Fig. 9.7. Desinfectantes orgánicos que liberan cloro; (a) cloramina T; (b) dicloroisocianurato sódico; (c) diclorodirnetilhidantoina.
5. Derivados del ácido isocianúrico. los ácidos dicloro
isocian úrico y tricloro isocianúrico tienen niveles muy altos de cloro
disponible, pero debido a su baja solubilidad en agua, para la desinfección
se emplean generalmente sus sales sódicas; las últimas, que se encuentran
en el comercio en forma pulverulenta, tienen contenidos de cloro disponible ligeramente
menores (por ej., 60 % el dicloroiso-cianurato de sodio; Fig. 9.7). Estos compuestos
son, como las cloraminas, relativamente caros, estables cuando se almacenan en estado
seco, no irritantes y liberan cloro lentamente; contrariamente a las cloraminas mantienen
su poder bactericida en un amplio rango de pHs (6-10). También se utilizan
en preparados a base de detergentes alcalinodesinfectantes.
6. Diclorodimetilhidantoina. Cuando este compuesto es puro (Fig. 9.7) es insoluble
en agua por lo que se emplea la de grado técnico en polvo con una pureza del
25 % aproximadamente que proporciona sobre un 16 % de cloro disponible. En muchos
aspectos la diclorodimetilhidantoina es similar a otros compuestos orgánicos
que liberan cloro, pero es la que presenta más poder bactericida en condiciones
ácidas.
9.6.2.2. Compuestos de amonio cuaternario
Los compuestos de amonio cuaternario, conocidos como «cuaternarios»,
«quats» y «QACs» son esencialmente sales de amonio con algunos
o con todos los átomos de hidrógeno del ion (NH4)
+ sustituidos por grupos alquilo o arilo; el anión generalmente
es un cloruro o bromuro. La fórmula general es por lo tanto:
donde R1, R2, R3 y R4 representan uno
o más grupos alquilo o arilo que sustituyen al hidrógeno y X-
representa un haluro: o Cl - o Br -
. El catión es la parte activa de la molécula, mientras que el anión
sólo es importante en lo que concierne a la solubilidad de QAC. Ejemplos de
los desinfectantes QAC más corrientemente utilizados son los siguientes: bromuro
de cetiltrimetil-amonio y cloruro de laurildimetilbencil-amonio; sus fórmulas
se muestran en la Figura 9.8. Las sustituciones posibles son teóricamente
muchas, pero para conseguir la máxima actividad la cadena alquilica debe contener
entre 8 y 18 átomos de carbono; en la práctica son pocos los QACs del
comercio.
Los QACs son bactericidas muy activos frente a las bacterias Gram positivas, siendo
menos eficaces frente a las Gram negativas, salvo que se les haya añadido
secuestrantes; las esporas bacterianas son relativamente resistentes, si bien previenen
su desarrollo. Las superficies, después de desinfectadas con QAC, presentan
una película bacteriostática debida a la adsorción del desinfectante
en la superficie; esta película evita el crecimiento subsiguiente de las bacterias
residuales. Cuando se necesite, el arrastre con agua puede mejorarse añadiendo
al desinfectante una pequeña cantidad de un surfactante no iónico.
los QAC mantienen su actividad en un amplio rango de pH, si bien donde son más
activos es en condiciones alcalinas débiles, cayendo rápidamente su
poder cuando el pH es menor de 5.
Comparados con los hipocloritos, los QAC son más caros, pero tienen muy buenas
propiedades: son muy poco afectados por la presencia de restos orgánicos,
no son corrosivos, si bien atacan a ciertos tipos de goma y no son irritantes de
la piel, salvo a grandes concentraciones, por ello pueden manipularse con bastante
seguridad.
Fig. 9.8. Desinfectantes QAC: (a) bromuro de cetiltrimetilarnonio; (b) cloruro de laurildimetilbencilamonio.
