Una célula es la unidad estructural y funcional de cada organismo vivo. Es la unidad más pequeña que realiza funciones fisiológicas vitales de la vida y mantiene la homoeostasis en los organismos. Los organismos vivos se clasifican ampliamente como procariotas y eucariotas según las diferencias en la complejidad celular. Todas las bacterias son unicelulares y son procariotas («Pro» significa antes y «carión» significa nuez o grano). Estas células pueden formar grupos, cadenas y tétradas y pueden ser móviles o no móviles. Por otro lado, los eucariotas («Eu», que significa bueno, verdadero) pueden ser unicelulares (Algas activas de fotosíntesis y protozoos no fotosintéticos) o multicelulares (plantas, animales y hongos).

Procariotas y eucariotas difieren en varios aspectos (Edwards 2000). En general, los procariotas son mucho más pequeños (1–10 μm) que los eucariotas (10–100 μm) y tienen una molécula de ADN lineal/circular como material genético, pero carecen de una envoltura nuclear. Los eucariotas, por otro lado, tienen su material genético lineal contenido dentro del núcleo, que está rodeado por una «membrana nuclear» de doble pared. La pared celular procariota (5-80 nm) contiene mureína, que está compuesta de un gran número de moléculas de polisacáridos unidos por cadenas cortas de aminoácidos. El ácido murámico, una de las moléculas principales de la mureína, está ausente en eucariotas. La membrana celular procariota, a diferencia de su contraparte eucariota, carece de colesterol y otros esteroides e incluye componentes generadores de energía. Excluyendo los ribosomas, que son los compartimentos de la síntesis de proteínas en ambos tipos de células, todas las demás estructuras celulares (Los orgánulos como las mitocondrias, los cuerpos de Golgi, el retículo endoplásmico, los husos mitóticos, los centriolos y las vacuolas) están ausentes en las células procariotas. Además, estos últimos no contienen estructuras proteicas básicas como las histonas que se unen fuertemente al ADN. Aunque los procariotas carecen de varios orgánulos, están equipados con flagelos, pili, fimbrias y proteínas de superficie especiales para movimiento, fijación, colonización, invasión y reproducción (Rusell et al. 2004; Ray 2013). Los procariotas se dividen principalmente por fisión binaria, aunque la transferencia de genes y la recombinación genética pueden ocurrir sin la formación de gametos o cigotos. Los eucariotas, por otro lado, se dividen por divisiones mitóticas (Sadava et al. 2016). Estas diferencias entre procariotas y eucariotas se resumen en la siguiente Tabla.

Pared Celular Bacterial y Reacción de Gram

Fuera de la membrana plasmática que rodea el citoplasma, todas las células bacterianas tienen una envoltura celular que forma la porción externa. La envoltura celular de las bacterias Gram-positivas incluye la pared celular y el periplasma, mientras que la de una célula Gram-negativa consiste en una membrana externa (OM), una pared celular y un espacio periplásmico sobre la membrana interna. El OM está compuesto de lipopolisacáridos (LPS), lipoproteínas y fosfolípidos. Los LPS y las lipoproteínas están incrustados en la bicapa de fosfolípidos, con la parte de ácido graso hidrófobo hacia adentro y la parte hidrofílica hacia afuera. El OM es una barrera contra muchos factores extracelulares, incluidas las enzimas, los agentes desnaturalizantes o ciertos antibióticos, y provoca reacciones inmunogénicas. Debajo del OM está la capa que contiene una película delgada de peptidoglucano (1–7 nm). El espacio entre las membranas interna y externa se llama espacio periplásmico, donde hay enzimas para descomponer moléculas grandes. El OM y el peptidoglucano están unidos entre sí por puentes de lipoproteínas. Por otro lado, las bacterias Gram-positivas tienen una pared celular gruesa compuesta de mucopeptidos, ácidos teicoicos y ácidos lipoteicoicos. Los ácidos teicoicos son inmunogénicos y pueden inducir el factor de necrosis tumoral α e interleucina 1. Estas bacterias tienen múltiples capas (20–80 nm) de peptidoglucano en una gran red de polímeros en la pared celular bacteriana formada por la repetición de disacáridos interconectados por polipéptidos (Ray 2013).

Gram-negativos y Gram-positivos se distinguen entre sí utilizando la técnica de tinción de Hans Christian Gram basada en la capacidad de su pared celular para retener el colorante violeta cristalino. Las bacterias Gram-positivas retienen el tinte, mientras que las Gram-negativas no. Las Gram-positivas tienen una pared celular multicapa más gruesa y múltiples capas de peptidoglucano. Sin embargo, las Gram-negativas tienen una pared celular más delgada y una capa de peptidoglucano. Al teñir con tinte violeta cristal, ambos tipos de bacterias absorben la mancha y aparecen azules. En el siguiente paso, la solución de yodo de Gram ingresa a las células y forma un complejo insoluble en agua con el tinte. Después de la decoloración con alcohol o acetona solvente, se teoriza que la pared celular Gram-positiva es deshidratada por el solvente, haciéndola no permeable. La pared celular Gram-negativa, por otro lado, se vuelve más permeable debido a la pérdida de contenido de lípidos en la pared celular. El complejo cristal violeta-yodo se solubiliza durante la etapa de decoloración y escapa de una célula Gram-negativa, mientras que la pared celular gruesa, deshidratada, no permeable evita que salga de una célula Gram-positiva. En consecuencia, las bacterias Gram-negativas tomarán la contratinción, Safranin, y aparecerán rosadas.

Multiplicidad de Organismos Alimenticios

Desde la perspectiva de un microbiólogo de alimentos, hay varios microorganismos, como bacterias, virus, hongos, protozoos y parásitos, para los cuales los alimentos sirven como vehículos de transmisión (Siguiente Tabla). Entre estos agentes, varias bacterias están más comúnmente implicadas en episodios de brotes transmitidos por alimentos. Las enfermedades transmitidas por los alimentos en los seres humanos son causadas por el contacto directo con alimentos infectados animales/productos animales (zoonóticos) o humanos, como un manipulador de alimentos, o por la ingestión directa de alimentos contaminados. Hay tres términos importantes con respecto a las enfermedades transmitidas por los alimentos: Infecciones transmitidas por los alimentos, Intoxicaciones transmitidas por los alimentos e infecciones mediadas por toxinas transmitidas por los alimentos (También conocida como toxiinfección). La infección transmitida por alimentos es la condición causada por la ingestión de células viables de un patógeno. Por ejemplo, las infecciones por Escherichia coli O157: H7 y Salmonella Enteritidis se producen por la ingestión de alimentos contaminados con células vivas de estos patógenos. La intoxicación transmitida por alimentos es la condición en la cual las toxinas preformadas en los alimentos producidas por un patógeno toxigénico actúan como la causa subyacente de la enfermedad. Por ejemplo, Clostridium botulinum produce una neurotoxina en los alimentos que, cuando se consume, provoca una afección grave llamada botulismo. Finalmente, la infección mediada por toxinas transmitida por alimentos es aquella en la que la ingestión de células patógenas viables provoca la producción de toxinas dentro del cuerpo humano, lo que lleva a episodios de infección. Por ejemplo, Vibrio cholerae produce toxina del cólera dentro del cuerpo después de ser ingerida por el huésped. La siguiente tabla muestra la morfología, la reacción de Gram, las propiedades bioquímicas y los alimentos asociados con bacterias importantes transmitidas por los alimentos.

Crecimiento Bacterial

Las bacterias transmitidas por los alimentos siguen la curva de crecimiento sigmoidal clásica que involucra la fase de retraso, la fase logarítmica, la fase estacionaria y la fase de muerte, aunque los modelos de Gompertz, Baranyi y trifásico no reconocen la fase de muerte. En la fase de retraso, las bacterias detectarán el medio ambiente y se prepararán para un período multiplicativo activo. La bacteria sintetizará componentes celulares como ribosomas, ATP y cofactores sin aumento en el número de células. Luego, en la fase logarítmica, las bacterias crecerán y se dividirán a una velocidad máxima en un patrón exponencial. El tiempo requerido para que las bacterias dupliquen el número a una temperatura específica, conocida como el tiempo de generación, permanece constante durante esta fase. La fase estacionaria comienza cuando la densidad celular alcanza aproximadamente 10⁸ –10⁹ unidades formadoras de colonias (UFC). Esto sigue con la fase de muerte, en la que habrá una disminución gradual en el número de células vivas debido al ambiente privado de nutrientes y la acumulación de desechos bioquímicos tóxicos.

Normalmente en los alimentos, habrá una población mixta de microorganismos, incluyendo bacterias, hongos, levaduras y hongos. Dado que estos organismos tienen diferentes condiciones óptimas de crecimiento, el recuento de algunos microorganismos a una temperatura determinada en un momento determinado puede ser mayor que el de otros. La temperatura de 35 °C permite el crecimiento de muchas bacterias, mientras que durante el almacenamiento a 4 °C (Refrigeración), algunas bacterias superarán a las que crecerán mejor a 35 °C. Hay otra situación en la que a la misma temperatura pueden crecer dos o más organismos, pero debido a las diferencias en sus tiempos de generación, uno supera al otro. Esto es cierto sobre las bacterias que dominan las levaduras y los hongos, lo que da como resultado el deterioro de los alimentos. Hay ciertos alimentos que explotan las cualidades de la simbiosis en la que dos o más bacterias crecen juntas en un alimento determinado para su beneficio, ayudando al desarrollo de la calidad deseada en esos alimentos. Por ejemplo, dos bacterias del ácido láctico, Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, utilizan sus mecanismos bioquímicos para ayudarse mutuamente en el crecimiento de alimentos como el yogur. Individualmente, producen menos compuestos de sabor, como el acetaldehído, mientras que cuando se combinan, producen más que la cantidad aditiva de acetaldehído producido por ellos individualmente, lo que produce el sabor deseado en el yogur, un ejemplo interesante de sinergia o protocooperación. en los alimentos. Por el contrario, hay condiciones en las que una bacteria inhibe o reduce el crecimiento de la otra, conocida como crecimiento antagonista.

Indicadores de Contaminación

Ciertas bacterias son a menudo indicadores de posibles peligros de contaminación de alimentos. Su presencia en alimentos o agua indica la posible presencia de patógenos. Reflejan la calidad microbiológica de los alimentos en relación con la vida útil del producto o su inocuidad frente a los patógenos transmitidos por los alimentos. Generalmente son los organismos indicadores entéricos como E. coli y otros coliformes, así como estreptococos fecales.

Factores Importantes que Influencian en el Crecimiento Microbiano

Varios factores determinan el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Se pueden clasificar como intrínsecos y extrínsecos a los alimentos. El primero se caracteriza por los factores inherentemente presentes en los alimentos, incluidos el pH, el contenido de humedad, la disponibilidad de nutrientes, el potencial de reducción de la oxidación, las estructuras biológicas y la presencia de compuestos antimicrobianos. Los factores extrínsecos son las propiedades del entorno de almacenamiento de alimentos que afectan tanto a los alimentos como a los microorganismos asociados, e incluyen la temperatura de almacenamiento, la humedad relativa, la presencia y las actividades de otros organismos y el entorno gaseoso. La temperatura óptima, el rango de pH y la actividad del agua de algunas de las bacterias importantes transmitidas por los alimentos se dan en la siguiente tabla.

Clasificación de las bacterias transmitidas por los alimentos.

1. Basados en su tolerancia a la temperatura: Las bacterias se pueden clasificar según su temperatura de crecimiento. Los psicrotróficos («Amantes del frío») son aquellas bacterias que son capaces de crecer a bajas temperaturas, que van desde 0 °C a 5 °C. También pueden vivir en un rango de temperatura óptimo de 20-30 °C y se asocian principalmente con el deterioro de los alimentos. Pseudomonas es el más comúnmente encontrado. Otros patógenos psicrotróficos importantes transmitidos por los alimentos incluyen Listeria monocytogenes y Yersinia enterocolitica. Los mesófilos son aquellas bacterias a las que les gusta crecer a un rango de temperatura entre 20 °C y 45 °C, con una temperatura óptima para el crecimiento entre 30 °C y 40 °C. La mayoría de los patógenos entéricos como E. coli O157: H7 y Salmonella Enteritidis crecen muy bien en este rango de temperatura. Sin embargo, a diferencia de los psicrotrofos, no crecen a temperaturas más bajas. Como su nombre lo indica, a las bacterias termofílicas (“Amantes del calor”) les gusta crecer a altas temperaturas, especialmente entre 45 °C y 65 °C. Los géneros Clostridium y Bacillus entran en esta categoría, que preocupan a la industria de las conservas. Además, hay otras bacterias que son capaces de sobrevivir incluso a temperaturas de pasteurización (Pero por debajo de la temperatura de ebullición) y se denominan termodúricos. Micrococcus, Lactobacillus y Bacillus (Esporas) son ejemplos de termodúricos.
2. Basados en sus requisitos de oxígeno: Según los requisitos de oxígeno para el crecimiento, las bacterias se clasifican en aerobias, anaerobias, microaerobias y facultativamente anaerobias. Las bacterias aeróbicas requieren oxígeno para crecer. No tienen vías de fermentación y generalmente producen superóxido dismutasa. Ejemplos son Pseudomonas, Brevibacterium y Bacillus. Por otro -lado, a las bacterias anaerobias no les gusta el oxígeno y la presencia de oxígeno inhibirá su crecimiento. Carecen de superóxido dismutasa y catalasa. Son fermentadores, pero no pueden usar oxígeno como un receptor terminal de oxígeno. Clostridium botulinum y Propionibacterium son ejemplos. Los anaerobios facultativos son fundamentalmente anaerobios, pero también pueden crecer en condiciones aeróbicas si las condiciones lo exigen. Los miembros de Enterobacteriaceae son ejemplos típicos. Los organismos como Campylobacter que requieren tensión de oxígeno baja, pero no completa se llaman microaerobios.
3. Basado en niveles de tolerancia fisiológica: Los niveles de tolerancia fisiológica son muy importantes para que algunas bacterias se adapten en condiciones extremas. Las bacterias a menudo regulan al alza ciertos genes en condiciones de estrés con fines de supervivencia. Staphylococcus aureus, Pediococcus y Vibrio pueden tolerar altas concentraciones de sal y se denominan halotolerantes («Halo» que significa sal). Los microorganismos que crecen con baja actividad de agua se denominan xerófilos. Estos incluyen osmófilos y halófilos, en donde los halófilos son microorganismos que viven y crecen en ambientes salados. Se clasifican en halófilos moderados y extremos, de los cuales los primeros requieren 0.2–0.5 M NaCl para su crecimiento y juegan un papel importante en el deterioro de los productos alimenticios salados (Vibrio parahaemolyticus), mientras que los halófilos extremos requieren 3 M NaCl para el crecimiento (Miembros de arqueobacterias). Un término similar, osmófilos, se aplica a un grupo de bacterias que crecen en un entorno osmótico relativamente más alto. S. aureus y Leuconostoc son ejemplos. Los saccharófilos son osmófilos que toleran el alto contenido de azúcar, y las bacterias capaces de sobrevivir a un pH muy bajo, como Lactobacillus y Pediococcus, se denominan aciduricos.
4. Basado en el desglose del sustrato: Las bacterias difieren en su capacidad para lisar sustratos. Las bacterias proteolíticas (Clostridium y Pseudomonas) son capaces de hidrolizar proteínas. Las bacterias lipolíticas como Pseudomonas y Flavobacterium son capaces de hidrolizar triglicéridos. Bacillus y Aeromonas pueden descomponer los carbohidratos complejos y se denominan sacarolíticos. En términos de su capacidad para producir ácidos a partir de carbohidratos, ciertas bacterias son productores de ácido láctico (Lactococcus, Pediococcus), productores de ácido acético (Acetobacter), productores de ácido propiónico (Propionibacterium) y productores de ácido butírico (Clostridium butyricum). Algunos de ellos producen gases como dióxido de carbono, hidrógeno y sulfuro de hidrógeno (Leuconostoc, Enterobacter, Clostridium, Lactobacillus, etc.), y otros producen limo (Xanthomonas, Alcaligenes, Enterobacter, Lactococcus y Lactobacillus).
5. Basado en la amplitud del peligro: Según el grado de impacto del peligro en la salud, los patógenos transmitidos por los alimentos se dividen en aquellos que causan riesgos graves directos para la salud, como C. botulinum, L. monocytogenes, E. coli O157: H7 y Shigella dysenteriae; aquellos que causan riesgos moderados con una propagación potencialmente extensa, como Salmonella spp. y E. coli enteroxigénica; y aquellos que causan peligro moderado con diseminación limitada. S. aureus, C. perfringens, B. cereus, Campylobacter y Yersinia son ejemplos.

Microorganismos involucrados en la inocuidad de los alimentos

1. Patógenos Gram-positivos Transmitidos por Alimentos: Entre las diversas especies de bacterias Gram-positivas responsables de brotes transmitidos por alimentos, L. monocytogenes causa condiciones fatales en mujeres embarazadas, niños, ancianos y personas inmunocomprometidas. Staphylococcus aureus causa resultados graves debido a la enterotoxina estable al calor en los alimentos, lo que resulta en intoxicación alimentaria. Ciertos patógenos transmitidos por los alimentos son difíciles de inactivar debido a su capacidad para producir esporas. Las esporas son estructuras de supervivencia que ayudan a las bacterias a superar las condiciones ambientales desfavorables. Muchas esporas son resistentes a las temperaturas de cocción y pueden sobrevivir al congelamiento y al secado. Las bacterias ejecutan la resistencia en las esporas al sintetizar nuevas enzimas como la sintetasa del ácido dipicolínico y la catalasa resistente al calor, al aumentar o disminuir otras enzimas, al sintetizar dipicolinato de calcio en el núcleo de las esporas y al producir una capa de esporas de queratina. Bacillus cereus, Clostridium perfringens y C. botulinum son ejemplos de bacterias que producen esporas. Las esporas de C. botulinum tipo A y B son resistentes al calor, mientras que las esporas de tipo E son termolábiles. C. botulinum produce una neurotoxina (Toxina botulínica) que resulta en una condición llamada botulismo (Latín, botulus, que significa «salchicha»), una enfermedad paralítica rara pero grave causada por la toxina botulínica. Existen tres tipos de botulismo asociados con los alimentos (Por lo menos hasta hoy), (1) botulismo transmitido por alimentos causado por la ingestión de alimentos contaminados con toxina botulínica, (2) botulismo infantil debido a la colonización intestinal y la producción de toxina en bebés, y (3) botulismo por toxemia intestinal en adultos, una forma poco común de colonización intestinal y producción de toxinas por C. botulinum en adultos. En el botulismo infantil, la toxina estará presente en las heces excretadas por el bebé infectado. Las verduras alcalinas mal conservadas y el pescado ahumado están implicados en el botulismo en adultos. La miel se asocia comúnmente con el botulismo infantil. Otra especie de Clostridium, C. perfringens, causa enteritis en humanos.
2. Patógenos Gram-negativos Transmitidos por Alimentos: Muchas de las bacterias Gram-negativas que causan contaminaciones transmitidas por los alimentos son patógenos. En general, las infecciones bacterianas Gram-negativas producen manifestaciones como diarrea, calambres abdominales y trastornos intestinales. Aunque la diarrea es difícil de definir cuantitativamente, es el paso de las heces en exceso de lo normal con una consistencia cambiada observada con un cambio reciente en las deposiciones. El síndrome de disentería se caracteriza por sangre y pus en las heces, calambres abdominales, tenesmo y fiebre. La sangre macroscópica en las heces es el signo más confiable. Muchos patógenos transmitidos por alimentos Gram-negativas como Campylobacter, Salmonella, Shigella, E. coli O157: H7, E. coli enteroinvasiva (EIEC) e Y. enterocolitica producen diarrea con sangre, mientras que E. coli enterotoxigénica (ETEC), Vibrio cholerae y C. perfringens causa diarrea acuosa. La información sobre algunos de los importantes patógenos diarreicos transmitidos por los alimentos se proporciona en la siguiente tabla. 

3. Priones Transmitidos por Alimentos: La encefalopatía espongiforme bovina (EEB) o “Enfermedad de las vacas locas” es una enfermedad degenerativa crónica que afecta el sistema nervioso central del ganado. La condición es causada por priones, una forma modificada de una proteína eucariota normal capaz de hacer que las células produzcan más proteínas anormales. La enfermedad en el ganado bovino se caracteriza por un período de incubación prolongado (Meses a años) y una enfermedad neurológica progresiva y debilitante con lesiones histológicas características como fibrillas, vacuolas y depósitos amiloides en el cerebro que resultan en la muerte. No habrá respuesta inflamatoria o inmune. El Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) advirtió que podría existir la posibilidad de contraer un tipo de encefalopatía espongiforme transmisible que los humanos denominan la variante enfermedad de Creutzfeldt – Jakob al comer carne contaminada. La agencia informó que la epidemia terminó prohibiendo la incorporación de subproductos de carne en los alimentos suministrados al ganado vacuno y ovino.
4. Hongos Importantes Transmitidos por Alimentos: Los hongos transmitidos por los alimentos pueden ser perjudiciales o de importancia patogénica. Los hongos patógenos producen micotoxinas, que son los metabolitos secundarios producidos al final de la fase de crecimiento exponencial (Log). Entre los hongos que causan el deterioro, las especies de Aspergillus están involucradas en el deterioro de alimentos como mermeladas, jamón curado, frutas y verduras. Otros hongos como Alternaria, Geotrichum y Mucor causan el deterioro de las verduras. Penicillium expansum, un patógeno en frutas frescas, es psicrotrófico y puede crecer a temperaturas tan bajas como −2 a −3 °C. Producen una toxina llamada patulina, que es potencialmente cancerígena y produce efectos tóxicos inmunológicos, neurológicos y gastrointestinales en animales. Otras especies como Penicillium verrucosum y P. commune también son capaces de producir toxinas. Aspergillus flavus y A. parasiticus producen toxinas llamadas aflatoxinas, y las más comunes son B1, B2, G1, G2, M1 y M2. En humanos, se informa que las aflatoxinas causan cáncer de hígado. Resulta en un retraso en el crecimiento en los niños si están expuestos a niveles tóxicos durante el período neonatal.
5. Parásitos y Protozoarios Transmitidos por Alimentos: Los alimentos pueden desempeñar un papel importante en la transmisión de una variedad de parásitos de origen eucariota, incluidos los nematodos, cestodos y protozoos. Parásitos como Taenia saginata, T. solium y otras Taenia spp. pueden transmitirse a los humanos por el consumo de carne cruda o poco cocida o productos cárnicos. Además, los alimentos crudos de mar y agua dulce, como pescado, moluscos y ranas, pueden servir como vehículos de algunos parásitos. Los protozoos importantes transmitidos por los alimentos son Cryptosporidium, Giardia, Entamoeba spp. y Cyclospora, que comúnmente se asocian con productos frescos. El uso de agua no tratada para la preparación de alimentos también juega un papel en su transmisión a los humanos. Al igual que los virus transmitidos por los alimentos, los parásitos no se multiplican en los alimentos, sino que sobreviven en los alimentos húmedos durante meses.

