFECTO DE LOS MICROORGANISMOS SOBRE EL POTENCIAL REDOX
Ha sido bien establecido que, cuando un microorganismo esta metabolizando substratos, se
reducen los valores del potencial redox en el medio o sustrato. El descenso de los potenciales
se cree que se debe al consumo de oxígeno o a la producción de substancias reductoras.
Cuando se trata de bacterias anaerobias, hay un ligero descenso del potencial OR durante la
fase log de crecimiento, el oxígeno consumido durante el metabolismo causa una rápida caída
en el potencial redox. Cuando el potencial redox llega a valores negativos, la velocidad de
crecimiento de las bacterias disminuye. Un descenso global del potencial esta entre 400 y 500
mv.
En los inicios del crecimiento, los anaerobios facultativos alteran el potencial redox del sustrato
de una manera similar que los microorganismos aerobios, pero la velocidad de reducción
puede ser algo lenta. Después de que las bacterias entran en la fase log de crecimiento, hay
un rápido descenso en el potencial redox. Esta caída global del potencial puede ser 700 a 800
mv o más. Cuando el cultivo alcanza la fase estacionaria, y con el incremento en la fase
estacionaria, el potencial OR cambia a valores más positivos.
En el crecimiento de los microorganismos anaerobios, el oxígeno del medio es removido antes
de la inoculación. Dando como resultado un potencial redox inicial más bajo que el de los
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microorganismos aerobios o anaerobios facultativos. Durante la germinación y salida de la
espora o la fase lag de crecimiento, el potencial redox disminuye hasta valores de 500 a 700 mv.
( Douglas y Rigby 1974) . Hay un descenso muy bajo del potencial redox durante la fase log del
crecimiento. Aunque la reducción total del potencial redox generalmente es menos para
microorganismos anaerobios que para anaerobios facultativos, el potencial redox bajo es
atribuido al potencial inicial bajo de los substratos.
POTENCIAL REDOX DE LOS ALIMENTOS
El potencial OR de un alimento depende del potencial redox natural y de la capacidad de
amortización del potencial de los componentes del alimento y de la tensión de oxígeno en la
atmósfera circundante y del acceso que los gases del medio circundante hacia el alimento.
Debido a las complicaciones para determinar el potencial redox en los alimentos y las
variaciones obtenidas debido a las influencias de los gases de la atmósfera, el potencial redox
de solo unos pocos alimentos esta disponible.
Harrison (1972) estableció que en una mezcla conglomerada con diferentes sistemas, que no
esta en equilibrio, un potencial redox global no puede ser determinado. Es evidente que
muchos alimentos son mezclas conglomeradas. A menos que hayan sido ensayados para
medir y comparar el potencial redox de los alimentos. Las células vivientes tienden a tener un
potencial OR bajo debido a los grupos –SH en los productos de origen animal y a los azucares
reductores y el ácido ascórbico en los productos de origen vegetal. En los productos lácteos, el
potencial redox esta relacionado a la oxidación de la grasa. Por eso, hay una relación inversa
del potencial OR y el mantenimiento de la calidad del producto. La contaminación de la leche
con iones cúprico o férrico tiende a incrementar el potencial OR resultando en una menor vida
de anaquel del producto.
El potencial OR del queso depende del tipo, para queso suizo (Emmental) varía de –200 a –50
mv y para queso cheddar de +220 a +340 mv (Mossel e Ingram 1955). Él Eh de la carne ha sido
reportado en un intervalo de –150 a +250 mv. Hay un requerimiento de oxigeno por el tejido
postmortem. La mioglobina del músculo puede enlazar oxigeno para formar oximioglobina o
éste puede ser oxidado para formar metamioglobina. Para oxigenar el pigmento se requiere
alrededor de 5 microlitros de oxigeno por gramo de carne. Mientras que la oxidación a
metamioglobina requiere de alrededor de 13 microlitros de oxigeno por gramo de carne. Otros
requerimientos de oxigeno son: respiración de los tejidos, oxidación de lípidos, fluidos de tejidos
con baja tensión de oxigeno, disolviendo oxigeno y las demandas bacterianas. DeVore Sdberg
(1974) encontraron que la respiración calculada para 80% del oxigeno demandado de la carne
post-mortem, mientras que la demanda bacteriana era insignificante.
