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Bioconservación:
Nuevas estrategias de conservación de alimentos
Dra. Adriana Llorente Bousquets
Lab. 7 UIM-FESC-UNAM
llorente@unam.mx
Contenido
• Tendencias del Mercado de alimentos
• Microecología de la carne
• Codex Alimentarius
• Bioconservación
• Beneficios del uso de BAL
– Actividad antibacteriana
– Actividad metabólica
• Aspectos tecnológicos
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Dra. Adriana Llorente UNAM
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Microecología de la carne
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Ecología Aplicada a la Microbiología
Estudio de las “interacciones” entre Aspectos
Físicos, Químicos y Estructurales de un nicho
determinado y la composición de su población
microbiana específica
11/06/2015
Dra. Adriana Llorente B. Lab. 7 UIM
FESC-UNAM
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• La composición química de la carne fresca y sus
características,
permiten
el
desarrollo
de
microorganismos que alteran y/o deterioran la carne,
y patógenos, algunos producen toxinas, disminuyen la
vida útil
Microorganismos
psicrótrofos
micrococos
bacilos y
clostridios
Staphylococcus
coagulasa (-)
Leuconostoc
Lactobacillus
Brochotrix
thermosphacta
Streptococcus
hongos y
levaduras
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• La vida útil de un alimento es el periodo
en el que puede mantenerse en condiciones
de almacenamiento especificas sin que pierda
su seguridad y calidad
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Cadena de valor de la carne
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Ambiente
• Los animales contienen gran
número de contaminantes
que proceden del suelo, paja
y estiércol, con
microorganismos que son
llevados a las superficies de
la carne
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Transporte
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Utensilios
• Están en contacto directo
con la superficie de la
carne.
Fuente importante de
contaminación.
Sobretodo si no se aplican
las medidas de limpieza y
desinfección apropiadas.
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Operarios
Matanza, desollado, eviscerado, separación en medias
canales, cortes, desgrasado y deshuesado
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Adherencia en carne (modelo experimental)
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Microbiota
de origen
Alimento
Microbiota ambiental
Superficies
y utensilios
Mano de Obra
Almacenamiento
Transporte, Distribución
Consumo
BPA, BPPP, BPT, BPM, HACCP
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Codex Alimentarius
“Ready-to-eat” RTE
ALIMENTOS MÍNIMAMENTE PROCESADOS
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Secuencia de barreras en la producción
de cárnicos fermentados
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Granja
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Mesa
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INVESTIGACIÓN EN
ESTRATEGIAS DE BIOCONSERVACIÓN
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Antecedentes
Egipcios descubren como usar
las levaduras para hacer
pan y vino
6000 AC
Domesticación de los
animales y producción
de quesos en Iraq
4000 AC
1750 AC
Los Sumerios fermentan
cebada para hacer cerveza
China- uso de tempeh
500 AC
como antibiótico
1276 DC
Primera destilería
establecida en
Fermentación de col y
yogurt
Irlanda
1500 DC
1854 DC
Luis Pasteur
Pasteurización
NISINA antagonista
de algunos lactococos
y otras BAL
NISINA
vendida en Inglaterra
aprobado en 48 países
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FDA
aprueba la NISINA
1928 DC
1947 DC
NISINA
Antibacteriano puro
1953 DC
1968 DC
1988 DC
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Nisina y lactato denominados
GRAS por la F AO-OMS para
uso en alimentos
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• 1988 Código Federal de Regulaciones.
Aprueba uso de BAL o sus metabolitos
en alimentos, bajo la denominación GRAS
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BIOCONSERVACIÓN
Alternativa natural: microorganismos (BL)
combaten a otros microorganismos
para prolongar la vida útil
Uso de cultivos iniciadores
Bacterias antagonistas o sus metabolitos
antimicrobianos
Reducción en producción de aminas biogénicas
Diseño de procesos y formas de aplicación
BACTERIAS ACIDO LACTICAS
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Relación entre el número de células
bacterianas y descomposición
8 log UFC o más
6 - 7 log UFC
6 log UFC
5 - 6 log UFC
3 - 4 log UFC
daños estructurales
presencia de mal olor
transición
sin señal evidente de daño
sin evidencia de daño
(log UFC/cm2)
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BIOCONSERVACION: visión global
Estrés: oxígeno, sales curantes,
refrigeración
Ácidos
orgánicos
H2O2
(Bacteriocinas)
•Agentes captadores de especies
de oxígeno reactivo
Biopelículas
• Tolerancia a sal y frío
Exclusión
competitiva
• Catabolismo de nucleósidos y
aminoácidos
•Adhesión y agregación
Nutrientes
GENOMA SECUENCIADO : Lactobacillus sakei, P. pentosaceus
pH
11/06/2015
Acidez
titulable
Potencial
Redox
aw
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FESC-UNAM
Color
Textura
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• Bioconservación es una de las estrategias de
conservación de alimentos, mediada por:
• Cultivos iniciadores
• Microbiota láctica presente
•
1.
