Las medidas que pueden aplicarse para impedir o retrasar las alteraciones microbianas de los alimentos - y la presencia en los mismos de microorganismos patógenos y de sus toxinas en niveles peligrosos para el consumidor - incluyen:

- La destrucción de los microorganismos que hay en el alimento

- El enlentecimiento o detención del crecimiento de los microorganismos

En cuanto al crecimiento microbiano debemos recordar que es sinónimo de multiplicación, y se refiere al incremento del número de células. El crecimiento de la mayoría de los microorganismos procariotas ocurre por fisión binaria, es decir, a partir de una célula se forman dos. Durante este ciclo de división celular todos los componentes estructurales de la célula se duplican.
El crecimiento microbiano se define por tanto como el incremento en el número de células microbianas de una población.

La velocidad de crecimiento es el incremento en el número de células o en la masa celular por unidad de tiempo. La velocidad específica de crecimiento es característica para cada tipo de microorganismo y medio de cultivo (sustrato).

El tiempo de generación es el tiempo requerido para que, a partir de una célula, se formen dos células, es decir, es el tiempo que tarda una población microbiana en duplicarse. Este tiempo varía considerablemente con los microorganismos y las condiciones ambientales como la temperatura.

La multiplicación de los microorganismos en los alimentos sigue, en gran parte, la dinámica del crecimiento microbiano en estudios experimentales en cultivos discontinuos en laboratorio.

La curva de crecimiento típica de un organismo unicelular en laboratorio la podemos ver representada en esta gráfica. Las curvas de crecimiento son distintas según el tipo de microorganismo y según variemos las condiciones del cultivo pero, a pesar de ello, todas ellas tienen en común una serie de fases:

- Fase de lag o fase de latencia: es una fase de adaptación. Se corresponde con la primera parte de la curva, y en ella el número de UFC permanece prácticamente constante.

-Fase logarítmica o exponencial: es la fase en la cual los microorganismos se multiplican con rapidez. Durante cada intervalo de duplicación se producen tantas nuevas células como se habían producido anteriormente de manera acumulada.

La fase continúa mientras no existan factores limitantes del crecimiento. En los cultivos discontinuos el factor que hace que cese el crecimiento puede ser el agotamiento de nutrientes, la acumulación de productos metabólicos tóxicos o una combinación de ambos. Una vez que esto ocurre el cultivo pasa a la

- Fase estacionaria en la cual no varía el número de microorganismos. En los cultivos en laboratorio posteriormente tiene lugar la

- Fase de muerte en la cual el número de microorganismos comienza a disminuir.

En esta curva se representa el log10 de "unidades formadoras de colonias" (UFC) por gramo o por mL de medio de cultivo o de alimento, frente al tiempo de incubación, bajo una serie dada de condiciones.

El pH y la acidez es otro de los parámetros ambientales más importantes que condicionan el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos. Las diversas especies de bacterias presentan también un pH máximo, un pH mínimo y un pH óptimo. Los limites de pH en los que pueden crecer los microorganismos varían mucho según el tipo de microorganismo de que se trate: cuanto más alejado del pH óptimo de un determinado microorganismo sea el pH del medio más lento será el crecimiento de dicho microorganismo.

Muchos microorganismos crecen a velocidad óptima alrededor de 7, pero pueden crecer bien entre pH 5 y 8. Hay sin embargo algunas excepciones: las bacterias acéticas, que tienen su óptimo entre pH 5,4 y 6,3 y las bacterias lácticas, cuyo óptimo se encuentra entre pH 5,5 (o incluso inferior) y 6. En general, las levaduras y los hongos son capaces de crecer a pHs mucho más bajos que las bacterias; los valores máximos de pH a los que es posible el crecimiento, son similares sin embargo, en levaduras, hongos y bacterias.