Bacterias involucradas en el deterioro de los alimentos

Entre las diversas bacterias en los alimentos, algunas causan el deterioro de los alimentos y productos alimenticios. El deterioro es una condición resultante de la actividad microbiana que se detecta por cambios en el olor, el sabor y la apariencia. En alimentos como la carne, las bacterias usan sustancias de bajo peso molecular como lactato, glucosa-1-fosfato y glucosa-6-fosfato, seguidas del uso de creatina y péptidos como carnosina y anserina. Una vez que estos compuestos se agotan, los aminoácidos se utilizan potencialmente como sustratos. Finalmente, las proteínas se catabolizan, lo que resulta en la producción de amoníaco, cadaverina, putrescina e hidrógeno sulfurado; los signos de deterioro comienzan a aparecer. En general, el deterioro bacteriano ocurre cuando la población bacteriana de los alimentos alcanza 10⁷ – 10⁸ por g, cm² o ml (ICMSF 2005).

Entre varios factores que favorecen el deterioro, la actividad del agua (a_w) es crítica en el deterioro de la carne. La actividad del agua se refiere al agua disponible para las reacciones bioquímicas. Es la relación entre la presión de vapor de agua en los alimentos y la presión de vapor de agua pura a la misma temperatura. Si la carne se almacena anaeróbicamente a una mayor actividad de agua (a_w > 0.95), Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Moraxella y Bacillus constituyen la flora predominante de descomposición. Estas bacterias causan proteólisis y lipólisis y dan como resultado la producción de pigmento y limo. Si la carne se almacena anaeróbicamente a una actividad de agua relativamente alta (a_w > 0.95) a una temperatura más baja, las bacterias del ácido láctico dominan, lo que resulta en la producción de ácido. Sigue el desarrollo de limo y color verde. Si la carne se almacena anaeróbicamente a una mayor actividad de agua a una temperatura alta, Clostridium spp. toma la delantera, lo que resulta en olores nocivos debido al catabolismo anaeróbico de las proteínas. Cuando se produce la descomposición en los huevos, Pseudomonas, Flavobacterium, Proteus y Salmonella crecen exuberantemente en el menstruo en descomposición. En caso de deterioro del pescado, aparte de Pseudomonas y Flavobacterium, Vibrio y Micrococcus pueden estar involucrados. La descomposición de frutas y verduras generalmente se encuentra con Pseudomonas, Bacillus, Clostridium y Erwinia. Aunque no se ve comúnmente, hay ciertas bacterias de descomposición que producen esporas. Por ejemplo, Sporolactobacillus, un organismo Gram-positivo, y Desulfotomaculum, un formador de esporas Gramnegativas, causan el deterioro de los alimentos enlatados.

Bacterias en los alimentos beneficiosas para los humanos

Aunque una serie de especies bacterianas que se encuentran en los alimentos deterioran o son organismos patógenos, hay varias otras que son beneficiosas para los alimentos. Las bacterias del ácido láctico (LAB) son importantes en la fermentación de varios productos alimenticios. Incluyen géneros Gram-positivos importantes como Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus y Streptococcus. Obtienen energía por fosforilación a nivel de sustrato mientras oxidan los carbohidratos. Hay dos grupos de LAB, basados en los productos finales del metabolismo de la glucosa. Los LAB homofermentativos son aquellos que producen ácido láctico como resultado de la fermentación de glucosa. Lactobacillus acidophilus, L. bulgaricus, L. delbrueckii, L. Lactis, Pediococcus acidilactici, Lactococcus lactis y L. cremoris son ejemplos. Pediococcus cerevisiae se usa como cultivo iniciador en salchichas fermentadas, mientras que P. acidilactici y P. pentosauces se usan para hacer salchichas de verano. Los LAB heterofermentativos son aquellos que utilizan glucosa y producen volúmenes iguales de lactato, etanol y dióxido de carbono. Producen sabor y compuestos aromáticos como el acetaldehído y el diacetilo. Lactobacillus brevis, L. buchneri y todos los miembros de Leuconostoc son los más importantes. Leuconostoc dextranicum y L. cremoris son necesarios para las fermentaciones lácteas, en las que fermentan ácido cítrico en la leche, produciendo diacetilo. Otra especie, L. mesenteroides, se usa en la fermentación de chucrut. Otra especie común de LAB, Streptococcus thermophilis, se usa en la fabricación de queso y yogurt suizo. Lactococcus lactis es responsable de la alimentación natural de la leche. Produce nisina, un péptido antibiótico que inhibe Bacillus y Clostridium. Brevibacterium linens es otra bacteria importante en la maduración de las superficies de queso, especialmente del queso Brick y el queso Limburger. Propionibacterium shermanii y Propionibacterium freundenreichii son útiles para hacer queso suizo. Otra bacteria beneficiosa, Micrococcus, una bacteria no móvil que produce pigmentos amarillos, naranjas y rosados, es muy tolerante a la sal y, por lo tanto, se usa en carnes curadas, salmueras y tanques de curado.

Recapitulando

La biología de los organismos unicelulares siempre ha proporcionado importantes aspectos internos sobre las interacciones huésped-patógeno y la forma en que las bacterias, los virus y otros organismos sobreviven y contaminan los diferentes ambientes. Los procariotas todavía se agrupan en función de la tinción de sus paredes celulares, aunque las nuevas ideas sobre su composición celular reflejan una gran diversidad dentro de este grupo de microorganismos. La supervivencia, y en algunos casos el crecimiento, de bacterias en los alimentos es la respuesta a factores asociados con los microorganismos mismos o los alimentos. Muchos microorganismos de los alimentos se han utilizado de manera beneficiosa para impartir sabores, conservar alimentos o crear nuevos productos alimenticios, como en el caso de la levadura utilizada para hacer pan. Sin embargo, algunos microorganismos pueden ser dañinos para los humanos. Las enfermedades transmitidas por los alimentos se clasifican como infecciones, intoxicaciones e infecciones por toxico según la forma en que las bacterias producen la enfermedad. Algunas bacterias se usan a menudo como indicadores de posible contaminación de alimentos.

Referencias

Biology: The Easy Way

Gabrielle I. Edwards

Fundamental Food Microbiology

Bibek Ray

Concepts in Bacterial Virulence

Rusell et al.

Life: The Science of Biology

David Sadava

Microorganisms in Foods 6 – Microbial Ecology of Food Commodities

ICMSF

Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE)

USDA Website

Bad Bug Book

FDA

Los patógenos emergentes y «reemergentes» son principalmente zoonosis, y las enfermedades emergentes transmitidas por los alimentos no son la excepción. En esta entrada se examinará la interfaz entre los seres humanos y los animales alimenticios, el potencial de nuevas enfermedades infecciosas y la adaptación de bacterias para infectar a los seres humanos mediante el concepto de salto de especies. Sin embargo, para comprender cómo evolucionan y se propagan los patógenos, es importante recordar que los eventos microbiológicos ocurridos en los últimos 200 años han consolidado nuestra visión de los alimentos como una fuente de contaminación microbiana y nos han ayudado a reconocer algunos de los eventos que resultan. en la aparición de nuevos patógenos, o la reaparición de patógenos conocidos en productos alimenticios. Esta entrada se centrará principalmente en los patógenos bacterianos transmitidos por los alimentos y revisará nuestra comprensión actual de los patógenos emergentes transmitidos por los alimentos.

Introducción

Los patógenos emergentes y reemergentes son desproporcionadamente zoonóticos, y las enfermedades emergentes transmitidas por los alimentos no son una excepción. Las nuevas enfermedades infecciosas emergen y se adaptan para infectar a los humanos por el concepto de «salto de especies». Aunque los patógenos pueden haber estado expuestos a fuerzas evolutivas similares, cada patógeno bacteriano parece adaptarse de una manera muy particular. Además de los cambios asociados con los organismos patógenos en sí mismos, los cambios en la población humana y el estilo de vida, la globalización del suministro de alimentos y la introducción inadvertida de patógenos en nuevas áreas geográficas son algunas de las fuerzas más importantes responsables de la creación de nuevas oportunidades, para que los patógenos infecten a los humanos. La complejidad de las enfermedades transmitidas por los alimentos se destaca por la susceptibilidad impredecible de ciertos individuos a la infección por agentes transmitidos por los alimentos. Similar a otras enfermedades, la erradicación completa de los agentes etiológicos responsables de las enfermedades transmitidas por los alimentos no es factible. Finalmente, los esfuerzos continuos de investigación para comprender mejor las condiciones necesarias para controlar los patógenos transmitidos por los alimentos y los esfuerzos constantes de educación del consumidor permitirán una respuesta rápida para reaccionar ante los patógenos nuevos o en proceso de reemergencia de los alimentos cuando golpean.

Enfermedades infecciosas emergentes y reemergentes

El término «enfermedades infecciosas emergentes» se usa para definir las infecciones que aparecen recientemente en una población o que han existido pero que están aumentando rápidamente en incidencia o se están extendiendo en el rango geográfico (Morse 1995). Aparecen patógenos emergentes o reemergentes debido a una serie de circunstancias que favorecen su propagación. En el caso de los patógenos transmitidos por los alimentos, los factores que juegan un papel importante incluyen aquellos relacionados con el patógeno mismo, el medio ambiente, la producción y distribución de alimentos y los consumidores (Altekruse et al. 1997). La Organización Mundial de la Salud (OMS) asocia la aparición de enfermedades transmitidas por los alimentos con factores que incluyen cambios en los microorganismos, cambios en la población humana y en el estilo de vida, la globalización del suministro de alimentos, la introducción inadvertida de patógenos en nuevas áreas geográficas y la exposición a personas desconocidas o peligros alimentarios en el extranjero.

Hay aproximadamente 1,415 especies de microorganismos conocidos por producir enfermedades en los seres humanos. De este total, el 60% de las especies son zoonóticas y la mayoría (72%) se origina en la vida silvestre. Aproximadamente 175 especies patógenas están asociadas con enfermedades que se consideran emergentes, y aproximadamente el 54% de las enfermedades infecciosas emergentes están causadas por bacterias o rickettsia (Tablas 1 y 2).

En general, es más probable que los patógenos zoonóticos se asocien con enfermedades emergentes que los patógenos no-zoonóticos, aunque existen variaciones entre los taxones, y es más probable que surjan protozoarios y virus que helmintos. Actualmente, no se ha encontrado ninguna asociación entre la ruta de transmisión y el tipo de enfermedades infecciosas emergentes (Jones et al. 2008; Taylor et al. 2001). El Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los EE.UU. (The U. S. National Institute of Allergies and Infectious Diseases) ha publicado una lista de agentes infecciosos emergentes y reemergentes; los diferentes patógenos transmitidos por los alimentos y por el agua se incluyen en la Categoría B. Dentro de las bacterias, esta lista incluye Escherichia coli O157:H7, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Shigella spp., Salmonella spp. y Yersinia enterocolitica. Varias especies de protozoos (Por ejemplo, Cryptosporidium parvum, Cyclospora cayatanensis, Giardia lamblia y Entamoeba histolytica), así como virus (Calicivirus y Hepatitis A) también aparecen en la lista. Por ejemplo, el síndrome urémico-hemolítico causado por ciertas cepas de E. coli O157:H7 en EE.UU. es un ejemplo de un patógeno emergente transmitido por los alimentos que no se informó antes de 1980. Por otro lado, el aumento en el número de Los casos de listeriosis humana en la década de 1980 se debieron a la concentración de la producción de alimentos que permitió que un patógeno conocido, L. monocytogenes, se diseminara de una manera novedosa.

El origen de los patógenos humanos

Es importante recordar que muchas especies estrechamente relacionadas con nosotros, como los chimpancés, han “donado” muchas enfermedades zoonóticas. Hay diferentes razones por las cuales una especie animal que sirve como huésped de un patógeno puede convertirse en una fuente de contaminación para los humanos. En el caso de los chimpancés, aunque tienen pocos e infrecuentes encuentros con humanos, pueden haber donado varias zoonosis. Por ejemplo, los estudios moleculares de virus de hepatitis B en chimpancés y humanos muestran que estos virus tienen una alta relación filogenética y, por lo tanto, pueden haber sido donados de chimpancés a humanos. Además, el surgimiento de la agricultura y la domesticación de animales de ganado en los últimos 10,000 años también ha favorecido la aparición de las principales enfermedades infecciosas humanas (Wolfe et al. 2007). Se ha teorizado que, en las regiones templadas del mundo, estas enfermedades infecciosas se originaron a partir de animales y llegaron a los humanos a través de lo que se define como saltos de especies, lo que significa que un patógeno originalmente confinado a las especies animales evolucionó para infectar a los humanos. La siguiente imagen, muestra las cinco etapas propuestas en la adaptación evolutiva de un patógeno de ser solo un patógeno animal a convertirse en un patógeno que infecta solo a los humanos (Wolfe et al. 2007). La segunda categoría representada en esta imagen parece ser la categoría correcta en la que caerían la mayoría de los patógenos bacterianos y virales transmitidos por los alimentos. Sin embargo, debemos reconocer que nuestra comprensión de algunas de estas enfermedades aumenta con el tiempo y que estos agentes de la enfermedad y su huésped (Los humanos) están evolucionando y, por lo tanto, el grado de interacción huésped-patógeno está continuamente en movimiento.

Visión Moderna de los Agentes Infecciosos, su Evolución y Epidemiología

Hasta la década de 1670, cuando Anton van Leeuwenhoek usaba lentes de alta calidad para observar microorganismos vivos (Kruif 1926), la teoría predominante era la generación espontánea, la idea de que los organismos vivos surgen de moléculas no vivas. El trabajo de Ignaz Semmelweis, quien demostró que lavarse las manos podría prevenir la propagación de la fiebre del parto; Louis Pasteur, quien desestimó la teoría de la generación espontánea y desarrolló el método de pasteurización para hacer que la leche fuera segura, entre otras cosas; Joseph Lister, quien combinó el trabajo de Semmelweis y Pasteur para desarrollar y promover la cirugía antiséptica mediante el uso de compuestos químicos; y Robert Koch, quien desarrolló una serie de postulados (Los postulados de Koch) para correlacionar directamente un microorganismo con una enfermedad específica, consolidó la teoría de los gérmenes de la enfermedad.

Estos eventos ocurrieron en los últimos 150 años, y la teoría de los gérmenes de la enfermedad puede ser la contribución más importante de la ciencia de la microbiología a la medicina. Esta teoría abrió la posibilidad para el tratamiento de enfermedades por los antimicrobianos. Esta teoría es también el concepto más importante para explicar los peligros biológicos presentes en los alimentos porque la contaminación de los alimentos por microorganismos patógenos es, con mucho, el peligro más importante entre las tres categorías de peligros (físico, químico y biológico).

Al mismo tiempo, la teoría de la evolución de Charles Darwin proporcionó la plataforma mediante la cual los procesos naturales, incluida la reproducción, la supervivencia y la propagación de bacterias, podrían estudiarse de manera objetiva. Sin embargo, ha sido durante los últimos 50 años que nuestras herramientas para estudiar microorganismos patógenos se desarrollaron hasta el punto en que pudimos interrogar a diferentes bacterias y el medio ambiente para obtener pistas sobre cómo estos organismos se propagan y producen enfermedades. Los patógenos transmitidos por los alimentos no son una excepción cuando se comparan con otros agentes de enfermedades infecciosas. Sin embargo, el estudio sistemático de los agentes de enfermedades transmitidas por los alimentos no apareció en un plan de estudios formalizado hasta hace 30 o 40 años.

Otro evento importante que tuvo lugar en Inglaterra hace unos 150 años permitió a los científicos pensar en los agentes de enfermedades como agentes «transmisibles». Cuando la solicitud de John Snow de cerrar una bomba de agua resultó en el control de un brote de cólera en Soho, Inglaterra, en 1854 (Porter 1997), comenzó la disciplina que ahora conocemos como epidemiología. Este simple evento parece casi una anécdota en comparación con los complejos estudios epidemiológicos necesarios para comprender los brotes modernos transmitidos por los alimentos, en los que la simple asociación de un producto alimenticio a un patógeno bacteriano durante una investigación de brotes se convierte en un verdadero desafío. La variedad de agentes infecciosos y la variedad del estado inmunológico de los huéspedes crean un problema que es muy difícil de estudiar con los modelos actuales. Por ejemplo, el período de incubación de algunos de estos alimentos se mide en días e incluso semanas, y cuando aparecen los primeros síntomas, la mayoría de los alimentos contaminados se han distribuido a través de los canales minoristas y se han extendido a través de vastas áreas geográficas.

La Evolución de las Bacterias

Las bacterias, como otros procariotas, son organismos unicelulares que se dividen utilizando un esquema de reproducción asexual llamado fisión binaria. En este proceso, una bacteria viva replica sus componentes internos y orgánulos y se divide en dos nuevas células hijas. Aunque no hay intercambio de material genético de diferentes padres, como ocurre con la reproducción sexual, las bacterias han adoptado una serie de mecanismos exitosos para garantizar un grado de variabilidad del ADN para su progenie. Estos mecanismos clave incluyen: Mutaciones en el sistema de reparación de desajustes de ADN, que aumentan la tasa de mutación y recombinación, y reordenamientos genómicos y transferencia de ADN horizontal, que aseguran la adquisición de rasgos de supervivencia y/o patogenicidad.

La recombinación dependiente de la homología y la transferencia de genes horizontal (Lateral) son mecanismos importantes para la adquisición de la diversidad del ADN (Gogarten et al. 2002). En términos generales, la recombinación genética en bacterias se refiere a la aparición de mutaciones y la transferencia horizontal de ADN para cambiar la composición genética de una célula. La captación y adquisición de ADN «extraño» comprende mecanismos como la transformación genética, la transducción de bacteriófagos o la conjugación. Sin embargo, es importante destacar que nuestra comprensión de la plasticidad del genoma bacteriano es limitada. Se cree que solo la mitad de los genes bacterianos de aquellas especies bacterianas para las cuales tenemos genomas completos tienen funciones biológicas conocidas, y solo la mitad de esos genes parecen ser específicos de la especie. Además, la simple captación de ADN puede no explicar el potencial de patogenicidad en especies bacterianas. El gen cadA de Escherichia coli, que falta en Shigella flexneri, puede reducir la virulencia cuando se expresa de forma heteróloga en S. flexneri (Maurelli et al. 1998). Pérdidas independientes del gen cadA y otros genes en diferentes Shigella spp. han proporcionado evidencia adicional de lo que se llama selección negativa, o selección «purificadora», en la que se impide que los alelos perjudiciales se diseminen (Day et al. 2001; Prunier et al. 2007).

Pero todos estos hallazgos científicos aún son controvertidos en su explicación de la relación entre la pérdida de genes o la inactivación de genes con la patogenicidad. Por ejemplo, los ratones infectados con cuatro mutantes de Mycobacterium tuberculosis murieron más rápidamente que los infectados con bacterias de tipo salvaje (Parish et al. 2003). Sin embargo, algunos datos sugieren que la interrupción de algunos genes conduce a la atenuación en un modelo de aerosol de ratón utilizando las cepas de ratón BALB/c y C57BL/6 más resistentes (Converse et al. 2009). Por lo tanto, todavía nos falta algo de conocimiento clave para comprender cómo las bacterias pueden aumentar o disminuir la actividad de ciertos genes para volverse más patógenas para sus huéspedes.

La transformación genética se refiere a la adquisición o captación de ADN extraño por parte de células bacterianas. Esta definición abarca la adquisición de ADN, generalmente de una sola hebra, que producirá cambios hereditarios. En la mayoría de los casos, el intercambio de ADN ocurre entre genes homólogos, aunque también pueden asociarse genes heterólogos.

La capacidad de algunas bacterias para adquirir ADN del medio ambiente se denomina competencia genética. Algunas bacterias son competentes en ambientes naturales y son naturalmente propensas a la captación de ADN monocatenario del entorno. Estas bacterias suelen ser más exitosas en la adquisición de ADN lineal.

El término «transducción» se refiere al paso del ADN de bacteriófagos, o partículas virales, a bacterias cuando estos virus infectan células bacterianas. Aunque el objetivo principal de este evento es que los virus se perpetúen utilizando la maquinaria de reproducción de las células huésped, algunas células pueden adquirir ADN de otras bacterias por el vector viral. Los bacteriófagos también pueden dejar otras moléculas en la célula infectada, como el ARN y las proteínas que forman la capa de los viriones.

En el caso de la conjugación bacteriana, el contacto de célula a célula es necesario para el intercambio de ADN. Para que el ADN se transfiera a través de la conjugación, es necesaria la presencia de un apéndice llamado pilus, en la membrana de la célula donante. Este apéndice probablemente actúa como un dispositivo similar a un tubo que conecta la célula donante con las células receptoras para que ocurra el intercambio de ADN. A veces, pilus se usa como un sinónimo de fimbria. Sin embargo, el último término se refiere a pequeños apéndices parecidos a una vellosidad que están involucrados en la unión de bacterias a las superficies y en la producción de biopelículas. El mecanismo de conjugación es complejo e involucra diferentes proteínas que forman lo que se llama un sistema de secreción de tipo IV. Las moléculas de ADN más comunes intercambiadas durante la conjugación son los plásmidos, que son moléculas de ADN extracromosómicas que se replican independientemente del cromosoma. Los sistemas de secreción que permiten la conjugación son importantes para la transferencia de plásmidos de una bacteria a otra. Los plásmidos pueden eventualmente integrarse en el cromosoma de la bacteria receptora por recombinación genética y pueden traer algún ADN extracromosómico que puede conferir rasgos específicos a las bacterias que ahora transportan esos plásmidos. Por ejemplo, algunos plásmidos transportan material genético que proporciona resistencia antimicrobiana a la nueva célula huésped.

Otro grupo de elementos genéticos móviles, llamados islas de patogenicidad (PAI, por sus siglas en inglés), pueden moverse de una célula a otra, probablemente utilizando sistemas de transferencia conjugativos y pueden contribuir con elementos esenciales para la virulencia en los patógenos de los animales y las plantas. Los PAI con frecuencia forman parte de redes reguladoras complejas que incluyen reguladores codificados por material genético en el cromosoma o por plásmidos. Los PAI en sí mismos pueden actuar como reguladores de genes ubicados fuera del PAI (Schmidt y Hensel 2004).

Algunos patógenos también tienen la capacidad de alternar o cambiar reversiblemente entre dos fenotipos genéticos, un fenómeno llamado variación de fase, que da como resultado dos apariencias fenotípicas diferentes de acuerdo con el nivel de expresión de una o varias proteínas entre las diferentes células de una población bacteriana. La aparición de la variación de fase puede estar en una célula por 10 células por generaciones, pero es más frecuente en el orden de un cambio por 10^-5 células por generación (Villemur y Deziel 2005). Si la variación de fase produce cambios en la superficie de los factores patógenos de bacterias infecciosas, como pili o glicoproteínas, que son reconocidas por el sistema inmunológico de las células huésped, el mecanismo se conoce como variación antigénica. El principal beneficio de la variación antigénica es que las bacterias patógenas pueden alterar sus proteínas de superficie para crear poblaciones clónicas que son antigénicamente distintas y, por lo tanto, pueden evadir las respuestas inmunitarias de los huéspedes. Este mecanismo es la razón principal por la que es tan difícil crear vacunas estables contra algunas bacterias patógenas (Villemur y Deziel 2005).

