Factores que favorecen el desarrollo de microorganismos en los alimentos

Un microorganismo requiere de ciertas condiciones para vivir y reproducirse, necesitan de ciertos elementos. Los alimentos constituyen un medio idóneo porque les proveen de los nutrientes y la humedad que necesitan para crecer.Como sabemos, la principal consecuencia de que un alimento sea atacado por un microorganismo, es que éste se modifica; los microorganismos deterioran los alimentos. Además, al desarrollarse sobre él lo pueden volver tóxico. ¿Cuáles son los factores necesarios para que estos microorganismos crezcan en determinados sitios?

Los microorganismos necesitan nutrientes para crecer, especí­ficamente proteínas y carbohidratos. Aunque hay que decir que, cada microorganismo tiene unas necesidades nutricionales específicas, existiendo especies que por ser poco exigentes pueden crecer sobre una gran variedad de substratos y otras, por el contrario, precisan vitaminas, aminoácidos, etc. para poder crecer y desarrollarse, los microorganismos pueden utilizar alcohol, azúcares, aminoácidos y lípidos como fuente de energía. 

Humedad. 

La mayor parte de los microorganismos necesitan agua para crecer. El ataque de los microorganismos es la principal causa de deterioro y su crecimiento está ligado a la cantidad de agua que contiene el alimento. La mayoría de los alimentos contienen suficiente agua como para favorecer el crecimiento; sin embargo, en el procesamiento de alimentos como es el secado o la congelación, el agua se elimina o permanece en estado sólido, lo que hace que no esté disponible para que los organismos lleven a cabo una actividad metabólica normal.

Las necesidades de agua de los microorganismos se deben definir en términos de actividad de agua (aw) en el medio. La aw tiene un valor máximo de 1 y un valor mínimo de 0. Cuanto menor sea este valor, mejor se conservará el producto. La actividad de agua está relacionada con la textura de los alimentos: a una mayor actividad, la textura es mucho más jugosa y tierna; sin embargo, el producto se altera de forma más fácil y se debe tener más cuidado. En general, las bacterias necesitan más actividad de agua para desarrollarse que las levaduras y que los mohos. 

Acidez (pH) 

La mayoría de los microorganismos crecen mejor a valores de pH en torno a 7,0 (6,6-7,5) mientras que son pocos los que crecen por debajo de 4,0. Cada especie crece en un rango determinado de pH y tiene un pH óptimo de crecimiento. Según el pH óptimo, los microorganismos pueden clasificarse en:

– Acidófilos

Rango aproximado de crecimiento entre 0-5,5 de pH.

– Neutrófilos

Rango aproximado entre 5’5-8.

– Alcalófilos

Rango aproximado entre 8-11’5.

Todos los microbios tienen un pH mínimo y máximo de desarrollo. Una manera de frenar su desarrollo es subirlo o bajarlo.

Generalmente, las bacterias son aquellas que crecen mejor a pH próximos a la neutralidad; sin embargo, la mayoría de las levaduras crecen a pH más ácidos (entre 4,0 y 4,5). Por otra parte, los mohos se desarrollan en un intervalo de pH más amplio, por eso los vemos en la mayoría de los alimentos. 

Temperatura. 

Probablemente sea la temperatura el más importante de los factores ambientales que afectan la viabilidad y el desarrollo microbiano. La temperatura más baja a la que un microorganismo puede crecer es -34ºC; la temperatura más elevada está por encima de 100ºC. La mayoría de los microorganismos crecen a temperaturas entre los 5ºC y los 60ºC. Cada microorganismo se desarrolla únicamente entre una temperatura mínima y otra máxima, situándose la temperatura óptima de crecimiento (aquella a la cual la velocidad de crecimiento es mayor) próxima a la máxima.

Según a la temperatura los microorganismos se clasifican en: 

Termófilos: tolerantes a temperaturas por arriba de 55° C. Crecen bien a 45º C y por encima de estas temperaturas con óptimas entre 55 y 65ºC. La mayor parte de las bacterias termófilas están incluidas en los géneros Bacillus y Clostridium, aunque son pocas las especies termófilas de estos géneros, pero tienen gran interés por la incidencia de estos en la industria conservera. 

Mesófilos: crecen en intervalos de 20 a 45° C con temperaturas óptimas entre 30 y 40º C. Hay un gran grupo de bacterias que están en este grupo. 

Psicrófilos: crecen a temperaturas de refrigeración - 0° C, pero no a temperatura mesófila (<15ºC). Los más comúnmente encontrados en los alimentos pertenecen a los géneros Alcaligenes, Pseudomonas y Streptococcus. 

