Intervenciones para Inhibir o Inactivar Bacterias Patógenas en Alimentos

Las características de un producto alimenticio que lo hacen aceptable para el consumo varían entre las poblaciones del mundo. Una característica que es globalmente aceptada por todas las poblaciones es que los alimentos deben estar libres (O casi libres) de patógenos humanos. Para controlar los microorganismos patógenos, los humanos han ideado varios métodos de intervención que inhiben el crecimiento o inactivan microorganismos. La efectividad del método de intervención no solo depende del método sino también del microorganismo objetivo, el medio ambiente y las características del producto alimenticio.

Factores Microbianos

Uno de los factores que afectan la susceptibilidad de los microorganismos a los métodos de inhibición o intervención son las características de los propios microorganismos. Por ejemplo, hay cinco grupos principales de microorganismos que son preocupantes en los alimentos: Bacterias, mohos (También conocidos como hongos), levaduras, protozoos (También conocidos como parásitos) y virus. Una diferencia importante entre los grupos es que las bacterias, los mohos y las levaduras pueden reproducirse en un alimento dado si las condiciones son propicias para el crecimiento. En contraste, los protozoos y los virus generalmente no se reproducen en los alimentos. Los protozoos y los virus deben infectar a un huésped vivo, replicarse y excretarse en un ambiente donde pueden contaminar un alimento y luego re-infectar un huésped. Por lo tanto, aunque los protozoos y los virus no se replican en los alimentos, aún deben inactivarse para prevenir enfermedades.

Algunas bacterias Gram-positivas de los géneros Bacillus, Clostridium, Alicyclobacillus, Desulfotomaculum, Geobacillus y Sporolactobacillus son capaces de producir esporas. Las esporas son una etapa latente de un microorganismo y son más resistentes que las células vegetativas a los tratamientos de inactivación como el calor, los antimicrobianos y la irradiación. La superficie externa de las esporas se compone de dos capas distintas: Una capa de peptidoglucano que forma la corteza de las esporas y una capa externa que está compuesta de proteínas que ayudan a la exclusión de compuestos que pueden degradar la capa. También se ha encontrado que los perfiles de ácidos grasos difieren en estados vegetativos y de esporas, con bacilos formadores de endosporas que tienen mayores proporciones de ácidos grasos saturados de cadena ramificada en las esporas (Song et al. 2000). La espora también tiene un menor contenido de agua, lo que ayuda a la supervivencia durante los tratamientos con calor (Setlow 1995). Estas propiedades les han dado a las bacterias formadoras de esporas la capacidad de sobrevivir a muchas condiciones difíciles y germinar a un estado vegetativo cuando mejoran los nutrientes u otras condiciones ambientales.

Factores Ambientales

Las condiciones ambientales o de almacenamiento experimentadas por los microorganismos y su respuesta a esas condiciones pueden influir en la susceptibilidad de los microorganismos al proceso de intervención. Estos factores ambientales se conocen como factores extrínsecos, y los dos más importantes son la temperatura y la atmósfera.

Los microorganismos pueden clasificarse por las temperaturas óptimas a las que pueden crecer: Psicrófilos, psicrótrofos, mesófilos y termófilos. Los psicófilos son organismos que prosperan en ambientes fríos y tienen un rango de crecimiento de −5°C a 35°C. Su rango de crecimiento mínimo es de −5°C a 5°C, el óptimo de 12–15°C y el máximo de 15–20°C. Estas especies son principalmente de origen marino, y muy pocas son importantes para los alimentos, excepto posiblemente para el deterioro de los alimentos marinos. El término psicrótrofo (De «psicro» que significa «frío» y «trófico» que significa «alimento» o «alimento») se usa para describir aquellos microorganismos que crecen relativamente bien a 7°C o menos y tienen temperaturas óptimas de 20-30°C (Jay et al. 2005). Ejemplos de estos organismos son los patógenos transmitidos por los alimentos Yersinia enterocolitica y Listeria monocytogenes, las bacterias de descomposición Pseudomonas, así como las levaduras y mohos. La categoría en la que se encuentran la mayoría de los patógenos humanos y animales y la mayoría de los microorganismos de descomposición de los alimentos son los mesófilos («meso» significa «medio» y «phile» significa «amor»). Su rango de crecimiento mínimo es de 5–15°C, el óptimo de 30–45°C y el máximo de 35–47°C. Ejemplos de estos patógenos en el grupo son Escherichia coli, Salmonella, Clostridium botulinum y Staphylococcus aureus. Los termófilos (“termo” que significa “caliente” y “phile” que significa “amor”) son los microorganismos que pueden crecer a las temperaturas más altas. Su rango de crecimiento mínimo es 40–45°C, el óptimo 55–75°C y máximo 60–90 ° C. La importancia principal de los termófilos para la microbiología de los alimentos es que pueden ser una fuente de deterioro y, a menudo, son formadores de esporas. Estos organismos son de interés en la industria conservera; Algunos ejemplos incluyen Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum y Geobacillus stearothermophilus.

Los microorganismos pueden clasificarse según los requisitos atmosféricos para su proliferación. Los microorganismos que requieren oxígeno se llaman aerobios estrictos. Algunas bacterias (p. Ej., Pseudomonas) y la mayoría de los mohos son aerobios estrictos. Esto es importante porque eliminar el aire evitará su crecimiento. Por lo tanto, el envasado al vacío de alimentos o el uso de envases herméticamente cerrados (Por ejemplo, en latas de metal) evitarán el crecimiento de aerobios estrictos. Los anaerobios facultativos comprenden el grupo más grande de microorganismos relacionados con los alimentos. Son capaces de crecer con o sin oxígeno presente. Los anaerobios estrictos no pueden crecer en presencia de oxígeno. Estos organismos no requieren el uso de oxígeno como aceptor final de electrones en la cadena de transporte de electrones durante la respiración celular. Por lo tanto, las atmósferas anaerobias permitirán el crecimiento de anaerobios facultativos y estrictos. Algunos patógenos transmitidos por los alimentos, así como los microorganismos de descomposición, pueden sobrevivir en atmósferas anaeróbicas, como Clostridium. El dióxido de carbono como atmósfera tiene efectos variables sobre el crecimiento y la supervivencia microbianos y puede estimular, inhibir o no tener impacto en el crecimiento (Daniels et al. 1985; Taniwaki et al. 2009).

Factores Intrínsecos

Las propiedades que influyen en la susceptibilidad aportada por las propiedades de los alimentos se denominan factores intrínsecos. Los más importantes para la inhibición e inactivación del crecimiento son el pH, el potencial de oxidación-reducción, la actividad del agua y las sustancias inhibidoras.