El Eh de los productos vegetales varía de +383 a +436 mv para jugos de frutas,+74 mv para
espinacas, +225 mv para manzana y –470 mv para germen de trigo. Él Eh de cerezas y duraznos
es de +79 mv y 175mv, respectivamente.
La adición de ácido ascórbico baja él Eh de las frutas. Aparentemente ninguna medición ha
sido hecha sobre la capacidad de los alimentos. Muchos alimentos frescos tienen aminoácidos
que contienen tiol y péptidos, azucares reductores y ácido ascórbico así que el PO2 puede
cambiar gradualmente antes de que el Eh sea afectado (Mossel 1971).
El contenido de oxigeno de la atmósfera y el acceso de la atmósfera del alimento influencia el
potencial OR. Piezas grandes de alimentos, tales como carcasas, tienen una área superficial
total menor que alimentos de tamaño menor. Los alimentos en un recipiente profundo tienen
menos superficie expuesta que alimentos en recipientes sólidos y líquidos agitados o mezclados.
Los alimentos que están empacados en un material impermeable al oxigeno estarán en un
potencial de OR más bajo que aquellos alimentos que no estén empacados. El empaquetado
al vacío cambiará la atmósfera circulante del alimento y también prevendrá el acceso libre de
oxigeno al alimento.
12

Relaciones del potencial OR de los alimentos y los microorganismos
Él Eh relativamente alto de los jugos de frutas favorece el crecimiento de microorganismos
aerobios. Pero como esos productos tienen un pH bajo, las levaduras aeróbicas y los mohos son
los microorganismos predominantes que causan su deterioro.
En la carne, las superficies expuestas a la atmósfera permitirán el crecimiento de bacterias
aeróbicas, pero en el tejido profundo, él Eh es mas bajo así que los anaerobios pueden crecer.
En la carne en pre-rigor, él Eh es suficientemente alto para prevenir el crecimiento de tipos
anaeróbicos, pero durante el rigor, él Eh es reducido para permitir el crecimiento de sp. De
Clostridium.
El calentamiento de la leche baja el Eh, así que aunque los Clostridium no crecen en la leche
cruda o fresca, Clostridium botulinum crece en leche completamente esterilizada por el calor.
Aunque los hongos son considerados para ser aerobios estrictos, algunos tipos pueden crecer
en niveles bajos de oxigeno. Una de las razones por las cuales Penicillum roqueforte puede
crecer en el interior de queso tipo Roqueforte es su tolerancia a bajas PO2. Byssochlamys fulva
crece en productos de uva en niveles extremadamente bajos en oxigeno.
POTENCIAL OXIDO-REDUCCIÓN
El potencial oxido-reducción de un substrato se define como la facilidad con la cual el sustrato
pierde o gana electrones.
El potencial oxido-reducción es una medida de la tendencia de un sistema reversible para dar o
recibir electrones.
Cuando un elemento o compuesto pierde electrones el sustrato se esta oxidando, mientras que
el sustrato que gana electrones es reducido por ejemplo:
Cu++ oxida Cu +++ + e-
reducc
La oxidación puede también ser llevada acabo por la adición de oxígeno.
2Cu + O2 CuO
Una sustancia que dona electrones con mucha facilidad es un buen reductor.
Una sustancia que rápidamente toma electrones es un buen agente oxidante.
Cuando se transfieren electrones de un compuesto a otro, entre ambos se establece una
diferencia de potencial. Esta diferencia se puede medir utilizando un instrumento apropiado y
se puede expresar en milivoltios ( mv ).
Entre más intensamente se oxida una sustancia, tanto más positivo será su potencial eléctrico, y
entre más intensamente es reducida una sustancia, tanto más negativo será su potencial
eléctrico.
(+)----------------POTENCIALES OXIDADOS------------------AEROBIOS
(-)-----------------POTENCIALES REDUCIDOS----------------ANAEROBIOS Y
ANAEROBIOS FAC.
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CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS SEGÚN SUS REQUERIMIENTOS DE OXÍGENO
Microorganismo Definición
Aerobios m.o. que requieren de oxígeno para vivir
Anaerobios m.o. que viven en ausencia de oxígeno
Anaerobios facultativos m.o. que pueden vivir tanto en ausencia como en
presencia de oxígeno
Microaerofílicos m.o que se desarrollan a bajas presiones de
oxígeno.