Psicrótrofos: Crecen bien a 7º C o menores temperaturas y tienen su temperatura óptima entre 20 y 30º C. Pueden crecer a temperaturas de refrigeración - 0°C y a temperatura mesófila. En este grupo se pueden mencionar los géneros Aeromonas, Enterobacter, Citrobacter, Proteus, Pseudomonas y las levaduras Candida y Torulopsis. Del grupo de los mohos están los géneros Penicillium, Cladosporium, y Aspergillus. 

Los termotrofos: tolerantes a 45º C y también a 35º C.

La temperatura del ambiente que rodea al alimento es uno de los factores más importantes para la preservación del producto. Así podemos observar que la temperatura de almacenamiento de hortalizas es 10º C, mientras que para carnes es menor a 7º C. Un alimento cocido y que no se va a consumir en el momento se debe mantener a una temperatura ≥ de 57° C hasta el momento de ser consumido, ya que puede ser un vehículo de crecimiento bacteriano por abuso de temperatura. 

Para el caso de alimentos que no se van a consumir tan rápidamente, se pueden mantener refrigerados a ≤ 5° C. Cuando el alimento es cocido, enfriado y recalentado debe recalentarse de manera que todas las partes del alimento alcancen una temperatura de por lo menos 74° C durante 15 seg. A medida que el alimento se deja reposar durante cuatros horas o más a temperatura en la zona de peligro (42° C) permite que las bacterias se reproduzcan rápidamente exponiendo el alimento para que se alcancen niveles peligrosos. 

Oxígeno. 

No todos los microorganismos necesitan oxígeno, sin embargo, muchos otros lo requieren. Las bacterias presentan una respuesta amplia y variable al oxígeno libre, y sobre esta base se dividen en cuatro grupos: 

Aerobias: bacterias que se desarrollan en presencia de oxígeno libre. 

Anaerobias: bacterias que se desarrollan en ausencia de oxígeno libre. 

Anaerobias facultativas: bacterias que se desarrollan tanto en ausencia como en presencia de oxígeno libre. 

Microaerófilas: bacterias que crecen en presencia de pequeñísimas cantidades de oxígeno libre. 

Algunas bacterias tienen la facultad de crecer en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. Casi todos los mohos y levaduras encontrados en el interior o en la superficie de los alimentos son aerobios, aunque unos pocos tienden a ser anaerobios facultativos. El CO2, se usa para controlar los microorganismos en los alimentos, de allí que muchas industrias lo utilicen en la etapa de envasado. 

Tiempo. 

Los microorganismos necesitan estar durante algún tiempo en condiciones óptimas para crecer.

Estos son a grandes rasgos los factores que se deben considerar en el momento de elaborar un alimento. Dependiendo del alimento en cuestión, se debe tener en cuenta algún factor por encima de otros, sobre todo para ver qué técnica de estabilización nos conviene más aplicar a ese alimento.

Referencias:

Fuentes Anacleto Félix, Campas-Baypoli Olga Nydia y Meza-Montenegro Mercedes. Calidad sanitaria de alimentos disponibles al público de ciudad Obregón, Sonora, México. Departamento de Biotecnología y Ciencias Alimentarias, Instituto Tecnológico de Sonora, Sonora, México. RESPYN. Revista Salud Pública y Nutrición. Volumen 6 No. 3 Julio - Septiembre 2005. Disponible en http://www.respyn.uanl.mx/vi/3/articulos/ calidad_sanitaria.htm 

Pisabarro Antonio G. (2007). Microbiología general 2006 – 2007.

Efecto de los microorganismos en la inocuidad de los alimentos

Los microorganismos son organismos microscópicos aptos para llevar a cabo todas las funciones vitales, con organización unicelular y con la capacidad de formar agrupaciones simples de células. Los microorganismos están distribuidos en tres Reinos, uno procariota: Monera (bacterias), y dos eucariotas: Protistas y Hongos. Los virus también se incluyen dentro del objeto de la microbiología. Se hallan en el suelo, en las plantas, en el aire, en los organismos vivos o en el agua.

Los microorganismos pueden observarse en cultivos puros, donde todas las células se derivan de una sola bacteria por división asexual y son genéticamente idénticas. La manipulación de microorganismos debe realizarse en condiciones asépticas que eviten la contaminación externa y para su crecimiento requieren de un medio de cultivo adecuado.

La mayoría sobrevive en medios templados, húmedos y que no sean demasiado ácidos ni salados. Pero algunas viven en todo tipo de espacios. Los alimentos constituyen un medio idóneo para algunos microorganismos ya que les proveen de los nutrientes y la humedad que necesitan para crecer.

Las bacterias requieren oxígeno (aerobias) y se desarrollan en la superficie de los alimentos. Otras se generan en ambientes sin oxígeno (anaerobias) y se desarrollan en el interior de latas o carne. Se pueden clasificar según su comportamiento como:

• Las inofensivas e incluso útiles porque originan los sabores y aromas de ciertos alimentos: queso, yogur, embutidos, etc. También forman parte de algunos órganos, como la flora del intestino que, además de protegerlo, ayuda en sus funciones.