El pH de un producto alimenticio influye tanto en el crecimiento microbiano como en la supervivencia. El pH se expresa en una escala log 10 y se define como pH = −log [H⁺]. El pH es la medida de la acidez o alcalinidad en un ambiente. Los rangos generales de pH para el crecimiento de varios tipos de microorganismos se muestran en la siguiente Tabla. Sin embargo, hay organismos que pueden tolerar un pH fuera de estos rangos. Por ejemplo, Lactobacillus (3.0–4.4) y Acetobacter (2.8) pueden tolerar rangos de pH más bajos. Algunas bacterias proteolíticas pueden crecer a un pH máximo más alto porque durante el crecimiento producen aminas para amortiguar el pH alto.

El pH de un sistema alimentario a menudo determinará el tipo de microorganismo que crece en un alimento. Los alimentos con pH neutro permitirán que las bacterias se reproduzcan más rápido, mientras que los alimentos ácidos permitirán una proliferación más rápida de levaduras y mohos. El crecimiento de microorganismos está influenciado tanto por el pH inicial como por la capacidad de amortiguación de los alimentos. La capacidad de amortiguación se puede definir como la resistencia de un alimento a los cambios de pH. Cuanto mayor es la capacidad de amortiguación, más resiste el producto alimenticio a los cambios de pH con la adición de un ácido o una base. La capacidad de amortiguación en los alimentos con una alta concentración de carbohidratos es baja, mientras que, en los alimentos con altas proteínas, como la carne o la leche, la capacidad de amortiguación es alta.

La oxidación es la pérdida de electrones y la reducción es la ganancia de electrones. En general, el potencial de oxidación-reducción (Eh) es la capacidad de un sustrato para ganar o perder electrones y se mide en milivoltios (mV). Eh se puede medir con un electrodo de platino usando un medidor de pH y se calcula mediante la siguiente ecuación: Eh = E₀ + RT/nFln[ox] / [rojo] (E₀ = potencial de electrodo estándar, n = número de electrones en semirreacción, R = constante de gas universal, F = constante de Faraday y T=K). Los alimentos que están más altamente oxidados tendrán un potencial eléctrico positivo, y aquellos que se reduzcan tendrán un potencial eléctrico negativo. Los microorganismos aerobios requieren valores Eh positivos y los anaerobios requieren valores Eh negativos. Los rangos de Eh necesarios para el crecimiento de bacterias se pueden encontrar en la Tabla 2. El crecimiento de microorganismos también puede influir en la Eh de un producto alimenticio. Los aerobios pueden reducir el potencial de oxidación-reducción de un producto alimenticio y pueden reducir Eh a través de la siguiente reacción química:

½O₂ + 2H⁺ + 2e^– → H₂O

Los alimentos de origen vegetal tienen valores de Eh alrededor de +400 mV. Los quesos tendrán un rango de −20 a −200 mV (Banwart 1979). La Eh de la carne cambiará durante el procesamiento: el Prerigor es de +250 mV, el postrigor de +10 a −130 mV y la carne molida de carne +300 mV (Jay et al. 2005).

La actividad del agua (a_w) es una medida del agua disponible para el crecimiento microbiano. Se define como el equilibrio de humedad relativa de un producto alimenticio; la escala para la actividad del agua es de 1.0 (agua pura) a 0. El crecimiento microbiano se ve afectado por la a_w, ya que, con una actividad de agua reducida, hay menos agua disponible en la célula para que el microorganismo la use en procesos bioquímicos. El a_w de un producto alimenticio depende de los solutos presentes en un sistema alimentario y su interacción con el agua. Los solutos más comunes utilizados para reducir la actividad del agua son el azúcar o la sal, pero otras sustancias también pueden reducir la actividad del agua, como los polioles (Por ejemplo, el xilitol). Por lo tanto, los constituyentes de la matriz alimentaria juegan un papel importante en la a_w. La actividad del agua para varios alimentos se puede encontrar en la siguiente tabla, mientras que la a_w mínima para patógenos específicos transmitidos por los alimentos se puede encontrar en la tabla posterior.

La a_w mínima para el crecimiento bacteriano es generalmente de 0,90 a 0,91, pero Staphylococcus aureus puede sobrevivir y crecer en alimentos con una a_w tan baja como 0,83. En general, las levaduras deben tener una a_w superior a 0,87–0,94, pero algunas especies osmotolerantes crecen en una a_w tan bajo como 0,60. Los mohos pueden crecer en alimentos con la actividad de agua más baja, 0.70–0.80; Xeromyces es una especie de moho que puede crecer en una a_w tan baja como 0.60. La actividad del agua puede usarse como un método efectivo para prevenir el crecimiento de microorganismos en los alimentos.

Algunos alimentos también tienen sustancias inhibidoras o antimicrobianos naturales (Davidson et al. 2005). Por ejemplo, la albúmina de huevo contiene la enzima lisozima, que altera las paredes celulares de las bacterias grampositivas hidrolizando los enlaces glucosídicos del ácido N-acetilmurámico y la N-acetilglucosamina en la capa de peptidoglucano, avidina, que une la vitamina biotina, conalbúmina, que ata el hierro y los inhibidores de la proteasa, que inhiben la degradación de las proteínas. Todos estos compuestos actúan en conjunto para inhibir el crecimiento microbiano. La leche cruda también contiene lisozima y el sistema lactoperoxidasa, que requiere la interacción de la enzima lactoperoxidasa, tiocianato y peróxido de hidrógeno para producir el hipotiocianato antimicrobiano. La lactoferrina también está presente, que secuestra el hierro necesario para el crecimiento microbiano similar a la conalbúmina que se encuentra en los huevos.

Las especias también contienen antimicrobianos, que son componentes de los aceites esenciales y a menudo son de naturaleza fenólica. Los compuestos antimicrobianos derivados de especias más activos se encuentran en la canela (aldehído cinámico), el clavo (eugenol), el orégano (carvacrol) y el tomillo (timol). Las cebollas, el ajo y el rábano picante también contienen muchos antimicrobianos que contienen azufre. Por ejemplo, el ajo contiene alicina (dialiltiosulfonato), que se genera a partir de la interacción de aliina con alinasa. Los arándanos y otras bayas también contienen muchos compuestos fenólicos antimicrobianos, como el ácido benzoico. El lúpulo se utilizó por primera vez en la producción de cerveza por sus propiedades antimicrobianas de los compuestos lupulona y humulona. Las aceitunas contienen glucósidos fenólicos, y el quitosano antimicrobiano se puede extraer de los camarones, la langosta y los hongos.

Ahora sí, las intervenciones

Cuando se discuten las intervenciones que se pueden aplicar a los sistemas alimentarios, hay dos categorías principales en las que caen los sistemas: Inactivación e inhibición. La inactivación se logra cuando ocurre la muerte microbiana, mientras que la inhibición ocurre cuando el crecimiento microbiano se ralentiza o se detiene.