FACTORES QUE DETERMINAN EL POTENCIAL REDOX DE UN ALIMENTO
Según Frazier (1993), el potencial O/R de un alimento está determinado por:
1.- El potencial de O/R característico u original del alimento
2.- La capacidad de equilibrio, esto es, la resistencia del alimento a cambiar de
potencial.
3.- La presión de oxígeno de la atmósfera existente en torno al alimento.
4.- El acceso que tiene la atmósfera hacia el alimento.
Substancias alimenticias que ayudan a mantener condiciones reductoras son los grupos
sulfhídrilo ( –SH ) en las carnes y el ácido ascórbico y azúcares reductores en frutas y vegetales.
POTENCIAL REDOX DE ALGUNOS ALIMENTOS
ALIMENTO POTENCIAL REDOX ( mv )
Jugos de frutas y vegetales varía de +383 a +250
Carnes -150 a +250
Espinacas +74
Malta +225
Germen de trigo -470
Cerezas +179
Duraznos +175
Alimentos enlatados -18 mv para la zanahoría a -446
Para carne.
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pH
El pH es definido como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno. El pH es
actualmente una función de la concentración aparente o actividad de los electrolitos en
solución. Es por eso que el pH es el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno.
El pH es usualmente determinado por medio de un potenciómetro, este puede ser definido
como un valor calculado de la fuerza electromotriz (emf) de una celda electromotriz en la cual
la sustancia que se esta analizando es uno de los electrolitos. En la industria de los alimentos, la
determinación y el mantenimiento del pH de los alimentos es importante en el control de
calidad y para requerimientos de procesamiento.
Efecto sobre los microorganismos
En general, los mohos pueden crecer a valores de pH más bajos que las levaduras y las
levaduras son más tolerantes a valores de pH bajos que las bacterias. Las bacterias usualmente
crecen más rápido que las levaduras en substratos con pH neutro o ligeramente ácido, pero a
pH de 5.0 o menos, las levaduras competirán en crecimiento con las bacterias.
El pH del substrato influencia la actividad de las enzimas y los productos de metabolismos de los
microorganismos. La toxicidad de valores de pH es debido parcialmente a la penetración de
moléculas no disociadas de sustancias ácidas o básicas dentro de la célula. A valores de pH
bajos, ácidos débiles no disociados pueden entrar a la célula, luego ionizarse y alterar el pH
interno. En soluciones alcalinas, bases débiles no disociadas pueden entrar a la célula, si el pH
interno es alcalino se inhibe la sintesis de proteínas. El pH del substrato puede influenciar la
permeabilidad de la membrana. A pH bajos la membrana se satura de iones hidrógeno
limitando el paso de cationes esenciales. En pH altos hay saturación de la membrana con
iones hidroxilo limitando de esta forma el paso de aniones esenciales. La alteración del p H de
un substrato puede relacionarse indirectamente con el crecimiento de microorganismos. Por
ejemplo, la disponibilidad de iones metálicos es alterada. Aunque coexisten en la forma libre a
p H bajos, el magnesio y el fósforo forman un complejo insoluble a valores de pH superiores. En
un medio alcalino, iones ferrico, zinc y calcio son insolubles.
Alteraciones del pH por los microorganismos
El pH del medio ambiente determina que tipos de microorganismos podrán desarrollarse,
mientras que el crecimiento microbiano cambiará el p H del medio ambiente. Durante el
crecimiento se forman productos del metabolismo. Estos productos pueden ser ácidos o
alcalinos, dependiendo del sustrato que se esta metabolizando, los microorganismos
involucrados y el tiempo permitido para el crecimiento. La reacción inicial de la mayoría de los
microorganismos son ácidas, debido al desdoblamiento de carbohidratos y la subsecuente
formación de ácidos orgánicos. La alteración del p H por la producción de ácidos es usada y
las industrias de alimentos fermentados. Las bacterias ácido-lácticas tienden a bajar el p H de
la leche por la producción de ácido láctico, mientras que tipos proteolíticos como las
Pseudomonas tienden a elevar el p H de los alimentos por la producción de amonio o de otros
compuestos químicos básicos.
En el jugo de tomate, el Bacillus coagulans se desarrolla elevando el p H de 4.5 5.0 (Anderson
1984). Los mohos crecen sobre los tomates levando el p H a niveles que permiten el crecimiento
de las bacterias en los alimentos (Mundt y Norman 1982).
