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FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO Y
Crecimiento microbiano en alimentos
SUPERVIVENCIA DE LOS MICROORGANISMOS
EN LOS ALIMENTOS
La habilidad de los microorganismos para crecer o multiplicarse en un alimento
María Marcela Martínez Miranda esta determinada por:
M.Sc. Microbiología 1. El ambiente del alimento (factores intrínsecos)
Dpto. de Ingeniería de Alimentos
2. El ambiente en el que el alimento Martínez M.Sc.
Marcela es almacenado (factores extrínsecos)
Universidad de Caldas
Factores intrínsecos Factores extrínsecos
• Nutrientes • Temperatura
• pH • Humedad relativa del
ambiente
• Potencial redox y oxígeno
• Presencia y concentración
• Actividad de agua
de gases atmosféricos
• Constituyentes antimicrobianos • Presencia y actividades de
• Estructura biológica otros microorganismos
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES
Factores intrínsecos Productos de desecho
(productos de
Nutrientes para la síntesis fermentación; ácidos
CO2, etc; aceptores de
electrones reducidos)
Energía
para biosíntesis Energía para
la movilidad,
Anabolismo transporte de
(biosíntesis) nutrientes,
etc.
Macromoléculas y Catabolismo
otros componentes
Productos
químicos,
Marcela Martínez M.Sc. (fuente
luz
de energía)
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Los microorganismos presentes en
Contenido de nutrientes (1) alimentos varían ampliamente en
BACTERIAS
su requerimiento de nutrientes,
siendo las bacterias las que
requieren más nutrientes,
seguidas por las levaduras y los
La leche y alimentos preparados mohos.
tienen los 5 grupos de nutrientes Las carnes son ricas en proteínas,
en cantidades suficientes para el lípidos, minerales y vitaminas
crecimiento microbiano pero pobres en carbohidratos
MOHOS
LEVADURAS
Las frutas y verduras son ricas
en carbohidratos pero pueden
ser pobres en proteínas,
minerales y algunas vitaminas
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
Monosacáridos
Carbohidratos en alimentos
Hexosas: glucosa, fructosa, manosa, galactosa
Pentosas: xilosa, arabinosa, ribosa, ribulosa, xilulosa
Disacáridos
Lactosa
Sucrosa
Maltosa
Oligosacáridos
Rafinosa
Estaquiosa
Polisacáridos
Almidón
Glucógeno
Celulosa
Inulina
Hemicelulosa
Dextranos
Pectinas
Gomas y mucilagosMarcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Utilización de carbohidratos por los Proteínas en alimentos
microorganismos
• Proteínas simples
– Albumina (huevo)
– Globulinas (leche)
– Glutelinias (cereal)
– Prolaminas (granos)
– Colágenos (músculos)
• Proteínas conjugadas
• Péptidos
• Compuestos nitrogenados
no proteicos
Todos los microorganismos normalmente
presentes en los alimentos metabolizan
(aminoácidos, urea,
la glucosa amonio, creatinina)
Los mohos son, la mayoría,
Marcela Martínez M.Sc. capaces de usar polisacáridos Marcela Martínez M.Sc.
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Lípidos en alimentos Lípidos en alimentos
• Son sustratos menos preferidos por los m.o. para la síntesis de
energía y material celular.
• Muchos m.o. pueden producir lipasas y oxidasas lipídicas
extracelulares.
– Los mohos son más capaces de producir estas enzimas.
– Pseudomonas, Achromobacter y Alcaligenes
• La acción de estas enzimas está asociada con alteración
(rancidez) o con la producción de sabores deseables (quesos
madurados con mohos).
• Cepas de Lactobacillus acidophilus, pueden metabolizar
colesterol.
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Vitaminas en alimentos
Minerales en alimentos
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
FACTORES DE CRECIMIENTO E INHIBIDORES EN Constituyentes antimicrobianos
ALIMENTOS
• Algunas especies de plantas contienen aceites
esenciales que poseen actividad antimicrobiana:
– Eugenol clavos
– Alicina ajo
– Aldehído y eugenol canela
– Acil-isociocinato mostaza
– Eugenol y timol salvia
El huevo contiene lizosima
que es un inhibidor La leche contiene – Carvacrol (isotimol) y timol orégano
microbiano natural aglutinina que es
El tomate contiene
factores de crecimiento
un inhibidor • La leche de vaca contiene sustancias
microbiano natural
que estimulan el antimicrobianas: lactoferrina, conglutinina, y el
crecimiento de
Lactobacillus Marcela Martínez M.Sc. sistema lactoperoxidasa.Martínez M.Sc.