Inactivación

El calor es la intervención más efectiva y una de las más utilizadas para inactivar microorganismos en los alimentos. El calor se usa para procesos comerciales diseñados para preservar alimentos y se usa en el hogar en general para preparar alimentos. Los procesos comerciales pueden clasificarse como aquellos que producen productos comercialmente estériles o aquellos que pasteurizan productos. Los productos comercialmente estériles son estables o pueden almacenarse en condiciones no refrigeradas sin estropearse. La pasteurización crea productos que generalmente necesitan una segunda condición de conservación (Por ejemplo, refrigeración) para una vida útil prolongada. El calor también se usa en la industria alimentaria para otros procesos, como el escaldado de verduras o la desinfección con vapor de los cadáveres de carne, pero estos son procesos mucho menos definidos. En el hogar, cocinar con calor usando estufas, hornos y hornos de microondas también mata los microorganismos. Al igual que con algunos procesos comerciales, los métodos domésticos de calefacción a menudo no están bien definidos o descritos.

Para determinar la efectividad de un proceso de preservación del calor, uno debe conocer la resistencia al calor del microorganismo objetivo. Se utiliza una evaluación de la resistencia microbiana al calor para determinar la cantidad de calor que se debe aplicar durante un tiempo determinado para inactivar un microorganismo específico. El tiempo de reducción decimal (valor D) es el tiempo en minutos necesario para inactivar el 90% de la población microbiana a una temperatura constante y se representa gráficamente mediante una curva de supervivencia. Estas curvas pueden establecerse exponiendo una población conocida de microorganismos a una temperatura constante, monitorizada por termopares en tubos térmicos de tiempo de muerte, latas o tubos capilares, y determinando el número de sobrevivientes durante varios períodos de tiempo. Un valor D se calcula a partir de la curva de supervivencia y es D_T = -1/pendiente de la curva de supervivencia, que es la resistencia al calor de un microorganismo a una temperatura específica. Por ejemplo, D₂₅₀ es el tiempo (min) necesario para reducir una población de un microorganismo específico 1 log₁₀ (90%) a 250°C. Los valores D para un microorganismo son función no solo de la temperatura y el tiempo, sino también de las condiciones de calentamiento y recuperación utilizadas para determinar los sobrevivientes de un proceso térmico.

El efecto de la temperatura en la supervivencia se puede mostrar trazando el log₁₀ de los valores D frente a la temperatura para crear una curva de tiempo de muerte térmica (TDT –  Thermal Death Time). La curva TDT se puede usar para calcular un valor z, que es el número de grados (Fahrenheit o Celsius) que causan un cambio del 90% en el log D. El valor D permite expresar la resistencia al calor a una sola temperatura, mientras que la curva TDT mide la resistencia a varias temperaturas.

El valor F es el número de minutos a una temperatura dada necesaria para destruir una población homogénea de microorganismos. La ecuación para el valor F es el valor D × (log₁₀ población inicial – log₁₀ población final). Dado que los valores z y las temperaturas variarán, se usa un valor F de referencia, denominado F₀, para describir el valor de esterilización de un proceso térmico en el que el valor z es 18°F o 10°C y T = 250°F o 121.1°C.

La resistencia al calor o los valores D pueden verse afectados por muchos factores inherentes a un microorganismo, por factores ambientales antes, durante y después de la exposición al calor, por las condiciones de crecimiento (Temperatura y nutrientes) y la fase de crecimiento, e incluso por el pH y solutos o componentes alimenticios. Las condiciones para el crecimiento microbiano después del calentamiento también son importantes. La lesión microbiana que resulta en la disminución de la capacidad de los microorganismos para reparar y crecer en medios microbiológicos selectivos puede alterar en gran medida el número de sobrevivientes. Por lo tanto, se deben utilizar las mejores condiciones de recuperación al estimar la población sobreviviente. Las esporas son más resistentes al calor que las células vegetativas del mismo organismo. Las esporas de Clostridium botulinum tienen una D histórica de 250°F = 0,204 min, mientras que las células vegetativas de Staphylococcus aureus tienen una D 140°F = 7,8 min. Los hongos generalmente tienen una D 150°F de 0.5-1.0 min. En la siguiente Tabla se muestran ejemplos de la resistencia al calor de las células vegetativas de los serovares de Salmonella.

Algunos procesos de calor se aplican para crear productos comercialmente estériles. La definición de un alimento comercialmente estéril es la ausencia de microorganismos vivos que puedan crecer en condiciones no refrigeradas. La esterilización comercial produce productos alimenticios libres de patógenos transmitidos por los alimentos y de microorganismos en descomposición que podrían crecer durante el almacenamiento. Los alimentos que se someten a esterilización comercial pueden dividirse en tres categorías: Alimentos con bajo contenido de ácido, alto contenido de ácido y acidificados. Los alimentos con bajo contenido de ácido son alimentos que tienen un pH> 4.6, mientras que los alimentos con alto contenido de ácido y acidificado tienen un pH de 4.6. Los alimentos acidificados alcanzarán un pH de 4.6 después de la adición de un acidulante (Por ejemplo, vinagre o ácido acético) al producto. La esterilización comercial de alimentos con bajo contenido de ácido (pH> 4.6) en recipientes herméticamente cerrados se denomina enlatado, y las esporas de la bacteria Clostridium botulinum son el patógeno objetivo que se destruye en los alimentos. Los alimentos enlatados con bajo contenido de ácido (LACF, por sus siglas en inglés) deben procesarse para lograr una reducción de 12 decimales de las esporas de Clostridium botulinum más resistentes. Este procedimiento se denomina proceso 12D, que se logra calentando productos a 115–150°C (240–300 ° F) usando vapor a presión en un recipiente a presión, autoclave o “retorta”. El tiempo de procesamiento mínimo requerido es de 3 minutos a 121.1°C (250 ° F) para lograr una reducción teórica de 10¹² en esporas de C. botulinum. Esto se traduciría en menos de 1 espora sobreviviente en 1,000,000,000,000 de contenedores. Un proceso 12D permitirá la inocuidad adecuada de LACF, pero a veces no garantizará la esterilidad comercial, ya que algunas esporas de las bacterias de descomposición mesofílica que forman esporas pueden ser más resistentes al calor y sobrevivir a un proceso mínimo. Por lo tanto, los procesadores a menudo usan un proceso programado que supera el tiempo y la temperatura mínimos requeridos para matar las bacterias de deterioro y así lograr la esterilidad comercial. El procesamiento térmico de alimentos con bajo contenido de ácido también se puede hacer esterilizando un alimento fuera de un recipiente y llenando un recipiente estéril en una máquina de llenado estéril; Este proceso se denomina procesamiento aséptico.

