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MICROBIOLOGÍA
INFORME
BREVE
Eficiencia
de
la
desinfección
con
aceites
esenciales
y
ultrasonido
sobre
Escherichia
coli
inoculada
en
frutos
de
tomate
y
el
impacto
sobre
la
actividad
antioxidante
María
L.
Luna
Guevara
∗,
Juan
J.
Luna
Guevara,
Héctor
Ruiz
Espinosa,
Lucero
Leyva
Abascal
y
Carolina
B.
Díaz
González
ColegiodeIngenieríaenAlimentos,FacultaddeIngenieríaQuímica,BeneméritaUniversidadAutónomadePuebla,Puebla,México Recibidoel8deagostode2014;aceptadoel7deabrilde2015
DisponibleenInternetel29deagostode2015
PALABRASCLAVE Aceitesesenciales; Actividad antioxidante; Ultrasonido; Tomate; Escherichiacoli; Desinfecciónasistida
Resumen Lacrecientedemandadefrutosfrescospuedeconstituirunriesgoparalasaludde losconsumidores,teniendoencuentalagranvariedaddemicroorganismosqueestossuelen albergar.Elobjetivodelpresenteestudiofueevaluarlaeficaciadevariosprocedimientosde desinfecciónsobreEscherichiacolienterotoxigénica(enterotoxigenicE.coli[ETEC])inoculada entomateylaconservacióndelaspropiedadesantioxidantesdelosfrutosdesinfectados.Los frutosfueronsumergidosdurante5o10minendispersionesdeaceitesesencialesdeoréganoo tomillo(5o10ppm),combinadosonoconlaaplicacióndeultrasonido.Laactividadantioxidante sedeterminóporlaneutralizacióndelradical2,2-difenil-1-pricrilhidrazil(DPPH)ysereportó como porcentajedeinhibición(%I).Lostratamientosdedesinfecciónmáseficacesparauna significativareducciónlog10UFG/g(S)deETECfueroncon10ppmdeaceitedeoréganodurante
10min,conreduccionesS=3,05entratamientosindividualesyS=4,03enmixtos.Los%Imás altosselograroncontratamientosindividualesconsonicación(69,52y72,48)yentratamientos combinadosconaceitedetomillo5ppmyultrasonidodurante5y10min,convaloresde51,27 y53,31%,respectivamente.
©2015AsociaciónArgentinadeMicrobiología.PublicadoporElsevier España,S.L.U.Estees unartículoOpenAccessbajolalicenciaCCBY-NC-ND(http://creativecommons.org/licenses/ by-nc-nd/4.0/). KEYWORDS Essentialoils; Antioxidantactivity; Ultrasound; Tomato;
Efficacyofdisinfectiontreatmentsusingessentialoilsandultrasoundontomato fruitsinoculatedwithEscherichiacoliandimpactonantioxidantactivity
Abstract Freshproduceoftenharborsagreatnumberofmicroorganisms;hence,itsgrowing demandmayconstituteariskforconsumers.Theaimofthisstudywastoevaluatetheefficacy ofseveraldisinfectionproceduresagainst enterotoxigenicEscherichiacoli(ETEC)inoculated
∗Autorparacorrespondencia.
Correoelectrónico:lunaguevara@yahoo.com.mx(M.L.LunaGuevara). http://dx.doi.org/10.1016/j.ram.2015.04.004
0325-7541/©2015AsociaciónArgentinadeMicrobiología.PublicadoporElsevierEspaña,S.L.U.EsteesunartículoOpenAccessbajola licenciaCCBY-NC-ND(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
Escherichiacoli; Assisteddisinfection
ontomatofruitsandtheconservationoftheantioxidantpropertiesofthesedisinfectedfruits. Fruitswereimmersedfor5or10mininoreganoorthymeessentialoildispersions(5,10ppm), withorwithoutultrasoundtreatment.Antioxidantactivityofdisinfectedfruitswasdetermined astheabilitytoscavenge2,2-diphenyl-1-pricrylhydrazyl(DPPH)radicalsandwasreportedas percentageofinhibition(%I).Themostefficientdisinfectanttreatmentsshowingsignificant differences(p≤.05)betweenthereductionslog10CFU/g(S)ofETECwerethoseusing10ppm
oregano for 10min,withS=3.05inindividualtreatments andS=4.03inmixedtreatments. Thehighest%Iwasobtainedwithindividualsonicationtreatments(69.52and72.48),whilein combinedtreatmentsthe%Ivaluesincreasedwiththymeoil5ppmandultrasoundfor5min (51.27%)and10min(53.31%).