Nuevas Oportunidades para que los Patógenos Infecten a los Humanos

Los cambios en los patógenos bacterianos son importantes estrategias evolutivas para crear diversidad genética y aprovechar la conquista de nuevos nichos de colonización. Sin embargo, la expansión de los humanos a nuevas tierras y los cambios en el comportamiento humano también han creado nuevas oportunidades para que los patógenos bacterianos transmitidos por los alimentos estén expuestos e infecten a los humanos. Para complicar aún más este escenario, la exposición de los humanos a nuevos portadores de patógenos transmitidos por los alimentos crea nuevas oportunidades adicionales para que estas bacterias patógenas nos infecten. Un ejemplo de este último escenario es el aumento del comercio de animales exóticos como mascotas, lo que ha aumentado el riesgo de introducir algunos patógenos que, de lo contrario, no estarán presentes en ciertas poblaciones humanas. En particular, varios casos de serotipos de Salmonella transmitidos por los alimentos en los EE. UU. se han relacionado con mascotas de reptiles importadas de América del Sur (CDC 1995; Mermin et al. 1997).

Varios cambios cruciales han ocurrido en las prácticas agrícolas en los últimos 50 años. Uno de estos cambios, la concentración de la producción masiva de alimentos, ha creado preocupaciones únicas sobre la inocuidad de los alimentos. A medida que ha aumentado la distribución de alimentos para cubrir grandes áreas, e incluso países diferentes, se ha vuelto más difícil hacer un seguimiento de dónde se produjo y procesó el alimento. En algunos casos, los alimentos se transportan a través de diferentes países; por lo tanto, un patógeno bacteriano único en algunas áreas específicas del mundo puede terminar en un área completamente diferente del mundo. Un buen ejemplo de esto último es el brote de un serotipo virulento de la Salmonella Saintpaul en 2008, responsable de las enfermedades asociadas con el consumo de jitomates. Los proveedores de jitomates normalmente dependen de más de un productor para cumplir con sus pedidos, y los jitomates no se clasifican por origen sino por madurez, tamaño y grados durante el procesamiento. Por lo tanto, los jitomates recolectados en Florida pueden enviarse a México para su envasado antes de que se envíen a los EE. UU. para su venta final. Además, la incorporación de jitomates rebanados en barras de ensaladas, mostradores de delicatessen o salsas de supermercados hace que sea extremadamente difícil rastrear dónde se originaron los jitomates. La investigación de este brote particular de Salmonella Saintpaul dio lugar a la sospecha de que las granjas de México y Florida eran las involucradas en la producción de los jitomates contaminados. Sin embargo, más de 1,700 muestras recolectadas de fuentes de irrigación y empaque, lavado y almacenamiento fueron negativas, y nunca hubo una resolución clara de la fuente real del brote.

El comercio internacional de productos alimenticios y la facilidad con que las personas pueden moverse desde diferentes áreas geográficas tienen un efecto a largo plazo en la inocuidad alimentaria. El movimiento de alimentos aumenta la posibilidad de que los patógenos viajen escondidos de lugares geográficos aparentemente remotos. Pero los humanos también sirven como portadores cuando se infectan en un país, pero desarrollan los síntomas y sufren la enfermedad en otro país. Un ejemplo son los casos de salmonelosis en Suecia que aún persisten a pesar de todos los esfuerzos para controlar los casos domésticos de salmonelosis (Motarjemi y Adams 2006). La mayoría de estos casos están asociados con la contaminación de los viajeros que regresan a casa con los agentes infecciosos. A medida que el comercio internacional de alimentos se hace más frecuente, los países que se esfuerzan por controlar agentes específicos transmitidos por los alimentos pueden ver reducidos sus esfuerzos y, por lo tanto, presionarán a las organizaciones internacionales para que adopten normas internacionales de inocuidad alimentaria más estrictas.

Los virus también son agentes oportunistas. El hecho de que todavía nos falten técnicas confiables para aislar e identificar algunos virus hace que sea más difícil estudiarlos que estudiar bacterias. Los ejemplos más recientes de norovirus que afectan a los pasajeros en cruceros recreativos resaltan la importancia de la inocuidad alimentaria en nuevos entornos que eran poco comunes hace años.

Cambios en la Producción de Alimentos y Prácticas de Procesamiento

Los cambios en las poblaciones humanas y la forma en que se ha abordado la creciente necesidad de más alimentos son históricamente similares en muchas naciones industrializadas. La clave para la provisión exitosa de alimentos de calidad ha dependido de la disponibilidad de tecnologías para conservar los alimentos, principalmente de los sistemas de refrigeración para bajar la temperatura, y de la disponibilidad para transportar los alimentos de una manera eficiente y económica, principalmente el desarrollo de los sistemas ferroviarios.

Desde la década de 1950, las compañías de fabricación de alimentos se han estado consolidando para procesar más alimentos por unidad de tierra. Hasta la década de 1970, esa consolidación se relacionaba principalmente con el procesamiento de carnes, pero en los últimos años la consolidación se ha expandido a otros productos alimenticios vegetales. A medida que la población crecía, había una demanda de más alimentos, y las necesidades alimentarias básicas, como la leche y los huevos, estaban cubiertas por el aumento de la producción en las áreas suburbanas. Sin embargo, otros productos alimenticios (Maíz, carne, etc.) han tendido a concentrarse en áreas donde la productividad ha sido la más alta. Por ejemplo, en el medio oeste de los EE. UU., la fertilidad de los suelos es lo suficientemente alta como para que la producción de maíz o soya permita la mayor rentabilidad de la tierra. Por lo tanto, el envío de alimentos a través de diferentes áreas ha permitido que grandes poblaciones humanas se concentren y obtengan un suministro más constante de productos alimenticios. La industria cárnica aprovechó estos desarrollos; a fines de la década de 1890, ya existían vagones de tren refrigerados para transportar el inventario de ganado a puntos centrales para su procesamiento y para transportar productos procesados a grandes conglomerados urbanos de todo el país. La consolidación de la industria de envasado de carne comenzó temprano, con un gran número de animales procesados en un solo lugar y la oportunidad de que emergieran y contaminaran el producto, como lo describe Upton Sinclair en 1906 en su novela La jungla (Sinclair 1906). Por lo tanto, se establecieron nuevas regulaciones para enfrentar estos nuevos desafíos. Más recientemente, el aumento en el consumo de productos frescos cortados y verduras de hoja verde, como las zanahorias, el apio y la espinaca, productos que generalmente se consumen crudos, ha creado un escenario similar en el que la industria y el gobierno tienen que trabajar en la forma adecuada. conjunto mínimo de regulaciones que deben implementarse para controlar la aparición de enfermedades transmitidas por los alimentos asociadas con estos productos.

A medida que los sistemas agrícolas tradicionales han evolucionado de áreas grandes/sistemas de baja productividad a sistemas más concentrados, áreas pequeñas/alta productividad, también lo han hecho algunos agentes biológicos. Algunas bacterias patógenas se han adaptado para prosperar cuando los animales de consumo y sus productos alimenticios correspondientes se concentran en áreas pequeñas. Por ejemplo, la Listeria monocytogenes, una bacteria patógena, puede colonizar un nicho dentro de una instalación de procesamiento y contaminar un gran volumen de alimentos en cuestión de horas. La Listeria monocytogenes es un patógeno peligroso debido a las posibilidades de contaminación de los productos alimenticios en post-producción. Este ejemplo muestra nuevamente las diferentes oportunidades de adaptación y resistencia para sobrevivir, replicarse y propagarse que tienen algunos patógenos bacterianos transmitidos por los alimentos, incluso cuando se presentan con condiciones ambientales adversas.

Poblaciones en Riesgo

Muchas mejoras importantes en la salud pública se han logrado en el último siglo. La mayoría de estas mejoras, como la pasteurización de la leche o las alternativas de procesamiento desarrolladas para los productos cárnicos, están directamente relacionadas con el control de patógenos transmitidos por los alimentos. De la misma manera, hemos mejorado nuestra comprensión de las limitaciones inmunológicas que tienen algunos grupos únicos de individuos en una comunidad determinada. Ciertos sectores de la población, como los bebés, los ancianos, las personas con el sistema inmune debilitado y las mujeres embarazadas, pueden tener un sistema inmune inmaduro o comprometido que los hace más susceptibles a las enfermedades. Estas poblaciones de individuos, generalmente denominadas poblaciones en riesgo, plantean un desafío importante en el control de las enfermedades transmitidas por los alimentos. Más importante aún, la demografía de estas poblaciones está siempre en constante cambio. Por ejemplo, la proporción de personas descritas como “ancianos” está aumentando, y para el año 2025, se espera que más del 20% de la población mundial tenga más de 60 años (Motarjemi y Adams 2006).

Para estas poblaciones, los mensajes educativos son muy importantes para su salud, y los cuatro principios que se promueven para ayudar a reducir el riesgo de contraer una enfermedad transmitida por los alimentos (Limpieza, cuidado, cocina y frío) forman parte de las campañas educativas de varias agencias gubernamentales y de la industria alimentaria. Estas personas deben desarrollar el hábito estricto de lavarse bien las manos antes y después de comer, y antes y después de manipular o preparar cualquier alimento. Mantener los productos crudos, como la carne y las aves de corral, lejos de los alimentos listos para comer, como las frutas y verduras frescas, también es un principio importante para prevenir la contaminación cruzada de los alimentos listos para el consumo con bacterias patógenas de productos alimenticios crudos.

Cambios y expansión de nuestras dietas.

En las naciones industrializadas e incluso en los sectores urbanos de los países en desarrollo, las personas tienen mejor acceso a una variedad de productos alimenticios que nunca antes. Y la tendencia es que habrá más opciones de productos alimenticios disponibles para el público. Sin embargo, al mismo tiempo, los habitantes de las ciudades tienen menos comprensión de cómo se producen y procesan los alimentos que nunca antes; desafortunadamente, la tendencia es que las personas saben cada vez menos sobre el origen y la composición de sus alimentos. Hace unos 40 o 50 años, la mayoría de las personas conocía la base de cómo se producían los alimentos comunes. Hoy en día, más personas no están conscientes de las complejidades de la producción de alimentos y están inclinados a creer conceptos erróneos sobre la inocuidad alimentaria. Algunos ejemplos son la creencia de que las hormonas se usan comúnmente en la crianza de pollos de engorda comerciales, cuando, en realidad, no se usan hormonas en la producción de pollos de engorda comerciales (Al menos está prohibido).

La percepción de la inocuidad de los alimentos es muy importante y crea diferentes conflictos entre las personas con diferentes conocimientos sobre la producción y el procesamiento de los alimentos. Por ejemplo, algunas personas que optan por consumir leche cruda lo hacen porque creen que hay ciertas ventajas de consumir leche cruda, como las mejores respuestas inmunológicas. Aunque puede haber algunos beneficios percibidos asociados con el consumo de leche cruda, el riesgo de contraer enfermedades transmitidas por los alimentos es mucho mayor si se sigue esta práctica. En el pasado, se ha demostrado repetidamente que el consumo de leche cruda causa brotes de Escherichia coli O157: H7, que puede causar el síndrome hemolítico-urémico, una complicación potencialmente mortal para los niños, así como brucelosis. Hay muchos desafíos de salud pública que surgen de la expansión de nuestros suministros de alimentos y de elegir consumir alimentos de alto riesgo. El desarrollo de la legislación sobre inocuidad alimentaria puede ayudar a proteger a las personas, pero la educación del consumidor y más investigaciones sobre epidemiología de las enfermedades también son factores importantes para controlar las enfermedades transmitidas por los alimentos.

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El objetivo de garantizar alimentos inocuos para la población en constante crecimiento del mundo ha sido una preocupación importante de los gobiernos, las organizaciones internacionales (Por ejemplo, la OMS/FAO CODEX, ILSI, ISO, ICMSF, etc.) y los organismos profesionales y comerciales durante muchos años. Sin embargo, en las zonas más desfavorecidas del mundo, sigue habiendo una necesidad básica de garantizar un suministro fiable de alimentos. En todos los países, especialmente en los países desarrollados orientados al consumidor, la necesidad es asegurar que los alimentos no presenten un riesgo inaceptable para la salud y el bienestar del consumidor. Por lo tanto, a veces, hay un choque de prioridades: los alimentos exportados desde países del tercer mundo ayudan a apoyar su economía nacional, pero los alimentos deben cumplir con las normas impuestas por el comercio internacional, en particular las regulaciones de importación de los países desarrollados. Mientras tanto, la población indígena a menudo consume alimentos que no cumplen con esos criterios. Los intentos de mejorar la calidad y la inocuidad de los alimentos son importantes para todos los consumidores, pero si se está muriendo de hambre, la importancia de la calidad y la inocuidad parece menos importante que tener suficientes alimentos para su familia. Las personas en los países desarrollados que constantemente exigen estándares cada vez más altos de calidad e inocuidad a menudo pasan por alto este paradigma.

Tras la publicación por Accum (1820) de su «Tratado sobre la adulteración de los alimentos y los venenos culinarios» (Treatise on Adulteration of Food and Culinary Poisons) y su posterior trabajo a mediados del siglo XIX por parte de la Lancet Analytical Sanitary Commission y otros organismos, la necesidad de mejorar la inocuidad alimentaria en el Reino Unido condujo a la introducción de una legislación alimentaria relacionada con áreas tan diversas como la composición de los alimentos, los aditivos alimentarios, los contaminantes químicos y, eventualmente, la contaminación microbiológica. En los tiempos recientes, la legislación se ha preocupado principalmente por controlar aquellos aspectos de la producción de alimentos que son necesarios para «garantizar» la inocuidad de los alimentos en todas las etapas, desde «la granja hasta su mesa». En el área de la microbiología de los alimentos, dicho control legislativo se ha dirigido a mejorar la inocuidad y la calidad de los alimentos procesados por la industria alimentaria, o suministrados por establecimientos de servicios de alimentos, ya que se percibe con razón que la producción a escala industrial impacta en muchos más consumidores que la producción tradicional. producción doméstica. Sin embargo, a menudo es el pequeño productor o proveedor el que presenta el mayor riesgo para el bienestar del consumidor.

En todo el mundo, la ley impone un deber de cuidado y responsabilidad por la inocuidad y la calidad de los alimentos en aquellas organizaciones comerciales involucradas en la adquisición, procesamiento, distribución y venta minorista de los productos. Por ejemplo, en Europa, la premisa básica de la ley de alimentos está consagrada en un Reglamento General sobre inocuidad alimentaria, con legislación subsidiaria sobre temas clave, incluidos los aspectos microbiológicos de la seguridad. Una faceta de la legislación alimentaria moderna es el requisito de evaluación de riesgos por parte de los gobiernos para proporcionar el marco legislativo dentro del cual los productores de alimentos, procesadores, proveedores de alimentos y todos los demás interesados en alimentos deben operar.

Objetivos de Inocuidad Alimentaria y Evaluación de Riesgos

Los enfoques modernos para la inocuidad de los alimentos incluyen la identificación de peligros reales o potenciales de contaminación microbiana, evaluar el riesgo de que dicha contaminación pueda causar enfermedades en el consumidor y luego buscar procesos que controlen y minimicen dichos riesgos. «Peligro» se puede definir como algo que puede causar daño, por ejemplo, la contaminación de los alimentos por bacterias patógenas. «Riesgo» se define como la probabilidad de daño en una situación definida; por ejemplo, el consumo de alimentos contaminados con microorganismos patógenos específicos y/o sus toxinas. Por lo tanto, la evaluación de riesgos de los alimentos se ocupa de evaluar el riesgo potencial de que el consumo de un alimento pueda causar daño a los consumidores. Como lo demuestra ICMSF (2002), la evaluación de riesgos requiere una comprensión de la contaminación microbiana en sí misma y también que tanto las operaciones de procesamiento de alimentos como las prácticas domésticas de manejo de alimentos pueden reducir o aumentar el riesgo de un peligro definido para un grupo definido de consumidores (bebés), niños, ancianos, inmuno-comprometidos, etc.).

En lugar de tratar de controlar la inocuidad de los alimentos sobre una base ad-hoc, la «sabiduría percibida» requiere que se establezcan objetivos específicos para garantizar, en la medida de lo posible, que los alimentos no amenacen la salud y el bienestar de los consumidores. Las Medidas Fitosanitarias (SPS – Phytosanitary Measures) de la Organización Mundial del Comercio (WTO – World Trade Organisation) requieren que los estados miembros se aseguren de que sus requisitos sanitarios y fitosanitarios se basen en principios científicos, sin restringir innecesariamente el comercio internacional. Esto significa que los países miembros deben establecer medidas apropiadas sobre la base de los riesgos reales que puedan estar involucrados; originalmente, este requisito era principalmente para aquellos riesgos derivados de contaminantes químicos. El concepto de Evaluación de Riesgo Microbiológico Cuantitativo (QMRA, por sus siglas en inglés) se introdujo en la década de 1990 luego del desarrollo de modelos predictivos para el crecimiento y la supervivencia de poblaciones microbianas patógenas y de otros tipos en alimentos basados en estudios fundamentales de crecimiento y supervivencia microbianos. Este enfoque se basa en la aplicación y extensión del concepto de análisis de composición microbiológica y utiliza la amplia disponibilidad y el poder computacional, a menudo utilizando un software dedicado de modelado microbiano.

La WTO/SPS propuso el concepto de ‘nivel de protección adecuado’ (ALOP, por sus siglas en inglés) definido como ‘el nivel de protección que el miembro (país) considera apropiado para establecer una medida sanitaria o fitosanitaria para proteger la vida humana, animal y vegetal o Salud dentro de su territorio ‘. Posteriormente, el Comité del Codex sobre Higiene de los Alimentos (CCFH, por sus siglas en inglés) elaboró protocolos de consenso para el análisis de riesgos de patógenos en los alimentos y produjo un informe sobre los Principios y Directrices para la Conducción de la Gestión del Riesgo Microbiológico’ (MRM – Microbiological Risk Management). Un resultado clave fue la redefinición de la definición de la WTO/SPS, ya que «ALOP se refiere al nivel de protección de la salud humana establecido para un patógeno transmitido por los alimentos». Sin embargo, hubo poca orientación sobre la naturaleza de un ALOP o cómo podría establecerse. Se debatieron varios enfoques alternativos para establecer un ALOP, incluido el concepto de «tan bajo como sea razonablemente posible» (ALARA – As-Low-As Reasonably Achievable) basado en el desempeño de las opciones de gestión de riesgos disponibles.

Todos los aspectos de control requieren la definición de criterios para la «carga de enfermedad» que la salud pública puede aceptar para una población, por ejemplo, «el número de casos por año por cada 100.000 habitantes para un peligro específico en un producto alimenticio específico». Pero incluso esto deja mucho espacio para el debate. En 1979, Mossel y Drion propusieron el concepto de un «riesgo tolerable de por vida» para la toxina botulínica y otras toxinas, pero otros objetivos estaban más restringidos tanto en relación con el período de tiempo como con la población definida. Entonces, ¿cuál es el riesgo tolerable al que un consumidor debería estar expuesto y en qué plazo? ¿Es la “población en riesgo” el total de la población, el grupo o los grupos más susceptibles o solo la proporción de la población que realmente consume un alimento en particular? ¿El ALOP incluye grupos demográficos específicos de la población? ¿Las preocupaciones relacionadas con la salud están relacionadas entre sí (Por ejemplo, todos los casos de intoxicación alimentaria por Salmonella) o se consideran solo en relación con alimentos específicos? ¿Cuál es el impacto de las rutas de transmisión alternativas, es decir, la transmisión por parte de los manipuladores de alimentos? Contaminación cruzada entre los alimentos, debido a las malas prácticas de almacenamiento y manejo, y la transmisión de patógenos de los alimentos a los consumidores; ¿O incluso, la transmisión persona a persona? ¿El período de tiempo de riesgo es un período definible (Por ejemplo, un año) o una vida útil? Havelaar et al. (2004) proponen una definición para un ALOP como «no más de x casos de gastroenteritis aguda por 100,000 habitantes por año asociados con el peligro Y, y la comida Z». Este concepto ALOP proporciona una medida objetivo útil para la política de salud pública, pero tiene un uso limitado en la implantación de medidas de inocuidad de la cadena alimentaria.

La Comisión Internacional sobre Especificaciones Microbiológicas para Alimentos (ICMSF por sus siglas en inglés) introdujo el concepto de «Objetivos de Inocuidad Alimentaria» (FSO por sus siglas en inglés) que fue adoptado posteriormente por el CODEX (CCFH) como parte de su documento MRM. Un FSO proporciona un medio para convertir los objetivos de salud pública en parámetros que pueden ser controlados por los productores de alimentos y monitorizados por agencias gubernamentales. Se define (ICMSF, 2002) como «la frecuencia y/o concentración máxima de un peligro microbiano en un alimento considerado tolerable para la protección del consumidor». ICMSF (2002) señala que los FSO son «típicamente expresiones de concentraciones de microorganismos o toxinas en el momento del consumo». Las concentraciones en las primeras etapas de la cadena alimentaria se consideran criterios de rendimiento. Por lo tanto, un FSO busca tener en cuenta los peligros que surgen tanto durante el procesamiento comercial como por los efectos impredecibles asociados con el almacenamiento y manejo de alimentos al por menor y nacionales. Por el contrario, los criterios de rendimiento se relacionan con el requisito de controlar los peligros en las primeras etapas de la cadena alimentaria.

ICMSF (2002) proporciona la siguiente ecuación simplista para describir el concepto de criterios de desempeño: H₀ – ∑R + ∑I ≤ FSO. Los términos en la ecuación (Es decir, los criterios de rendimiento) son: El nivel inicial del peligro específico (H₀) asociado con las materias primas e ingredientes, La disminución acumulativa en el nivel de peligro debido a todos los factores de procesamiento (∑R), y El aumento acumulativo del peligro como consecuencia del crecimiento microbiano posterior al proceso (∑I). El símbolo ≤ implica que el efecto acumulativo debe ser menor o, al menos, no mayor que el FSO expresado en términos de unidades log 10 para un organismo específico. Supongamos, por ejemplo, que el FSO para un patógeno específico en un alimento definido se considera que no es más de 1 organismo/10g (Es decir, -1 log₁₀ organismos/g) en el momento del consumo. Supongamos, además, que el nivel máximo de contaminación inicial es probable que sea de 100 organismos/g (2 log₁₀ organismos/g) y que la reducción máxima es probable que se obtenga mediante una combinación de procesos térmicos y otros procesos de 3 log₁₀ unidades. Luego, para garantizar que no se exceda el FSO, el riesgo de crecimiento entre el procesamiento y el consumo (∑I) debe ser cero, es decir, sustituir al H₀=2, ∑R=-3 y FSO=-1, en la ecuación reescrita ∑I=FSO+∑R-H₀=-1+3-2=0. Por lo tanto, las condiciones de almacenamiento y manejo posteriores al procesamiento deben ser tales que eviten el crecimiento de los organismos sobrevivientes. Sin embargo, si el nivel inicial de contaminación del producto (∑R) fuera solo de 10 organismos/g (1 log₁₀ organismos/g), entonces la asignación de rebrote no sería mayor que 1 log₁₀ unidades: ∑I=-1+3-1=1.