• Las perjudiciales que provocan alteraciones en los alimentos y los hacen inadecuados para su consumo, causan la putrefacción de carnes y pescados o leche agria. Son las denominadas alterantes, que estropean el alimento y limitan, con la ayuda de reacciones físico-químicas, la vida útil del producto.

• Las patógenas, con capacidad para provocar enfermedades, estos microorganismos no ocasionan alteraciones ni transformaciones del alimento (aspecto, color y sabor normales), por lo que su presencia es difícil de detectar. Se desarrollan a temperaturas templadas (corporales) y, una vez dentro del organismo, se reproducen y generan infecciones o elaboran toxinas.

Los hongos son visibles sin necesidad de utilizar un microscopio. En el alimento, forman una masa esponjosa que se extiende de forma rápida. Prefieren ambientes templados y húmedos, pero son poco exigentes y muy adaptables, por lo que se hallan en muchos alimentos, sobre todo, frutas, verduras, pan húmedo, quesos y mermeladas abiertas. Se diferencian, según su comportamiento, en tres grupos:

• Útiles: proporcionan sabores y aromas a ciertos quesos (roquefort, camembert).

• Perjudiciales: alteran los alimentos (reblandecimiento y manchas algodonosas).

• Patógenos: algunos crean sustancias tóxicas (micotoxinas) que pueden penetrar en el alimento y dañar el organismo. Es el caso de las aflatoxinas producidas por Aspergillus flavus en cereales y frutos secos almacenados en condiciones inadecuadas con altas temperaturas y humedad.

Las levaduras, a pesar de ser hongos microscópicos, se detectan en muchos casos por la formación de burbujas de CO2 y un ligero olor a alcohol. Necesitan azúcar y humedad para sobrevivir, algunas resisten la ausencia de oxígeno y concentraciones altas de sal. Se diferencian en dos grupos:

• Útiles: agentes gasificantes en los procesos de fabricación de pan y cerveza o en la producción de vino.

• Perjudiciales: alteran productos ricos en azúcar (frutas, mermeladas y zumos), ya que los fermentan y generan alcohol y gas.

Otros microorganismos patógenos relacionados con los alimentos son los virus, la forma más pequeña de vida y se adaptan a condiciones extremas, adoptan formas de vida latente capaces de aguantar mucho tiempo hasta encontrar un entorno óptimo de desarrollo. Su tamaño oscila entre 10-300 nanómetros (millonésima parte de un milímetro). Necesitan tejidos vivos para crecer, por tanto, no tienen la capacidad para desarrollarse en los alimentos. Las temperaturas de almacenamiento no influyen, pero pueden ser el medio de transporte hasta el cuerpo humano, como en el caso de la hepatitis infecciosa. Se transmiten a través del agua y de moluscos filtradores. Los virus son siempre patógenos, ya que son parásitos celulares.

Los microorganismos son de gran importancia para nuestra vida ya que sin ellos no podríamos llevar a cabo alguno de nuestros hábitos diarios como la alimentación. En nuestra dieta ingerimos alimentos como el yogurt, queso, pan, etc. y bebidas como la leche y el vino, en los cuales los microorganismos han tenido un papel fundamental.

Son vitales para el buen funcionamiento del aparato digestivo, llevando a cabo las fermentaciones y transformaciones de los alimentos ingeridos, y responsables también de la producción de algunas de las vitaminas esenciales para nuestro organismo. 

El crecimiento microbiano es mayor en condiciones óptimas con factores intrínsecos y extrínsecos (temperatura, humedad y oxígeno), benéficos para su desarrollo, como en la mayoría de los alimentos, contienen las características físico-químicas, además de las condiciones de almacenamiento y ambientales para los microorganismos. La velocidad de crecimiento en un determinado alimento significa mayor gasto de nutrientes, provocando alteraciones en el alimento. Es evidente que el deterioro de los alimentos está en relacionado con el crecimiento microbiano en los mismos. La presencia de mucosidad, de olor, aromas y sabores anormales, son algunas de las consecuencias del crecimiento microbiano en los alimentos. 

El desarrollo de ciertos microorganismos ocurre dentro de algunos rangos de pH, es por eso que de acuerdo al pH de diversos productos, es posible prever cuales microorganismos pueden estar presentes en dichos productos. 

La cantidad de agua en un alimento es un factor que determina la facilidad para el crecimiento de microorganismos que pueden deteriorarlo. El secado, el salado o la adición de azúcar, son métodos ancestrales de la conservación de alimentos cuyo principio básico reside en la disminución del agua disponible. Cuanto mayor sea la cantidad de azúcar o sal, menor será la cantidad de agua disponible y menor será la posibilidad de crecimiento microbiano.