Los alimentos con alto contenido de ácido pueden tener una acidez naturalmente alta o haber sido acidificados para causar una caída en el pH. Estos productos se pueden hacer comercialmente estériles con temperaturas más bajas, lo que se puede lograr con un proceso de calentamiento atmosférico. En este momento, no existen requisitos mínimos de procesamiento de tiempo-temperatura para estos productos, pero se procesan para inactivar el microorganismo de deterioro más resistente presente. Los alimentos acidificados son naturalmente bajos en ácido, pero tienen acidulantes agregados para disminuir el pH (Por ejemplo, remolacha en escabeche). Para estos productos, el proceso de acidificación debe ser monitorizado de cerca para asegurar que se alcance el pH mínimo para inhibir el crecimiento de esporas de C. botulinum, y al igual que los alimentos que son naturalmente ricos en ácido, no se especifica un proceso de calor térmico.

Hay algunas bacterias formadoras de esporas que se han asociado con el deterioro de los alimentos ácidos procesados ​​térmicamente. Clostridium pasteurianum y C. butyricum pueden crecer en alimentos con un pH tan bajo como 4.2 y se han asociado con el deterioro de los productos de tomate enlatados. Alicyclobacillus acidoterrestris es una bacteria formadora de esporas que se descubrió por primera vez en 1997 como causa de deterioro en los alimentos acidificados. Este organismo puede sobrevivir en entornos de pH <4.0 y tan bajo como 3.0. La temperatura óptima para este organismo es de 45-50°C, y no produce gases como organismos agrios planos. Es extremadamente resistente al calor, con una temperatura de 90°C de 11-14 min en jugo de uva a 16° Brix (Splittstoesser et al. 1994). A. acidoterrestris también es resistente al sorbato y al sulfito, por lo que es un organismo de deterioro muy difícil de inactivar. Los hongos resistentes al calor también causan pérdidas económicas a los productores. Las formas filamentosas (Vegetativas) de estos organismos son inactivadas por el calor, pero son capaces de formar ascosporas muy resistentes al calor que tienen una D 90°C de varios minutos. Algunos de los hongos más comunes observados en este tipo de deterioro son Byssochlamys, Neosartorya, Talaromyces y Eupenicillium.

La pasteurización es otra forma de tratamiento térmico diseñado para destruir las células vegetativas de los patógenos y la mayoría de los microorganismos de descomposición, pero tiene poco efecto sobre las esporas. Por lo tanto, los productos alimenticios pasteurizados se combinan típicamente con otros procesos de conservación, como la refrigeración o la reducción de la actividad del agua, para inhibir el crecimiento de formadores de esporas. La leche es uno de los productos alimenticios más comúnmente asociados con la pasteurización. En la siguiente Tabla se encuentran algunos valores D objetivo para la inactivación de patógenos transmitidos por alimentos históricamente importantes en la leche. Además de la leche líquida, los huevos también pueden someterse a un proceso de pasteurización para inactivar los patógenos transmitidos por los alimentos. Algunas cepas bacterianas pueden ser resistentes a la pasteurización.

Los procesos de pasteurización equivalentes para la leche se pueden lograr usando tres procesos: baja temperatura, largo tiempo (LTLT); alta temperatura, corto tiempo (HTST); y temperatura ultra alta (UHT). LTLT se realiza comúnmente en el procesamiento por lotes en un tanque donde la leche se calienta a 62.7°C (145°F) durante 30 minutos. HTST requiere una temperatura de procesamiento de 71.7°C (161°F) durante 15 segundos, y la pasteurización UHT ocurre a 140–150°C (280–300°F) durante 1–2 segundos. El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) sugiere un proceso de pasteurización de 60°C (140°F) durante 3.5 min para huevos enteros y 61.1°C (142°F) durante 3.5 min para yema de huevo.

El calentamiento por microondas se ha explorado para su uso en situaciones comerciales de procesamiento térmico. Las microondas son ventajosas para calentar alimentos porque provocan el calentamiento interno de los alimentos. Esto ocurre cuando el campo de microondas oscila, causando una redirección de las moléculas de agua y fricción que genera calor. Sin embargo, el calentamiento es muy inconsistente, con puntos fríos que son casi imposibles de modelar, lo que ha reducido en gran medida la aplicación de esta tecnología por la industria alimentaria porque sería muy difícil validar la inactivación de microorganismos patógenos.

La irradiación es otro proceso empleado para inactivar los patógenos transmitidos por los alimentos y los microorganismos de deterioro. La industria alimentaria emplea dos categorías de irradiación, la radiación ultravioleta (UV) (no ionizante) y la radiación ionizante. La radiación UV de onda corta que da como resultado la inactivación microbiana cae entre 240 y 280 nm, siendo 260 nm la longitud de onda microbiocida más efectiva. La radiación UV causa daño al ADN al entrecruzar dímeros de timina, deteniendo los mecanismos de reparación. La aplicación de la radiación UV es limitada porque no puede penetrar a través de los materiales y, por lo tanto, es más adecuada para la inactivación de microorganismos en las superficies.

La radiación ionizante tiene longitudes de onda inferiores a 200 nm, y las dosis de radiación ionizante son una medida de la energía absorbida. Los rayos gamma, el haz de electrones y los rayos X son los tipos más comunes de irradiación que podrían utilizarse en el procesamiento comercial de alimentos. El término Gray (Gy) es el término común utilizado para dosis de radiación ionizante. Un Gy equivale a 1 J/kg de energía absorbida. Para dosis más grandes de radiación, se emplea el término kiloGray (kGy), donde 1,000 Gy = 1 kGy. Para poner la exposición a la radiación en contexto, una sola radiografía de tórax dará como resultado una dosis de 0.001 Gy para el adulto promedio. Las dosis letales de irradiación para varios organismos se pueden encontrar en la siguiente Tabla.

La irradiación gamma es generada por cobalto-60 (⁶⁰Co) o cesio-137 (¹³⁷Cs), siendo ⁶⁰Co la fuente principal utilizada en la industria alimentaria. Ambas fuentes son subproductos económicos de la fisión atómica, se pueden recargar y no producen residuos radiactivos, con ⁶⁰Co y ¹³⁷Cs que tienen vidas medias de 5 y 30 años, respectivamente. La irradiación gamma es un proceso discontinuo en el que se utiliza una cámara para exponer los alimentos al isótopo radiactivo. Las cámaras deben estar construidas para retener todos los rayos gamma dentro y, como resultado, pueden tener paredes de concreto de 1.83 m (6 pies) de espesor. Generalmente, este proceso se lleva a cabo en una ubicación fuera del sitio, ya que requiere una infraestructura única. La dosis de irradiación al producto alimenticio está determinada por la velocidad del transportador sobre el que se mueve el producto. Una ventaja importante de este proceso es que el producto alimenticio es completamente penetrado por los rayos gamma, y ​​los microorganismos que se encuentran en el interior de los productos alimenticios serán inactivados. Una propiedad de la irradiación gamma que puede verse como un inconveniente es que la fuente siempre emite rayos gamma y no puede simplemente apagarse.