Marcela
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Estructuras biológicas Actividad de agua en alimentos
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Actividad de agua Presión osmótica
• La disponibilidad de agua depende • Plasmolisis: cuando una célula se introduce en una solución
de con baja actividad de agua, tal como una disolución de sal
– contenido de agua del ambiente (hábitat húmedo o seco) o de azúcar, pierde agua.
– concentración de solutos en el agua
• La disponibilidad de agua se expresa como actividad de agua
(aw
• Sus valores varían entre 0 y 1
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Presión osmótica Aw de alimentos
Turgencia: fenómeno por el cual las células al absorber agua, Alimentos Aw
se hinchan, ejerciendo presión contra las membranas Cereales, galletas, azúcar, sal, leche en polvo 0,10 a 0,20
celulares, las cuales se ponen tensas. Miel, chocolate, huevo seco < 0.60
Mermelada, jalea, frutos secos, queso
0,60 a 0,85
parmesano, nueces
Embutidos fermentados, carnes curadas secas,
0,85 a 0,93
leche condensada azucarada, jarabe de arce
Leche evaporada, pasta de tomate, pan, jugos
de frutas, pescado salado, embutidos, queso 0,9 a 0,98
procesado
Carnes frescas, pescado, frutas, vegetales,
0,98 a 0,99
leche, huevos
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
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Efectos de la Aw sobre el crecimiento Actividad de agua y crecimiento
de los microorganismos microbiano
• Influye en la GRUPOS MICROBIANOS Aw
multiplicación de los
microorganismos. Bacterias G – 0,97
Osmófilos
• En su actividad Bacterias G + 0,90
metabolica. Levaduras 0,88 Xerófilos
• En su resistencia y Hongos filamentosos 0,80
supervivencia. Bacterias halófilas 0,75 Halófilos
Hongos xerófilos 0,61
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Valores mínimos de Aw para el crecimiento de pH Y CRECIMIENTO
microorganismos importantes en alimentos
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
pH de alimentos Clasificación de los alimentos según su acidez
Grupo según grado de
Rango de pH Grupos de alimentos Microorganismos
acidez
Tipo de Productos cárnicos
Rango de pH Ejemplos
alimento Grupo 1: poco ácidos ≥5
Productos marinos Aerobios esporulados
Leche Anaerobio
Frutas, jugos de Hortalizas esporulados
Levaduras, mohos y
frutas, alimentos Mezcla de carne y
bacterias no
vegetales
Alimentos fermentados (a Grupo 2: semiácidos 4,5 ≤ pH < 5,0
Sopas esporuladas
pH menor a
de acidez partir de frutas, Salsas
4.6 Tomates Bacterias esporuladas
alta vegetales, carnes Peras Bacterias no
y leche) y salsas Grupo 3: ácidos 3,7 ≤ pH < 4,5 Higos esporuladas
para ensaladas. Piña Levaduras
Otras frutas Mohos
Alimentos Vegetales, Encurtidos
pH de 4.6 y Grupo 4: muy ácidos pH < 3,7 Pomelo
de acidez carnes, pescado,
mayor Zumos cítricos
baja leche y sopas.
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
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Valores de pH aproximado de productos lácteos,
cárnicos, aves de corral y pescado
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Valores aproximados de pH de algunas frutas Efecto del pH sobre el crecimiento
frescas y verduras microbiano
• Altera el funcionamiento de sus enzimas.
• Se altera el transporte de nutrientes al interior
de la célula.
• Afecta la interacción entre los iones H+ y las
enzimas de la membrana citoplasmática.
• La morfología de algunos microorganismos
puede resultar alterada por el pH.
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Rangos de pH donde crecen algunos organismos
pH y crecimiento microbiano presentes en alimentos
• Neutrófilos: pH entre 5.5 - 8
• Acidófilos: pH entre 0 - 5
• Alcalófilos: pH entre 8.5 – 11.5
RANGOS DE pH PARA EL CRECIMIENTO DE LOS
MICROORGANISMOS
Grupo Rango
Bacterias Gram negativas 4.5 - 9
Bacterias Gram positivas 4.0 – 8.5
Levaduras 2 – 8.5
Mohos Marcela Martínez M.Sc. 1.5 - 9 Marcela Martínez M.Sc.
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Potencial Redox (Eh) Potencial redox y crecimiento microbiano
• Aerobios:
El potencial redox (Eh)
mide la tendencia a donar – Obligados: requieren O2 para crecer (21%). Pseudomonas,
o ceder electrones Micrococcus, Bacillus, mohos.