© 2015Asociación Argentina de Microbiología. Publishedby Elsevier España, S.L.U.This is anopenaccessarticleundertheCCBY-NC-NDlicense(http://creativecommons.org/licenses/ by-nc-nd/4.0/).
Eltomate(SolanumlycopersicumL.)esunodelos culti-vosdemayorimportanciaanivelmundialdebidoasugran consumo, comercialización e industrialización. Asimismo, este fruto se reconoce por sus propiedades antioxidantes y es la principal fuente de licopeno, de vitaminas A y C y de flavonoides; varios de estos compuestos están aso-ciadoscon laprevención deserias enfermedadescomo el cáncerylasafeccionescardiovasculares4.Sinembargo,el consumode tomatetambiénseha relacionado con múlti-plesbrotesdeenfermedadesgastrointestinalescausadaspor patógenoscomoListeriamonocytogenes,Escherichiacoliy
Salmonella1.
Conlafinalidadderemovery/oinactivaralos microorga-nismospresentesenestefruto,serequierentratamientosde lavadoydesinfecciónefectivosquecontribuyanamejorar lainocuidaddelosproductos.Reportesrecienteshan inves-tigadolaactividadantibacterianayantioxidantedeaceites esencialesprovenientesdelorégano(Origanumvulgare) y deltomillo(Thymusvulgaris)3,6.Asimismo,existenestudios sobreelusodelultrasonidocomounmétodode desconta-minaciónde productos frescos.Este resultapocoefectivo contralaeliminacióndemicroorganismospatógenosy,por tanto,requiereaplicarseenconjuntoconotrostratamientos dedesinfección12.Deacuerdoconlosantecedentes mencio-nados,enelpresente estudioseevaluaron losefectosde diferentestratamientosdedesinfeccióndetomateen tér-minosdeefectividadantimicrobiana yel impactosobrela actividadantioxidantedelosfrutosdesinfectados.
Untotalde110tomatesRomaVFgradodemadurez fisio-lógica provenientes de un invernadero con fertirrigación, ubicadoenlaSierraNortedePuebla,México,fueron colo-cadosenbolsasdeplásticoestérilesytransportadosparasu análisis.
Losfrutosenterosfuerondesinfectadosenhipocloritode sodioal5%por5min,enjuagadosconaguaestéril,secados durante5min e inoculadoscon ETEC aisladapreviamente ensuelosdeinvernaderosyfrutosdetomate.La identifica-cióndeestacepaserealizómediantepruebasbioquímicas IMViC,conlaadicióndepruebasdelsistemaautomatizado VITEK® (bioMérieux,México), yla confirmaciónseefectuó
mediantelareacciónencadenadelapolimerasa(PCR)con laamplificacióndelgenIngA7.
Paralapreparacióndelinóculobacterianoseaseguróuna poblaciónmayorde107UFC/mlconel ajusteauna
densi-dad óptica(OD) de 1,1 a 620nm. Esto fue verificado por
recuento en placa en medio agar eosina y azul de meti-leno(EMB,BDBioxon,México),trasunaincubacióna37◦C durante 24h. La identidad delas coloniasfue confirmada conpruebasbioquímicasclásicasIMViC.
La inoculación de los frutos se realizó por inmersión en caldo de soja tripticaseína (TSB, BD Bioxon, México) mediante agitación constante por 5min, luego de lo cual losfrutosfueronretirados delasoluciónyalmacenadosa 37◦Cdurante90min;elmencionadoprocedimientopermitió garantizarunapoblaciónmicrobianainicialde1×107UFC/g
defrutofresco.
Los frutos inoculados fueron sometidos a tratamientos de desinfección individuales (TxI) y mixtos (TxM) en dis-persionesde aceitesesencialesde oréganoytomillo, con ultrasonido o sin este, con tiempos de contacto de 5 y 10min.
Los aceitesfueron extraídosa partirde 100gde hojas secasdecadaespecieen1ldeaguabidestilada,yseempleó el método de hidrodestilación Clevenger con destilación durante2h10.Los aceitesfueron dispersados enunbuffer salinodefosfato,demododealcanzarconcentracionesde 5y10ppmenlassolucionesdesinfectantes.