Por supuesto, dichos cálculos se basan en valores «puntuales» y no permiten variaciones en la distribución microbiana dentro o entre lotes de ingredientes alimentarios o variaciones en la eficiencia del proceso. No obstante, proporcionan una forma sencilla de demostrar cómo se puede usar un FSO para evaluar el riesgo de productos y procesos específicos.

Por lo tanto, el FSO se define como «el nivel máximo probable de peligro aceptable» después de la integración de varias etapas en el procesamiento de alimentos, basado en el conocimiento de las asociaciones microbianas de alimentos, los obstáculos de procesamiento (Leistner y Gould, 2001; ICMSF, 2005) que puede provocar la muerte o inhibición de microorganismos y la probabilidad de recontaminación y/o recrecimiento de organismos durante el almacenamiento y manejo posteriores. Por lo tanto, el concepto de FSO se relaciona también con el uso del concepto de Análisis de Riesgos y Puntos de Control Crítico (HACCP) para controlar la efectividad de las operaciones de procesamiento de alimentos.

Para cualquier proceso de fabricación, HACCP requiere el análisis de los peligros potenciales y la identificación y monitoreo de los puntos de control que son críticos para la eliminación o reducción de cada peligro (PCC). Además, el concepto requiere que cada PCC sea monitoreado usando métodos simples e indirectos para asegurar que el proceso se realice correctamente y que la efectividad del monitoreo también se verifique mediante un examen microbiológico apropiado. El HACCP ahora es requerido por la ley en muchos países y forma parte de un procedimiento más amplio de Gestión de Calidad Total (TQM, por sus siglas en inglés) que se usa dentro de una empresa para garantizar que todos los alimentos producidos cumplan con los criterios que definen estándares aceptables de calidad e inocuidad.

Los temas subyacentes de ALOP, ALARA, FSO, HACCP, TQM y BPM implican que todas las personas responsables de la producción, distribución, venta y preparación de alimentos trabajan juntas para garantizar que los peligros potenciales se identifiquen y controlen de manera efectiva para minimizar hasta el momento Como es factible, los riesgos para la salud del consumidor. Esto requiere conocimiento y experiencia de los posibles peligros microbiológicos y los efectos probables de las prácticas aceptables e inaceptables en todas las etapas, desde la «granja hasta la mesa».

Un FSO se diferencia de un criterio microbiológico; un FSO no es aplicable a ‘lotes’ individuales y no especifica planes de muestreo. Más bien, un FSO es una declaración del nivel de control esperado para una operación de procesamiento de alimentos que se puede cumplir con la aplicación adecuada de BPM, sistemas HACCP, criterios de rendimiento, criterios de proceso/producto y/o criterios de aceptación (ICMSF, 2002). Idealmente, un FSO debería ser cuantitativo y verificable, aunque no necesariamente mediante un examen microbiológico de los alimentos.

Un FSO proporciona un medio por el cual las autoridades de control pueden comunicar claramente a la industria lo que se espera para los alimentos producidos en operaciones adecuadamente manejadas, por ejemplo, especificando la frecuencia o concentración de un peligro microbiano que no debe excederse en el momento del consumo. Por lo tanto, un FSO proporciona una base para el establecimiento de criterios de productos que pueden usarse para evaluar si una operación cumple con el requisito de producir alimentos inocuos.

Los FSO pueden establecerse mediante la evaluación de riesgos por un panel de expertos utilizando la evaluación de riesgos cuantitativa. En todos los casos, el primer paso es la identificación de los peligros asociados con alimentos específicos por medios epidemiológicos u otros. A continuación, se requiere una evaluación de la exposición para estimar la prevalencia probable y los niveles de contaminación microbiana en el momento del consumo. Dicha evaluación requiere información sobre la cantidad de producto consumido por las diferentes categorías de consumidores y el uso de modelos matemáticos que tengan en cuenta la prevalencia del(los) organismo(s), la naturaleza de las operaciones de procesamiento de alimentos, la probabilidad de crecimiento de los organismos en la región, los alimentos antes y después del procesamiento y el impacto que las prácticas de manipulación de alimentos tendrán en los niveles de organismos que probablemente se consumirán.

La caracterización del peligro requiere una evaluación de la gravedad y la duración de los efectos adversos resultantes de la exposición de individuos a un patógeno específico. Una evaluación de dosis-respuesta proporciona una medida del riesgo potencial. La probabilidad de exposición depende no solo de las características de cepas específicas de microbios, sino también de la susceptibilidad del huésped y las características de los alimentos que actúan como portadores de los organismos. Finalmente, la caracterización del riesgo combina la información para producir una evaluación de riesgo que indica el posible nivel de enfermedad (Generalmente como el número de casos por 100,000 personas por año) que es probable que resulte de la exposición dada. La caracterización del riesgo debe validarse en comparación con los datos epidemiológicos y otros, y debe reflejar la distribución del riesgo asociado con las múltiples facetas que afectan la contaminación, la supervivencia y el crecimiento de un organismo específico en alimentos procesados ​​de una manera específica.

El proceso general de establecer un FSO para cualquier combinación específica de alimento/patógeno es muy difícil. De la consulta de expertos FAO/OMS se desprende claramente que la caracterización del peligro y el riesgo incluso en un escenario limitado (P. Ej., Salmonella en huevos y pollos de engorda) requiere datos de la más alta calidad y uso de modelos matemáticos efectivos para interpretar esos datos. Esto no sugiere que el enfoque sea inválido o inalcanzable, sino que muestra lo poco que realmente entendemos acerca de esos microorganismos en los alimentos que son responsables de muchas causas aparentemente comunes de enfermedades transmitidas por los alimentos. Sin embargo, Szabo et al. (2003) han descrito el desarrollo de un sistema para lograr un FSO para el control de Listeria monocytogenes en lechuga fresca.

El CODEX ha publicado una Guía para las Autoridades Nacionales de Inocuidad de los Alimentos que explica todo el concepto de Análisis de Riesgos de Inocuidad de los Alimentos. Este informe cubre todos los aspectos de la evaluación de riesgos para alimentos, incluida la orientación sobre las cuatro etapas de un procedimiento de gestión de riesgos (Ver en la siguiente tabla). La evaluación de riesgos microbiológicos se basa en el uso de «métricas microbiológicas cuantitativas» como una opción de gestión de riesgos. Las ‘métricas cuantitativas’ se definen como ‘expresiones cuantitativas que indican un nivel de control en un paso específico en un sistema de gestión de riesgos de inocuidad de los alimentos… el término’ métricas ‘se utiliza como un colectivo para los nuevos términos de gestión de riesgos del objetivo de inocuidad de los alimentos. (FSO), objetivo de rendimiento (PO, por sus siglas en inglés) y criterios de rendimiento (PC, por sus siglas en inglés), pero también se refiere a criterios microbiológicos existentes’. El informe proporciona un estudio de caso para Listeria monocytogenes en alimentos listos para el consumo y reconoce la conveniencia de utilizar FSO, PO y PC en el desarrollo de criterios microbiológicos basados ​​en el riesgo; sin embargo, los métodos para alcanzar estos objetivos todavía están en desarrollo.

Los métodos estadísticos desempeñan un papel importante en el uso e interpretación de modelos matemáticos de contaminación microbiana, crecimiento y supervivencia en relación con la epidemiología de las enfermedades transmitidas por los alimentos, pero no es apropiado considerar tales asuntos aquí. Se recomienda al lector consultar publicaciones que consideren este asunto con más detalle. Sin embargo, debemos considerar las implicaciones que surgen en la aplicación de datos cuantitativos y cualitativos en situaciones de control de alimentos. (Si los lectores de ésta entrada consideran necesaria una entrada al respecto de este tema, se puede realizar, solo manifiesten esa necesidad en la sección de comentarios de ésta entrada, en la página de Facebook o en Twitter).

Primero, se debe tener en cuenta que ninguna cantidad de pruebas cuantitativas o cualitativas puede controlar la inocuidad y la calidad de los alimentos manufacturados (U otros materiales). Mejor dicho, dichas pruebas indican si un proceso de producción, incluidas todas las fuentes de contaminación, se controla adecuadamente en términos de las condiciones del proceso, la higiene del proceso, el almacenamiento y la distribución antes y después del proceso, etc. Pruebas de punto final en un entorno de fábrica proporcionan datos para el control de retroalimentación de un proceso. Más satisfactorio es el uso de programas de aseguramiento de calidad, como aquellos que buscan identificar y controlar etapas potencialmente peligrosas de un proceso, incluido el HACCP. En el sistema HACCP, las pruebas de punto final se utilizan para validar los controles de proceso para la calidad de la materia prima; relaciones tiempo-temperatura para calefacción, refrigeración, congelación, etc.; proceso de limpieza y desinfección de plantas; la higiene del operador y los muchos otros factores críticos para la producción de alimentos bajo BPM.

Un aspecto diferente del control de los alimentos se relaciona con la evaluación de los riesgos reales o potenciales para la salud asociados con productos o productos alimenticios particulares, ya sean importados o producidos en el hogar; y la evaluación de la «calidad» de los alimentos en el comercio minorista en la medida en que esto pueda ser requerido por la legislación alimentaria. Para tales propósitos, no es posible «controlar» el proceso o la distribución y almacenamiento posterior al proceso, aunque la inspección de las plantas de proceso, incluidas las de los países exportadores, es ahora la «norma». Las pruebas realizadas por los organismos de aplicación de la ley tienen como objetivo evaluar si los alimentos en venta tienen las cualidades necesarias que se esperan de ellos y/o si constituyen un riesgo (potencial) para la salud del consumidor.

En consecuencia, se han derivado diversos criterios microbiológicos cualitativos y cuantitativos para proporcionar orientación tanto para el personal de producción dentro de la industria como para las autoridades de cumplimiento. Es posible que dichos criterios no tengan un estatus legislativo, pero los criterios diseñados adecuadamente pueden ser de gran valor para garantizar el cumplimiento de las BPM.

Criterios Microbiológicos

Los criterios microbiológicos pueden definirse como «límites para grupos específicos o generales de microorganismos que pueden aplicarse para garantizar que los alimentos no presenten un peligro potencial para la salud del consumidor y/o que los alimentos sean de una calidad satisfactoria para su uso» en el comercio’.

Esta definición es deliberadamente vaga, ya que abarca una amplia gama de tipos de criterios:

1. Se utiliza una guía microbiológica para proporcionar a los fabricantes, y a otros, una indicación del número de organismos que no se deben superar si los alimentos se fabrican utilizando buenas prácticas de manufactura (BPM) y se almacenan durante su vida útil «normal» en condiciones adecuadas.
2. Una Especificación Microbiológica define los límites que se considerarían apropiados para un alimento en particular en una situación particular y puede ser utilizado en acuerdos comerciales contractuales o puede ser recomendado por agencias nacionales o internacionales como un medio para mejorar la calidad e inocuidad de los alimentos.
3. Una norma microbiológica es la parte de la legislación nacional, o supranacional, que tiene como objetivo controlar la inocuidad y, en algunos casos, la calidad de los alimentos fabricados o importados en ese país.

Por lo tanto, los estándares microbiológicos tienen un efecto obligatorio, mientras que las especificaciones y directrices no lo hacen. No se pretende considerar aquí los argumentos a favor y en contra del uso de estándares microbiológicos legislativos para los alimentos, ya que estos se han argumentado bien en otra parte. Sin embargo, vale la pena resumir los principios para el establecimiento de los «valores de referencia microbiológicos» (es decir, los criterios) descritos con más detalle por Mossel (Ver sección de referencias):

1. El número de criterios debe estar estrictamente limitado para que se pueda examinar el número máximo de muestras para una capacidad de laboratorio determinada.
2. La elección de los criterios debe basarse en consideraciones ecológicas y estar relacionada con organismos de importancia para la salud pública y/o la calidad.
3. Los criterios deben formularse cuidadosamente en términos cuantitativos justificables.
4. Las especies, géneros o grupos de organismos a los que se aplican los criterios deben describirse en términos taxonómicos apropiados.
5. Los métodos de prueba deben describirse con suficiente detalle para permitir su uso en cualquier laboratorio de renombre, y deben aplicarse solo después de la validación completa, incluidos los ensayos inter-laboratorios.
6. Los valores numéricos deben derivarse únicamente como resultado de encuestas adecuadas para establecer la viabilidad tecnológica.

En 1979, el Codex Alimentarius adoptó los principios resumidos anteriormente y acordó definiciones modificadas de los distintos tipos de criterios para incluir referencias al uso de planes de muestreo y metodología estandarizada como un requisito previo para establecer los criterios. La consideración de la mayoría de estos puntos está fuera del alcance de ésta entrada y el lector puede consultar las publicaciones de Mossel (1982), ICMSF (1986, 2002) y la UK Health Protection Agency (2000).

Sin embargo, los principios (3) y (6) son claramente la razón de ser de ésta entrada, que se ocupa de la interpretación de los datos de laboratorio en relación con los criterios microbiológicos cuantitativos y cualitativos.

Recolección de Datos

Los criterios numéricos deben derivarse de las encuestas realizadas para determinar qué es técnicamente viable. Después de haber decidido las pruebas que se realizarán y la metodología y los medios de cultivo que se utilizarán, se debe realizar una encuesta de los productos de varios fabricantes que operan sus plantas de proceso bajo BPM. Como requisito previo, se debe realizar una inspección de los procesos de fabricación junto con el examen microbiológico de los productos para que cualquier deficiencia en el proceso se pueda identificar y corregir antes de que se realice la encuesta.

Las muestras deben obtenerse en varias ocasiones durante el día de trabajo. Deben almacenarse y transportarse al laboratorio en condiciones apropiadas (Por ejemplo, ambiente, refrigerado o congelado) para su examen utilizando métodos de referencia microbiológicos adecuados. Idealmente, el examen de laboratorio debe realizarse dentro de unas pocas horas de la obtención de la muestra. El muestreo se repite luego durante un período de varios días en el mismo e, idealmente, también en otras fábricas que producen el mismo producto genérico, hasta que se hayan recopilado datos suficientes (No menos de 100 conjuntos de datos). Se prepara una curva de distribución de los recuentos de colonias log₁₀ frente a la frecuencia de ocurrencia de recuentos, por ejemplo, los datos para un producto cárnico cocido que se muestra en la siguiente figura; el valor del percentil 95 (ϕ) (Es decir, el recuento de registros que se supera solo por el recuento de colonias en el 5% de las muestras) también se muestra en el gráfico.

Dichas curvas también se pueden dibujar de manera idealista (Como se ve en la siguiente figura) para indicar la media, el modo y el valor del percentil 95 (ϕ). En el caso de los datos de carne cocida (Figura anterior), el percentil 95 es 3.5 log₁₀ UFC/g.

Estableciendo Límites Críticos

Para los datos cuantitativos, es necesario decidir el número máximo de organismos (El nivel crítico: M) que podría permitirse en cualquier circunstancia. Normalmente, esto estará relacionado con el nivel mínimo de deterioro (MSL, por sus siglas en inglés) o, en el caso de patógenos, con la dosis mínima de infección (MID, por sus siglas en inglés). Este nivel crítico es el conteo máximo que es aceptable para los alimentos fabricados bajo BPM y generalmente se establecerá al menos un ciclo de registro por encima del percentil 95, siempre que dicho valor no se aproxime demasiado al MSL o MID. Los datos de los ensayos presentados en la figura 2, indican que muchos de los valores de recuento de colonias son inaceptables; no se debe intentar utilizar dichos datos para establecer valores críticos, sino que se deben mejorar los procesos de fabricación antes de repetir la evaluación.

El límite crítico inferior (m) se establece en algún punto por encima del percentil 95 (ϕ) Y por debajo del máximo (M), de manera que el valor de m representa los recuentos que se pueden lograr la mayor parte del tiempo en el producto fabricado bajo BPM. La tolerancia (λ) Entre ϕ y m debe configurarse para tener en cuenta la imprecisión en la medición microbiológica, la variabilidad que probablemente ocurra en las materias primas de buena calidad, el proceso de fabricación, etc. Para fines de control industrial, m se establece frecuentemente en, o muy cerca, del Valor percentil 95. La Figura 2 ilustra el establecimiento de un plan de muestreo de tres clases basado en los resultados de una serie de evaluación.

Al establecer los criterios para el «punto de venta» o el muestreo de importación (Es decir, por las autoridades de cumplimiento), se requiere la debida atención no solo a lo que se puede lograr en las BPM, sino también a los efectos del posterior almacenamiento y distribución. Esto requiere una comprensión de las consecuencias microbiológicas del tiempo y la temperatura de almacenamiento y de los efectos de las propiedades intrínsecas del alimento (Es decir, pH, a_w, presencia de agentes antimicrobianos, etc.). Además, desde un punto de vista de salud pública, se debe considerar el potencial de mal manejo de los consumidores durante el almacenamiento, la cocción y el servicio; y la vulnerabilidad de grupos particulares de consumidores. Por lo tanto, el uso de métodos indirectos rápidos para indicar que un producto ha sido procesado adecuadamente puede ser más valioso que los métodos microbiológicos cuantitativos per se.

Para las pruebas cualitativas (Por ejemplo, para presencia/ausencia de patógenos), el estudio del producto fabricado bajo condiciones de BPM debe realizarse con tamaños realistas (Por ejemplo, al menos 25 g) y números de muestras para determinar la prevalencia del organismo objetivo en el producto. El valor de las pruebas cuantitativas depende no solo de la sensibilidad relativa y la especificidad del procedimiento de prueba, sino también del número de muestras examinadas. Para obtener resultados significativos, se deben examinar al menos 100 muestras de cada uno de varios fabricantes. Si es probable que el organismo objetivo esté presente en el material de prueba, entonces la evaluación debe realizarse utilizando varias cantidades de cada muestra replicada, posiblemente utilizando una prueba de NMP para determinar tanto la prevalencia como el nivel de contaminación potencial.

Estableciendo Planes de Muestreo

Habiendo establecido valores críticos es necesario considerar los requisitos del plan de muestreo. En primer lugar, se requiere una decisión sobre la elección de los sistemas de Atributos o Variables. Un esquema de Atributos simplemente requiere una decisión ‘Pasa/No Pasa’ basada en los hallazgos analíticos y no toma en cuenta la distribución microbiana o la imprecisión metodológica, excepto en la medida en que la tolerancia se haya incorporado a los valores propuestos para m y M. En contraste, el esquema de Variables asume que los datos transformados se ajustan a una distribución «normal» e incorpora en la especificación una tolerancia relacionada con el número de muestras a examinar y la desviación estándar de los datos determinada en las muestras replicadas examinadas.

Tradicionalmente, organizaciones como ICMSF y Codex Alimentarius han recomendado la adopción de sistemas de Atributos basados en planes de muestreo de tres clases para datos cuantitativos y planes de dos clases para datos cuantitativos. ICMSF (1986, 2002) reconoce los beneficios de los planes de muestreo de Variables en aquellas circunstancias donde se conoce la distribución microbiana en los alimentos, por ejemplo, en la fabricación de alimentos donde el proceso es estable. Sin embargo, argumentaron contra el uso de los planes de Variables para los criterios que podrían aplicarse, por ejemplo, en situaciones de control de alimentos donde se desconoce el conocimiento de la distribución microbiana (Por ejemplo, el examen de muestras tomadas en un puerto de entrada). Si bien hay lógica en este argumento, se introducen cada vez más criterios legislativos para su uso en la industria de producción de alimentos donde existe tal conocimiento. Además, el uso de la incertidumbre de medición microbiológica ahora proporciona un medio para evaluar la variabilidad entre las muestras aleatorias replicadas de un alimento, aunque tal variabilidad puede no reflejar la verdadera distribución microbiana en el alimento.

La legislación europea sobre criterios microbiológicos para alimentos sigue el concepto de muestreo de Atributos, aunque con algunas variaciones en los criterios de higiene del proceso. Se publican dos tipos de criterios: para ‘inocuidad alimentaria’ e ‘higiene del proceso’. Los criterios de inocuidad de los alimentos son principalmente planes de muestreo de dos clases para patógenos particulares, para los cuales los criterios requieren una «ausencia» (Es decir, no detección por el método especificado) del organismo objetivo en una cantidad definida de muestra. Los criterios de higiene del proceso se basan principalmente, pero no exclusivamente, en planes de muestreo de tres clases. Una variación importante introducida en la interpretación de los planes de muestreo de higiene del proceso para Enterobacteriaceae y los recuentos de colonias aeróbicas en las canales de animales de carne es que un producto se define como «satisfactorio» si el recuento medio diario de recuento de Log₁₀ colonias<m, «aceptable» si el recuento diario promedio de log₁₀ está entre m y M, e «inaceptable» si la media diaria>M. Todos los otros planes de muestreo de higiene de procesos de tres clases se ajustan al esquema normal, donde «satisfactorio» requiere todas las cuentas <m, aceptable si no más de c/n son >m pero <M, e “inaceptable” si alguna cuenta >M.

Por lo que yo sé, ninguna agencia nacional o internacional ha adoptado un esquema de Variables para exámenes microbiológicos, aunque tales esquemas han sido adoptados en la legislación para la determinación cuantitativa de contaminantes químicos (Por ejemplo, criterios para micotoxinas como la aflatoxina, ocratoxina y toxina T2, en varios países). Sin embargo, existe una diferencia en el tipo de plan de muestreo utilizado para tales análisis micro-químicos. Se toman varias muestras representativas, de acuerdo con el tamaño del «lote»; estas muestras luego se mezclan y trituran antes de extraer muestras analíticas duplicadas. La mezcla de las muestras primarias tiene como objetivo minimizar la varianza entre muestras y el cumplimiento de los criterios depende de la variación analítica entre las muestras analíticas, que debe ser representativa de todo el «lote». En estos análisis, se permite la medición de la incertidumbre de muestreo (Como lo veremos en la siguiente sección). Debido a los posibles riesgos de contaminación ambiental, generalmente no se intenta la mezcla de muestras antes de extraer una porción para el examen microbiológico.

Planes de Muestreo ¿Por Atributos o por Variables?

Al establecer cualquier plan de muestreo, es esencial reconocer que el nivel de muestreo que se requeriría para brindar un alto grado de protección tanto al fabricante como al consumidor no se puede lograr en la práctica. Para un «lote» que consiste, por ejemplo, en 2000 unidades, un Plan de Muestreo Único de Atributos requeriría el examen de 125 unidades de muestra, para un nivel de calidad aceptable (AQL por sus siglas en inglés) del 1%, no se pueden permitir más de dos muestras defectuosas (Es decir, n=125, c=2), sin embargo, todavía habría un riesgo para el productor (Con un 5% de probabilidad) de aceptar hasta 1.1% de artículos defectuosos y 10% de riesgo para el consumidor de aceptar 5.3% de defectos. Para el examen microbiológico, tal nivel de muestreo no es viable desde un punto de vista práctico o económico. Sin embargo, si el nivel del plan de muestreo no se fija en relación con el tamaño del «lote» y el AQL, sino por las limitaciones económicas y prácticas asociadas con las pruebas, los riesgos tanto para el productor como para el consumidor aumentan considerablemente.