Como hemos visto en la Unidad 1, la cantidad de agua disponible de un alimento no se mide en términos de porcentaje de agua, sino mediante el parámetro a_w. La a_w de un alimento es la relación entre la presión de vapor de agua en el alimento y la presión de vapor del agua pura:

 a_w = PV del agua en al alimento / PV del agua pura

El valor de este parámetro lógicamente oscila entre 0,0 y 1,0.

Este parámetro se utiliza como medida de la cantidad de agua disponible en un alimento para el crecimiento microbiano. Es un factor intrínseco de cada alimento. La a_w es un factor con una influencia muy importante sobre el crecimiento microbiano. Varios métodos de conservación de alimentos se basan en modificar la a_w del alimento para inhibir o retrasar el crecimiento microbiano.

ComBase es un sitio web de uso libre: http://www.combase.cc/index.php/es/

Es un repositorio de datos online que describe la supervivencia y crecimiento de microorganismos patógenos en distintas condiciones ambientales y un conjunto de herramientas de software predictivo basado en éstos datos.

Una base de datos de respuestas microbianas en alimentos que contiene más de 50.000 entradas.

Una colección de modelos predictivos basados en los datos de ComBase para predecir crecimiento o inactivación de microorganismos en alimentos.

Combase se divide en varias herramientas;

1. El buscador ComBase ("ComBase Browser"); se compone de miles de curvas microbianas de crecimiento y supervivencia, que han sido cotejadas en institutos de investigación y de publicaciones.

2. ComBase Predictor; son una colección de herramientas basadas en los datos de ComBase para predecir el crecimiento o inactivación de microorganismos.

3. Además, existen Combase Modelos Predictivos ("Combase Predictive Models") y Recursos ("Resources").

Para acceder a estas herramientas hay que registrarse (si es la primera vez que accede) o identificarse (si ya tiene un registro previo hecho).

Hemos creado una cuenta en Combase que se puede utilizar sin necesidad de registrarse (si no lo desean).

Para identificarse en esta cuenta común deben:

- introducir la siguiente dirección de correo electrónico:

alumnoalteracion@universitas.usal.es

- introducir la siguiente clave de acceso: alteracion

- y hacer clic en el botón azul de 'LogIn'

 

Si es nuevo en ComBase debe registrarse.
Para ello, haga clic en el enlace "Sign up" le aparecerá una pantalla similar a la de la imagen de la derecha. Rellene los cuadros de texto:

- introducir dirección de correo electrónico (Email)

- introducir palabra clave (Password)

- confirmar palabra clave

- y haciendo clic en el botón azul de 'Sign up'

Si ya se tiene una cuenta en ComBase, únicamente debe Identificarse introduciendo:

- la dirección de correo electrónico (Email)

- la palabra clave elegida (Password)

- y haciendo clic en el botón azul de 'LogIn'

Una vez registrados e identificados se accede a la página principal de ComBase. Obtendrá una imagen similar a la de la imagen.

En la columna que aparece a la izquierda de la pantalla hay que seleccionar ComBase Predictor.

ComBase Predictor es un conjunto de modelos de crecimiento y modelos de muerte térmica para predecir la respuesta de varios microorganismos a distintos factores ambientales. Existen distintos tipos de modelos:

1. Modelos de Crecimiento
2. Modelos de Inactivación térmica
3. Modelos de inactivación no térmica

Estos modelos y programas están disponibles gratuitamente en Internet. Se trata pues, de una aplicación "on-line".

ComBase Predictor constituye una herramienta altamente eficaz para el diseño, comparación y validación de modelos predictivos. Eficaz en Microbiología predictiva.

Antes de utilizar el ComBase Predictor hay que seleccionar el tipo de modelo.

Seleccionar el modelo "Growth"

La página principal de ComBase Predictor Growth Model tiene un aspecto parecido a la imagen de la derecha y permite:

- Hacer predicciones tanto con una temperatura estática (a lo largo del tiempo) o o bajo condiciones de temperatura fluctuante en el tiempo.
- Efectuar hasta cuatro predicciones simultáneas.