Los cuaternarios son estables incluso en soluciones diluidas y cuando están
concentrados pueden almacenarse mucho tiempo sin que pierdan actividad. Puesto que
son surfactantes catiónicos, poseen cierto poder detergente, pero, por supuesto,
no pueden emplearse junto con los sur factantes aniónicos, ni tampoco con
algunos agentes activos de superficie no iónicos. El agua dura disminuye la
actividad de los QAC con una potencia que depende de la longitud de la cadena alquílica
del QAC; si se utilizan agentes secuestrantes adecuados se recupera la actividad.
Debe tenerse cuidado al seleccionar el secuestrante, pues algunos son incompatibles
con ciertos QAC y dan lugar a su precipitación. Los álcalis fuertes
ejercen el mismo efecto y no pueden emplearse con muchos QAC; en general los detergentes
que contienen tales materiales deben enjuagarse cuidadosamente antes de añadir
el QAC. Los QAC forman frecuentemente una espuma vigorosa en solución por
lo que no sirven para los sistemas CIP ni para nebulizar. Habitualmente se utilizan
a concentraciones entre 50 y 500 ppm, a temperaturas mayores de 40 ºC y con
tiempos de contacto que varían entre 1 y 30 minutos.
Las biguanidas son otro tipo de desinfectantes catiónicos que se emplean a
pequeña escala; tienen las ventajas de ser más activos frente a las
bacterias Gram negativas, de no producir espuma y de no afectarles las aguas duras.
9.6.2.3. Iodóforos
Los iodóforos son mezclas solubles de yodo con un surfactante (típicamente
no iónico, si bien pueden emplearse también los aniónicos y
los catiónicos) que actúa como trasportador del iodo; se debe a éste
el poder bactericida. Los iodóforos pueden ser considerados, por lo tanto,
como detergentes-desinfectantes, aunque el poder detergente depende de la cantidad
de surfactante de la mezcla. Cuando se utilizan los iodóforos como desinfectantes,
se adiciona justo la cantidad de surfactante necesaria para disolver y estabilizar
el iodo, pero cuando se emplean como detergentes-desinfectantes debe añadirse
más surfactante para mejorar la detergencia. Aunque los iodóforos son
incluso menos afectados que los QACs por los cambios de pH, en la práctica
se les adiciona un componente ácido, corrientemente ácido fosfórico,
para disminuir el pH de la solución. Esto se debe a que donde más activos
son los iodóforos es el rango de pHs de 3-5, intervalo en el que el ácido
fosfórico actúa de tampón.
Los iodóforos destruyen rápidamente un amplio espectro de bacterias
y se parecen a este respecto a los hipocloritos, pero conservan también una
actividad razonable en presencia de detritos orgánicos con tal que el pH no
sea mayor de 4 y la cantidad de aquéllos no sea excesiva; sin embargo, frente
a las esporas los iodóforos son menos activos que los hipocloritos.
Los iodóforos son caros y consecuentemente no se utilizan mucho; no son corrosivos,
ni irritantes, ni tóxicos y tienen un ligero olor, pero hay que enjuagar bien
después de su empleo. Algunos materiales plásticos absorben el iodo
y se colorean al exponerlos a estos compuestos; también la goma suele absorber
el iodo, por lo que deben evitarse los contactos prolongados con los iodóforos
para prevenir la posible tinción de los alimentos. Una ventaja de los iodóforos
es que no les afectan las sales del agua dura; también son estables en forma
concentrada, si bien después de largos periodos de almacenamiento a temperaturas
altas es posible una cierta pérdida de actividad.
Los iodóforos se emplean principalmente en industrias lecheras en donde, además
de sus poderes bactericidas, su ácido fosfórico ayuda a controlar la
piedra de la leche; los iodóforos también se emplean en las industrias
cerveceras. En los sistemas CIP pueden producir espuma, por lo que en las formulaciones
para este fin debe incorporarse un surfactante de poca espuma. Se puede trabajar
con tem-peraturas de hasta 50 ºC y con concentraciones de iodo entre 10 y 100
ppm.