Para los datos cuantitativos, los planes de Atributos proporcionan la única opción, pero este no es el caso de los datos cuantitativos, como los recuentos de colonias. Por lo tanto, uno debe cuestionar la sabiduría de usar esquemas de atributos para criterios microbiológicos basados en datos cuantitativos. Por supuesto, tomar una decisión sobre si un recuento de colonia específico excede, o no, un límite predeterminado es fácil de entender y no requiere una evaluación estadística de los datos. El cálculo de la incertidumbre de medición de los recuentos en muestras replicadas no es necesario para los planes de Atributos. Sin embargo, cada vez más, los responsables de la evaluación de los alimentos están obligados por contrato o legislación a derivar e informar los valores de incertidumbre de medición para proporcionar una medida de la precisión de los resultados. Cuando solo se ha examinado un número limitado de muestras representativas, los riesgos de tomar decisiones erróneas son muy altos, por lo que es sensato utilizar todos los datos analíticos disponibles para evaluar si un conjunto de resultados cumple o no con un límite definido. Por lo tanto, argumentaría que esto justifica la adopción de esquemas de muestreo de variables para datos cuantitativos, siempre que exista un conocimiento de la distribución microbiana en los alimentos. Sin embargo, cualquiera que sea el esquema que se adopte, es esencial definir el grado de «riesgo» que sea aceptable para el fabricante y el consumidor.

La Relevancia de la Medición de Incertidumbre Microbiana en el Criterio Microbiológico

El Comité de Análisis y Muestreo de CODEX discutió una propuesta de esquema que incluía una recomendación de que los Comités de Productos del Codex que se ocupan de las especificaciones de los productos y los métodos analíticos pertinentes deberían indicar, entre otras cosas, qué margen se debe tener en cuenta para la incertidumbre de la medición al decidir si un resultado analítico cae dentro de la especificación. La propuesta también señaló que «este requisito puede no aplicarse en situaciones en las que existe un peligro directo para la salud, como los patógenos alimentarios». Aunque se indicó la necesidad de tener un enfoque estandarizado para el uso de medidas de incertidumbre en la interpretación de datos microbiológicos, no se propuso ningún enfoque específico.

El UK Accreditation Service (2012) había brindado orientación sobre cómo los laboratorios podían citar e interpretar datos analíticos y la European DG SANCO (2003) evaluó el problema asociado con las diferentes interpretaciones nacionales de incertidumbre en relación con el cumplimiento de límites definidos. El informe de la European DG SANCO (2003) recomendó que «… la incertidumbre de la medición (debe) tenerse en cuenta al evaluar el cumplimiento de una especificación «. El informe continuó: «En la práctica, si estamos considerando un valor máximo en la legislación, el analista determinará el nivel analítico y estimará la incertidumbre de medición de ese nivel, restará la incertidumbre de la concentración informada y usará ese valor para evaluar el cumplimiento. Solo si ese valor es mayor que el límite de la legislación, el analista de control estará seguro «más allá de toda duda razonable» de que la concentración de la muestra del analito es mayor que la prescrita por la legislación «. Tenga en cuenta que esta recomendación depende de la expresión de la incertidumbre en una escala aditiva, donde la incertidumbre expandida (U) se puede restar del valor estimado para obtener el límite de confianza más bajo (97.5%).

Las muestras extraídas de un ‘lote’ deben, pero no pueden, ser verdaderamente representativas del ‘lote’ y los resultados de cualquier examen proporcionarán solo una estimación de la verdadera población microbiana. Incluso en un laboratorio bien controlado, los métodos microbiológicos cuantitativos están sujetos a muchas fuentes de error que a menudo conducen a estimaciones sustanciales de la incertidumbre de la medición. La incertidumbre ampliada en la medición de la repetibilidad (Es decir, los límites de confianza del 95%) de un análisis con frecuencia puede extenderse hasta el 5% del recuento promedio de colonias (Es decir, hasta 0,25 UFC) a partir de pruebas repetidas en una sola muestra, y entre muestras y La variación de laboratorio da como resultado límites aún más amplios. Además, los errores intrínsecos asociados con la NMP y otros métodos de dilución de tubos son aún mayores, y los límites de confianza del 95% (CL, por sus siglas en inglés) son tan amplios que, por lo general, estos métodos deberían restringirse al uso en la evaluación de la calidad industrial, excepto cuando uno busca cambios específicos en una situación por lo demás estable (Por ejemplo, en el análisis de agua potable).

El nivel de incertidumbre atribuible al muestreo está pobremente documentado. Para los análisis químicos en los alimentos, la incertidumbre debida al muestreo es mayor que la incertidumbre de la medición y los datos limitados indican que una situación similar puede aplicarse a los análisis microbiológicos. Por lo tanto, el uso de límites de criterios que no tienen en cuenta dicha variación no puede considerarse científicamente sólidos. Por ejemplo, si el recuento de registro medio es (digamos) 5,8 y el límite de incertidumbre de medición del 95% es de ± 0,5 ciclos de registro, entonces, en 19 ocasiones de cada 20, el recuento promedio indica que el resultado de «verdad» se encuentra dentro del rango 5.3 a 6.3, y se podría esperar un verdadero resultado fuera de este rango en una ocasión en 20. Un esquema de Atributos no tiene en cuenta dicha variación, excepto en la medida en que el posicionamiento de los límites de control.

Hay diferentes maneras en que las estimaciones de incertidumbre de medición podrían aplicarse en relación con los límites de los criterios. Para los límites de control superiores, las sugerencias de varios organismos incluyen:

1. Restar el valor de incertidumbre expandido del 95% de un resultado promedio antes de comparar el resultado «corregido» con el límite, para garantizar el «cumplimiento sin duda razonable».
2. Aplicar una «banda de guarda» al límite agregando el valor de incertidumbre al límite antes de comparar el resultado real (esencialmente el mismo efecto que en (1) pero evitando la necesidad de «corregir» cada resultado).
3. Aplicar los procedimientos estadísticos generales para CL de un valor medio para permitir la comparación del posible rango del valor verdadero con el límite.
4. Ignorar completamente las estimaciones de incertidumbre porque las estimaciones amplias demuestran una técnica de laboratorio deficiente, no necesariamente verdadera pero discutible.

Eurachem recomienda el enfoque en el cual se establecen «bandas de guarda» alrededor de un criterio límite para mostrar el nivel de tolerancia que se puede dar para una forma particular de análisis. El ancho de la banda de guarda está determinado por el conocimiento de los límites aceptables de la incertidumbre de medición del método de prueba y forma parte del proceso de decisión al establecer los criterios. El beneficio de este enfoque es que existe una clara declaración de intenciones con respecto a la incertidumbre de medición que se considera aceptable para una forma específica de análisis. Este enfoque proporciona una demostración de una mayor transparencia en el establecimiento de criterios de interpretación.

Se puede argumentar que un plan de muestreo de tres clases para criterios microbiológicos incorporando el concepto de banda de guarda, ya que el límite inferior (m) es el límite de aceptación real, mientras que el límite del criterio superior (M) es un absoluto que nunca debe superarse. Sin embargo, hay una diferencia importante en el enfoque, ya que los planes microbiológicos de tres clases se basan en la interpretación de cada uno de los resultados frente a los criterios, en lugar del promedio de los recuentos de n colonias.

Esto ilustra uno de los muchos problemas relacionados con la incertidumbre de la medición que aún deben abordarse internacionalmente para la evaluación microbiológica de los alimentos. Nuevamente, se plantea la cuestión de si es justificable convertir los datos de las variables en valores «simples» de no ir para usar en un esquema de muestreo de Atributos; o si es el momento adecuado para cambiar al uso de un esquema de muestreo de Variables que tenga en cuenta todos los datos relevantes para un conjunto de recuentos de colonias en muestras replicadas extraídas de un «lote». Si no se toma una decisión clara sobre este enfoque, se dificultará el desarrollo futuro de los criterios microbiológicos para los alimentos.

Los criterios basados en la presencia o ausencia de un organismo particular o grupo de organismos se ven afectados no solo por la distribución del(los) organismo(s) objetivo dentro del alimento sino también por la idoneidad, o de otra manera, de los procedimientos de prueba. Por lo tanto, es necesario utilizar métodos acreditados con el nivel de sensibilidad y especificidad adecuados para el propósito previsto. Incluso entonces, las pruebas que dan resultados negativos en varias muestras individuales replicadas no garantizan la ausencia del organismo en cuestión; simplemente indican que la probabilidad de aparición del organismo en el «lote» se encuentra dentro de ciertas tolerancias. La tolerancia dependerá del número de muestras analizadas y, por supuesto, de la eficiencia del método utilizado. Sin embargo, de la misma manera que un esquema que muestra la ausencia aparente de organismos específicos no puede garantizar la ausencia total de los organismos del producto, la detección de una o más muestras positivas también podría surgir por casualidad. Por lo tanto, un producto de calidad equivalente se podría rechazar en una ocasión y, sin embargo, se aceptaría en otra ocasión si solo se probara una pequeña cantidad de muestras.

Para un lote que tiene, digamos, un 1% de defectos (Es decir, el 1% de las muestras de 25 g derivadas de un lote contiene al menos una Salmonella detectable), entonces, si se analizan 10 muestras en promedio, uno esperaría detectar Salmonella y, por lo tanto, rechazar el lote (si c=0) en 10 ocasiones de cada 100, sin embargo, no los detecta y acepta el lote en 90 ocasiones. Sin embargo, si la prevalencia real de defectos es de solo 0.1%, en promedio, entonces las pruebas en 10 muestras esperarán detectar Salmonella solo una vez en cada 100 pruebas. El analista es incapaz de diferenciar entre resultados falsos negativos y verdaderos negativos cuando realiza pruebas cuantitativas en muestras de la vida real, mientras que la detección de resultados positivos confirmados indica que la presunción de una alta prevalencia de contaminación probablemente esté bien fundada.

A Manera de Conclusión

Al establecer criterios microbiológicos, incluidos los planes de muestreo, es necesario conocer los efectos de los números de muestra en la eficiencia del examen de laboratorio y en el trabajo general del laboratorio. El costo potencial de la intensificación de los esquemas de prueba debe equilibrarse con el costo de rechazar innecesariamente los alimentos valiosos y/o aumentar el riesgo de deterioro o enfermedades transmitidas por los alimentos mediante la aceptación de productos defectuosos. Los responsables de establecer los criterios deben definir el AQL, el Riesgo del Productor y el Riesgo del Consumidor y también deben reconocer la imprecisión de los métodos microbiológicos. Por lo tanto, es importante que se adopte un enfoque «transparente» para el establecimiento de criterios, incluido un conjunto de reglas de decisión para criterios más generalmente aceptado. También es esencial que se publiquen directrices internacionalmente aceptables para el uso de la incertidumbre de medición en la evaluación de cumplimiento. Hasta que se hayan tomado tales decisiones, es dudoso que se puedan establecer criterios importantes para la evaluación microbiológica de los alimentos.

El control microbiológico efectivo proviene del uso correcto de BPM y HACCP y otras estrategias de control en todas las etapas de la producción, distribución y almacenamiento de alimentos, en base al conocimiento de la ecología microbiana de determinados alimentos en diferentes procesos y condiciones de almacenamiento. Tales estrategias de control también requieren evaluaciones efectivas de inspección de los procesos de fabricación. Las pruebas de punto final en alimentos manufacturados son efectivas solo como un medio de evaluación retrospectiva del proceso y las condiciones de almacenamiento. Sin embargo, el Control Estadístico proporciona análisis de tendencias de datos microbiológicos como un medio adicional para monitorizar el cambio en un proceso de fabricación. La distribución de organismos en los alimentos y la variación estadística asociada con los métodos de enumeración llevan a la conclusión de que, en la actualidad, los criterios microbiológicos no deben utilizarse más que como pautas y especificaciones. Excepto en el caso de altos niveles de contaminación por patógenos, hay poca o ninguna evidencia que demuestre algún beneficio para la inocuidad alimentaria de la imposición de criterios microbiológicos legislativos para los alimentos, excepto en la investigación retrospectiva de incidentes de intoxicación alimentaria.

Referencias

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2002 Microorganisms in Foods 7 – Microbiological Testing in Food Safety Management

Springer

Principles and Guidelines for the Conduct of Microbiological Risk Management (MRM)

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Assessment of control measures to achieve a Food Safety Objective of less than 100 CFU of Listeria monocytogenes per gram at the point of consumption for fresh pre-cut iceberg lettuce.

Szabo et al.

Assuring Food Safety And Quality: Guidelines For Strengthening National Food Control Systems

FAO/WHO

Análisis de Riesgos Relativos a la Inocuidad de los Alimentos: Guía para las Autoridades Nacionales de Inocuidad de los Alimentos

FAO/WHO

Microbiología de los alimentos: fundamentos ecológicos para garantizar y comprobar la inocuidad y la calidad de los alimentos

David A. A. Mossel, Benito Moreno García, Corry B. Struijk

Editorial Acribia

The Expression of Uncertainty and Confidence in Measurement (2002)

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The Expression of Uncertainty in Testing (2016)

UK Accreditation Service

The relationship between analytical results, the measurement uncertainty, recovery factors and the provisions in EU food and feed legislation.

Use of Uncertainty Information in Compliance Assessment.

Eurachem/CITAC

Introducción

En los cursos que he estado impartiendo este año (HACCP Para procesadores de Alimentos, HACCP Avanzado, Controles Preventivos en Alimentos para Consumo Humano, SQF, FSSC 22000, etc.) se ha presentado una duda en común “¿Qué es la actividad de agua?”. Por ello, es que se ha incluido en esta mini-serie sobre microbiología (Es la última parte, espero que la información presentada en estas cuatro entradas les esté siendo útil).

El agua es el constituyente más abundante de los alimentos y en términos de inocuidad alimentaria es el más importante. Su presencia, cantidad y naturaleza determinan muchos procesos químicos y bioquímicos importantes para el control de la calidad e inocuidad de los productos. En muchos estudios HACCP, se refiere frecuentemente al agua como un parámetro intrínseco requerido en la inocuidad del producto y mientras muchos entendemos su importancia, también muchos fallamos con frecuencia en entender el porqué. Una mejor comprensión del agua y en particular la Actividad de Agua (a_w), nos puede ayudar a desarrollar planes de inocuidad alimentaria robustos y con soporte científico.

La Estructura Del Agua

La estructura química del agua es H₂O. En la naturaleza no existe en esta forma pura absoluta debido a sus propiedades químicas. Una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno con un enlace covalente a un átomo de oxígeno. La podemos encontrar comúnmente en tres estados: Líquido, sólido y gas.

A temperatura y presión estándar el agua es líquida. También carece de sabor y olor. La molécula en sí misma no es lineal, es polar con un movimiento eléctrico dipolar. Es un buen solvente polar y, de hecho, las referencias le mencionan como el solvente universal. Las sustancias hidrófilas se disuelven rápidamente mientras que las hidrofóbicas son inmiscibles. A temperatura y presión estándar el punto de ebullición del agua es 100°C (212 °F). La densidad del agua líquida es 1,000 Kg/m³ (62.43 lb/ft³) a 4°C. El hielo tiene una densidad de 917 Kg/m³ (57.25 lb/ft³).

Agua En Los Alimentos

El agua en los alimentos es un parámetro importante en el campo de la ciencia e inocuidad de los alimentos. Debido a su papel único en varias reacciones químicas y bioquímicas, la comprensión del agua es crucial.

Agua e Inocuidad Alimentaria

Una de las más antiguas formas de conservación de alimentos es el secado. Cuando se inició su aplicación se tenía un pequeño entendimiento acerca de cómo la remoción de humedad de un alimento tenía el efecto de extender su vida de anaquel. La siguiente tabla nos muestra el contenido de agua típico de ciertos productos y categorías.

Con el paso del tiempo, ha emergido un mejor y sólido entendimiento científico sobre como el agua impacta en la calidad e inocuidad de los alimentos. Ahora sabemos que el contenido de agua es menos importante que el comportamiento específico del agua o la Actividad de Agua. La actividad de agua está relacionada con el contenido de agua en una relación no-lineal la cual es representada utilizando una curva de isoterma de sorción de la humedad.

Actividad de Agua (a_w)

Este es el parámetro más importante del agua en términos de inocuidad alimentaria. La actividad del agua o a_w es la presión de vapor parcial del agua en una sustancia dividida por la presión de vapor parcial del agua del estado estándar. En el campo de la ciencia de los alimentos, el estado estándar se define con mayor frecuencia como la presión de vapor parcial del agua pura a la misma temperatura. Usando esta definición particular, el agua destilada pura tiene una actividad de agua de exactamente uno.

Para entender esto más completamente, debemos reconocer que gran parte del agua en los alimentos está unida al agua, es decir, está unida a los iones como agua de hidratación, o está unida a las superficies de las moléculas grandes o las estructuras celulares. Esta agua no es libre para soportar el crecimiento microbiano, o participar o apoyar reacciones químicas o enzimáticas y procesos de deterioro.

La cantidad total de agua ligada en un alimento no tiene relación con la estabilidad alimentaria. El agua libre o disponible en un alimento respalda el crecimiento microbiano, y participa y apoya reacciones químicas y enzimáticas y procesos de deterioro. Es esta cantidad de agua libre lo que se llama actividad de agua, a_w, y es más importante para la estabilidad alimentaria, química y microbiana, que el contenido total de agua.

Los factores que reducen la movilidad del agua en un alimento también reducen su tendencia a evaporarse y su presión de vapor y esto proporciona un medio para definirlo y medirlo. Por lo tanto, generalmente podemos definir la actividad del agua (a_w) como un indicador de la cantidad de agua libre en un alimento.

Específicamente la actividad del agua (a_w) es la presión de vapor de equilibrio real del espacio aéreo sobre los alimentos = Presión de vapor de equilibrio de agua pura a la misma temperatura.

De manera alterna, se puede definir también en términos de humedad relativa (RH), siendo entonces Vapor de agua a presión de vapor real en aire x 100 = Presión de vapor de equilibrio de agua pura a la misma temperatura.

Entonces, la Actividad de Agua = Humedad relativa del espacio aéreo sobre el alimento / 100.

Efectos de una A_w reducida en la Inocuidad de los Alimentos

La tasa de ciertos procesos químicos y bioquímicos se efectúa por la cantidad de agua disponible. Uno de los efectos de reducir el a_w en un producto alimenticio es reducir la velocidad de estas reacciones. La excepción es la oxidación de las grasas donde la tasa disminuye a 0.4 a 0.5, luego aumenta.

Otro efecto de reacción química es Maillard Browning, que es máximo a 0.6-0.7. La mayoría de las enzimas están inactivadas a <0.85. A menos de 0.75, se inhibe el crecimiento bacteriano, pero pueden crecer algunas levaduras y mohos. A menos de 0.6 todo el crecimiento se inhibe. En términos de nutrientes, la a_w reducida reduce las pérdidas de Vitaminas C, E, B1. La siguiente tabla indica el a_w de ciertos alimentos.

 En general, las bacterias requieren valores más altos de a_w para el crecimiento que los hongos, y las bacterias gram-negativas tienen requisitos más estrictos que los gram-positivos.

Para reducir a_w

La reducción de la a_w de un producto alimenticio puede lograrse a través de una serie de métodos. El más obvio es la eliminación parcial de agua en el producto alimenticio usando una variedad de operaciones o procesos unitarios. La concentración de agua también puede reducirse mediante la adición de otras sustancias, incluida la sal y el azúcar. Muchos de estos métodos se han usado mucho antes de que se entendiera el concepto de actividad de agua.

Relación entre actividad de agua y contenido de agua

A menudo hay confusión entre la actividad del agua y las mediciones del contenido de agua. En muchos sectores, el contenido de agua se usa para controlar la cantidad de agua presente en un producto por razones cuantitativas.

Por ejemplo, cuando un producto se vende por contenido neto, controlar su contenido de agua puede ser importante para cumplir con los requisitos legales y comerciales. La actividad del agua es más importante para consideraciones cualitativas tales como la estabilidad del producto, vida útil (Por ejemplo, estabilidad microbiológica y enzimática, retención de aroma), características de manejo, propiedades físicas y estabilidad química.

La actividad del agua y el contenido de agua pueden relacionarse mediante un gráfico llamado isoterma de sorción (Ver diagrama), por lo que, si el usuario tiene la capacidad de medir ambos parámetros, la relación se puede definir y cada parámetro se deriva del otro (Interpolación).

En la práctica, la isoterma de sorción puede ser impráctica de usar porque, no solo la relación entre a_w y el contenido de humedad cambia con la temperatura de medición, sino que también cualquier variación en la composición del material tiene un efecto modificador.

Por lo tanto, la organización debe decidir qué parámetro de medición se adapta mejor a sus productos y procesos. Para fines de control de calidad, los límites de contenido de humedad se convierten fácilmente en límites de actividad de agua mediante pruebas comparativas muy simples. La medición de la actividad del agua ofrece una medición no destructiva y fácil de usar en una amplia gama de configuraciones convenientes para uso en el laboratorio y en el sitio.

Análisis de Contenido de Agua – Método Gravimétrico

El contenido de agua se puede medir en los alimentos usando varios métodos. El más básico de estos son los métodos gravimétricos. Esto implica secar una cantidad conocida del producto alimenticio en un horno hasta que toda la humedad se haya evaporado. Al medir el contenido de materia seca restante, se puede determinar el contenido de agua. Se puede usar un horno de vacío para alimentos sensibles al calor.

Análisis de Contenido de Agua – Titulación Karl Fisher

Un método más sofisticado para el análisis del contenido de agua es la valoración de Karl Fisher. La titulación de Karl Fisher es particularmente adaptable a productos alimenticios que muestran resultados erráticos cuando se calientan o se someten al vacío, por ejemplo, alimentos con poca humedad como frutas y verduras secas, dulces, chocolates, café tostado, aceites y grasas o cualquier comida baja en humedad rica en azúcar o proteína. El método se basa en la reacción fundamental descrita por Bunsen en 1853 que implica la reducción de yodo por SO₂ en presencia de agua.

 2H₂O + SO₂ + I₂ → C₅H₂SO₄ + 2HI

Esto se modificó para incluir metanol y piridina en un sistema de cuatro componentes para disolver el yodo y el SO₂. Para cada mol de agua, se usan 1 mol de yodo, 1 mol de SO₂, 3 moles de piridina y 1 mol de metanol. En la titulación, si una muestra que contiene agua se valora con un reactivo KF, el yodo se consume mientras hay agua en el sistema. Cuando no queda agua, aparece yodo libre y se puede detectar usando dos electrodos de platino inmersos en la solución siendo titulada. A medida que se valora el agua, el voltaje de los electrodos se aproxima a cero. Y donde hay un exceso de yodo (se ha consumido toda el agua) se puede medir una corriente.