La irradiación con haz de electrones utiliza electrones de alta energía producidos por aceleradores lineales o «pistolas de electrones». La irradiación con haz de electrones no penetra tan profundamente como la radiación gamma, pero a medida que aumenta la energía, se mejora la capacidad de penetración. Por lo tanto, los electrones en unidades de 10 MeV se utilizan para exponer productos alimenticios al haz de electrones con una penetración de 1 a 3 cm. Esta propiedad hace que la irradiación con haz de electrones sea más adecuada para capas delgadas de producto que pueden exponerse relativamente rápido debido a una tasa de dosis relativamente alta (10³–10⁶ Gy/s). Los haces de electrones también se pueden encender y apagar, a diferencia de la radiación gamma, que es más propicia para el procesamiento de alimentos en el sitio o en línea.

Los procesos para la inactivación de microorganismos mediante irradiación se han clasificado según la gravedad del proceso (Jay et al. 2005). El término «radurización» se ha utilizado para los procesos de irradiación que desinfectan los alimentos. Este proceso está diseñado para mejorar la vida útil al reducir la población de microorganismos en descomposición presentes, o para matar insectos o parásitos en los alimentos. Los niveles de dosis son 0.75–2.5 kGy. La «Radicidación» es comparable a la pasteurización e inactiva patógenos bacterianos no formadores de esporas a niveles indetectables. Las dosis aplicadas para la radioterapia son de 2.5 a 10 kGy. La “Radappertización” es cuando un producto alimenticio se procesa con dosis de 30–45 kGy para volverlo estéril. Este proceso logra una reducción 12D de las esporas de Clostridium botulinum en un alimento y, junto con el envasado en recipientes herméticamente cerrados, produce un LACF.

El efecto de la irradiación sobre la calidad de los alimentos también ha sido ampliamente estudiado. Los alimentos absorben la energía de la irradiación y, como ocurre con cualquier proceso que implique el movimiento de energía, incluido el calor, se producen cambios en los componentes de los alimentos. El contenido nutricional puede ser alterado debido a la irradiación; Por ejemplo, se ha demostrado que la vitamina B tiamina se degrada por la irradiación de productos alimenticios. Los atributos de calidad de los alimentos también se han visto afectados por la irradiación. Se han observado cambios de sabor y olor en productos irradiados, pero el grado de estos efectos depende en gran medida de la dosis de irradiación. Se ha demostrado que las grasas sufren oxidación, que puede minimizarse con el envasado al vacío. También se ha demostrado que las proteínas exhiben sabores extraños debido a los cambios funcionales de los aminoácidos y la liberación de compuestos como el amoníaco. También se han observado cambios en la textura de las frutas debido a la descomposición de la pectina, lo que provoca un mayor ablandamiento de los productos irradiados.

La irradiación se considera un aditivo alimentario en lugar de un proceso alimentario por el gobierno de los EE. UU. (Anónimo 2009), y los alimentos irradiados deben etiquetarse como «tratados con radiación» o «tratados con irradiación». La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) y el USDA han aprobado muchos alimentos y materiales de empaque para el tratamiento con irradiación. Sin embargo, se debe otorgar la aprobación de cada producto antes de su venta en los Estados Unidos. Por ejemplo, la irradiación de lechuga iceberg y espinacas fue aprobada por la FDA en 2008 para reducir los patógenos transmitidos por los alimentos y extender la vida útil con una dosis máxima de 4.0 kGy.

La industria alimentaria también ha estudiado y utilizado varios procesos «no térmicos» para inactivar microorganismos. El procesamiento de alta presión (HPP), o pascalización, utiliza presiones en el rango de 100–800 MPa (14,500–116,000 psi). Cuando se utiliza HPP para inactivar células vegetativas, se han observado efectos variables en la eficacia. Para inactivar las esporas, el calor (70–80°C) y la presión se deben utilizar juntos. Los resultados de HPP en la lisis celular debido al calor más la aplicación de presión y la posterior despresurización. Este tipo de procesamiento se ha encontrado más adecuado para purés y líquidos, así como para mariscos como las ostras crudas. HPP es un proceso por lotes en el que los alimentos generalmente están expuestos después del envasado en películas de plástico. Los campos eléctricos pulsados (PEF) utilizan pulsos de alto voltaje, 20–80 kV/cm, para duraciones de hasta 1 segundo, pero generalmente en microsegundos. Los alimentos comúnmente procesados con PEF son líquidos o purés.

Inhibición

La depresión de la temperatura es uno de los procesos más utilizados para inhibir el crecimiento microbiano mediante la deceleración o la detención de las actividades metabólicas. Enfriar alimentos por refrigeración de -1°C a 7 ° C resulta en la reducción o detención del crecimiento de microorganismos mesofílicos y termofílicos. Además, los microorganismos psicrotróficos tendrán una mayor fase de retraso y tiempo de generación, y su crecimiento continuará a un ritmo lento. Algunos patógenos transmitidos por los alimentos son psicrotróficos y pueden crecer lentamente a temperaturas de refrigeración, por ejemplo, C. botulinum tipo E, C. botulinum no proteolítico tipo B, Yersinia enterocolitica y Listeria monocytogenes. La congelación generalmente detendrá todo el crecimiento microbiano, pero se ha informado que algunos microorganismos crecen a temperaturas inferiores a 0 ° C. La congelación de los alimentos se puede lograr de forma rápida o lenta, lo que resulta en grandes cristales de hielo que pueden alterar las membranas celulares, causando una mayor letalidad. Sin embargo, estos cristales también alteran las células en los alimentos y pueden afectar negativamente las propiedades sensoriales. Las bacterias gram positivas, con la excepción de Clostridium perfringens, son generalmente más resistentes a la inactivación por congelación, mientras que las bacterias gram negativas y los protozoos son más sensibles (Jay et al. 2005). La congelación no tiene un impacto letal en los virus, las esporas o las toxinas transmitidas por los alimentos. Al descongelar alimentos congelados, puede ocurrir un crecimiento microbiano si las temperaturas son propicias. Debido a que los alimentos congelados se descongelan desde afuera hacia adentro, descongelarlos a temperatura ambiente podría provocar un crecimiento microbiano significativo en la superficie de un producto. También se ha demostrado que los ciclos repetidos de congelación-descongelación causarán la inactivación microbiana por deshidratación, oxidación y nucleación de hielo. Sin embargo, este proceso también típicamente causará tales impactos negativos en la calidad de los alimentos que no se emplearía como un medio para inactivar patógenos y organismos de descomposición.

