INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS
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Ing. Agr. Cora Dediol
Objetivos:
• Señalar el alcance del estudio de la Microbiología de los Alimentos
• Identificar a los alimentos como transporte de microorganismos patógenos • Reconocer las fuentes primarias de microorganismos en los alimentos y las
alteraciones que pueden causarles a los mismos. • Conocer conceptos de inmunología
• Definir a los microorganismos indicadores y aprender su empleo adecuado. La principal función de los microorganismos en la Naturaleza es perpetuar la especie. A través de su metabolismo obtienen energía para vivir y multiplicarse. Los microorganismos quimioheteroorganótrofos, degradan la materia orgánica y obtienen energía dando como productos otros compuestos orgánicos e inorgánicos.
Materia orgánica
(hidratos de carbono, proteínas, lípidos, etc.) microorganismos
Energía + compuestos
El crecimiento microbiano en los alimentos no tiene como objetivo “arruinar” nuestra comida, sino que como efecto de la actividad microbiana pueden degradarlos.
Fuentes primarias de microorganismos en los alimentos
Mencionaremos algunas fuentes primarias que reflejan el origen ambiental de los microorganismos en los alimentos
- Suelo y agua: muchas de las bacterias y hongos que viven en ellos tienen características en común, el ciclo del agua implica que sean en alto grado los mismos. Algunos microorganismos acuáticos son autóctonos de las aguas marinas, son esencialmente Gram - , como Alteromonas spp. Citaremos a Bacillus, Clostridium, Aeromonas, Pseudomonas y Vibrio.
- Plantas y productos vegetales: muchos microorganismos del suelo y del agua contaminan los vegetales, pero pocos tienen en ellos su hábitat. Se adhieren a sus superficies y obtienen de ellos sus nutrientes. Como ejemplos citaremos a las bacterias lácticas y a algunas levaduras. Hay bacterias patógenas de vegetales como Corynebacterium, Pseudomonas, Xanthomonas y diversos hongos.
- Tracto gastrointestinal: la microbiota intestinal no perdura mucho tiempo en el agua ni en otros hábitats, puede estar integrada por patógenos como Salmonella, Campylobacter, Escherichia, Shigella
- Utensilios de alimentos: el empleo de los diversos envases y utensilios en operaciones con alimentos, conlleva a la presencia de una microbiota normalizada. - Manipuladores de alimentos: los microorganismos presentes en las manos y la
indumentaria de los manipuladores refleja el hábitat y hábitos de los mismos. Son fuentes importantes también las fosas nasales, la boca, la piel y el tracto gastrointestinal. Ejemplos son Escherichia, Staphylococcus, Listeria, Proteus.
- Pienso de animales: los microorganismos pueden pasar de los piensos al ambiente y de allí a la piel de los animales, como Salmonella y Listeria.
- Piel de los animales: como el caso de las vacas lecheras, cuya microbiota puede contaminar la leche: Mycobacterium, Corynebacterium, Pseudomonas, Staphylococcus, Listeria y BAL, entre otras.
- Aire y polvo: los microorganismos del aire son alóctonos, lo utilizan como transporte, en general son Gram + , hongos y levaduras.
Se conocen como microorganismos alterantes aquellos que producen cambios en las características organolépticas, es decir, en la apariencia, olor y/o sabor, que torna a los alimentos inaceptables para el consumo. La alteración no es necesariamente peligrosa para la salud, pero en algunos casos es producida por patógenos. Podemos decir que es un problema de calidad.
Los microorganismos patógenos son aquellos que producen enfermedades y en nuestro estudio, usan a los alimentos como vehículo. Son un problema de seguridad alimentaria.
Microorganismos alterantes
Las alteraciones de los alimentos causan importantes pérdidas económicas a productores, distribuidores y consumidores. Entre las causas de las alteraciones se encuentran el crecimiento y la actividad microbiana y la acción de enzimas microbianas.
Las características físico químicas del alimento determinan su grado de susceptibilidad a la acción microbiana. Entonces se clasifican a los alimentos en perecederos, semiperecederos y no perecederos.
Son posibles muchos cambios químicos diferentes en los alimentos, debido a la gran variedad de compuestos orgánicos que los constituyen y a la variada microbiota que puede utilizarlos.