Observe como existen varias áreas diferenciadas:

1.Indica el modelo de predicción seleccionado.

2. Temperatura estática o bajo condiciones de temperatura fluctuante y a_w o NaCl

3. Área para elegir el tipo de microorganismo.

4. Para introducir los parámetros de la simulación: temperatura, pH, concentración de NaCl o a_w (según lo seleccionado en el área 2) y nivel inicial de microorganismos.

5. Resultados de la predicción expresados por las constantes cinéticas de crecimiento: tasa máxima de crecimiento y tiempo de duplicación.

6. Área de resultados obtenidos en forma gráfica o de forma numérica (tabla).

7. Área para ampliar o reducir el tiempo de predicción.

- Tª estática o dinámica

- Actividad acuosa

Observe que existe la posibilidad de elegir la modalidad de:

- temperatura: estática o cambiante

- Actividad acuosa expresada como NaCl o como A_w

3. Área para fijar:

- Microorganismo

Por debajo bajo existe una zona con:

-un menú desplegable para la elección del microorganismo

 

4. Área para fijar:

- Parámetros de crecimiento

- Nivel inicial de microorganismos (Init. level)

- Temperatura (ºC),

- pH

- Concentración de NaCl (%) (o a_w según lo seleccionado en el área 2).

Áreas de resultados de ComBase Predictor "Growth Model"

Ejecutar la predicción; Al correr el modelo con los datos introducidos o seleccionados se generan los resultados de la predicción.
Los resultados se observan al presionar la tecla 'Enter' o 'hacer clic" en cualquier lugar de la página', después de cambiar un parámetro. Existen varias áreas para recoger los resultados obtenidos con el modelo:

5. Área de resultados de la predicción expresados por las constantes cinéticas de crecimiento.

- Resultados de la predicción expresados por las constantes cinéticas de crecimiento: tasa máxima de crecimiento y tiempo de duplicación (en el recuadro de color rosa en la imagen).

Seleccione categoría: modelos de crecimiento ("Growth Model")

En Temperatura:

"Static"

Dentro de temperatura seleccione la modalidad estática.

La modalidad cambiante o fluctuante ("Dynamic") es para introducir distintos rangos de temperatura a lo largo del tiempo.

En actividad acuosa:

NaCl

Seleccione el tipo de microorganismo: Brochothrix thermosphacta

En el áreas para fijar el microorganismo seleccione, en el menú desplegable: Brochothrix thermosphacta.

Brochothrix thermosphacta es un microorganismo responsable del deterioro de productos cárnicos y de pescado.

NOTAS

• La introducción de datos se puede efectuar introduciendo las cifras o desplazando el cursor
  
  
• Respecto a los parámetros de "Initial level" y "Phys. state", mantener los que pone el programa por defecto.
  
  
• Dado que el programa utiliza la notación numérica americana, los decimales deben escribirse con punto (.) en lugar de coma (,).

En Nivel Inicial:

• 3

En el área para establecer las condiciones en la casilla de "Init. level" escriba la cifra de 3 o compruebe que existe esa cifra.

El nivel inicial es el número de microorganismo por gramo expresados como log UFC/g. Por tanto, un 3 indica log UFC/g=3 lo que equivale a 1000 UFC/g.

En Estado Físico:

• dejar vacío

La casilla de "Phys.state" déjela vacía o borre la cifra existente. De esa manera el programa rellena automáticamente la cifra más adecuada.

El 'Estado Físico' es una dimensión entre 0 y 1 relacionada con la fase Lag o fase de latencia del microorganismo. Un 1 significa que el microorganismo se multiplicara inmediatamente sin fase Lag.

En Temperatura:

• 20 ºC

En la casilla de "Temp (ºC)" escriba la cifra de 20 o compruebe que existe esa cifra.