Los tratamientos de desinfección TxI consistieron en introducirlosfrutosinoculadosenbolsasdeplástico esté-riles con agua destilada o con dispersiones de aceites de orégano y tomillo a las concentraciones y los tiempos de contacto previamente definidos.Para lostratamientos TxM,lostomatesembolsadossecolocaronenunba˜no ultra-sónico Elmasonic S30H (Elma, Singen, Alemania) con una cubade2,75ldecapacidadmáxima,queseoperóauna fre-cuenciade40kHz,unapotenciade80Wyunatemperatura de40◦Cduranteeltiempoestablecido.
Losrecuentosmicrobianosdelosfrutosdesinfectadosse realizaronmediantedilucionesdecimalesdesde10−2hasta
10−7;deestassesembraron100lporextensiónen
super-ficie en placas EMB, que luego fueron incubadas a 37◦C durante24h.Apartirdelosrecuentosmicrobianosse calcu-laronlosfactoresdereducciónlogarítmicaS,sobrelabase delosvaloreslog10UFC/gantesydespuésdelaaplicaciónde
cada tratamiento dedesinfección. Serealizaroncontroles defrutossininocularquefueronsometidosalos tratamien-tos TxI y TxM de desinfección; en todas las muestras se confirmólaausenciadeE.coli.
La evaluación de la actividad antioxidante de los fru-tos sometidos a distintos tratamientos de desinfección se
Tabla1 ReducciónSenrecuentosdeEscherichiacoliETECinoculadaenfrutosdetomatesometidosadistintostratamientos dedesinfección
S(reducciónlog10UFC/g)a
Tratamiento Concentración(ppm) tc=5min tc=10min
Sonicación − 0,85±0,07e,H 0,84±0,04f,H
AEorégano 5 1,57±0,025d,FG 2,65±0,17c,BCD
AEoréganoAEorégano+sonicación 10 2,53±0,10b,CD 3,05±0,03b,B
5 2,58±0,12b,CD 3,82±0,18a,A
AEorégano+sonicaciónEtomillo 10 3,04±0,083a,B 4,03±0,11a,A
5 0,01±0,035f,I 1,23±0,03e,GH
AEtomilloEtomillo+sonicación 10 1,57±0,31d,FG 2,26±0,04d,DE
5 0,97±0,16e,H 1,94±0,22d,EF
AEtomillo+sonicación 10 2,10±0,01c,E 2,89±0,01bc,BC
AE:aceiteesencial;tc:tiempodecontacto.
Lasletrasminúsculasdistintasindicandiferenciassignificativas(p≤0,05)entrelospromediosdelostratamientosparaunmismotiempo decontacto.Lasletrasmayúsculasdistintasindicandiferenciassignificativas(p≤0,05)entrelospromediosdetodoslostratamientos.
a Valorespromedios(n=3)±unadesviaciónestándar.
desarrollómedianteelprocedimientodeneutralizacióndel radical2,2-difenil-1-pricrilhidrazil(DPPH,Sigma, EE.UU.).
Seutilizaronextractosmetanólicosqueconsistieronen6g de pericarpio y pulpa en 30ml de una solución de meta-nol:agua (80:20% v/v) agitados a 125rpm durante 12h a 40◦C.Semezclaron500ldelosextractoscon 2ml dela soluciónDPPH(0,1mM),ytras30mindeincubaciónseleyó laabsorbanciaa517nm,empleandometanolcomoblanco. Conlosdatosobtenidossecalcularonlosporcentajede inhi-bicióndelradicalDPPH(%I)mediantelasiguienteexpresión:
%I=(Acontrol−Amuestra/Acontrol)×100
donde Acontrol correspondea la absorbanciade la solución
DPPHyAmuestraeslaabsorbanciadelosextractos
metanóli-cos.Losfrutoscontrolfuerontomatessininocularysinser sometidosatratamientosdedesinfección.
Todoslosexperimentosfueron realizadosportriplicado considerando un dise˜no completamente aleatorizado. Los resultados de S y %I fueron evaluados mediante un aná-lisisde varianza(ANOVA) dedoblevía. Las medias de los tratamientosfueroncomparadasmedianteelempleodela prueba de Tukey (␣=0,05). Los análisis fueron realizados conelsoftwareestadísticoStatisticalAnalysisSystem,GLM, versión6.12.
Se obtuvierondiferenciassignificativas (p≤0,05)entre losvaloresdeSconlostratamientosaplicados,yseobservó unincrementoenelefectoinhibitoriosobreel microorga-nismoinoculadoamayortiempodecontacto(t=10min)con ambasconcentraciones,5y10ppm(tabla1).