Sobrevivencia
15

El pH para la sobrevivencia de los microorganismos es algo diferente del que requieren para
crecer. Algunos microorganismos muestran mayor sobrevivencia a niveles de p H ácidos entre
5.6 a 6.5 y un crecimiento optimo a 6.8-7.2. Los microorganismos pueden sobrevivir a niveles de
p H tanto ácidos como básicos para metabolismo y crecimiento. El efecto del p H sobre la
sobrevivencia durante el calentamiento es muy evidente.
pH de los alimentos
El pH de un alimento, junto con otros factores medio ambientales, determina los tipos de
microorganismos que son capaces de crecer y dominar y eventualmente causar deterioro, una
fermentación deseable o un daño potencial a la salud. Además de los aspectos
microbiológicos del p H de los alimentos, los ácidos en los alimentos juegan otros papeles
importantes.
El alimento puede ser naturalmente ácido, se le pueden agregar intencionalmente ácidos al
alimento o también por actividad enzimática con o sin crecimiento microbiano se pueden
producir ácidos.
El p H de un alimento es determinado por el balance entre la capacidad buffer y las sustancias
ácidas o alcalinas que éste contiene. Como las proteínas poseen una alta capacidad buffer,
los alimentos proteicos tienen una mucho mayor capacidad buffer que la que tienen las frutas y
los vegetales. Estos datos son importantes en la fermentación láctica debido a que la
producción de pequeñas cantidades de ácido láctico en la col ácida o en los pepinillos
disminuirá significativamente el pH.
EFECTO DE LOS ÁCIDOS O ALCALIS SOBRE LOS MICROORGANISMOS
1.-Influye sobre el sistema enzimático y su metabolismo.
2.-Influye sobre la membrana celular
 Cuando hay saturación de iónes H+ la membrana se hace impermeable al paso de
cationes esenciales.
 Cuando hay saturación de iónes OH-, la membrana se hace impermeable al paso
de aniones esenciales.
3.-Interferencia con la aceptación de iónes minerales necesarios para el m.o.
4.-Cuando aumenta el pH en las células o sea que se hace básico, interfiere en la sintesis de
proteínas debido a que el RNA transferasa se inhibe.
5.- A pH alcalinos la producción de toxinas y su virulencia se favorece.
6.-En un medio ácido se favorece la producción de aflatoxinas.
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CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS DE ACUERDO A SU pH
Alimento Rango de pH
Alimentos altamente ácidos pH abajo de 3.7
Alimentos ácidos 3.7-4.6
Alimentos medianamente ácidos 4.6-5.3
Alimentos de baja acidez pH arriba de 5.3
RANGOS APROXIMADOS DE pH PARA EL CRECIMIENTO MICROBIANO
pH
ORGANISMOS __________________________________________________
MÍNIMO OPTIMO MÁXIMO
Bacterias (mayoría ) 4.5 6.5-7.5 9.0
Acetobacter 4.0 5.4-6.3 _
Bacillus subtilis 4.2-4.5 6,8-7.2 9.4-10.0
Clostridium botulinum 4.8-5.0 6.0-8.0 8.5-8.8
C. perfringens 5.0-5.8 6.0-7.6 8.5
C. sporogenes 5.0-5.8 6.0-7.6 8.5-9.0
Erwinia carotovora 4.6 7.1 9.3
Escherichia coli 4.3-4.4 6.0-8.0 9.0-10.0
Gluconobacter oxidans 4-4.5 5.5-6.0 _
Lactobacillus ( mayoría )3.0-4.4 5.5-6.0 7.2-8.0
L. acidophilus 4.0-4.6 5.5.-6.0 7.0
L. plantarum 3.5 5.5-6.5 7.0
Leuconostoc cremoris 5.0 5.5-6.0 6.5
Pseudomonas (mayoría ) 5.6 6.6-7.0 8.0
P. aeruginosa 5.6 6.6-7.0 8.0-9.0
Salmonella ( mayoría) 4.5-5.0 6.0-7.5 8.0-9.6
S. typhi 4.0-4.5 6.0-7.2 8.0-9.0_
Serratia marcescens 4.6 6.0-7.0 8.0
Staphylococcus aureus 4.0-4.7 6.0-7.0 9.5-9.8
Streptococcus lactis 4.1-4.8 6.4 9.2