9.6.2.4. Compuestos anfóteros
Mientras algunos surfactantes anfóteros son principalmente detergentes con
escaso poder bactericida, hay otros, los derivados de la imidazolina, que son bactericidas
relativamente potentes y además detergentes débiles; un ejemplo lo
constituye el ácido etil-ß-oxipropiónico-imidazolina (Fig. 9.4).
Como ya se ha señalado, los compuestos anfóteros se presentan como
cationes o como aniones, dependiendo del pH de la solución y es en forma catiónica
como son bactericidas activos. Generalmente son más caros que los otros desinfectantes
y no son bactericidas especialmente potentes, aunque pueden mezclarse con los QACs
para mejorar su potencia. Son poco afectados por la materia orgánica o por
la dureza del agua, no son corrosivos, no son tóxicos e incluso diluidos son
inodoros y estables durante mucho tiempo. Sin embargo, suelen formar espuma y debido
a su alto precio y limitada actividad los desinfectantes anfóteros no se utilizan
mucho en la industria alimentaria.
9.6.2.5. Compuestos fenólicos
Muchos compuestos fenólicos son potentes bactericidas y se emplean mucho como
desinfectantes generales. Los compuestos fenólicos no se emplean como desinfectantes
en las fábricas de alimentos debido a sus fuertes olores y a la posibilidad
de que transmitan olores extraños a los alimentos.
9.6.2.6. Detergentes-desinfectantes
Los detergentes-desinfectantes, conocidos popularmente como detergentes antimicrobianos
son esencialmente combinaciones de ingredientes compatibles y complementarios; contienen,
además de un detergente, un desinfectante de forma que la limpieza y desinfección
se llevan a cabo en una sola operación. Muchos de los productos mencionados
más atrás se han empleado en combinación, de una u otra forma,
para producir detergentes-desinfectantes de diversa potencia; los grupos corrientemente
empleados se muestran en la Tabla 9.3. En la práctica las formulaciones detergentes-desinfectantes
suelen contener otros componentes, como agentes secuestrantes y tampones, siendo
frecuente el incluir dos surfactantes en una sola formulación, siempre que
sean compatibles.
Tabla 9.3. Combinaciones de detergentes/desinfectantes más utilizadas corrientemente
Cualquiera que sea su fórmula un buen detergente-desinfectante debe ser eficaz
idealmente frente a una gran variedad de suciedades y un amplio espectro de microorganismos;
su utilización debe ser posible en una gran variedad de situaciones, siempre
que lo permitan sus condiciones económicas. De hecho los detergentes-desinfectantes
son generalmente más caros y menos eficaces que sus componentes por separado,
pero pueden emplearse útilmente cuando la suciedad es ligera y cuando se desea
una limpieza a temperatura baja. Además no hay duda de que se consiguen ahorros
de tiempo y de trabajo cuando es suficiente una sola aplicación de detergente-desinfectante;
eso se refleja en el uso, cada vez mayor, de estos compuestos que están siendo
mejorados constantemente. Otra ventaja adicional adjudicada a los detergentes-desinfectantes
es que las bacterias peligrosas se destruyen durante su aplicación, mientras
que en la limpieza convencional las bacterias viables pueden eliminarse o arrastrarse
con los restos de detergente.
Cualesquiera que sean los agentes de limpieza y desinfectantes empleados, es importante
introducir formulaciones alternativas, con ciertos intervalos, para asegurar que
no se acumulan los restos alimenticios ni las bacterias resistentes.
9.6.3. Evaluación de los desinfectantes
Hay varias pruebas que pueden emplearse en el laboratorio para evaluar el poder biocida
de los desinfectantes frente a los microorganismos. Estas pruebas miden la velocidad
de destrucción de las bacterias seleccionadas o de otros microorganismos,
en condiciones preestablecidas; algunas de las más importantes de estas pruebas,
que no son obligatorias, las estudiaremos a continuación.