Los TxI con el aceiteesencial de orégano presentaron valores de S mayores que los del tomillo, con reduccio-nes cercanas a 3log10 UFC/g con 10ppm y 10min. Esta
observaciónsepodría relacionarconlapresenciade com-puestosantimicrobianos como timol, carvacrol,␣-pineno,
␥-terpinenoyp-cimeno,yareportadosporOyedemietal.8, oa laacciónejercidaporlahidrofobicidad delosaceites deorégano,quepropicianlalisiscelularalalterarla dispo-sicióndeloslípidosdelamembrana,conefectossobresu permeabilidad.
Con referencia a los TxI con tomillo, los valores de S observados, entre 1,57 y 2,26 log10 UFC/g con 10ppm
(tabla1),fueronsimilaresalosobtenidosporSinghetal.13, quienesaplicarontratamientosdedesinfección con 5ppm durante 10min en germinados de alfalfa inoculados con
E.coli.LasinvestigacionesdeSartorattoetal.10yBurt2 aso-cianlosefectosantimicrobianosdeltomilloconcontenidos detimol,␥-terpinenoyp-cimeno.
El tratamiento individual con ultrasonido como única accióndesinfectanteresultópocoefectivoycon reduccio-nes(S)similaresparalos2tiemposdecontactoempleados (tabla 1); los valores S obtenidos fueron comparables a los encontrados por Seymour et al.12 con condiciones de 26KHzyaguadestilada(39◦C)paraladesinfecciónde pere-jil.DeacuerdoconlocomunicadoporScherbaetal.11,el efectoinhibitoriodelasonicaciónsobreE.coliserelaciona conel incrementoenlaintensidadyesindependientede la duración de lostratamientos. La pérdida de viabilidad microbianasedebeaefectos mecánicos,primordialmente porcavitación,yestefenómenoproduceunincrementoen la temperatura y en la presión, que da˜nan la pared y la membranacelularbacteriana3.
Los TxMexhibieronenciertascondiciones de desinfec-ción efectos sinérgicos, y en otras, aditivos (tabla 1). El efectosinérgicosemanifestóconlosaceitesdeoréganoa 10ppmdurante10min,mientrasqueeladitivosepresentó coneste mismoaceitea5ppmdurante10min.Laeficacia delostratamientosmencionadossoncomparables con los resultadosdeKimetal.5,quienesreportaronvalores simi-laresconunasolucióncloradaa2mMenlechugainoculada conE.coli0157:H7.
Seha demostrado que el uso delultrasonido en forma conjunta con agentes desinfectantes o antimicrobianos incrementalaletalidadmicrobiana.Yu etal.15 comunica-ronunincrementoenlaactividadbactericidadeantibióticos conlaaplicacióndeultrasonidodebajaintensidad(70KHz), yatribuyenelefectoalfenómenodesonoporación,elcual afectalapermeabilidaddelamembranacelularyfacilitael flujodeantimicrobianoshaciaelinteriordelacélula.
Para los TxM con aceite de tomillo y sonicación, las reduccionesmássignificativasseobtuvieroncon10ppmde
Tiempo de contacto (min) (% ) Inhibición 0 20 40 60 80 Sonicación AE Oreg 5 ppm AE Oreg 10 ppm AE Tom 5 ppm AE Tom 10 ppm a A c D b BC b BCb C a A b BC b B b BC bBC
Figura1 Actividadantioxidanteexpresadacomo %de inhi-bición del radical DPPH en frutos de tomate sometidos a tratamientosindividualesdedesinfección.
Las columnas representan valores promedios. Las barras verticales muestran±una desviación estándar (n=3). Letras minúsculasdistintasindicandiferenciassignificativas(p≤0,05) entrelospromediosdelostratamientosparaunmismotiempo decontacto. Lasletras mayúsculas distintas indican diferen-ciassignificativas(p≤0,05) entrelospromedios detodos los tratamientos.
concentracióndeaceiteaplicadodurante5y10min(tabla 1).Elvalormáximo(S=2,89)obtenidoparaestetratamiento fuecomparableconeltratamientoindividualdeaceitede orégano a 5 y 10ppm durante 10min de contacto. Estos resultadosfueronsimilaresaloscomunicadosporRuiz-Cruz
etal.9,quienesaplicaronácidoperacéticoen concentracio-nesde80ppmparaalcanzarvaloresdeSde2y3conE.coli
ySalmonella,respectivamente.