El pH en un sistema alimentario puede ser alterado (Generalmente reducido) para inhibir el crecimiento microbiano. En general, los ácidos orgánicos se usan para reducir el pH. Con la adición de ácidos orgánicos, habrá un aumento en los protones (H⁺) pero también en los ácidos no disociados. La forma no disociada de ácidos tiene el efecto inhibidor primario sobre los microorganismos y puede difundirse más fácilmente a través de la membrana celular para disociarse al entrar en el citoplasma neutro. Esto provocará una caída en el pH interno del microorganismo. Para sobrevivir, el microorganismo gastará energía bombeando el ácido disociado fuera de la membrana celular, donde se recombinará. Este proceso hará que el organismo gaste una gran cantidad de energía para mantener el pH interno e interrumpir la fuerza motriz del protón. Los ácidos minerales, como el ácido fosfórico, sirven solo como fuente de iones de hidrógeno y, por lo tanto, no son tan efectivos como los ácidos orgánicos a pH similares. En la mayoría de los casos, se agregan a bebidas y alimentos acidificados para impartir un sabor ácido.

La tecnología de envasado en atmósfera modificada (MAP, por sus siglas en inglés) implica alterar la atmósfera en un paquete de alimentos impermeable. En este proceso, se selecciona una atmósfera que frena el crecimiento microbiano y, por lo tanto, extiende la vida útil. Las películas de plástico impermeables se utilizan como material de embalaje para controlar la atmósfera de un producto alimenticio. Estas películas pueden seleccionarse para ajustarse a las necesidades del producto alimenticio, con propiedades de barrera de gas que son apropiadas para la atmósfera deseada del paquete. En MAP, la atmósfera se elimina y se reemplaza con otra mezcla de gases. Este tipo de proceso también se conoce como vacío/vaciado de gas. En MAP pasivo, se agrega un gas seleccionado al paquete, pero no se intenta mantener la atmósfera durante la vida útil de almacenamiento. La atmósfera puede cambiar debido a la respiración. El MAP pasivo se utiliza principalmente en productos frescos o mínimamente procesados. El MAP activo incorpora una mezcla de gases definida que se mantendrá continuamente mediante la adición de materiales en el empaque o en las bolsitas que producen diversas mezclas de gases. Ejemplos de compuestos utilizados en el embalaje para ayudar a mantener activamente la atmósfera son los eliminadores de oxígeno o las almohadillas generadoras de dióxido de azufre.

El almacenamiento en atmósfera modificada generalmente utiliza mezclas de dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno e inhibe los microorganismos aeróbicos. Los niveles altos de CO₂ (15–100%) inhibirán el crecimiento microbiano aeróbico. El contenido de oxígeno puede ser inferior al 1% y tan alto como el 80%, pero generalmente está en el rango de 5 a 10%. Bajar el contenido de oxígeno protegerá los alimentos del daño oxidativo, pero algo de oxígeno puede ser beneficioso. Por ejemplo, la carne requiere oxígeno para formar oximioglobina para tener un color rojo característico. Una pequeña cantidad de oxígeno también puede prevenir el crecimiento de anaerobios estrictos. El nitrógeno es un gas de “relleno” y se encuentra en 15 a 100% de la atmósfera modificada. El almacenamiento en atmósfera modificada se puede usar en productos de panadería, productos, alimentos listos para comer, pescado, carne, aves y pasta fresca y puede aumentar la vida útil en un 50–400%. El almacenamiento en atmósfera modificada no impide el crecimiento de bacterias o levaduras anaerobias facultativas. Algunos patógenos transmitidos por los alimentos que pueden crecer en estos entornos incluyen Campylobacter, Clostridium, Salmonella y Yersinia.

El envasado al vacío es otro tipo de atmósfera modificada. Como su nombre lo indica, en este proceso el aire se elimina y no se reemplaza por ningún gas. Esto también requiere el uso de una película de barrera para mantener el vacío. El envasado al vacío reducirá el contenido de oxígeno, inhibiendo microorganismos aeróbicos de rápido crecimiento, como Pseudomonas y mohos, lo que da como resultado un cambio en la microbiota de deterioro, favoreciendo los que crecen solo en condiciones anaeróbicas. Por ejemplo, las bacterias que causan el deterioro de las carnes envasadas al vacío son especies de Lactobacillus y Brochothrix. La principal ventaja del envasado al vacío es que, si bien los microorganismos aeróbicos pueden causar el deterioro en unos pocos días de almacenamiento refrigerado, la vida útil de los productos envasados ​​al vacío es generalmente de varias semanas. Sous-vide, traducido del francés como «bajo vacío», es una preparación de alimentos en envases al vacío seguidos de tratamientos térmicos suaves y enfriamiento. Este proceso no inactivará las bacterias formadoras de esporas, y el crecimiento de C. botulinum y la producción de toxinas deben ser una preocupación para estos productos.

La deshidratación, o la reducción del a_w de los alimentos, es otra forma de inhibir el crecimiento microbiano en los alimentos. La deshidratación es cuando el contenido de agua se reduce 75-92%. Esto generalmente dará como resultado un producto alimenticio muy estable. Sin embargo, el proceso de deshidratación, incluso usando calor, puede permitir que algunos patógenos sobrevivan. Por ejemplo, se ha descubierto que Salmonella sobrevive en alimentos secados por aspersión, y Cronobacter (Enterobacter) sakazakii sobrevive en fórmula infantil en polvo. Reducir la actividad del agua por debajo de 0.85 puede prevenir el crecimiento de todas las bacterias transmitidas por los alimentos y extender significativamente la vida útil de los productos alimenticios. La reducción de la actividad del agua se puede lograr mediante la adición de solutos o humectantes. Los ingredientes comúnmente utilizados para disminuir la actividad del agua incluyen sal, sacarosa, glicerol, fructosa, galactosa, hidrocoloides, jarabe de maíz alto en fructosa y polioles (Xilitol, manitol, sorbitol). Mermeladas, jaleas, pasteles de frutas, dulces, alimentos para mascotas, algunos quesos y cecina son ejemplos de alimentos que utilizan una actividad reducida del agua para mantener la estabilidad. Los microorganismos que pueden deteriorar los alimentos reducidos incluyen una levadura osmotolerante y mohos.