1. Prueba de Rideal-Walker. Se utilizó por primera vez en 1903, ha
sufrido muchas modificaciones con el transcurso de los años y la describe
el British Standard 541 (1934); actualmente y después de diversas enmiendas,
esta prueba se emplea mucho para el control rutinario de la calidad en la producción
por lotes y para el screening primario de formulaciones nuevas. Su propiedad más
destacada es que fue la primera prueba empleada en la que el desinfectante problema
se compara con un desinfectante de referencia estándar (fenol) de forma que
se establecen sus correspondientes actividades (coeficientes de fenol).
Tabla 9.4. Resultados típicos de la prueba de Rideal-Walker
En esta prueba se comparan las capacidades bactericidas de diluciones del desinfectante
problema con diluciones específicas de fenol, utilizando como estándar
un cultivo en caldo de 24 horas de un microorganismo (Salmonella typhi). El procedimiento
implica la adición de alicuotas de 0,2 ml del cultivo a 5 ml de las diluciones
del desinfectante o del fenol, mantenidas a 17-18 ºC. Después de unos
tiempos de contacto de 2,5; 5; 7,5 y 10 minutos, se inoculan en caldos estériles
cantidades determinadas (un asa de platino estándar) de la mezcla; a continuación
se incuban a 37 ºC, durante 48-72 horas, transcurridas las cuales se anota la
exis-tencia o ausencia de crecimiento microbiano. La Tabla 9.4 muestra un resultado
típico de esta prueba. El coeficiente de Rideal-Walker, o coeficiente de fenol,
se calcula dividiendo la dilución de desinfectante que presenta crecimiento
sólo en 2,5 y 5 minutos por la dilución del fenol que da el mismo resultado.
De la Tabla 9.4 se deduce que el coeficiente de Rideal-Walker para el desinfectante
X es, por lo tanto, 1.200/110 = 10,9 (aproximadamente).
La prueba de Rideal-Walker es fácil de hacer, pero presenta una serie de inconvenientes
(Croshaw, 1981). Entre ellos citaremos: (1) hay una cantidad insignificante de materia
orgánica en la mezcla desinfectante/microorganismo de la prueba y esto no
es reflejo de las condiciones encontradas normalmente en la práctica; y (2)
los resultados son específicos para el microorganismo empleado en la prueba,
esto es para S. typhi. Sin duda la prueba sería mucho más relevante
para la industria alimentaria si se empleara un amplio rango de microorganismos,
sobre todo si incluyera las principales bacterias encontradas en las líneas
de procesado.
2. Prueba de Chick-Martin. Posiblemente el mayor inconveniente de la prueba
de Rideal-Walker es la virtual ausencia de materia orgánica en la mezcla,
inconveniente que se ha obviado en el test de Chick-Martin. Esta prueba se empleó
por primera vez en 1908 y tras varias modificaciones se recogió en el British
Standard 808 (1938). Como hoy se practica consiste en añadir, como suciedad
orgánica, una suspensión de levaduras esterilizada para dar una concentración
final en la mezcla de 2,5 %; otra diferencia con la prueba de Rideal-Walker es que
sólo hay un período de contacto (30 minutos). En la Tabla 9.5 se muestra
un resultado típico que indica que se preparan diluciones seriadas al 10 %
y que se inoculan con la mezcla un par de tubos de caldo. El coeficiente de Chick-Martin
se obtiene dividiendo la media de la suma de la concentración más alta
de fenol que permite el crecimiento del microorganismo testigo (S. typhi) en ambos
tubos y la concentración más baja de fenol que no presenta crecimiento
en ambos tubos, por la correspondiente media de la suma de las dos concentraciones
del desinfectante problema.