Análisis de Actividad de Agua

Se pueden emplear varios métodos para medir la actividad del agua, incluyendo un electrómetro resistivo, una capacitancia o un higrómetro de punto de rocío.

Análisis de Actividad de Agua – Higrómetros electrolíticos resistivos

Los higrómetros electrolíticos resistivos usan un elemento de detección en forma de un electrolito líquido sostenido entre dos varillas de vidrio pequeñas por fuerza capilar. El electrolito cambia la resistencia si absorbe o pierde vapor de agua.

La resistencia es directamente proporcional a la humedad relativa del aire, y también a la actividad de agua de la muestra (una vez que se establece el equilibrio vapor-líquido). Esta relación puede verificarse mediante una verificación o calibración utilizando mezclas de agua salada, que proporcionan una humedad del aire bien definida y reproducible en la cámara de medición.

El sensor no tiene histéresis físicamente determinada, como se lo conoce por higrómetros y sensores de capacitancia, y no requiere una limpieza regular ya que su superficie no es el elemento de detección efectiva.

Los volátiles, en principio, influyen en el rendimiento de la medición, especialmente los que se disocian en el electrolito y, por lo tanto, cambian su resistencia. Tales influencias se pueden evitar fácilmente mediante el uso de filtros de protección química que absorben el compuesto volátil antes de llegar al sensor.

Análisis de Actividad de Agua – Higrómetros de capacitancia

Los higrómetros de capacitancia consisten en dos placas cargadas separadas por un dieléctrico de membrana polimérica. A medida que la membrana adsorbe agua, aumenta su capacidad para mantener la carga y se mide la capacitancia. Este valor es aproximadamente proporcional a la actividad del agua según lo determinado por una calibración específica del sensor. Los higrómetros de capacitancia no se ven afectados por la mayoría de los productos químicos volátiles y pueden ser mucho más pequeños que otros sensores alternativos.

No requieren limpieza, pero son menos precisos que los higrómetros de punto de rocío (+/- 0.015 a_w). Deben tener controles de calibración regulares y pueden verse afectados por el agua residual en la membrana del polímero (histéresis).

Análisis de Actividad de Agua – Higrómetros de punto de rocío

La temperatura a la que se forma el rocío en una superficie limpia está directamente relacionada con la presión de vapor del aire. Los higrómetros de punto de rocío funcionan al colocar un espejo sobre una cámara de muestra cerrada. El espejo se enfría hasta que la temperatura del punto de rocío se mide por medio de un sensor óptico. Esta temperatura se usa luego para encontrar la humedad relativa de la cámara usando tablas psicrométricas.

Este método es teóricamente el más preciso (+/- 0.003 a_w) y, a menudo, el más rápido. El sensor requiere limpieza si se acumula suciedad en el espejo.

Actividad de Agua como PCC

La actividad del agua se utiliza con frecuencia como un punto de control crítico para los programas de Análisis de peligros y puntos críticos de control (HACCP). Las muestras del producto alimenticio pueden probarse para garantizar que los valores de la actividad del agua se encuentren dentro de un rango especificado para la calidad y seguridad de los alimentos. Las mediciones pueden realizarse en tan solo cinco minutos y se realizan regularmente en la mayoría de las instalaciones de producción de alimentos. En algunos casos, puede ser un requisito legal (Por ejemplo, FDA).

Sin embargo, es importante saber que la disminución de la actividad del agua de un producto alimenticio no es en sí misma un paso letal ya que algunos patógenos pueden sobrevivir.

Cuando se utiliza como CCP o como punto de control específico, debe basarse en la validación completa del producto y el proceso con límites claros.

Referencias

Water Activity (a_w) in Foods

FDA

Water Activity Concept and Its Role in Food Preservation

Sandulachi, E.

Water Activity’s Role in Food Safety and Quality

Anthony J. Fontana

Water Activity in the Food Industry

Calright Instruments

Water Activity in Food

Dairy Research & Information Center UC Davis

Water Activity: Why It Is Important For Food Safety

Anthony J. Fontana

Methods to Measure Water Activity

John Troller

INTRODUCCIÓN

En todos los estándares para la gestión de la inocuidad alimentaria, la evaluación de los riesgos junto con el análisis de peligros han sido la herramienta fundamental requerida para determinar el alcance y naturaleza de los controles y programas de inocuidad alimentaria. Desde HACCP hasta el Manejo Integral de Plagas, las compañías requieren realizar una evaluación de los riesgos para soportar y justificar su sistema de gestión de inocuidad alimentaria. Sin embargo, se cree que las habilidades y el conocimiento necesario para realizar estos análisis podría no existir en la mayoría de los negocios de alimentos. 

En los estándares GFSI, en las revisiones recientes se ha observado un incremento en el requisito de realizar análisis de riesgos. El cómo realizar estos análisis y qué tan extensos deben ser no ha sido aclarado dejando un amplio espacio para la interpretación local. El valor del análisis de riesgos es generalmente aceptado. Es una herramienta o proceso científico y analítico que requiere varios factores para su evaluación antes de decidir sobre la importancia de un peligro en particular. Tiene el beneficio de asegurar que los recursos en una operación de procesamiento de alimentos pueden enfocarse en las áreas de mayor importancia para la inocuidad alimentaria. Sin embargo, su uso efectivo requiere el conocimiento y principios del análisis de riesgos y buena información de calidad para impulsar decisiones válidas. En el ‘mundo de la inocuidad alimentaria’, los peligros microbiológicos representan el mayor riesgo en términos de resultados poco favorables a los consumidores cuando se presenta un brote. El final serio de la escala de estos incidentes frecuentemente termina en una extensa propagación de enfermedades, hospitalizaciones, condiciones médicas crónicas y/o muertes.

En esta entrada se cubrirá el área específica de la Evaluación de Riesgos Microbiológicos (ERM) y se proporcionarán herramientas y referencias que podrán ayudarles a determinar de mejor manera los riesgos asociados con los peligros microbiológicos. Esto permite gestionar un mejor y más robusto Plan de Inocuidad Alimentaria (También conocido como Plan HACCP) en sus instalaciones. No es intención de esta entrada el cubrir todas las áreas de la ERM (Dado que es un campo muy amplio) sino más bien cubrir los principios generales y proporcionar herramientas y referencias para su aplicación.

DECLARACIÓN

Es importante señalar que no soy el autor de las herramientas, solo me he encargado de su traducción. Les anexo al final de esta entrada las referencias de soporte, para una mayor comprensión de este protocolo. La información presentada es información teórica que (En mi particular punto de vista) está actualizada y es correcta al momento de ser redactada. Es proporcionada con el fin de que permita a los lectores cumplir con los requisitos de sus sistemas. Dado que las aplicaciones y condiciones de uso de esta información, está fuera de mi control, la información proporcionada no representa una garantía de ningún tipo. El uso de las herramientas no garantiza el cumplimiento legal de ningún país, ni el cumplimiento con el esquema a certificar aplicado por las organizaciones.

¿QUÉ ES LA EVALUACIÓN DE RIESGOS MICROBIOLÓGICOS?

Los responsables para el desarrollo, implantación y mantenimiento de los planes de inocuidad alimentaria en las plantas de procesamiento de alimentos están frecuentemente preocupados con cuestiones tales como la mejor manera de identificar los peligros, cómo determinar si los peligros son importantes (O significativos, según la bibliografía utilizada) y dónde encontrar información sobre dichos peligros. Particularmente, los peligros microbiológicos suelen presentar la principal dificultad cuando los responsables del análisis de peligros y los planes de inocuidad alimentaria no son microbiólogos y cuando encuentran información al respecto no siempre están en posición de interpretarla correctamente.

La evolución de los sistemas de inocuidad alimentaria basados en el riesgo (Tal como el HACCP) han desempeñado un papel importante en proteger la salud pública y han apuntalado nuestros esfuerzos en una forma científica y estructurada. Sin embargo, su impacto práctico en la industria requiere que el desarrollo de esos sistemas se caracteriza por el desconocimiento exacto del por qué hacemos lo que estamos haciendo. Se cuenta con un caso documentado donde una empresa productora de salami decidió desarrollar una versión snack la cuál es más pequeña y tiene una superficie de contacto mayor. El producto se secó más rápido, la actividad de agua decreció más rápido también, pero la acidificación fue incompleta. Esto le otorgó condiciones favorables para el crecimiento de la Salmonella y terminó en un retiro de mercado.

El caso resalta el compromiso con el análisis de riesgo como parte de los planes de inocuidad alimentaria. El simple acto de producir una versión más pequeña del mismo producto nos lleva a un peligro microbiológico que previamente no existía. También nos indica el conocimiento requerido para realizar una adecuada identificación de los peligros.

Se ha escrito mucho al respecto, sobre como los expertos tratan de entender el motivo por el cual fallaron los planes de inocuidad alimentaria y, en consecuencia, se detonaron los retiros de mercado. Una investigación revisada por Kane, Mayes y Mortimore destacó que una identificación y un análisis deficiente de los peligros es una razón importante de los resultados. Así que ¿cómo podemos realizar una evaluación de riesgos microbiológicos en las plantas de procesamiento de alimentos? ¿Cómo podemos asegurarnos de que esta evaluación es lo suficientemente robusta para soportar nuestro plan de inocuidad alimentaria y reducir la probabilidad de que se presenten desviaciones en nuestros productos?

En esta entrada ustedes encontrarán un soporte y recursos para realizar el ERM. No es un aspecto fácil de llevar a cabo, pero es una parte esencial de lo que hacemos como responsables de la inocuidad alimentaria. Se pueden identificar cuatro etapas principales para realizar la ERM:

• Identificación del Peligro.
• Caracterización del Peligro.
• Evaluación de la Exposición.
• Caracterización del Riesgo.

Estas etapas han sido definidas por organizaciones tales como la FAO/WHO (U OMS), y teniendo en cuenta que no todas las plantas de procesamiento de alimentos tienen los recursos masivos con los que cuentan las organizaciones mencionadas, podemos utilizar herramientas más simples para realizar una buena ERM dependiendo desde luego, de la complejidad de nuestros productos y procesos.

ETAPA 1. IDENTIFICACIÓN DEL PELIGRO

Esta es la primera etapa para realizar la ERM y quizás la más importante, dado que, si no identificamos los peligros correctamente, ninguna cantidad de planes de inocuidad alimentaria serán suficientes para asegurar que nuestros productos son inocuos. El propósito de la identificación de los peligros es identificar los microorganismos de preocupación que puedan estar presentes en los productos que manufacturamos.

Si bien en el papel puede parecer sencillo, con frecuencia puede resultar en difícil si no se tiene experiencia. Asumiendo que no se tenga el presupuesto suficiente para emplear los servicios de un microbiólogo, podríamos tener la necesidad de realizar este proceso nosotros mismos. Tampoco podríamos depender solamente del microbiólogo del laboratorio externo contratado ya que quizá no tenga el conocimiento de todos los aspectos relacionados con nuestros productos y/o procesos.

Los peligros pueden venir  de una variedad de fuentes incluyendo:

• Personal.
• Medio Ambiente.
• Ingredientes.
• Métodos de Producción.

En resumen, estamos buscando generar una lista de los microorganismos potenciales que podrían impactar de manera adversa en la salud humana en caso de estar presentes en el alimento. Y para hacer esto, necesitamos información. Hay que recordar que esto lleva tiempo, pero el esfuerzo nos asegurará que nuestro plan de inocuidad es robusto y valioso desde el comienzo. Existe una gran cantidad de información disponible sobre peligros de inocuidad alimentaria y mucha de ésta está disponible de manera gratuita, de fuentes recomendables en la Internet. La siguiente tabla contiene una lista de estas fuentes, pero existen muchas más. Por ejemplo, el Bad Bug Book proporciona una información excelente sobre patógenos específicos incluyendo detalles de los productos alimenticios asociados, así como brotes relacionados. Foodrisk.org contiene una base de datos muy buena de peligros en los alimentos organizados de acuerdo a productos básicos, además que su uso es bastante amigable.

Para hacer esto, necesitamos aplicar una serie de cuestiones lógicas las cuales se pueden presentar en forma de un árbol de decisiones no muy diferente al que utilizamos en HACCP. Sin embargo, esas cuestiones son muy específicas para los microorganismos y más enfocadas que las genéricas utilizadas en el árbol de decisiones de HACCP. En la siguiente tabla podemos observar un modelo adaptado de Microbiological Risk Assessment in Food Processing (Martyn Brown and Mike Stringer, 2002).
Una vez que hemos completado la lista de microorganismos potenciales, necesitamos decidir si son o no importantes (En algunas bibliografías los identificamos como “significativos”) y si requieren un análisis más detallado en la Etapa 2: Caracterización del Peligro.

Árbol-de-Decisiones-Identificación-de-Peligros-MOO.pdf

Debemos trabajar a través de las preguntas hasta que hayamos desarrollado nuestra lista final de patógenos. No olvidar mantener una copia disponible de nuestro trabajo y referencias para cuando nos auditen. La clave de la identificación de peligros es la revisión de la mayor cantidad de información que sea posible. Con el tiempo, construiremos nuestro propio banco de datos. Entre más conozcamos nuestra evaluación de riesgos, mejores resultados obtendremos de nuestro sistema de inocuidad alimentaria. Esta actividad no es un desperdicio de tiempo.

ETAPA 2. CARACTERIZACIÓN DEL PELIGRO

Una vez que hemos identificado los patógenos específicos que nos conciernen, el siguiente paso es caracterizarlos. Este debe ser realizado para cada patógeno identificado. En términos simples, la caracterización de los peligros es una evaluación del patógeno y la naturaleza del problema que puede causar. Estamos tratando de contestar un cierto número de cuestiones con la intención de desarrollar un cierto entendimiento de las características del peligro. Esas cuestiones pueden incluir:

• ¿Cuál es la enfermedad causada por el patógeno?
• ¿Cuáles son los síntomas y cuánto tiempo pasa antes de que se manifiesten?
• ¿Cuál es el rango y la probabilidad de las consecuencias adversas?
• ¿Cuál es la dosis mínima requerida para detonar los síntomas?
• ¿Cuáles son los principales grupos vulnerables en la población?

Para contestar esto, necesitamos fuentes confiables de información. Hay que recordar que esta información no siempre está disponible así que podríamos tener cierta incertidumbre en las respuestas. Esto es inevitable, sin embargo, es importante identificar esta incertidumbre.  La New Zealand Food Safety Authority ha realizado unas excelentes hojas de datos de los principales patógenos donde encontraremos mucha de la información requerida para la caracterización de los peligros. A continuación, se enlistan algunas de ellas (En la primera tabla de esta entrada, está el enlace directo a la lista de estas hojas de datos).

• E. coli O157:H7 
• Staphylococcus aureus (bacteria)
• Salmonella Typhi
• Norovirus Humano
• Clostridium botulinum (bacteria)

Un concepto importante de la caracterización de peligros es la Dosis-Respuesta. Este es el nivel mínimo del patógeno que se requiere ingerir para causar una reacción adversa. Esta información puede encontrarse en las hojas de datos ya mencionadas.

MODELO DE ERM

Una vez que el peligro ha sido identificado, la información y las decisiones de la evaluación de riesgos necesita combinarse para las Etapas 2, 3 y 4, incluyendo la caracterización del peligro. Al final de esta entrada se incluye un modelo desarrollado en una hoja de cálculo el cual nos permite realizar esta actividad. Está basada en varias fuentes de información (Descritas en REFERENCIAS). Este puede ser utilizado para capturar y calificar las cuestiones requeridas. Este modelo contiene todas las etapas requeridas para una buena evaluación de riesgos con una calificación final que nos proporciona una medición del riesgo. Este modelo es fácil de trabajar y puede actualizarse conforme se vaya obteniendo acceso a nueva información.

ERM-Perfilado-Herramienta-Excel-2010.xlsx

ETAPA 3. EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN

En las etapas previas identificamos los posibles peligros de preocupación y caracterizamos esos peligros en términos de dosis y respuesta. Cuando realizamos la evaluación de riesgos microbiológicos la siguiente etapa es la evaluación de la exposición. El objetivo de la evaluación de la exposición es determinar el nivel de microorganismos (O toxinas) que tengan la probabilidad de estar presentes en el alimento al momento de su consumo. Aquí debemos tener en cuenta el número potencial de caminos o rutas de contaminación y el impacto de las diferentes etapas de procesamiento en los niveles de microorganismos.

Es importante considerar lo siguiente:

• La microbiología de las materias primas (P.e. la carne cruda puede tener ciertos patógenos asociados).
• Los niveles iniciales de contaminación de las materias primas.
• Los efectos de la producción, procesamiento, manejo, etc., en los niveles de patógenos en el producto final.
• Estándares de saneamiento en la planta de procesamiento.
• La potencial re-contaminación después de un control preventivo específico (P.e. cocción).
• Características del alimento a producir.
• Instrucción y uso del producto.

La información requerida para realizar la Evolución de la Exposición se puede obtener de las siguientes fuentes:

• Hojas de Información de Patógenos (Como las mencionadas líneas arriba).
• Análisis microbiológicos internos.
• Información de brotes.
• Información de quejas.
• Guías, estándares y códigos de prácticas.
• Modelos microbiológicos, análisis de reto, etc.

El Modelo de Evaluación de Riesgos nos proporciona un enfoque estructurado sobre esta información y nos asegura el cubrir todas las rutas de exposición. Se utiliza un sistema de puntaje para reflejar nuestra evaluación y la suma del puntaje nos proporciona una evaluación del riesgo.

Mientras que el puntaje es aplicado a nuestra respuesta esto no significa que nuestra ERM es cuantitativa. Es en realidad una evaluación de riesgos cualitativa dado que solo grandes agencias y centros de investigación tienen y dedican los recursos para realizar una ERM cuantitativa completa. También es importante estar consciente de que la incertidumbre del análisis de riesgos es muy importante que se conozca. No hay que mortificarse por documentar cualquier incertidumbre y hay que estar abierto acerca de ella, quizás en ocasiones no tengamos información suficiente para realizar un análisis preciso. La comprensión de la incertidumbre nos permite ser más cautos en ciertos aspectos del proceso.

ETAPA 4. CARACTERIZACIÓN DEL RIESGO

Esta es la etapa final y es básicamente el puntaje total registrado al final del modelo en la hoja de cálculo. Es la medida o característica del riesgo que hemos analizado.

REFERENCIAS

2012 Bad Bug Book. Foodborne Pathogenic Microorganisms and Natural Toxins. 2nd Edition.

FDA

2005 Guidelines for Undertaking Microbiological Risk Assessments.

Microbiology Discipline Group. Food Standards Australia New Zealand.

2006 The use of Microbiological Risk Assessment Outputs to Develop Practical Risk Assessment Strategies: Metrics to Improve Food Safety.

Federal Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection (Germany) / WHO / FAO

2012 Microbial Risk Assessment Guideline: Pathogenic Microorganisms with Focus on Food and Water.

Interagency Microbiological Risk Assessment Guideline. USDA/FSIS

2002 Microbiological Risk Assessment in Food Processing

Martyn Brown Michael Stringer

2012 Tools for Microbiological Risk Assessment

International Life Sciences Institute (ILSI Europe)

2008 Microbial Risk Analysis of Foods

Donald W. Schaffner

1999 CAC/GL-30 Principles and Guidelines for the Conduct of Microbiological Risk Assessment

FAO

2007 CAC/GL 63 Principles and Guidelines for the Conduct of Microbiological Risk Assessment (MRM)

FAO

2011 Food Safety Modernization Act

FDA

INTRODUCCIÓN

Los peligros microbiológicos son una de las principales causas de enfermedades transmitidas por alimentos. Una comprensión de esos peligros es crucial para entender cuan idóneos son los controles que serán aplicados. La inocuidad alimentaria moderna tiene sus raíces en los métodos de preservación de los alimentos. Inicialmente, esos métodos fueron aplicados para extender la vida de anaquel de los alimentos, y con el tiempo, emergió una comprensión de como esos métodos tenían el efecto de hacer inocuos a los alimentos para consumo humano. Hoy esos métodos de preservación y control son utilizados ampliamente a nivel mundial como parte de los Estudios HACCP para producir de manera consistente alimentos para consumo masivo con alta calidad e inocuidad.

En esta entrada se clasificarán los principales factores de preservación e inocuidad de alimentos y se buscará profundizar en los requisitos específicos para alcanzar la inocuidad alimentaria en los productos. Se platicará de operaciones de proceso tales como calor, irradiación, alta presión, baja temperatura, congelación, deshidratación, empaques modificados y sustancias químicas. Una gran variedad de factores de preservación e inocuidad y sus modos de acción son utilizados en la producción moderna de alimentos. A continuación, se muestra un pequeño resumen. Su uso y aplicación depende de un cierto número de factores incluyendo el producto, peligros, legislación, y demanda de cliente/consumidor.

La inactivación de las células microbianas incluye métodos que eliminen un número significativo sino es que la totalidad de los microorganismos que se encuentran presentes en un alimento y usualmente es irreversible. Ejemplos de estos procesos incluyen la preservación por calor, radiación y procesamiento a alta presión. La inhibición de células microbianas no afecta de manera letal a los microorganismos, solo inhibe su reproducción. La restricción se refiere a los numerosos pre-requisitos de producción de alimentos inocuos que se han diseñado para mantener los peligros microbianos a un nivel inocuo en el entorno de producción y para prevenir su ingreso.

TRATAMIENTO Y PRESERVACIÓN POR CALOR

El calor ha sido utilizado ampliamente en el procesamiento de alimentos para preservarlos y hacerlos seguros para su consumo. Sin embargo, la resistencia al calor de las células microbianas puede variar y una comprensión de los peligros microbiológicos comúnmente presentes en los alimentos es esencial. Generalmente hablamos de un perfil de temperatura y tiempo de 60°C durante 15 minutos como suficiente para eliminar hongos y levaduras. Las bacterias vegetativas son usualmente más resistentes, pero es poco probable que sobrevivan a temperaturas superiores a los 90°C. Las esporas bacterianas pueden presentar variaciones en su resistencia, y podrían requerirse temperaturas de 100°C y un tiempo que va desde 1 minuto a 20 horas. La siguiente tabla nos proporciona un ejemplo de esta variación.

La tabla anterior nos proporciona una excelente visión acerca de la variación que podría existir cuando utilicemos un tratamiento térmico para controlar un peligro identificado con esporas. Asegurar que nuestro plan de control de inocuidad alimentara o HACCP es efectivo, requiere una identificación y análisis robusto de los peligros que claramente caracterice los patógenos específicos.

Combinación Tiempo / Temperatura

Cuando aplicamos un proceso térmico, se utilizan en combinación dos factores: Tiempo y Temperatura. La regla general que utilizamos es, a mayor temperatura, menor será el tiempo necesario para alcanzar un efecto específico, por ejemplo, la eliminación de células patógenas. En la siguiente tabla se utiliza como ejemplo el Clostridium botulinum en alimentos de baja acidez, para ilustrar esta regla.

Métodos de preservación y tratamiento con calor

En la industria alimentaria utilizamos principalmente dos métodos de tratamiento y preservación con calor.

• Pasteurización.
• Esterilización comercial.