En pH

• 7

En la casilla de "pH" escriba la cifra de 7 o compruebe que existe esa cifra.

en NaCl:

• 0.6

En la casilla de "NaCl (%)" escriba la cifra de 0.6 o compruebe que existe esa cifra.

Tiempo en horas:

• 25

En la casilla que aparece debajo de la gráfica (Time (h)) introducir 25 horas.

Ejecutar la predicción:

Al presionar la tecla 'Enter' o 'Return' después de cambiar un parámetro.

Al correr el modelo con los datos introducidos o seleccionados se generan los resultados de la predicción:

• Resultados de la predicción expresados por las constantes cinéticas de crecimiento: tasa máxima de crecimiento (Log. conc/h) y tiempo de duplicación (h) en área de color naranja o área 3)
• Área de resultados obtenidos en forma gráfica o de forma numérica (área 6). Para pasar de una a otra activar el enlace "Chart" o "Data points".

Ver resultados:

• en gráfico

Al correr el modelo en las condiciones establecidas y durante las horas fijadas se efectúa la predicción siguiendo las fórmulas del modelo en forma gráfica expresando los log UFC/g durante el tiempo de duración fijado (en este caso unas 25 horas).

Ver resultados:

• en tabla

Encima de la gráfica aparece dos enlaces para ver los resultados obtenidos en forma gráfica o de forma numérica. Para ver los resultados en forma de tabla haga clic "Data points".

Aparece una tabla con la concentración de microorganismos expresados en Conc (Log10UFC/g) a intervalos regulares de tiempo.

Ver resultados:

• cinéticos

Debajo de la zona donde se introducen las condiciones aparecen 2 parámetros que definen el crecimiento bacteriano para esas condiciones:

• Tasa o velocidad máxima de crecimiento ("Max.rate"), y
• Tiempo de duplicación ("Dbl.time"), el tiempo en horas en las que se duplica la población.

Efectuar predicciones simultáneas.

Utilizando esta característica, es posible comparar las respuestas de diferentes organismos a un único conjunto de condiciones ambientales o las respuestas de del mismo microorganismo a condiciones ambientales variadas.

"Add prediction"

Haciendo clic sobre esta zona se añaden nuevas predicciones, hasta un máximo de cuatro:

NOTA: Hay que tener en cuenta que el programa siempre vuelve a los valores que tiene establecidos por defecto, por lo que cada vez que se añade una nueva predicción hay que volver a introducir todo los parámetros.

Se pueden variar las condiciones y ver la predicción para esas condiciones. Para ello hay que hacer clic sobre "Add prediction" y el programa nos muestra la nueva predicción, que se puede comparar con la que ya teníamos.

Para ver u ocultar el resultado de las distintas predicciones hay que pasar de una a otra, para ello se hace clic sobre sobre los iconos que aparecen a la izquierda de la zona coloreada.

Haga clic en: "Add prediction"

Recuerde que el programa siempre vuelve a los valores que tiene establecidos por defecto, por lo que cada vez que se añade una nueva predicción hay que volver a introducir todo los parámetros.

Seleccione el tipo de microorganismo: Brochothrix thermosphacta

En el menú desplegable para fijar el microorganismo, seleccione Brochothrix thermosphacta.

Mantenga las mismas condiciones que el caso anterior excepto la temperatura: cambiar 20 ºC por 5 ºC

En el área para establecer las condiciones en la casilla de "Init. level" escriba la cifra de 3 o compruebe que existe esa cifra.

La casilla de "Phys.state" déjela como aparece por defecto.

En la casilla de "Temp (ºC)" escriba la cifra de 5.

En la casilla de "pH" escriba la cifra de 7 o compruebe que existe esa cifra.

En la casilla de "NaCl (%)" escriba la cifra de 0.6 o compruebe que existe esa cifra.

En la casilla que aparece debajo de la gráfica (Time (h)) introducir 25 horas.