Tabla 9.5. Resultados típicos de la prueba de Chick-Martin
Así, en la Tabla 9.5 el coeficiente Chick-Martin del desinfectante «X»
es:
Concentración media de fenol
(1,62 + 1,80)/2 = 1,71
Concentración media de «X»
(0,333 + 0370)/2 = 0,35
Por lo tanto el coeficiente será = 1,71/0,35 = 4,9 (aproximadamente)
3. Prueba mejorada de Kelsey-Sykes. Las pruebas del coeficiente de fenol de
cualquier tipo tienen el inconveniente de basarse en un concepto artificial, dando
resultados que son poco reproductibles y comparando el desinfectante problema con
otro irreal (el fenol). Cualquier prueba, racionalmente pensada, debería incluir
una media más real del efecto destructor microbiano que el simple «crecimiento»
o «no crecimiento» de S. typhi en el medio de recuperación, debería
disponerse de un mayor rango de microorganismos en donde elegir y debería
haber neutralizantes del desinfectante en el medio de recuperación, para prevenir
los efectos de «arrastre» (carry-over). Como respuesta a estas críticas
Kelsey y Sykes (1969) introdujeron una nueva prueba para evaluar los desinfectantes
que, después de ulteriores modificaciones, se convirtió en la prueba
mejorada del Kelsey-Sykes (Kelsy y Maurer, 1974). Esta prueba, que puede emplearse
en la evaluación de cualquier desinfectante, se describe brevemente a continuación.
En las primeras pruebas de screening se utilizan convencionalmente cuatro microorganismos
(Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa y Proteus vulgaris)
para determinar cuál es el más resistente al desinfectante; si se necesita
pueden utilizarse otros microorganismos, incluidos levaduras y mohos. Generalmente
se selecciona el microorganismo más resistente para llevar a cabo la prueba
que tiene lugar a 20-22 ºC (pueden emplearse otras temperaturas), utilizando
tres concentraciones distintas del desinfectante (por ej., la concentración
que se espera que supere la prueba y las concentraciones 50 % mayor y 50 % menor
que la primera). Las diluciones del desinfectante se preparan en agua dura estándar
(Organización Mundial de la Salud), lo mismo que la suspensión estándar
del rnicroorganismo (108-1010/ml),
que puede probarse en presencia y en ausencia de materia orgánica (es decir,
con o sin la adición a la suspensión anterior de un 2 % de levadura
estéril). Para cada concentración del desinfectante a examinar se preparan
caldos de recuperación (3 ml de cada, que como inactivador del desinfectante
contienen normalmente Tween 80) en tres series de cinco tubos.
Así en la prueba se añade 1 ml de la suspensión bacteriana a
3 ml de la concentración apropiada de desinfectante (tiempo cero); después
de 8 minutos se adicionan a cada uno de los cinco tubos de caldo de recuperación
de la primera serie 0,02 ml de la mezcla de desinfectante/microorganismo de la prueba.
Dos minutos más tarde (esto es 10 minutos después del tiempo 0), se
adiciona un segundo ml de suspensión bacteriana a la mezcla de desinfectante/microorganismo
de la prueba y después de otros 8 minutos (es decir 18 minutos desde el tiempo
cero), se mocula la segunda serie de cinco tubos de caldo de recuperación
de la misma forma que la primera serie. Finalmente, después de otros 2 minutos,
se adiciona un tercer ml de suspensión a la mezcla de desinfectante/microorganismo
de la prueba, se deja estar otros 8 minutos (tiempo total 28 minutos) y entonces
se inocula la serie final de tubos de caldo. Estos se incuban a 32 ºC durante
48 horas y se anota la presencia o ausencia de crecimiento (pueden emplearse otras
condiciones de incubación a las que se adapten mejor otros posibles microorganismos
elegidos para la prueba). En la Tábla 9.6 se muestra un resultado típico
de esta prueba. La falta de crecimiento del microorganismo de la prueba en dos, al
menos, de los cinco tubos, después de unos tiempos de contacto del desinfectante/microorganismo
de la prueba de 8 y 18 minutos (columnas 1 y 2), indica que el desinfectante es apto
para usarse a la concentración inicial (1,2 %) utilizada en la prueba; obviamente,
a medida que la prueba continúa el desinfectante se va diluyendo progresivamente
por la adición de la suspensión, lo que se traduce en un mejor crecimiento
en la segunda y tercera serie de tubos de caldo de recuperación. Puesto que
se ha visto que ocurren ligeras variaciones en las pruebas por duplicado, se recomienda
que la técnica se repita en tres días consecutivos, lo que convierte
a la prueba en relativamente compleja y necesitada de demasiado tiempo.