Estos métodos son seguidos usualmente seguidos por o la incorporación de la etapa de empacado. El alimento puede someterse a calor en el material de empaque o recibir el tratamiento previo su empaque, y posteriormente se utiliza empaque aséptico dada la sensibilidad de los alimentos. El producto puede ser empacado caliente o frío (Preferiblemente caliente, como en procesos de Hot Fill, o Hot Pack).

Pasteurización

La pasteurización es un proceso ampliamente utilizado por la industria de los alimentos, por las siguientes razones:

• Eliminación de patógenos.
• Para disminuir la carga microbiana en alimentos sensibles al calor.
• Para eliminar a los principales microorganismos de deterioro los cuales no son muy resistentes al calor.
• Para eliminar microorganismos de competencia.

A fin de mantener los efectos de la preservación, se pueden requerir métodos adicionales tales como refrigeración o tipos de empacado. La leche, por ejemplo, requiere una combinación de alta temperatura y poco tiempo (HTST, por sus siglas en inglés) de 71°C durante 15 segundos. De hecho, se utilizan tratamientos más rigurosos de manera industrial. Un método alternativo es aplicar 62.8°C durante 30 minutos. En todos los casos, se aplica posteriormente una temperatura reducida <6°C. en el caso de la nieve, se aplica un perfil HTST también, a 82.2°C durante 16 – 20 segundos. Otro método utilizado también es 71.1°C durante 30 minutos. La pasteurización es utilizada también para vinos, cervezas, jugos de frutas y frutas deshidratadas. En lo que respecta a las cervezas embotelladas, están limitadas por el punto de ebullición que es de 78°C.

Esterilización Comercial

La esterilización comercial es un tratamiento térmico el cual utiliza calor húmedo y temperaturas usualmente superiores a los 100°C. El objetivo principal es manufacturar un producto estable a temperatura ambiente por largos periodos de tiempo. Un número pequeños de esporas resistentes podría sobrevivir, pero no tendrían crecimiento bajo condiciones normales de almacenamiento para estos productos. Los materiales de empaque utilizados en estos métodos incluyen contenedores donde el alimento puede ser tratado directamente, como latas, vidrio, termoplásticos o Tetrapak® donde el alimento es calentado previo al empaque. La vida de anaquel del producto depende del material de empaque y en algunos productos enlatados puede ser de varios años.

La elección del proceso actual de tiempo y temperatura en un balance entre asegurar que se alcanza la inocuidad de los productos (Los microorganismos y las enzimas son inactivados) y que el color, sabor, textura y calidad nutricional se mantienen. Se debe conocer el rango de penetración de calor en el alimento. También debe conocerse la porción que se calienta más lentamente, así como el punto frío y que presenta la principal dificultad de términos de tratamientos térmicos.

Cálculo del Tiempo de Procesamiento Térmico para Productos Enlatados

Para este cálculo requerimos:

• Curva de tiempo de muerte térmica para los microorganismos que tengan la probabilidad de “Causar Problemas”, por ejemplo, el Clostridium botulinum.
• Conocimiento de los rangos de penetración de calor en la lata, especialmente el punto frío.

El rango de penetración de calor en el contenedor depende de:

• El material del contenedor.
• Tamaño y forma del contenedor.
• Temperatura inicial del alimento.
• Temperatura de retorta.
• Rotación y agitación del alimento en la retorta.
• Consistencia del contenido (Líquido, semi-líquido, puré, sólido).

El calor de convección es más eficiente que el calor de conducción. Este se alcanza por la convección natural o forzada (Movimiento de las latas). Los métodos incluyen cocinas hidrostáticas y enfriadores, los cuales pueden alimentar continuamente a la retorta.

El tiempo de muerte térmica (TDT, por sus siglas en inglés) debe calcularse y representa el número de minutos requeridos para destruir un número declarado de microorganismos a una temperatura específica. Si el número inicial de células o esporas es muy alto, se requerirá de más tiempo de exposición a esta temperatura para reducir el número de sobrevivientes a 1 por gramo. La siguiente tabla indica TDTs típicos para esporas de Clostridium botulinum.

Valor D – El Tiempo de Reducción Decimal

El Valor D es el tiempo requerido para eliminar el 90% de la población microbiana a una temperatura específica. Por ejemplo, el D a 121°C para las esporas de Clostridium botulinum es 0.21 minutos. Como una precaución segura se utiliza un tratamiento térmico 12-D para Clostridium botulinum en alimentos de baja acidez, es decir, calor suficiente para reducir 1012 esporas a una, o una espora por lata a una espora por 1012 latas. Para una cocción 12-D hacemos el siguiente cálculo: 12 * 0.21 minutos = 2.52 minutos. Como medida adicional, este resultado se redondea a tres minutos el cual es conocido como Cocción Mínima Botulínica (3 minutos a 121 °C).

Otros valores/parámetros encontrados en el procesamiento térmico incluyen el Valor Z. Este es el número de grados de temperatura requeridos para permitir una reducción de diez veces en el tiempo requerido. Es calculado estimando el valor de “D” de un organismo a un cierto rango de temperaturas. Esta información nos permitirá entonces calcular la resistencia térmica sobre un rango amplio de temperatura.

El Valor Fo es el valor de la esterilización y equivale D 121°C (log a – log b) minutos donde a=número inicial de células y b=número final de células. Veamos para Clostridium botulinum.

Ejemplo:

Valor Fo para el Clostridium botulinum

0.21 (Log ₁ – Log _10-12)=0.21*12=2.52 minutos.

El Valor Fo es la medición de la capacidad de un proceso térmico para eliminar microorganismos desde todos los puntos presentes en el contenedor del alimento.

IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS

Este método emplea radiación de una fuente particular. Cuando los microorganismos son irradiados constantemente el número de sobrevivientes decae exponencialmente con el tiempo.

Luz Ultravioleta (UV).

Este método puede aplicarse para descontaminar:

• Aire (Es su uso más eficiente).
• Líquidos, por ejemplo, agua (Tiempo largo de exposición, caro, complejo).
• Superficies (Tiempo largo de exposición, uso limitado).
• Material de empaque cuando el calor es inadecuado, el material debe ser transparente a la luz UV o el empaque debe estar abierto.
• Alimentos sólidos con estructura muy delgada, por ejemplo, azúcar.

Hay un cierto número de desventajas utilizando luz UV. Tiene muy poca penetración, y puede causar oxidación de los lípidos y sus efectos son irreversibles.

Microondas

A diferencia de otras formas de radiación, las microondas actúan directamente sobre los microorganismos por la generación de calor a través de la oscilación de las moléculas de agua. Pueden permanecer ‘puntos fríos’ por lo que realizar un temperado es esencial. La radiación por microondas tiene una aplicación industrial limitada.

Radiación ionizante

Las fuentes de radiación ionizante incluyen rayos α, β y λ, y pueden incluir también el uso de electrones. Un ion es una partícula cargada la cual no es estable. Son altamente letales con un poder de penetración variable.

Irradiación de alimentos

La fuente de radiación es usualmente Cobalto-60. Los rayos λ son aplicados y tienen una vida media de 5 años con un 1% de pérdida mensual. Las unidades de radiación son medidas en Gray (Gy), donde 1 Gray = Absorción de 1 Joule/Kg. Entonces 1000 Gy = 1 KGy.

La irradiación es utilizada en una amplia variedad de alimentos y empaques, con diferentes objetivos. La siguiente tabla resume algunas de las aplicaciones en alimentos.

La irradiación de alimentos puede clasificarse de la siguiente manera.

TRATAMIENTO DE ALTA PRESIÓN EN ALIMENTOS

En el procesamiento a alta presión se aplica una presión igual en todo el alimento (isostática). Los perfiles para una presión isostática fría a ambiente To incluyen 50 – 600 MPa. El tiempo del tratamiento puede variar desde 0.5 a 5 minutos. Se utilizan usualmente materiales de empaque con sello flexible. Las células vegetativas son generalmente muy sensibles a estos efectos. Las esporas son variables, pero pueden ser altamente resistentes bajo algunas condiciones. Los virus tienen alta tolerancia a la presión.

PRESERVACIÓN UTILIZANDO BAJA TEMPERATURA

La industria de los alimentos utiliza algunos métodos de baja temperatura para incrementar la preservación de alimentos perecederos.

Las temperaturas arriba del punto de congelación generalmente resultan en tasas metabólicas en los que los microorganismos inhiben su crecimiento o lo realizan muy lentamente. Temperaturas inferiores al punto de congelación resultan en el paro de las actividades metabólicas. Las reacciones enzimáticas son dependientes de las temperaturas. Un incremento en la temperatura (Dentro de límites) podría llevar a una tasa de incremento y la disminución de la temperatura, logra el efecto contrario, desde luego. El cambio en la velocidad de reacción sobre un cambio de 10°C de temperatura se conoce como el coeficiente de temperatura (Q10). Generalmente, el Q10 de los sistemas biológicos es 2.

Generalmente los psicrófilos y psicrótofos son los problemáticos cuando se presenta el efecto de baja de temperatura. La temperatura mínima en la cual se ha encontrado que un microorganismo se reproduce es -34°C (Una especie de levadura). De presentarse la reproducción de algún microorganismo durante la congelación, ésta será extremadamente lenta. A continuación, se muestran algunas temperaturas mínimas en las cuáles se ha encontrado crecimiento de microorganismos.

Almacenar alimentos a temperaturas inferiores a los 4°C generalmente previenen la reproducción de microorganismos patógenos, excepto, como vemos en la tabla, la Listeria Monocytogenes.

Los efectos del congelamiento en los microorganismos

El congelamiento de alimentos puede ocasionar mortalidad inicial inmediata y depende de la especie. Las células sobrevivientes mueren gradualmente y la tasa de mortalidad es más rápida a temperaturas inferiores al punto de congelación. Rara vez mueren todas las células. Los alimentos descongelados deben ser tratados como alimentos frescos en lo relacionado con la actividad de microorganismos. Las endosporas y las toxinas no son afectadas por las bajas temperaturas. Todos los alimentos congelados deben ser descongelados a 4°C de temperatura para reducir o prevenir el crecimiento microbiológico. La tasa de descongelamiento también afecta las células microbianas (Entre más rápido se descongele el alimento, es mayor el número de sobrevivientes). Un proceso repetitivo de congelado y descongelado afecta tanto al alimento como a las células microbianas. Puede ser un procedimiento peligroso si se presenta un tiempo adecuado para la reproducción de sobrevivientes.

EFECTOS ANTIMICROBIANOS DE LA DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS

Los métodos típicos empleados incluyen el secado al Sol, secado mecánico, y secado por congelación. Ciertos métodos de preparación de alimentos pueden tener un efecto antimicrobiano (Por ejemplo, el pelado, adición de conservadores, cocción, remoción de la grasa, adición de azúcar u otros solutos, etc.). El contenido de humedad de los alimentos secos varía desde el 2 hasta el 5%, y los alimentos con una humedad intermedia van desde el 20 hasta el 50%, con una a_w = 0.60 – 0.85. El proceso de secado en sí mismo no elimina microorganismos. Se pueden eliminar algunos, pero pueden recuperarse si estaban presentes en el alimento antes de que se aplique el proceso de secado. La mayoría de las bacterias y las levaduras requieren una a_w > 0.90 para su reproducción. Usualmente, los alimentos secos no son susceptibles al deterioro. S. aureus es el más xerotolerante de los patógenos (Se reproduce con una a_w de 0.86). La rehidratación (Ya sea por adición de agua u otros ingredientes húmedos) permite a los microorganismos presentes reiniciar su proceso de reproducción.

PRESERVACIÓN QUÍMICA

Hay muchas sustancias capaces de inhibir, retardar o detener la reproducción de los microorganismos o el deterioro causado por ellos. Los preservativos químicos pueden también mejorar la calidad organoléptica de los alimentos. Los efectos de los preservativos químicos dependen del tipo de sustancia química, concentración utilizada, características del alimento y tipo, número e historia previa del microorganismo en el alimento.

Introducción

Los peligros microbiológicos son la principal causa de las enfermedades transmitidas por los alimentos (ETA). Son también los peligros más difíciles de evaluar dada su diversidad y naturaleza dinámica. Los nuevos y emergentes peligros microbiológicos presentan una amenaza particular a la salud pública y la industria de los alimentos debe continuamente tomar en cuenta esto en el desarrollo de sus programas de control.

La mayoría de los responsables de la inocuidad alimentaria encuentran por sí mismos en algún punto del desarrollo de los planes HACCP que requiere identifiquen y perfilen un rango de peligros incluyendo los microbiológicos. A menos que el responsable haya estudiado ese campo específico, con frecuencia les es difícil identificar y caracterizar los riesgos que poseen. Es esencial una comprensión básica de microbiología de los alimentos para el desarrollo de planes HACCP robustos y efectivos. El consultar a un microbiólogo en alimentos es una recomendación para fortalecer los planes HACCP, sin embargo, sigue siendo importante entender e interpretar correctamente la información proporcionada por dichas fuentes.

Con la intención de apoyar a los preciados lectores, clientes y amigos, se realizará la publicación de algunos artículos relacionados con la microbiología de los alimentos, considerando como se relaciona con la inocuidad de los alimentos y su gestión en el ambiente de producción de alimentos.

La publicación del día de hoy está desarrollada para proporcionar a los responsables de los sistemas de gestión de inocuidad alimentaria un conocimiento básico de microbiología de los alimentos y subrayar el aprendizaje que hayan adquirido previamente durante su formación. La intención no es que sea una representación completa de la materia, pues es vasta y en constante cambio. Tampoco se pretende reemplazar la evaluación detallada de los peligros patogénicos requeridos como parte de los estudios HACCP.

Microbiología e Inocuidad Alimentaria

La microbiología es la ciencia que estudia los organismos vivos que no podemos observar a simple vista (Si, es una definición demasiado simple, lo sé, pero es para efectos prácticos). El uso de un microscopio es la única manera en la que podemos observar los millones de pequeñas criaturas viviendo en nuestro ambiente. Mientras que muchas de ellas desempeñan un papel benéfico en la salud pública y en la producción de alimentos también hay varias que pueden causar enfermedades (Microorganismos Patógenos). Ya sea que el microorganismo sea benéfico o no, necesita condiciones favorables para su reproducción. Las condiciones pueden variar de acuerdo con el tipo de microorganismo, pero en general se requieren las siguientes:

• Sustrato (Alimento).
• Tiempo y Temperatura.
• pH (Acidez versus Alcalinidad).
• Actividad de Agua.
• Oxígeno (Para ciertas bacterias).

Hay varias categorías de microorganismos concernientes a la inocuidad alimentaria. El día de hoy me enfocaré a tres de ellos: Bacterias, Virus y Hongos/Levaduras. Todas son potencialmente transmisibles a través de los alimentos y agua, y su tiempo de supervivencia puede variar desde horas hasta años, según sea el caso. Para muchos de los alimentos que consumimos no es posible garantizar que estén libres de microorganismos patógenos. El objetivo es asegurar que el nivel de peligro y el riesgo es conocido y reducido a un nivel aceptable. Las bacterias son usualmente clasificadas de acuerdo a su reacción a la Tinción de Gram, forma de la célula, serotipo y/o tipificación de fagos. Las categorías mencionadas podrían ser resumidas de  la siguiente manera:

Bacterias

• Unicelulares, clasificadas por forma y estructura.
• Pueden ser clasificadas de acuerdo a su estructura; la estructura es una forma de identificar especies exactas.
• Algunas son:
  • Cocos: Redondos.
  • Estreptococos: Cadenas.
  • Estafilococos: En grupos o racimos.
  • Diplococos: En pares.
  • En forma de vara (Barra): Bacilos.
  • Flagelos: Cabos (‘cola’).

 Virus

• Algunos son:
  • Espirales, o en forma de tirabuzón: Spirilla.
  • Reproducción como Bacteria por Fisión Binaria.
  • Crecen en alimentos.
  • Formadores de endosporas.
  • Productores de toxinas en los alimentos.
  • Parásitos de célula huésped.
  • Transmitidos por alimentos y agua.

Fungi (Hongos y Levaduras)

• Brotes, Formación de Esporas, Crecimiento Micelial.
• Crecen en alimentos.
• Producción de toxinas (Micotoxinas) en los alimentos.

Procedencia

Las principales fuentes de la contaminación de alimentos por microorganismos dependen del producto, método de producción y procesamiento, y los estándares de higiene empleados en la manufactura. Algunas fuentes incluyen (Pero no se limita a):

• Tracto intestinal de humanos y/o animales.
• Manipuladores de alimentos.
• Utensilios y equipos para el procesamiento de alimentos.
• Alimento para animales.
• Piel de animales.
• Aire y polvo.

Curva de crecimiento microbiano

El crecimiento de los microorganismos en un alimento sigue las siguientes fases:

• Fase de Latencia. Cuando los microorganismos se están adaptando a un nuevo ambiente y no han producido las suficientes enzimas para deteriorar el alimento. Uno de los objetivos de la preservación de alimentos es la de extender esta fase.
• Fase Exponencial. Se observa un gran incremento en el número correspondiente a la población de microorganismos y depende del alimento y otras condiciones.
• Fase Estacionaria. En esta fase el suministro de alimento (Para los microorganismos) comienza a decrecer o los inhibidores químicos están limitando la reproducción de los microorganismos.
• Fase de Declive o Muerte. En esta fase se observa un declive en el número viable de microorganismos debido a escasez del alimento, inhibidores o competición con otros microorganismos.

Esta curva de crecimiento es más relevante para crecimiento a largo plazo y deterioro de productos que solo consideraciones de inocuidad alimentaria. El Tiempo de Generación (O el tiempo que la población de microorganismos necesita para duplicarse o reproducirse) es usualmente 20 minutos. La población de microorganismos es raramente distribuida uniformemente en un alimento.

Preservación de Alimentos

La demora o la prevención del crecimiento microbiano (Prolongando así la vida de anaquel) mientras mantengamos la salubridad de nuestros alimentos es un campo importante de la ciencia y tecnología de los alimentos. Sin embargo, sus efectos en los patógenos y en consecuencia en la inocuidad de los alimentos no es necesariamente una relación directa. Es importante considerar:

• La eliminación de los microorganismos de deterioro no es lo mismo que la eliminación de los microorganismos patógenos.
• Un alimento puede parecer comestible y aun así contener patógenos.
• El daño de las células microbianas puede ser sub-letal.

Factores que afectan el Crecimiento Microbiano en los Alimentos

Hay factores que afectan el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Estos incluyen:

• Factores extrínsecos: Influencias ambientales externas las cuales pueden ser controladas en muchos casos.
• Factores intrínsecos: Propiedades físicas, químicas y estructurales del alimento.

Factores Extrínsecos

1. Temperatura durante el almacenamiento.
   • Se recomienda almacenar los productos perecederos a <5°C.
   • El rango de reacción enzimática y la permeabilidad de la membrana celular es afectada.
   • Los psicrótrofos incluyen varios patógenos alimentarios, por ejemplo, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum tipo E, Yersinia spp, Vibrio spp, Aeromonas spp.
   • Los psicrótrofos son tolerantes al frío. Temperatura óptima: >15°C; Temperatura máxima: >25°C; Temperatura mínima: ≥0°C.
   • Los psicrófilos se adaptan al frío. Temperatura óptima: <15°C; Temperatura máxima: 25°C; Temperatura mínima: ≤0°C.
   • El almacenamiento prolongado a baja temperatura o un decremento gradual en la temperatura de almacenamiento podría reducir la temperatura mínima para su reproducción.

2. Humedad Relativa (HR) el medio ambiente durante el almacenamiento.
   • Generalmente, al disminuir la temperatura, se incrementa la HR (Las unidades de refrigeración usualmente tienen una HR alta).
   • La HR interactúa con el contenido de humedad en los alimentos.
   • El impacto en el material de empaque depende de su permeabilidad.
3. Presencia y concentración de gases en el ambiente.
   • O₂ – Ambientes aeróbicos / anaeróbicos.
   • CO₂ – Almacenamiento en “Atmósfera Controlada”; Empacado en Atmósfera Modificada.
   • O₃ – El ozono puede esterilizar, pero presenta dificultades con alimentos de altos contenido de lípidos (Agente oxidante).
   • La mayoría de los microorganismos patógenos en alimentos son aerobios facultativos.

Factores Intrínsecos

1. Contenido de humedad en el alimento (Actividad de Agua a_w).
   • La actividad de agua (a_w) es la cantidad de agua disponible que pueden utilizar los microorganismos para su reproducción.
   • Es la relación de la presión de vapor de agua del alimento (P) con la del agua pura (Pa) a la misma temperatura.
   • En términos de esta relación podemos definir los rangos de a_w para la reproducción de varios microorganismos.

0.91 – 0.99 Fungi y Bacterias.

0.80 – 0.91 Hongos, Halofilos, S. aureus.

0.60 – 0.80 Bacterías Halofílicas y Hongos.

<0.60 No hay reproducción.

• La mayoría de las bacterias de deterioro no se reproducen a <0.91.
• La mayoría de los patógenos requieren 0.95 – 0.99 (Excepto aureus, 0.86).
• Todos los microorganismos requieren agua para su reproducción, pero no para sobrevivir. La ausencia de agua causa el cese de la reproducción, pero la supervivencia varía.
• Se puede obtener una reducción de la a_w por deshidratación, la adición de sal (NaCl) o azúcar. En algunos casos la reducción de a_w puede incrementar la resistencia al calor.

2. pH del alimento.
   • El pH de un alimento puede afectar la reproducción y supervivencia de varios microorganismos.
   • Los rangos de pH para la reproducción son los siguientes:

Hongos: 0 – 11. Óptimo 4.5 – 5.5.

Levaduras: 3 – 10. Óptimo 4.5 – 5.5.

Bacteria: 4 – 9. Óptimo 6.5 – 7.5.

• Muchas reacciones metabólicas en los microorganismos son dependientes del pH. Si el pH es inadecuado resultará en una fase de latencia más prolongada.
• Los alimentos se pueden clasificar de acuerdo a su pH.

Alimentos de baja acidez (>5.3) – Alimentos proteicos.

Alimentos de acidez media (4.5 – 5.3) – Queso, carnes enlatadas.

Alimentos ácidos (3.7 – 4.5) – Jitomate, Yogurt.

Alimentos de alta acidez (<3.7) – Frutas Cítricas.

• Los alimentos ácidos son deteriorados generalmente por hongos, levaduras y ciertas bacterias como los lactobacilos.
• Ciertos alimentos tienen un, digamos, poder para amortiguar y resistir los cambios en el pH, por ejemplo, las proteínas.
• La pre-exposición a un pH bajo reduce la resistencia microbiana al calor en alimentos que necesitan tratamiento térmico subsecuentemente.

3. Potencial de Oxidación – Reducción del Alimento.
   • Este factor es conocido por varios nombres tales como O/R, Eh, Potencial Redox, o Potencial de Oxígeno del alimento y es una medición de cuán sencillo es oxidar un alimento.
   • Depende de un cierto número de factores incluyendo la O/R del alimento mismo, la capacidad del alimento para resistir un cambio en la O/R, la tensión de oxígeno en la atmósfera circundante del alimento, el acceso que tenga el ambiente al alimento.
   • El oxígeno en el aire es un poderoso agente oxidante.
   • Los microorganismos pueden ser clasificados de acuerdo a sus requisitos de oxígeno:

Aerobios obligados: Requieren condiciones de oxidación; Alta Eh +400mv.