Vibrio 5.5-6.0 ____ 9.0
V. cholerae ____ 8.6 ____
V. parahaemolyticus 4.8-5.0 7.5-8.5 11.0
Levaduras 1.5-3.5 4.0-6.5 8.0-8.5
Hansenula _____ 4.5-5.5 ____
Pichia 1.5 _____ ____
Saccharomyces cerevisiae 2.0-2.4 4.0-5.0 ____
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Hongos 1.5-3.5 4.5-6.8 8.0-11.0
Aspergillus niger 1.2 4.5-6.8 8.0-11.0
Botrytis cinerea 2.5 _____ 7.4
Mucor ___ 3.0-6.1 9.2
Penicillium 1.9 4.5-6.7 9.3
Rhizopus nigricans ___ 4.5-6.0 ____
RANGOS APROXIMADOS DE pH DE ALGUNOS ALIMENTOS
ALIMENTO pH
________________________________________
Huevo 7.6-9.5
Camarón 6.8-8.2
Leche 6.3-6.8
Mantequilla 6.1-6.4
Miel 6.0-6.8
Coliflor 6.0-6.7
Lechuga 6.0-6.4
Yema de huevo 6.0-6.3
Maíz dulce 5.9-6.6
Ostiones 5.7-6.0
Pavo 5.6-6.0
Pollo 5.5-6.4
Puerco 5.3-6.2
Res 5.3-6.2
Cebolla 5.3-5.8
Papa dulce 5.3-5.6
Espinaca 5.1-6.8
Queso 5.0-6.1
Queso Camembert 6.1-7.0
Q. Cottage 4.1-5.4
Pan 5.0-6.0
BARRERAS PROTECTORAS O ESTRUCTURAS BIOLÓGICAS:
Algunos alimentos están protegidos del contacto directo con microorganismos por su cubierta
natural o barrera. La cubierta natural de algunos alimentos da excelente protección contra la
entrada y su subsecuente daño por organismos deteriorativos. En la categoría de estructuras
biológicas tenemos:
♦ las cubiertas de las semillas
♦ la cubierta exterior de las frutas
♦ la cáscara de la nuez
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♦ el cuero o la piel de los animales
♦ y el cascarón del huevo.
Barreras protectoras en el huevo:
Cutícula.- Una película muy fina, semejante a la proteína, natural e invisible, que esta sobre el
cascaron del huevo, también se le conoce como pelusilla es considerada por algunos para ser
la primera línea de defensa contra la penetración microbiana del huevo. L segunda barrera
física es el cascarón del huevo y dentro del cascaron hay dos membranas: la interior y la
exterior, las cuales forman la 3ra. y 4ta. barrera a la penetración microbiana.
Cascarón.- El cascarón no es una estructura homogénea. Consiste de un armazón orgánico de
fibrillas u una sustancia intersticial de material inorgánico. Las dos principales capas del
cascarón son las membranas interna y externa. La membrana externa es una capa muy
delgada que contiene la mayoría de los minerales contenidos en el huevo.
El cascarón contiene de 6 a 8 mil poros microscópicos. Estos poros permiten el intercambio del
vapor de agua y los gases entre los contenidos del cascaron y la atmósfera exterior. El tamaño
promedio de los poros ésta entre 20 y 45 micrómetros. El tamaño de los poros permite el paso
de microorganismos; las levaduras pasan forzadas y el micelio fúngico crece a través de los
poros. Hay una relación lineal entre porosidad del cascarón y contaminación de los huevos.
El peso y espesor del cascaron no se correlacionan con la penetración de los microorganismos.
No obstante, estos factores pueden involucrarse cuando se producen daños al cascarón
durante el manejo, puesto que una cáscara delgada tiene una tendencia a romperse más
fácilmente que las cáscaras gruesas. Los huevos con cascarón dañados están más sujetos a la
penetración de bacterias y al deterioro del huevo.
SUSTANCIAS ANTIMICROBIANAS
La estabilidad de algunos alimentos contra el ataque de microorganismos se debe a la
presencia en estos alimentos de ciertas sustancias presentes naturalmente en éstos, dichas
sustancias muestran actividades antimicrobianas.