Los mohos y las levaduras soportan ambientes con menos agua disponible que la mayoría de las bacterias. Aunque el crecimiento microbiano en un alimento no sea posible, no significa que los microorganismos no estén presentes en el mismo. Un gran número de microorganismos son capaces de mantenerse en estado latente en los alimentos cuya cantidad de agua es baja y después de la rehidratación pueden retomar la capacidad de crecer. 

La temperatura es uno de los factores más relevantes en el crecimiento de los microorganismos. Las infecciones de origen alimentario ocurren por la utilización de temperatura inadecuada durante el procesado de los alimentos.

Una humedad relativa muy elevada favorece el crecimiento de los microorganismos, especialmente de aquellos que se encuentran en la superficie. La deshidratación /secado se utilizada desde hace mucho tiempo como técnica de conservación de alimentos. Sin embargo su almacenaje debe efectuarse en condiciones de baja humedad relativa, en caso contrario, la humedad (agua) presente en la atmósfera tarde o temprano acabará por aumentar la cantidad de agua del alimento, aumentando así el riesgo de proliferación microbiana.

El oxígeno es para muchos organismos fundamental para su supervivencia (aerobios), para otros microorganismos (anaerobios), no es así, y otros son capaces de crecer o en ausencia o en presencia de oxígeno. 

La utilización de embalajes con atmósfera modificada, atmósfera controlada o envasado al vacío se desarrolló para mantener los productos frescos. Actualmente encontramos productos frescos (carnes, vegetales, etc.) en embalajes donde se indica “atmósfera modificada”. Estas técnicas, junto con la refrigeración, tienen un efecto positivo en el aumento del tiempo de vida de los alimentos retrasando la proliferación de los microorganismos.

Si existen microorganismo presentes capaces de crecer fácilmente en el valor de pH, probablemente no serán capaces de hacerlo con la cantidad de agua presente o con la concentración de oxígeno presente o a una temperatura de almacenaje. Existe así, una acción conjunta de varios factores, que simultáneamente, van a ejercer una acción de selección sobre los microorganismos presentes.

Los microorganismos psicrotróficos, son los que pueden formar colonias visibles a temperaturas de refrigeración. En términos generales, psicrótrofo significa desarrollo a bajas temperaturas, por lo que, en un sentido amplio, son psicrotróficos todos los microorganismos que pueden crecer y multiplicarse en frío, su temperatura óptima de crecimiento se estima entre 10°C a 20°C; son psicrófilos los que exigen temperaturas bajas y tienen su óptimo crecimiento a 0°C o sus proximidades.

Las bacterias termodúricas pueden sobrevivir a temperaturas considerablemente más altas que su temperatura máxima de crecimiento. Tales microorganismos sobreviven calentamientos sobre una matriz, que es el alimento, en rangos de temperatura que van de 60°C a 80°C. En la industria láctea, el término se refiere a aquellos microorganismos capaces de sobrevivir procesos de pasteurización pero no crecen a temperaturas de pasteurización. La fuente primaria de contaminación, es la inadecuada limpieza y sanitización de equipos y utensilios. 

Los microorganismos proteolíticos constituyen un grupo muy heterogéneo, en el cual podemos encontrar especies de los géneros, Clostridium, Bacillus, Proteus, Pseudomonas, Streptococcus, Micrococcus, Aspergillus, Penicillium y Mucor entre otros. La hidrólisis de la proteína por los microorganismos en los alimentos puede producir una variedad de alteraciones tanto en el olor como en el sabor y textura.

Los microorganismos lipolíticos o productores de lipasas contribuyen a provocar alteraciones en el sabor y el olor. Algunos ácidos grasos libres, liberados por la acción de las enzimas lipolíticas pueden impartir sabores y olores a rancio aún en concentraciones muy bajas. Los ácidos grasos menos volátiles son más susceptibles a la oxidación y luego a procesos de hidrólisis, dando por resultado alteraciones de sabor oxidativo. Muchas bacterias psicrotróficas, así como hongos y algunas levaduras son lipolíticas. Las lipasas bacterianas termo estables son de particular interés, debido a que alteran productos almacenados durante períodos largos, tales como queso y mantequilla.

Bibliografías

1. Microorganismos y alimentos, Education and culture lifelong learning programe Leonardo Da Vinci. http://www.epralima.com/infoodquality/materiais_espanhol/Manuais/3.Microorganismos_y_alimentos.pdf 
2. Manipulación de los alimentos, manual común. http://www.juntadeandalucia.es/empleo/recursos2/material_didactico/especialidades/materialdidactico_manipulacion_alimentos/PDF/Manual_Comun.pdf 
3. Microorganismos de alteración o deterioro. http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/4Alteracion_6541.pdf