Los conservantes de alimentos antimicrobianos se pueden incorporar a los alimentos para retrasar el deterioro o inhibir el crecimiento de patógenos transmitidos por los alimentos (Davidson et al. 2005). Como se describió anteriormente, los ácidos orgánicos débiles se pueden usar como antimicrobianos alimentarios. Los antimicrobianos de ácidos orgánicos tradicionales aprobados por la entidades legales incluyen los ácidos acético, benzoico, láctico, propiónico y sórbico o sus sales. El ácido acético o los acetatos tienen una constante de disociación (pK_a) de 4.75 y se usan comúnmente para inhibir las bacterias. La constante de disociación es el pH donde el 50% del ácido está en un estado disociado, mientras que el 50% restante no está disociado. Este es un parámetro muy importante cuando se aplican ácidos orgánicos como antimicrobianos porque la forma no disociada es la principal responsable de las propiedades antimicrobianas observadas. El ácido acético es el componente principal del vinagre e imparte su olor y sabor típicos. Se usa comúnmente en alimentos con alto contenido de ácido debido al bajo pK_a. El acetato de sodio se usa en productos de panadería y el diacetato de sodio se usa en productos cárnicos al 0.25%. El ácido benzoico se produce naturalmente en las bayas y otras frutas. Este ácido tiene un pK_a de 4.19. El ácido benzoico se usa comúnmente en alimentos ácidos ya que su pK_a es relativamente bajo. Se utiliza principalmente para inhibir el crecimiento de hongos y levaduras. La levadura Zygosaccharomyces bailii es resistente al ácido benzoico a concentraciones de hasta 0.3% y algunas bacterias no son inhibidas por el ácido benzoico a la concentración permitida en los alimentos, 0.1%. El ácido benzoico se ha aplicado en bebidas (0.03–0.05%); jarabes (0.1%); aceitunas, encurtidos y condimentos (0.1%); mermeladas y jaleas (0.1%); y productos frutales (0.1%). El ácido láctico y los lactatos tienen un pK_a de 3.79 y son producidos por bacterias del ácido láctico durante la fermentación de los alimentos. El ácido láctico es eficaz para inhibir el crecimiento bacteriano en productos alimenticios, pero también se utiliza como agente aromatizante. El lactato de sodio se ha utilizado al 1.8–4.0% en productos cárnicos para retrasar el crecimiento de patógenos transmitidos por los alimentos como Listeria monocytogenes. También se ha aplicado como un aerosol a los canales de carne para la inhibición de los patógenos transmitidos por los alimentos.

El ácido propiónico y los propionatos tienen un pK_a de 4.87 y se usan en productos para inhibir el crecimiento de moho y bacterias a concentraciones alrededor del 0.4%. Los propionatos se aplican típicamente en productos horneados. Propionibacterium freudenreichii ssp. Shermani, que produce ácido propiónico, también se utiliza en la fermentación del queso suizo para darle su sabor característico y los agujeros u «ojos» a través de la producción de CO₂. El ácido sórbico y los sorbatos tienen un pK_a de 4.75 y se usan para inhibir el crecimiento de levaduras, mohos y bacterias. El ácido sórbico fue aislado por primera vez en 1959 por A. W. Hoffmann del aceite de sorba. El ácido sórbico se estudió como conservante de alimentos ya en 1940 cuando C. M. Gooding lo usó en envases para inhibir el crecimiento de moho en la superficie de los alimentos. El ácido sórbico y sus sales se pueden aplicar a frutas, panaderías y productos lácteos y a bebidas y alimentos fermentados en concentraciones de hasta 0.3%. Los microorganismos que son resistentes al ácido sórbico incluyen Zygosaccharomyces bailii, Saccharomyces rouxii, Penicillium y bacterias del ácido láctico.

El dióxido de azufre (SO₂) y el metabisulfito (Na₂S₂O₅) son efectivos contra levaduras y mohos y se usan comúnmente en productos de fruta y vino. Los sulfitos son más efectivos en alimentos con pH bajo. Sin embargo, se sabe que las altas concentraciones de sulfuros causan reacciones alérgicas en algunos individuos, principalmente aquellos con asma.

Los parabenos son ésteres alquílicos de ácido p-hidroxibenzoico con diferentes longitudes de cadenas de carbono (metilo 1C, propilo 3C y heptilo 7C). Los parabenos se producen sintéticamente a través de la esterificación del grupo carboxilo del ácido benzoico. Esta propiedad también permite que los parabenos permanezcan no disociados y se utilicen en alimentos con un pH de hasta 8.0. Los parabenos de metilo, propilo y heptilo están permitidos para su uso en los Estados Unidos (EEUU). Los parabenos inhiben el crecimiento de levaduras, mohos y bacterias Gram-positivas y negativas. Se usan comúnmente en concentraciones de 0.1% en productos de panadería, aderezos para ensaladas y refrescos. Sin embargo, los parabenos pueden tener un uso limitado porque pueden impartir un sabor metálico o amargo y no son fácilmente solubles en los alimentos.

El nitrito de sodio se usa para varios propósitos en carnes curadas, incluso para la formación de color, sabor, como antioxidante y como antimicrobiano contra el crecimiento de Clostridium botulinum. La eficacia del nitrito contra C. botulinum depende del pH y del contenido de sal. Un inconveniente del uso de nitritos en los alimentos es que pueden reaccionar con aminas secundarias para formar nitrosaminas, que se sabe que son cancerígenas.

La nisina es un péptido producido por Lactococcus lactis ssp. lactis que fue aprobada en 1988 en EEUU para su uso en productos alimenticios como conservante de alimentos antimicrobianos. La nisina es una bacteriocina que tiene actividad contra las bacterias gram positivas, incluidos los formadores de esporas. La nisina interactúa con la membrana celular de estos organismos para causar que la formación de poros inhiba o inactive microorganismos. La nisina normalmente no es efectiva contra la mayoría de las bacterias Gram negativas; sin embargo, la adición de nisina con el quelante EDTA expande la actividad inhibitoria a este grupo. El EDTA aparentemente desestabiliza la membrana externa de las bacterias Gram negativas, haciéndolas más susceptibles a la nisina. La nisina generalmente se reconoce como segura (GRAS) y se ha aplicado al queso procesado pasteurizado y a varios otros alimentos procesados.

La natamicina (pimaricina) es un compuesto similar a los antibióticos del organismo Streptomyces natalensis. Este antibiótico macrólido polieno es un agente antifúngico, pero no es efectivo contra las bacterias. Fue aprobado por primera vez en EEUU en 1982 como agente antifúngico en la superficie de los quesos. La natamicina a una solución de 200–300 mg/l inhibe el crecimiento de moho.

La lisozima es una enzima que está presente en los huevos de aves, lágrimas, leche de mamíferos, insectos y peces, siendo la fuente comercial la clara de huevo seco. Como se discutió anteriormente, la lisozima actúa sobre la capa de peptidoglucano de bacterias Gram-positivas, alterando la pared celular bacteriana y potencialmente causando lisis celular. Al igual que con la nisina, la actividad de la lisozima se puede aumentar agregando un quelante, como el EDTA. La lisozima es GRAS y fue aprobada en EEUU en 1998 para su uso en ciertos quesos.

La lactoferrina es una glucoproteína que se encuentra en la leche y que actúa como un quelante para secuestrar el hierro. De esta manera, se inhiben los microorganismos que requieren hierro para su crecimiento. La lactoferrina existe en la leche principalmente como un tetrámero con calcio y tiene dos sitios de unión de hierro por molécula. Para cada Fe³⁺ unido por lactoferrina, se requiere un bicarbonato (HCO₃−). Naidu (2002) desarrolló un sistema antimicrobiano en el que la lactoferrina se inmoviliza en polisacáridos de calidad alimentaria y se disuelve en un tampón de citrato/bicarbonato con NaCl. Se informó que el producto resultante, la lactoferrina activada, era eficaz para inhibir la unión de E. coli O157: H7 en las carnes. El producto de lactoferrina está aprobado por los Servicios de Inspección de Seguridad Alimentaria (FSIS) del USDA para reducir la contaminación bacteriana por el microorganismo objetivo en los canales de carne (Naidu 2001).