ACCIÓN DE LAS SUSTANCIAS INHIBIDORAS:
 Pueden actuar sobre la célula completa
 Sobre la pared ó membrana celular
 Interferencia con el mecanismo genético
 Interferencia con el sistema enzimático
 A través de enlace con nutrientes esenciales
Las sustancias inhibidoras se encuentran tanto en alimentos de origen animal como en
alimentos de origen vegetal
Inhibidores en alimentos de origen animal:
Se han encontrado sustancias antimicrobianas en el huevo, leche y en las carnes de pollo, res,
puerco y pescado.
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SUSTANCIAS ANTIMICROBIANAS EN EL HUEVO:
 Lizosima (enzima conocida como agente lítico).- actúa a nivel de pared celular
 Avidina .- una molécula de avidina se combina con dos de biotina
 Conalbúmina.- forma un complejo estable con los iones férrico y ferroso. Forma también
complejos con el cobre.
 Inhibidores enzimáticos.- ovomucoides, ovoinhibidores y el inhibidor ficin-papain.
Además de las sustancias antimicrobianas el huevo posee un pH alcalino, inhibiendo el
crecimiento de una gran cantidad de microorganismos.
INHIBIDORES MICROBIANOS NATURALES DE LA LECHE:
 Lisozima.- en la leche humana esta en poca cantidad y su efecto sobre los m.o. no es
significativo
 Proteínas catiónicas.- actúan sobre las envolturas celulares, por unirse a sitios de enlaces
aniónico de la membrana y pared celular.
 Aglutininas o anticuerpos.- Pseudoglobulinoas y globulinas se han encontrado en la leche y
causan inhibición en varias especies de Propionibacterium.
 Leucocitos.- Fagocitan microorganismos
 Lacteninas.-tienen propiedades antiestreptococales
 Lactoperoxidasa.- Es la enzima peroxidasa de la leche que cataliza la oxidación de las
moléculas con peróxido de hidrógeno como fuente de oxígeno. Actúa sobre las enzimas,
ácidos núcleicos, sintesis de proteínas y membrana celular
 Lactoferrina.- Se combina con el fierro, inhibiendo el crecimiento de m.o. que requieren de
fierro.
 Ácidos grasos.- Pueden estimular el crecimiento, inhibirlo o no tener ningún efecto.
INHIBIDORES MICROBIANOS NATURALES EN CARNE DE RES, POLLO Y PESCADO
 Lisozima
 Anticuerpos
 Sustancias antiestafilococales
 Polipéptidos básicos
 Poliaminas, poliaminoácidos básicos.- La espermina y espermidina son poliaminas e inhiben
varios tipos de m.o. Los poliaminoácidos se combinan con componentes de la pared,
inhibiendo su sintesis, actúan también sobre los virus.
 Leucocitos
 Hormonas como la progesterona que ataca a bacterias Grampositivas, tiene acción
bacteriostática; el dietilestilbestrol que ataca a Staphylococcus aureus, tiene acción
bactericida y la desoxicorticosterona que ataca a bacterias Grampositivas, hongos y
levaduras.
SUSTANCIAS ANTIMICROBIANAS EN PRODUCTOS VEGETALES:
Los extractos y jugos de muchos vegetales se probaron para observar su actividad
antimicrobiana. En ellos se encontraron sustancias como: flavonoides, taninos, inhibidores
enzimáticos, lecitinas, ácidos grasos, ciclopropeno y ácido fítico.
20

Algunos ejemplos de sustancias inhibidoras presentes naturalmente en vegetales y frutas:
Producto vegetal Sustancia inhibidora Microorganismo inhibido
Frutas Acetaldehído Levaduras
Frutas Antocianinas Bacterias
Soya Ácido fítico Aspergillus parasiticus
Papa blanca Compuestos fenólicos A. parasiticus
Menta Taninos Antiviral
Cacahuate Taninos A. parasiticus
Cocoa Ácidos grasos libres A. parasiticus
Cebada inhibidor-proteasa A. parasiticus
Frutas Isoflavonoides Hongos
Frutas Ácidos orgánicos Bacterias
Fríjol Inhibidor.enzimático Celulasa-fúngica
Maíz Inhibidor-tripsina Hongos
Frutas cítricas Aceites esenciales Gram(+) y Gram (-)
Olivos Oleuropeina Lactobacillus y Leuconostoc
Extracto de olivo Taninos Hongos y levaduras
Cocoa Antocianinas Hongos y bacterias
Tomate Alfa tomatina Hongos y bacterias
Semillas de algodón Gossypol Gram (+), lev. Y hongos
Endospermo del trigo Polipéptidos básicos Patógenos, lev.,
y purotioninas Pseudomonas, Xantomonas
Extractos de
cebolla y ajo Reacciona con el sulfoxido Bacillus cereus, Candida
de cisteína thiosulfinato albicans, Criptococcus neoforms
Germen de trigo (semillas) Lectinas Trichoderma viride
FACTORES EXTERNOS O EXTRÍNSECOS:
Los factores extrínsecos de los alimentos son aquellas propiedades del medio ambiente de
almacenamiento que afectan tanto a los alimentos como a los microorganismos presentes en
estos.