Anaerobios obligados: Requieren condiciones reducidas de oxidación; Baja Eh -200mv.

Microaerofilos: Requieren condiciones ligeramente reducidas 4 – 10 % oxígeno.

Facultativos Aerobios / Anaerobios: Se reproducen en cualquier condición.

• Los agentes reductores pueden ser utilizados para mantener un bajo Eh tales como las proteínas y el ácido ascórbico.
• El crecimiento microbiológico en alimentos también reduce el Eh.

4. Contenido de nutrientes del alimento.
   • Los nutrientes son requeridos para la reproducción de los microorganismos.

Carbono: Azúcares, alcohol, aminoácidos, carbohidratos complejos, ácidos grasos.

Nitrógeno: Aminoácidos, proteínas, nitrógeno inorgánico.

Factores de Reproducción: Vitaminas del complejo B.

• Algunos microorganismos requieren nutrientes simples, por ejemplo, las bacterias Gram – (Negativo), hongos. Otras requieren nutrientes más complejos, por ejemplo, las bacterias Gram + (Positivo).

5. Sustancias antimicrobianas en los alimentos.
   • Están presentes de manera natural en el alimento e incluyen aceites esenciales, bacteriocinas, lisozimas, ácido benzoico y otros ácidos fuertes.
   • También pueden producirse por otros microorganismos (Ácidos y alcoholes) o durante el proceso.
   • Se pueden agregar intencionalmente como parte de la receta o maliciosamente (Aditivos o adulterantes).

6. Estructura física y biológica del alimento.
   • Algunos alimentos tienen una capa externa protectora natural (Cáscara, piel, cascarón, revestimiento ceroso).
   • Los cambios en la estructura durante el proceso (Rebanado, porcionar, moler, cortar, etc) incrementa el área de la superficie con una gran oportunidad de contaminar, incrementando el Eh.

Identificación del peligro

¿Qué son las especies Aeromonas?

Las especies Aeromonas son bacterias gram-negativas, no formadoras de esporas, muchas de las cuales son psicrotrofos (Es decir, tienen la capacidad de crecer a bajas temperaturas). Las referencias antiguas establecen que estos organismos son de la familia Vibrionaceae, pero recientemente se les ha clasificado en una nueva familia, la Aeromonadaceae, y su familia ahora incluye al menos la descripción de 14 especies de Aeromonas.

Aunque un número de estas especies ha sido asociado con enfermedades humanas, el papel de las especies Aeromonas como patógenos transmisores de enfermedades a través de los alimentos aún no es confirmada. Las Aeromonas hydrophila, Aeromonas caviae y Aeromonas sobria son las principales especies que se cree causan enfermedades gastrointestinales en los humanos y se considera que su principal vehículo es el agua para consumo humano. Muchas especies Aeromonas pueden clasificarse en dos grupos basados en el rango de temperaturas a las cuales algunas cepas son capaces de crecer y algunas especies específicas son psicrotrofas mientras que otras son mesofílicas (no pueden crecer a temperaturas inferiores a 10°C). Para A. hydrophila, la evidencia sugiere que esas cepas que son patógenas para los humanos son mesofílicas, mientras que las psicrotrofas son patógenas para los peces.

Ocurrencia en alimentos

Las especies Aeromonas son contaminantes comunes en alimentos no procesados y en ocasiones las cuentas suelen ser altas, excediendo 10E6 UFC/g (UFC = Unidades Formadoras de Colonias). Dada la su dispersión, se cree que no todas las cepas de las especies Aeromonas son patógenas. Las especies Aeromonas han sido aisladas de los siguientes productos: Vegetales frescos, ensaladas, pescado, mariscos, carne cruda (Res, Cordero, Cerdo, Aves), leche cruda (Bronca), así como en quesos de pH alto, producidos a partir de leche cruda. La Aeromonas spp ha sido, en ocasiones, aislada de algunos alimentos procesados incluyendo leche pasteurizada, crema, helados y productos listos para comer (Procedentes de algún animal).

Las posibles especies causantes de gastroenteritis han sido aisladas de la mayoría de los grupos alimenticios ya mencionados. Sin embargo, A. caviae es aislada con mayor frecuencia de vegetales y ensaladas, mientras que A. hydrophila lo es de la carne de res, pescado y aves.

Caracterización del peligro

Efectos en la salud

Aunque se está incrementado la evidencia para sugerir que A. hydrophila, A. caviae y A. sobria son agentes causante de gastroenteritis transmitida por los alimentos en los humanos, es aún sujeta a debate. Sin embargo, en las infecciones gastrointestinales es frecuente detectar aeromonadas.

La dosis infecciosa es desconocida, aunque la información sugiere que es alta, probablemente > 10E6 células. Los estudios con voluntarios involucran la ingestión de un alto número de células de A. hydrophila (>10E7) han sido inconclusos, mientras los organismos han sido aislados de los heces de los buceadores que fueron enfermados después de ingerir pequeñas cantidades de agua contaminada. La gastroenteritis asociada con las especies aeromonas es frecuentemente más reportada en jóvenes, aunque puede presentarse en individuos de cualquier edad, con una mayor incidencia de casos en el verano.

Se considera que cuando se ingiere, estos organismos pueden causar enfermedades gastrointestinales en individuos sanos, y septicemia en individuos inmunocomprometidos. Se estima que los síntomas se presentan dentro de las 24 – 48 horas posteriores a la ingestión de las células. La infección puede manifestarse por sí misma en una de dos distintas maneras. La más común es similar al cólera (diarrea acuosa acompañada de fiebre), en ocasiones, acompañada de vómito en niños menores de dos años. La otra, menos común, es similar a la disentería (diarrea sanguinolenta y mucosidades en las heces). La enfermedad es usualmente autolimitante, por al menos 1 a 7 días. Sin embargo, de manera ocasional, la diarrea puede durar algunos meses o en periodos aún mayores (Más de doce meses).

Incidencias y brotes

La mayoría de infecciones por Aeromonas se cree son causadas por agua contaminada y hay pocas epidemias reportadas de gastroenteritis asociada con Aeromonas, donde se considere a los alimentos como el vehículo de la infección. Estos pocos incidentes son principalmente asociados con productos marinos, tales como ostras, sashimi, , cócteles de camarón y pescados crudos fermentados. La literatura sugiere que otros grupos alimenticios tales como los caracoles terrestres comestibles, ensalada de huevo, y smorgasbord (Camarón comprimido y varios productos listos para su consumo) han estado involucrados también.

Origen

Las especies Aeromonas son ubicuas, aunque el principal origen de estos microorganismos generalmente aceptado es el agua. Se han encontrado en agua fresca fluyendo y estancada, en suministros de agua (Incluyendo agua clorada), aguas residuales y agua marina, particularmente aquellas que bordean agua fresca tal como los estuarios. Las especies aeromonas se encuentran frecuentemente en ambientes caseros tales como drenajes y tarjas, y pueden aislarse de la suciedad. Las Aeromonadas se encuentran en animales acuáticos tales como ranas, peces y sanguijuelas, en reptiles y en animales domésticos, como cerdos, borregos, aves y vacas. También los humanos pueden ser portadores sin síntomas, y la incidencia es mayor en las regiones tropicales.

Características de crecimiento y supervivencia

El rango de temperatura para el crecimiento de las especies Aeromonas es variable, pero es reportado de <5 a 45°C. En algunas especies particulares puede haber cepas psicrotrofas (Capaces de crecer a temperaturas de refrigeración) y cepas mesofílicas (no pueden crecer a temperaturas inferiores a 10°C). Aunque la temperatura óptima para su crecimiento es reportada generalmente a 28°C, esto podría variar dependiendo la cepa. Mientras que las cepas ambientales podrían no crecer a 37°C, las clínicas lo hacen dentro del rango 5 – 7 °C. Se ha reportado que la A. hydrophila crece en el rango 1 – 42°C, con una temperatura óptima de 28°C.

Se ha reportado que las Aeromonadas sobreviven a temperaturas de congelación y han sido aisladas de productos congelados, almacenados por aproximadamente dos años. El rango de pH óptimo para su crecimiento es de 6.5 a 7.5. Los organismos son tolerantes a valores de pH superiores a 10, y muchas cepas pueden crecer en ambientes con pH 5.5 o menor (Bajo otras condiciones ideales), pero esta característica es poco común a temperaturas de refrigeración.

Muchas Aeromonadas no crecen en niveles salinos > 4%, aunque existen reportes de algunas cepas creciendo a concentraciones de 6%. Los estudios muestran que cuando los alimentos son almacenados a temperaturas de refrigeración las especies Aeromonas probablemente no crezcan cuando los niveles de sal son mayores a un 3 – 3.5% y el valor de pH es < 6.0.

Las especies Aeromonas son anaerobias facultativas (Capaces de crecer con o sin oxígeno). Sin embargo, a temperaturas de refrigeración, se ha reportado que su rango de crecimiento es afectado o reducido, cuando el pescado es empacado al vacío o atmósfera modificada. Las atmósferas modificadas conteniendo altos niveles de oxígeno (> 70%) han mostrados que retardan el crecimiento de A. caviae en vegetales listos para consumir a temperaturas de refrigeración.

Las especies de Aeromonas no son notablemente resistentes a sanitizantes o preservativos (Conservadores). Se cree que su presencia en agua clorada es el resultado de una contaminación posterior al tratamiento o ineficiencia en el proceso de cloración.

Resistencia térmica

Las Aeromonadas no son organismos resistentes al calor y son inactivadas de inmediato en procesos de pasteurización o equivalentes. Los valores D (Tiempo de reducción decimal) registrados en la pasteurización de leche cruda son 3.20 a 6.23 minutos, a 48 °C.

Opciones de control

Procesamiento

En la actualidad, las investigaciones sugieren que si alguna cepa de Aeromonas spp es en realidad patógeno transmitido por alimentos, es un alimento conteniendo un número alto de organismos que poseen un alto riesgo a la salud. Las medidas para reducir la probabilidad de que se presenten números altos incluyen, pero no se limitan a: utilizar suministros de agua tratada en el procesamiento de alimentos; mantener los alimentos refrigerados; y una exhaustiva limpieza frecuente del equipo utilizado para el procesamiento de alimentos, especialmente aquellos que no serán cocinados posteriormente por el consumidor, como las ensaladas y algunos vegetales.

Como se mencionó anteriormente, las especies Aeromonas son fácilmente inactivadas por procesos de pasteurización o equivalentes utilizados en la industria alimentaria. La prevención de una re-contaminación de productos que han recibido un tratamiento térmico, particularmente aquellos con una actividad de agua alta y un pH neutro que son almacenados en refrigeración, debe asegurar que las Aeromonadas no son un peligro potencial para la salud en esos alimentos. Las medidas para reducir el riesgo de contaminación incluyen, pero no se limitan a mantener los alimentos crudos y los cocinados separados e implantar buenas prácticas de manejo y empaque.

Uso del producto

Las especies Aeromonas deben ser consideradas como posibles patógenos y se sugiere que los niños pequeños, personas de la tercera edad y los inmunocomprometidos eviten alimentos que puedan estar contaminados con un alto número de estos organismos.

Legislación relacionada

No se cuenta con legislación de los niveles de especies de Aeromonas en alimentos en la Unión Europea ni en EEUU (Sobra decir que en México tampoco).

Referencias

Foodborne Disease Outbreaks
Guidelines for Investigation and Control

Microbiological quality guide for ready-to-eat foods
A guide to interpreting microbiological results

Aeromonas
Ministry of Primary Industries. New Zealand

The Genus Aeromonas: Taxonomy, Pathogenecity and Infection
J. Michael Landa & Sharon L. Abbot

Using a real-time quantitative polymerase chain reaction (PCR) method for reliable enumeration of Aeromonas hydrophila in water samples
Faten Trakhna, Abderrazak Maaroufi & Pascale Gadonna-Widehem

Aeromonas: Human Health Criteria Document
EPA Office of Water

Fish: a potential source of bacterial pathogens for human beings
L. Novotny et al

Guidelines for drinking water quality. Addendum: Microbiological agent in drinking water
World Health Organization

Por lo general, los peligros biológicos son aquellos que constituyen una amenaza de inocuidad alimentaria inmediata a la salud del consumidor. Por ejemplo, la capacidad de las bacterias patógenas que causan grandes brotes de enfermedades agudas en un corto periodo de tiempo, es sin duda una amenaza con la que la mayoría de las empresas del ramo alimenticio tiene que enfrentarse. Hay pocos alimentos que no son vulnerables a los peligros biológicos en algún momento de su fabricación, almacenamiento y distribución.

Técnicamente, los peligros biológicos pueden incluir organismos más grandes, tales como insectos o roedores. Sin embargo, estos rara vez son una amenaza directa para la salud y por lo tanto, no se consideran. Los microorganismos y ciertos parásitos transmitidos por los alimentos son los de mayor preocupación.

Bacterias

Un número significativo de especies bacterianas puede ser clasificado como peligro para la inocuidad alimentaria. Algunos de esos, como la Salmonella y la Lysteria Monocytogenes, son muy conocidos por los consumidores, mientras que otros son menos comunes y poco entendidos. Algunos ejemplos pueden ser el Vibrio parahaemolyticus, un causante relativamente raro de intoxicación alimentaria asociada con mariscos, o la Yersinia enterocolítica, que causa una gastroenteritis que afecta principalmente a los niños pequeños. El Campylobacter es otro ejemplo de un microorganismo poco conocido, causante de enfermedades transmitidas por los alimentos. Pocos consumidores han escuchado de este microorganismo, sin embargo, ahora es el causante de más casos reportados de intoxicación alimentaria que cualquier otro agente, incluyendo la Salmonella. El Campylobacter es poco conocido también en la industria alimentaria y todavía hay muchas incógnitas que rodean su transmisión al ser humano. Esto subraya la importancia de la investigación científica continua para aumentar nuestra comprensión de los peligros biológicos.

Los peligros de inocuidad bacterianos caen en una de dos categorías, de acuerdo con el mecanismo con el que causen la enfermedad.

Intoxicación

Existen algunas enfermedades transmitidas por bacterias patógenas que no son producidas por infección, sino por intoxicación. Esos organismos son capaces de crecer en ciertos alimentos en condiciones favorables y producir toxinas como un subproducto del crecimiento. La toxina es, por lo tanto, preformada en el alimento antes de la ingestión, y en algunos casos, puede estar presente después de que las células bacterianas hayan sido destruidas por la cocción. El Bacillus cereus y el Staphylococcus aureus son ejemplos de bacterias que pueden causar intoxicación, pero la más importante y potencialmente seria causante de intoxicación es Clostridium botulinum. Por lo general, las intoxicaciones tienen un periodo más corto de ‘incubación’ que las infecciones, debido a que, como se explicaba, las toxinas se preforman en el alimento.

Virus

La gastroenteritis viral es común en todo el mundo. Hay un número de virus que son capaces de causar infecciones transmitidas por alimentos, aunque en la mayoría de los casos, son más comunes otras formas de transmisión. Quizás los más conocidos son los norovirus y hepatitis A, el cual ha sido responsable de una serie de graves brotes de enfermedades transmitidas por alimentos, a menudo como resultado de una mala higiene personal de los manipuladores de alimentos infectados.

Los ‘nuevos’ virus también pueden suponer una amenaza para la inocuidad alimentaria. Por ejemplo, los virus de influenza aviar de alta patogenicidad afectan principalmente a las aves, pero en algunos casos, pueden ser transmitidas a los humanos y causar una enfermedad grave. Hasta ahora, no hay evidencia directa de que esta transmisión pueda causar una enfermedad, pero estos virus son una fuente de gran preocupación para la industria avícola y todavía hay mucho que aprender de ellos.

Parásitos

Un amplio rango de parásitos intestinales puede ser transmitido a los seres humanos a través de alimentos contaminados, aunque para la mayoría, la transmisión fecal-oral o agua contaminada son los mecanismos más comunes. Estos organismos son mucho más frecuentes en los países con un sistema de saneamiento pobre y deficiente, pero la naturaleza cada vez más global de la cadena de suministro de alimentos hace que aumente su importancia en el mundo. En la actualidad, los parásitos protozoarios son los más importantes, pero otros tipos también tienen que ser considerados como peligros de inocuidad alimentaria.

Protozoarios

Los parásitos protozoarios que pueden causar enfermedades transmitidas por los alimentos, incluyen especies muy conocidas, tales como Entamoeba histolytica, causante de la disentería amebiana, o la Cryptospondium parvum. Sin embargo, en años recientes, algunas especies desconocidas se han convertifo en amenazas a la inocuidad alimentaria. Un ejemplo es la Cyclospora cayetanensis, que causó varios brotes de gastroenteritis en EEUU.

Otros tipos de parásitos

Otros tipos de enfermedades transmitidas por alimentos, debidas a parásitos, incluyen los gusanos nematodos, tales como Trichinella spiralis y los gusanos anisákidos encontrados en pescados, y los cestodos (Tenias) tales como la Taenia Solium. Aunque muchos de estos son mucho menos frecuentes en países desarrollados, siguen siendo una causa importante de enfermedad a nivel mundial.

Priones

Los priones son una amenaza relativamente reciente a la inocuidad alimentaria y todavía no se entiende completamente, pero su participación probable de la potencialmente nueva variante de la enfermedad transmitida por alimentos Creutzfeldt–Jakob disease (vCJD), una enfermedad cerebral invariablemente fatal, ha dado lugar a una considerable preocupación.

Tal como Lederberg observó, la relación microbio-huésped es un equilibrio dinámico. Los cambios fisiológicos o genéticos en cualquiera de las partes, podría solicitar microbios comensales para invadir los tejidos de su huésped, desencadenando una respuesta inmune que destruye a los invasores, pero también puede dañar o matar al huésped. A medida que exploran este proceso desde la perspectiva de patógeno y huésped, los ponentes en las conferencias, proponen una variedad de posibles vías de evolución de las relaciones huésped-microbio que subyacen las enfermedades infecciosas.

Stanley Falkow, de la Universidad de Stanford, considera la naturaleza de la patogenia bacteriana, ya que ha sido visto históricamente y, según lo revelado por sus investigaciones y la de sus colegas en la misma universidad. Él explica cómo los principales descubrimientos – Comenzando con el trabajo fundamental de Lederberg sobre genética bacteriana – forman el campo en desarrollo de la biología molecular y más concretamente, cerca de 50 años de investigación de Falkow sobre la base genética de la patogenicidad bacteriana.

Utilizando las herramientas de genética molecular para estudiar Salmonella, Falkow y colaboradores han observado como las bacterias manipulan las funciones de la célula huésped, como la transferencia genética horizontal forman patógenos especializados, y como las islas de patógenos heredados transforman a las bacterias comensales en patógenos. Después de haber analizado el genoma de la Salmonella para los genes que son asociados con diferentes etapas de una infección con una estrategia de selección basada en micromatrices, se han identificado muchos genes patógenos expresados en el proceso de múltiples etapas de la invasión del huésped. Utilizando un Mouse Model, también se han identificado genes del huésped y las vías de genes expresados en respuesta a la infección por Salmonella.

Falkow también considera la importancia de los microbios a los que se refiere como “Patógenos comensales” (Por ejemplo, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitides, Haemophilus influenzae tipo b, Streptococcus pyogenes) que normalmente habitan en la nasofaringe humana, sin síntomas, pero en ocasiones causan enfermedades. Su existencia plantea una serie de cuestiones científicas sobre la relación entre la patogenicidad microbiana, enfermedades infecciosas, inmunológicas, cuestiones que, según sus argumentos, deben ser abordados mediante el estudio de la patogenicidad microbiana como un fenómeno biológico, y no solo desde la perspectiva de su papel en la que causa la enfermedad.

Bruce Levin considera que la respuesta del huésped a la virulencia microbiana, no se corresponde con los modelos evolutivos simples. Ellos examinan por qué las bacterias dañan a los anfitriones (Principalmente humanos) dado que los necesitan para su supervivencia, ofreciendo evidencia. Estas deficiencias inmunológicas incluyen responder con más vigor que el necesario, como ocurre en la sepsis bacteriana, responder inadecuadamente a un patógeno, como ocurre con la lepra lepromatosa, o responder a las señales erróneas, como ocurre en el síndrome de choque tóxico. Levin explora estos y otros ejemplos de la “perversidad del sistema inmune” y considera este punto de vista a la luz de las diversas hipótesis actuales sobre la evolución de la virulencia bacteriana. Ofrece también posibles explicaciones de porque la selección natural no ha atemperado la sobre-respuesta inmune a las infecciones bacterianas y discute las implicaciones de su perspectiva de la respuesta del anfitrión sobre la virulencia para el tratamiento de las infecciones bacterianas.

Les dejo la bibliografía, por si quieren ampliar su acervo con respecto a estos tópicos, lo presentado con anterioridad es un muy pequeño resumen de los textos en los que está extraída de la información.

Esta entrada participa en el Carnaval de Biología Edición Especial Micro-BioCarnaval, que se hospeda en esta ocasión en el blog Microgaia, gestionado por Raven_Neo.

Referencias

Replica Plating and Indirect Selection of Bacterial Mutants
Joshua Lederberg & Esther Lederberg

Bacteria and Viruses
Thomas Peggy

Evolution and Genetics
Britannica Illustrated Science Library

Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology

Molecular Genetics, Recombinant DNA & Genomic Technology
Dr. Abdulla Bashein

Human Molecular Genetics
Tom Strachan and Andrew Read

Prolonged Inhibition of Bacterial Protein Synthesis Abolishes Salmonella Invasion
Kyle J. Macbeth & Catherine A. Lee

Host Restriction Phenotypes of Salmonella typhi and Salmonella gallinarum
Lisa Pascopella, Bärbel Raupach, Nafisa Ghori, Denise Monack, Stanley Falkow & PLC Small.

Recipient Ability of Salmonella Typhosa in Genetic Crosses witn Escherichia Coli.
EM Johnson, Stanley Falkow & LS Baron.

Of Mice and Men – Are mice relevant models for human disease?
Outcomes of the European Commission

Salmonella pathogenicity islands: big virulence in small packages
Sandra L. Marcus, John H. Brumell, Cheryl G. Pfeifer, B. Brett Finlay

Virulence factors and their mechanisms of action: the view from a damage-response framework
Arturo Casedevall and Liise-Anne Pirofski

Host-Pathogen Interactions: Redefining the Basic Concepts of Virulence and Pathogenicity
Arturo Casedevall and Liise-Anne Pirofski

Host-Pathogen Interactions: The Attributes of Virulence
Arturo Casedevall and Liise-Anne Pirofski

Epidemiology, Hypermutation, Whithin-host Evolution and the Virulence of Neisseria meningitides
Lauren Aneel Meyers, Bruce R. Levin, Anthony R. Richardson and Igor Stojiljkovic