Porotraparte,eltratamientocombinadocon5ppmde tomillosolomanifestóreduccioneslogarítmicas significati-vasconunmayortiempodecontacto(tabla1).
Lamayoractividad antioxidanteseverificócon la apli-cación de sonicación, que fue significativamente mayor (p≤0,05) respecto de los frutos sometidos a los TxI con aceites (fig. 1). Estos resultados son congruentes con lo reportado por Vilkhu et al.14, quienes mencionan que la aplicacióndel ultrasonido favorece la extracción yla dis-ponibilidaddeloscompuestosantioxidantesenvegetales. Los %I de los aceites esenciales presentaron diferencias significativasentresí,yengeneral,lamejoractividad anti-oxidanteseobservóconelaumentodeltiempodecontacto. Entrelosfrutostratadosconaceites,aquellosexpuestosa 10ppmdeaceiteesencial deoréganomostraron lamayor actividadantioxidante(fig.1).Sinembargo,los%I obteni-dos con losTxI con orégano y tomillofueron menores en comparaciónconlaaplicacióndesonicación,conlocualse podríainferirquesibienexistenvariosreportesque men-cionanlaspropiedadesantioxidantesdeestasespecias,los tratamientos con los aceites evaluados per se no permi-tieronincrementar la actividad antioxidantedelos frutos desinfectados.
Sehallarondiferenciassignificativas(p≤0,05)al compa-rarlos%IdelosfrutosexpuestosaTxMenrelaciónconla concentracióndeaceiteesencialempleada;lamayor acti-vidad antioxidanteseverificóen frutosdesinfectadoscon
Concentración (ppm) (% ) Inhibición 0 20 40 60
80 AE Oreg + Son 5 min AE Oreg + Son 10 min AE Tom + Son 5 min AE Tom + Son 10 min
5 10 b CDE ab ABC a ABa A bc DE a AB c E ab BCD
Figura2 Actividadantioxidanteexpresadacomo%de inhi-bición del radical DPPH en frutos de tomate sometidos a tratamientosmixtosdedesinfección.
Las columnas representan valores promedios. Las barras verticales muestran±una desviación estándar (n=3). Letras minúsculasdistintasindicandiferenciassignificativas(p≤0,05) entrelospromediosdelostratamientosparaunamisma con-centración.Lasletrasmayúsculasdistintasindicandiferencias significativas(p≤0,05)entrelospromediosdetodoslos trata-mientos.
tomillo 5ppm (fig. 2).Estos valores fueron 21% (5min) y 8,8%(10min)másaltosencomparaciónconlosfrutos some-tidos a desinfección asistida con orégano, en las mismas condiciones(fig.2).
Losresultadosobtenidosenestainvestigaciónpermiten concluir que losTxI y TxMcon aceites esenciales de oré-gano exhibieron la mayor actividad antimicrobiana sobre
E.coliETEC,quesemanifestócon valoresdereducciones logarítmicasentre3y4.Enrelaciónconlaactividad anti-oxidante, el tratamiento individual con sonicación fue el máseficaz;sinembargo,exhibióunefectoantimicrobiano mínimo(S<1).Los%Imásaltoscondesinfecciones combi-nadasselograronconaceitedetomillo5ppmyultrasonido durante5min(51,27%)y10min(53,31%).
Losresultadosdeeste trabajoalientan elinterésenla búsqueda denuevas alternativasparael tratamiento pos-cosecha detomate que consideren deformaconjunta las propiedadesantimicrobianasyantioxidantesde tratamien-tosconaceitesesencialesdeciertosvegetales,asistidoscon sonicación.
Responsabilidades
éticas
Proteccióndepersonasyanimales.Los autoresdeclaran queparaestainvestigaciónnosehanrealizado experimen-tosensereshumanosnienanimales.
Confidencialidaddelosdatos.Losautoresdeclaranqueen esteartículonoaparecendatosdepacientes.
Derechoalaprivacidadyconsentimientoinformado.Los autoresdeclaranqueenesteartículonoaparecendatosde pacientes.
Financiación
Los autores agradecen al Programa para el Mejoramiento delProfesorado,pertenecientealaSecretaríadeEducación PúblicadeMéxico,porhaberfinanciadoesteestudioatravés delaconvocatoriadeapoyoaexbecariosN.◦deFolio BUAP-EXB-768.
Conflicto
de
intereses
Losautoresdeclarannotenerningúnconflictodeintereses.
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