Eh (+): el elemento de – Facultativos Son microorganismos que pueden crecer en
oxida presencia o ausencia de oxigeno. Enterobacterias,
Staphilococcus
Eh (-): el elemento de
reduce • Microaerofílicos: Requieren O2, pero a niveles más bajos que
los atmosféricos (1 - 15 %). Lactobacillus, Streptococcus,
El oxigeno es el principal Pediococcus
agente oxidante Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Potencial redox y crecimiento de
Potencial redox y crecimiento microbiano microorganismos en alimentos
• Anaerobios: organismos que carecen de sistemas respiratorios Grupo de
Rango de Eh microorganismo s que Ejemplos
y no pueden utilizar el O2 como aceptor final de electrones. pueden crecer
Mohos, levaduras,
– Estrictos: mueren en presencia del oxígeno Clostridium, +500 a +300 mV Aerobios Bacillus, Pseudomonas,
Propionibacterium Moraxella y Micrococcus
Bacterias acido lácticas y
– Facultativos: Pueden realizar metabolismo energético +300 a +100 mV Anaerobios facultativos bacterias de la familia
aerobio o anaerobio Enterobacteriacea
– Aerotolerantes: pueden tolerar el O2 y crecen en su +100 a -250 mV Anaerobios Clostridium
presencia aunque no pueden utilizarlo
Microaerofilicos Campylobacter spp.
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Factores extrínsecos Efecto de la temperatura sobre el
crecimiento
Temperaturas cardinales
Marcela Martínez M.Sc.
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Relación entre las tasas de crecimiento
Clasificación según la temperatura y la temperatura
• Psicrófilos
– Obligados (optimos a 15-18ºC)
– Facultativos, psicrotolerantes o psicrotrofos (óptimos a 20-30ºC)
• Mesófilos (óptimos 25-40ºC)
• Termófilos (óptimos >50ºC)
– Hipertermófilos (óptimos >80ºC)
– Termófilos facultativos: pueden crecer a <37ºC
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Clasificación según la Microorganismos psicrófilos
temperatura
• Hábitats fríos:
– Aguas oceánicas, especialmente los fondos (1-2ºC)
– Bolsas de agua en Ártico, Antártico, glaciares, etc.
• Adaptaciones bioquímicas al frío:
– Enzimas crio-resistentes
– Sistemas de transporte adaptados a frío
– Fosfolípidos de membrana aumentan proporción de ácidos
grasos insaturados
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Microorganismos Microorganismos termófilos
mesófilos
• Hábitats permanentemente calientes:
– Fuentes termales volcánicas terrestres
Streptococcus pyogenes
– Fuentes termales submarinas
– Acúmulos de compost y ensilados
• Adaptaciones bioquímicas
– Enzimas y ribosomas termorresistentes
– Membranas ricas en A.G. saturados
Escherichia coli – En Archaea: éteres de hidrocarburos con glicerol, e incluso monocapas
bioquímicas bifitanil-tetraéteres
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Cianobacterias
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Humedad relativa (HR) Gases atmosféricos
Se entiende por HR, la relación Características del CO2
entre la presión parcial de Incoloro, inodoro de sabor ácido.
vapor de agua y su presión de Soluble en agua y grasa originando un ligero sabor ácido.
saturación a una temperatura Bacteriostático y fungicida en valores por encima del 20%.
dada. A temperaturas bajas se potencia su efectividad.
Las HR elevadas favorecen la
multiplicación de
microorganismos,
Características del N2
especialmente a temperaturas Incoloro, inodoro e insípido.
de almacenamiento altas . Insoluble en agua y grasa.
Desplaza el oxígeno del envase evitando oxidaciones.
HR muy bajas determinan
Evita el colapso del envase.
pérdidas de peso en el alimento.
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Presencia y actividades de otros
Gases atmosféricos
microorganismos
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
Interferencia microbiológica
1. La microbiota de fondo o de origen necesita ser más
grande en número de células viables que los
organismos a ser inhibidos.
2. La microbiota interferente es generalmente
heterogénea y los roles específicos que las especies
individuales juegan no son claros.
– competición por nutrientes
– competición por sitios de adhesión
– alteración desfavorable del ambiente
Marcela Martínez M.Sc. Marcela Martínez M.Sc.
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“Los sueños de los grandes soñadores jamás llegan a cumplirse,
siempre son superados”
Marcela Martínez M.Sc. Alfred North Whitehead
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