Los investigadores continuarán evaluando nuevos antimicrobianos para ayudar a la industria alimentaria a inhibir el crecimiento de patógenos transmitidos por los alimentos. El arginato láurico y los bacteriófagos son ejemplos de inhibidores antimicrobianos que se han estudiado más recientemente (Hudson et al. 2005; Luchansky et al. 2005). El arginato láurico es un derivado del ácido láurico, la L-arginina y el etanol y ha sido certificado GRAS y se ha aprobado su uso en carnes listas para el consumo. Los bacteriófagos son virus que infectan bacterias y causan lisis. Esta interacción es muy específica entre el huésped (bacteria) y el fago; por lo tanto, se puede propagar un fago específico para atacar la destrucción de los patógenos transmitidos por los alimentos. Estos ejemplos de agentes antimicrobianos, así como muchos otros, continuarán siendo investigados para que la industria alimentaria pueda mejorar la inocuidad de los productos ofrecidos a los consumidores.

La fermentación es otro proceso que se ha utilizado durante siglos para inhibir el crecimiento de patógenos transmitidos por los alimentos. Los microorganismos principales involucrados en la fermentación son las bacterias del ácido láctico, como Lactococcus, Lactobacillus, Pediococcus y Streptococcus, así como las levaduras, como Saccharomyces cerevisiae. Los microorganismos también se pueden utilizar en fermentaciones para la alteración del sabor, que se usa comúnmente en la producción de queso. Algunos organismos que se utilizan de esta manera son Brevibacterium linens, Propionibacterium freudenreichii spp. Shermanii, Penicillium camemberti y Penicillium roqueforti. Se producen alteraciones químicas en los productos alimenticios durante un proceso de fermentación. Las bacterias homofermentativas de ácido láctico producirán aproximadamente 90% de ácido láctico durante el metabolismo anaeróbico. Las bacterias heterofermentativas de ácido láctico producirán ácido láctico, etanol, ácido acético y dióxido de carbono durante el metabolismo. Las levaduras, como Saccharomyces cerevisiae, también conocida como levadura de panadería, se han utilizado en la producción de pan y vino debido a su capacidad para producir etanol y dióxido de carbono.

Muchos tipos de productos alimenticios se someten a fermentación para su conservación. Los productos lácteos como el queso, el suero de leche y el yogur son productos de fermentación de la leche. Este tipo de fermentaciones son llevadas a cabo por bacterias del ácido láctico como Lactococcus y Lactobacillus. Estos productos se conservan mediante la producción de ácido láctico durante la fermentación. Los productos vegetales como el chucrut, los encurtidos y las aceitunas usan especies de Leuconostoc y Lactobacillus durante la fermentación. Estos productos también se conservan con ácido láctico y con sucesión microbiana. Las carnes que se someten a fermentación incluyen salchichas, salami y pepperoni. Pediococcus es un microorganismo que se usa comúnmente para estas fermentaciones; Conserva el producto a través de la producción de ácido láctico.

Las carnes fermentadas también se conservan mediante la adición de nitritos y especias y el proceso de ahumado. Los productos de cereales como el pan, las galletas saladas y los pretzels pueden fermentarse con Saccharomyces. Estos productos se fermentan mediante la fermentación y la producción de dióxido de carbono. Las bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza y los licores destilados también se someten a un proceso de fermentación. Estas fermentaciones alcohólicas utilizan organismos como Saccharomyces para mejorar el sabor y la producción de etanol.

Interacciones

En esta entrada se describen muchos tipos de obstáculos que pueden usarse para inhibir o inactivar los patógenos transmitidos por los alimentos y los microorganismos de descomposición. La «tecnología de intervenciones» utiliza múltiples barreras u «obstáculos» para preservar los alimentos y se define como el uso de métodos de preservación existentes y/o novedosos para establecer una serie de factores de preservación (obstáculos o intervenciones) que ningún microorganismo debería poder superar. El concepto de obstáculo fue desarrollado en 1978 por Lothar Leistner en el Centro Federal para la Investigación de la Carne en Kulmach, Alemania, como un enfoque semisistemático para mejorar la inocuidad de los alimentos. Esto se aplicó primero a alimentos estables y luego se extendió a otros productos alimenticios. La tecnología Hurdle también se conoce como métodos combinados, procesos combinados, preservación combinada, técnicas combinadas, tecnología de barrera y tecnología de intervención. Los objetivos para la tecnología de obstáculo incluyen microorganismos patógenos, de descomposición y fermentativos. Los atributos de calidad afectados por la tecnología de obstáculos pueden mejorar los atributos sensoriales, así como el valor nutritivo de los alimentos, además de la inocuidad alimentaria. Los obstáculos pueden ser de naturaleza física, fisicoquímica o microbiana, y actualmente hay más de 60 obstáculos potenciales que pueden ser utilizados por la industria alimentaria (Leistner 2000).

En resumen

La conservación de alimentos se ha utilizado durante mucho tiempo para mantener de forma inocua los productos comestibles para el consumo. Los procesos de conservación están diseñados para retrasar el crecimiento de microorganismos o para inactivarlos. El crecimiento de microorganismos se ve afectado por factores extrínsecos (atmósfera, temperatura, humedad) e intrínsecos o relacionados con los alimentos (pH, potencial de oxidación-reducción, actividad del agua, antimicrobianos naturales y factores). Los microorganismos se pueden inactivar en los alimentos mediante calor (esterilidad comercial, pasteurización), irradiación (ultravioleta, haz de electrones, gamma) o procesamiento no térmico. La inhibición de los microorganismos se puede lograr mediante enfriamiento, congelación, acidificación, envasado en atmósfera modificada, deshidratación, actividad reducida del agua o conservantes de alimentos antimicrobianos. Se puede usar una combinación de múltiples métodos, procesos y técnicas, llamada el concepto de «obstáculo», para hacer que los alimentos sean más seguros y extender la vida útil de los productos alimenticios.

Referencias

Basic Food Microbiology

George Banwart

Modern Food Microbiology

Jay et al.

1998. Thermal tolerance of Mycobacterium paratuberculosis.

Nackmoon Sung And Michael T. Collins

2001. Heat inactivation data for Mycobacterium avium subsp paratuberculosis: Implications for interpretation.

Klijn, N., A.A.P.M. Herrewegh, and P. de Jong.

2007. Heat inactivation data for Mycobacterium avium subsp paratuberculosis in Raw Milk Contaminated with Naturally Infected Feces.

Jan L. W. Rademaker,* Marc M. M. Vissers, and Meike C. te Giffel

2000. Basic aspects of food preservation by hurdle technology.

Lothar Leistner