Cowen (1978) en una revisión crítica de la prueba de Kelsey-Sykes sugirió
que no servía para muchos tipos de desinfectantes, pero a pesar de ésta
y otras críticas, ha sido adoptada por muchos organismos oficiales de todo
el mundo para evaluar los desinfectantes, independientemente de su tipo y empleo
(Croshaw, 1981).
Tabla 9.6. Resultados típicos de la prueba kelsey-Sykes
4. Pruebas de superficie. Hay una serie de pruebas con desinfectantes que
implican el empleo de una película de microorganismos, desecada al aire, sobre
la que actúa entonces el desinfectante; la superficie de la película
se prepara como estándar con o sin la inclusión de materia orgánica.
Las superficies de acero inoxidable o de vidrio son las más empleadas, pero
se han utilizado otras muchas. Uno de estos métodos (Lisboa, 1959), usado
originalmente con el equipo lactológico, emplea tubos de acero inoxidable
de poca longitud (33 cm) provistos de tapas en ambos extremos. Se introducen en el
tubo suspensiones o suciedades adecuadas durante un tiempo determinado y después
se sacan. A continuación se vierte en el tubo el desinfectante a evaluar y
después de un tiempo de contacto (1 minuto) se desecha y se reemplaza inmediatamente
por una solución neutralizante para inactivar cualquier resto de desinfectante.
El número de microorganismos viables que permanecen en la superficie de la
película se obtiene con la técnica de la torunda o del lavado del interior
del tubo, determinando los recuentos en diluciones ad hoc de los líquidos
de lavado. Blood et al. (1981) han hecho algunas modificaciones a este método
adaptándolo a su empleo en la industria alimentaria.
9.7. EMPLEO DEL CALOR
El calor, como tal, se emplea como desinfectante en las fábricas de alimentos
y puede aplicarse en forma de vapor de agua, o de aire caliente. El método
de esterilización más eficaz es el calor en forma de vapor de agua
presurizado; el calor húmedo destruye los microorganismos, a temperaturas
relativamente bajas, al desnaturalizar sus proteínas, que son mucho más
estables en condiciones de sequedad, por lo que se requieren temperaturas más
altas y tiempos más largos para la destrucción microbiana con aire
caliente. Por lo tanto, hasta donde es posible, se utiliza el calor húmedo
para esterilizar el equipo, pero obviamente su eficacia depende también de
la temperatura y del tiempo empleados. El calor húmedo es un buen agente desinfectante
o esterilizante porque no es corrosivo, es económico, tiene excelente poder
de penetración, no deja residuos y es activo frente a la mayoría de
los microorganismos.
9.7.1. Vapor
El vapor saturado es un buen agente desinfectante y tiene la capacidad de destruir
todos los microorganismos, salvo las esporas bacterianas más termorresistentes.
Sin embargo, es esencial que el calor se aplique a las superficies, tanto internas
como externas, durante un tiempo suficiente para calentarlas a una temperatura de
unos 85 ºC en 1 minuto; en estas condiciones se destruirán todas las
formas bacterianas, salvo las esporas. Para conseguir lo expuesto puede necesitarse
un precalentamiento con vapor, durante muchos minutos, antes de que se alcance la
temperatura de tratamiento; se requieren tiempos de precalentamiento tanto mayores
cuanto mayores son las piezas del equipo a tratar. Desgraciadamente las pistolas
de vapor, de un tipo u otro, frecuentemente se utilizan mal y el corto tiempo que
aplican vapor al equipo puede ser más dañino que beneficioso, al proporcionar
calor y humedad a las bacterias que les permite desenvolverse bien, especialmente
en presencia de restos o suciedades alimenticios. También puede hacerse un
mal uso de pistolas y mangueras si se aplican a partes del equipo defectuosamente
impermeabilizadas (por ej., motores) con lo que se producen fallos de lubrificación
o eléctricos; debe recordarse siempre que el vapor per se no es un agente
de limpieza y por lo tanto sólo debe emplearse para tratar las superficies
limpias.