Estudiaremos los más importantes tipos de descomposición de los principales constituyentes:
- Compuestos orgánicos nitrogenados: la mayoría son proteínas, que hidrolizadas a polipéptidos y aminoácidos, son la fuente de nitrógeno para los microorganismos. Los péptidos pueden dar gusto amargo, los aminoácidos por el contrario dan sabores especiales .Si se produce la descomposición anaeróbica de las proteínas, o putrefacción, se producen olores repugnantes por la presencia de sulfuro de hidrógeno, de metilo y de etilo, mercaptanos, amoníaco, aminas, indol, escatol y ácidos grasos. Si los microorganismos actúan contra los aminoácidos, dan una gran variedad decompuestos como: ácidos, amoníaco, metilamina, dióxido de carbono, metano entre otros.
Otros compuestos de nitrógeno que se descomponen son: amidas, imidas, urea, aminas, purinas y pirimidinas.
- Compuestos orgánicos no nitrogenados: Los utilizan los microorganismos como fuente de energía y carbono también.
Los hidratos de carbono pueden ser respirados aeróbicamente a dióxido de carbono y agua. También pueden ser fermentados en anaerobiosis, resultando en una variedad de productos según la fermentación que se lleve a cabo, en general podemos nombrar a los ácidos grasos, ácidos orgánicos, alcoholes aldehídos, cetonas, dióxido de carbono, etc.
Ácidos grasos en general son oxidados a carbonatos, que alcalinizan el medio. Pueden oxidarse en aerobiosis a dióxido de carbono y agua. Pueden dar ácidos más sencillos. Los ácidos grasos saturados son degradados a ácido acético. Los ácidos grasos no saturados son degradados parcialmente.
Otros compuestos como los alcoholes son oxidados al correspondiente ácido orgánico, el acetaldehído a ácido acético o a etanol, los compuestos cíclicos son de difícil degradación.
Los lípidos son atacado s por lipasas microbianas dando glicerol y ácidos grasos, los fosfolípidos se degradan a glicerol, ácidos grasos y bases nitrogenadas.
Microorganismos patógenos
No siempre es fácil definir un microorganismo patógeno. Dependerá por ejemplo de la dosis, el tipo de alimento, los tratamientos que el mismo ha sufrido o sufrirá antes de ser ingerido, del grupo de población que lo consuma.
Las enfermedades transmitidas por los alimentos (ETA) constituyen un importante problema de salud a nivel mundial. La preparación y manipulación de los alimentos son factores claves en el desarrollo de las ETA, por lo que la actitud de los consumidores resulta muy importante para prevenirlas. De hecho, las estadísticas elaboradas por el Sistema de Vigilancia Epidemiológica de Enfermedades Transmitidas por Alimentos indican que prácticamente el 40% de los brotes de ETA reportados en la Argentina ocurren en el hogar.
Para que se produzca una ETA debe ingerirse el patógeno o bien sus productos tóxicos preformados. En el primer cado estaremos frente a una infección alimentaria y en el segundo caso hablaremos de intoxicación alimentaria.
La ruta más común de contaminación es fecal – oral, salvo algunas excepciones. La mayoría produce enfermedades gastroentéricas por dos mecanismos patogénicos diferentes:
- mecanismo enterotoxigénico: por elaboración de enterotoxinas en la luz intestinal - mecanismo invasivo: por penetración a través de la capa epitelial de la pared intestinal
En algunos casos pueden actuar los dos.
Puede ocurrir también una infección generalizada que se denomina septicemia
Hay patógenos que producen toxinas preformadas en los alimentos, pueden ser enterotoxinas y neurotoxinas, éstas últimas afectan al sistema nervioso.
Conceptos de Epidemiología
Las enfermedades no se transmiten si el individuo está solo, por lo tanto se estudian las enfermedades en relación con sus efectos en las poblaciones. La Epidemiología es el estudio de la incidencia, distribución y control de las enfermedades en las poblaciones. Se estudia la distribución de la enfermedad para identificar su origen y modo de transmisión, puede ser con un origen común o de persona a persona (Fig. 1) El conocimiento de aspectos clínicos y ecológicos de una enfermedad es importante para establecer medidas de sanidad pública, para controlar la enfermedad.
Con los datos relevados se elaboran estadísticas, en nuestro país lo realiza el Sistema Nacional de Vigilancia de la Salud (SNVS) (Ver hoja anexa al final)
Se define como prevalencia de una enfermedad a la proporción o porcentaje de individuos de la población que padecen la enfermedad en un momento dado.