Ver resultados:

• en gráfico

Ver resultados:

• en tabla

Al igual que en la predicción anterior, encima de la gráfica aparece dos enlaces para ver los resultados obtenidos en forma gráfica o de forma numérica. Para ver los resultados en forma de tabla haga clic "Data points".

Aparece una tabla con la concentración de microorganismos expresados en Conc (Log10UFC/g) a intervalos regulares de tiempo.

Ver resultados:

• cinéticos

Debajo de la zona donde se introducen las condiciones aparecen 2 parámetros que definen el crecimiento bacteriano para esas condiciones:

• Tasa o velocidad máxima de crecimiento ("Max.rate"), y
• Tiempo de duplicación ("Dbl.time"), el tiempo en horas en las que se duplica la población.

Imagine que le encargan un estudio de predicción del crecimiento de Brochothrix thermosphacta bajo diferentes condiciones de temperatura, pH y concentración de NaCl (o a_w).

1º Acceda a Combase siguiendo las instrucciones del apartado 3. Registrarse/Identificarse
2º Para responder a las preguntas #1, #2 y #3, en el modelo de crecimiento ("Growth Model") introduzca las condiciones que se muestran en las imágenes de la izquierda de la/las preguntas correspondientes siguiendo las instrucciones del apartado 6. Efectuar una predicción
3º Para responder a las preguntas #4 y #5, realice 4 predicciones simultáneas introduciendo las condiciones que se muestran en la imagen de la izquierda de la/las preguntas siguiendo las instrucciones del apartado 7. Efectuar predicciones simultáneas.
4º Para contestar a la preguntas que se le plantean, haga clic en la casilla que antecede a la opción que considere más adecuada para enviarlas al servidor.

Siguiendo el ejemplo visto en el apartado 6 (en el que las condiciones de crecimiento seleccionadas corresponden a las de la imagen de la izquierda).

Pregunta 1:
¿En cuánto tiempo se prevé que B. thermosphacta alcance una concentración de 6 log UFC/g?:

a) 13 horas

b) 16,4 horas

c) 7 horas

Pregunta 2: Manteniendo las condiciones anteriores, si únicamente disminuimos la temperatura de 20 ºC a 5 ºC. Transcurridas 25 horas, el número de B. thermosphacta se incrementará en:

a) 1 log UFC/g

b) <1 log UFC/g

c) No se aprecia incremento en el número de UFC/g de B. thermosphacta

El tiempo de duplicación es el tiempo que requiere la población microbiana en determinadas condiciones para multiplicarse por dos.

Pregunta 3:
En base a esto, ¿Cuánto tiempo se requiere en cada uno de estos dos casos para duplicar el número de microorganismos?:

a) Cada 0.3 y cada 0.1 horas respectivamente, se duplica la población.

b) Cada 0.9 y cada 5.1 horas respectivamente, se duplica la población.

c) Cada 0.9 y cada 5.1 días respectivamente, se duplica la población.

Realizando 4 simulaciones simultáneas en las que las condiciones de crecimiento seleccionadas corresponden a las de la imagen de la izquierda donde:

Predicción 1. Temp 20 ºC, pH 7 y NaCl 0.6
Predicción 2. Temp 5 ºC, pH 7 y NaCl 0.6
Predicción 3. Temp 20 ºC, pH 5.5 y NaCl 0.6
Predicción 4. Temp 20 ºC, pH 7 y NaCl 3.00

 

Pregunta 4: Transcurridas 12 horas; ¿Modificando qué factores con respecto de la predicción 1 el incremento de UFC/g no supera 1 log ?:

a) Temperatura y a_w

b) Temperatura y NaCl

c) Temperatura y pH

Pregunta 5: Si por encima de log 7 UFC/g el alimento muestra la alteración/deterioro; ¿Qué estrategia/as elegiría para conservarlo en buenas condiciones 24 horas?:

a) Disminuir la Tª a 15 ºC

b) Disminuir la Tª a 5 ºC o disminuir el pH a 5.5

c) Aumentar la concentración de NaCl al 3%