 Temperatura
 Humedad relativa
 Concentración y tipo de gases de la atmósfera
TEMPERATURA.-
La temperatura es uno de los factores ambientales más importantes que regula el crecimiento
de los microorganismos. La temperatura no solamente se relaciona con la habilidad de un
microorganismos para crecer, sino también para sobrevivir.
21

La temperatura de desarrollo de un microorganismo afecta:
 Tamaño de la célula
 Productos metabólicos como: pigmentos, toxinas, etc.
 Requerimientos nutricionales
 Reacciones enzimáticas
 Composición química de la célula
Cada tipo de microorganismos tiene su temperatura mínima, óptima y máxima de
desarrollo.
CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS SEGÚN SU TEMPERATURA DE DESARROLLO
Psicrofílicos.- son aquellos microorganismos que crecen bien a 0ºC, y que producen una colonia
visible a ésta temperatura en 7, 10 o 14 días. Temperatura máxima = 20ºC
Temperatura optima = 15ºC
Temperatura mínima a 0ºC
Mesofílicos.- microorganismos que se desarrollan a temperatura medias. En un intervalo de
temperatura desde 20ºC hasta los45ºC. Hay dos grupos muy importantes:
 Microorganismos saprófitos temperatura optima entre 25 a 30ºC.
 Microorganismos patógenos temperatura optima entre 35 a 45ºC.
Termofilicos.- microorganismos que se desarrollan a altas temperaturas.
Temperatura mínima 35 a 45ºC
Temperatura optima= 45 a 65ºC
Temperatura máxima 60 a 90ºC
Termofilos obligados m.o. que no crecen a temperaturas de 37ºC
Termofilos facultativos m.o. que pueden crecer en los rangos de temperaturas para los
mesófilos.
Termodúricos.- microorganismos que pueden sobrevivir a altas temperaturas pero que son
incapaces de multiplicarse.
22

TEMPERATURA Y CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS
T ºC
100
.
Muerte de bacterias por calentamiento en
Tiempo suficiente.
80
60
Reproducción a velocidades reducidas
40
Reproducción normal
20
Reproducción a velocidades reducidas
0
HUMEDAD RELATIVA
La actividad de agua del alimento debe estar en equilibrio con la humedad relativa del medio
ambiente.
Si los alimentos se almacenan a:
Una humedad relativa < que la actividad de agua del alimento hay una perdida de
humedad en el alimento que si es muy rápida sufre quemaduras el alimento.
Una humedad relativa > que la actividad de agua del alimento hay formación de una capa
acuosa sobre la superficie del alimento, favoreciendo con ello el desarrollo microbiano.
23

La humedad relativa del medio ambiente de almacenamiento es importante desde el punto
de vista de calidad de los alimentos y del crecimiento de microorganismos en las superficies de
los alimentos.
ATMOSFERAS GASEOSAS.-
El tipo de gas en la atmósfera que rodea al alimento puede determinar los tipos de organismos
que llegan a ser dominantes. El oxígeno en la atmósfera favorece el crecimiento de tipos
aeróbicos. La ausencia de oxígeno, o un vació, permitirá que los anaerobios facultativos
lleguen a ser dominantes.
Los microorganismos varían ampliamente en su tolerancia al dióxido de carbono. En una
atmósfera de dióxido de carbono, el crecimiento de algunos microorganismos es totalmente
suprimido, mientras que otros se ven menos afectados.
En la conservación de alimentos por atmósferas controladas se usan proporciones de 10 a 20%
de dióxido de carbono para evitar el crecimiento tanto de aerobios como de anaerobios.
Bibliografía.-
Banwart, G. 1989. BASIC FOOD MICROBIOLOGY.
24

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