La incidencia de la enfermedad es el número de individuos enfermos en una población de riesgo.
Las enfermedades pueden clasificarse según su incidencia en: (Fig. 2)
- epidémicas: cuando ocurre en un tiempo un número inhabitualmente alto de individuos enfermos de una comunidad. Puede ser de origen común (por alimentos) o transmitidas de hombre a hombre.
- pandémicas: se tratan de epidemias ampliamente distribuidas.
- endémicas: son aquellas que están continuamente en una población, pero con poca incidencia
Fig. 2: Clasificación de las enfermedades según su incidencia (Brock)
Un brote de la enfermedad tiene lugar cuando se observa un número de casos, generalmente en un corto periodo de tiempo, en una zona donde previamente solo había casos esporádicos.
Los reservorios son sitios donde permanecen los microorganismos patógenos, pueden ser animados o no. Por ejemplo el hombre es el reservorio de Shigella dysenteriae, agente causal de la disentería bacilar. Mientras que Clostridium botulinum se encuentra en el suelo.
Los portadores son individuos que no síntomas o éstos son muy leves y transmiten a los patógenos. Se habla de una infección subclínica.
La mortalidad expresa la incidencia de muertes en una población.
Hay un concepto que define la salud de la población y es la morbilidad que se refiere a la incidencia de todas las enfermedades, mortales y no mortales en una población.
En el desarrollo de una enfermedad se distinguen las siguientes etapas: Infección: el microorganismo se multiplica en el hospedador.
Periodo de incubación: tiempo que transcurre desde la infección hasta la aparición de los síntomas. Depende de la enfermedad, del tamaño del inóculo, de la virulencia, de la resistencia del hospedador.
Periodo agudo: punto cumbre de la enfermedad, con presencia de síntomas evidentes.
Periodo de declive: van cediendo los síntomas, el tiempo es variable.
Periodo de convalecencia: en el cual el paciente se recupera y vuelve a la normalidad.
En general los alimentos no son estériles y la presencia de microorganismos en ellos no significa necesariamente un peligro para el consumidor. Solo si se han violado los principios de higiene, limpieza y desinfección, los alimentos se convierten en potencialmente peligrosos, ya que se ha permitido la llegada de microorganismos y/o la multiplicación de patógenos.
No es practicable el examen microbiológico rutinario para detectar la numerosa serie de microorganismos patógenos y sus toxinas. Para algunos no se dispone de técnicas fiables, especialmente si el agente patógeno está en bajo número o tiene una distribución heterogénea en el alimento. Por otra parte no todos los laboratorios tienen las facilidades y capacidades técnicas precisas para realizar todas las determinaciones.
Por todo lo expuesto es que se utilizan grupos o especies de microorganismos, denominados microorganismos indicadores cuya enumeración o recuento se realizan con mayor facilidad. Cuya presencia en los alimentos, en determinado número, indica que estos productos estuvieron expuestos a condiciones que pudieron introducir microorganismos peligrosos y/o permitido la multiplicación de especies infecciosas o toxigénicas, no necesariamente presentes en la muestra analizada, pero que podrían hallarse en muestras paralelas. Sirven para evaluar la seguridad que ofrece el alimento como su calidad microbiológica.
Un buen microorganismo indicador debe cumplir con los siguientes requisitos: ⋅ Ser fácilmente diferenciable de otros miembros de la microbiota alimentaria.
⋅ Estar asociado a los microorganismos patógenos y no aparecer, salvo en bajo número, si éstos están ausentes.
⋅ Que posea los mismos requerimientos de crecimiento y las mismas tasas de multiplicación que el patógeno.
⋅ Que muera a una velocidad paralela a la del patógeno e idealmente sobreviva un poco más que él.
El análisis microbiológico de alimentos para la búsqueda de estos microorganismos suele utilizar técnicas sencillas y accesibles que permiten evaluar:
• calidad de la materia prima, problemas de almacenamiento, abuso de temperatura, vida útil: Recuento de aerobios mesófilos
• potencial contaminación fecal o posible presencia de patógenos: Escherichia coli, Coliformes termorresistentes
• contaminación por manipulación humana: Staphylococcus aureus coagulasa positiva
• contaminación post tratamiento térmico: coliformes, enterobacterias, Staphylococcus aureus coagulasa positiva, estreptococos fecales
• productos metabólicos de patógenos: que indican un peligro para la salud (termonucleasa)
Bibliografía
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