2.
3.
Embutidos cárnicos crudos madurados 3 fases:
Formulación y mezclado de ingredientes
Fermentación
Maduración/secado
• Requiere controles de proceso durante la
fermentación y maduración, para evitar defectos
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



Dinámica de poblaciones
microbianas
Acidificación
Reducción del pH
Sustancias
antibacterianas
Químicas
Sensoriales
Físicas
Calidad sanitaria
Fermentación
Maduración
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En la Fermentación ocurren reacciones
microbianas básicas simultáneas
1. Reducción de nitratos a nitritos por
Micrococcaceae
2. Acidificación y disminución del pH
producción de Ácido Láctico
3. Potencial redox y aw
4. Producción de sustancias
antibacterianas
Hammes, W. P. (2012). Metabolism of nitrate in fermented meats: The characteristic feature of a specific group
of fermented foods. Food Microbiology(29), 151-156.
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Durante la Maduración/secado:
• Desarrollo del flavor y textura del producto final
• La reducción de agua responsable de la textura final
• Reacciones enzimáticas : proteolíticas y lipolíticas
• Reacciones secundarias y formación de compuestos
característicos
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Productos metabólicos de BL
con propiedades antimicrobianas
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Bacterias lácticas vs. patógenos
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Bacterias lácticas vs. patógenos
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Efecto de campos eléctricos pulsados (PEF)
combinados con bacteriocinas sobre poblaciones bacterianas
PEF
Daño
subletal
Reparación del daño
Células
sobrevivientes
Bacteriocinas
Daño
letal
Células muertas
Bacteriocinas
Endospora Bacteriana intacta
Germinación y crecimiento
Fuente: A. Gálvez, et al., 2007, Int. J. Food Microbiol.
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Dinámica de población microbiana
durante la maduración del embutido crudo
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S. Ananou, A. Muñoz, M. Martínez-Bueno, P. González-Tello, A. Gálvez,
M. Maqueda, E. Valdivia, *Evaluation of an enterocin AS-48 enriched bioactive powder
obtained by spray drying. Food Microbiology 27 (2010) 58–63
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Dos diferentes cepas de Escherichia coli (CTC1018 and CTC1023) en un sistema modelo
cárnico después de HPH (400 MPa 10 min 17° C) durante almacenamiento refrigerado.
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Efecto sinérgico de HPH y bacteriocinas
M. Hugas*, M. Garriga, J.M. Monfort. 2002. Meat Science 62 (2002) 359–371
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Crecimiento de L.
monocytogenes suprimido
por competencia entre
especies y disminución de pH
L. carnosum especie
dominante,
bacteriostático/bactericida,
mejora a bajas T°C
Supresión de crecimiento
mediada por la competencia
de nutrientes “mayor motor
evolutivo”
Modelar en medio líquido el crecimiento simultáneo entre L. monocytogenes
L. sakei y S. carnosus
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Mejores productos: Sensorial y sanitaria
Mejores Procesos, Menor tiempo- menor costo
Sinergismo con otras barreras
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Perspectivas
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• El abasto de productos cárnicos se ha incrementado
a nivel mundial
• En un 300% 1961 2007, con 284 millones ton,
• Crecerá al doble para 2050
The New York Times
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• Control de microorganismos productores de gas
en productos cárnicos cocidos de músculo entero y
productos ahumados (salami, salmón).
• Fermentación acelerada con Flavor Italiano/ típico
Mediterráneo
• Iniciadores con efecto anti L. monocytogenes
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• 20 millones de ton de productos cárnicos
cocidos
– Formación de hoyos en productos de músculo
entero
– Hoyos y poros causados por bacterias alterantes
que producen gas como parte de su metabolismo
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Consideraciones
• Sistemas de calidad: BPA, BPPP, BPT, BPM
• Materia prima de alta calidad
• Cultivos bioprotectores
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QUE EFECTO BUSCAMOS??
Cultivo iniciador:
Solo o mezcla de cepas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
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Acidificación
Desarrollo de color
Desarrollo de flavor
Características finales
Control de microbiota competitiva
Efecto anti-listeria debido a su capacidad
de producir bacteriocinas
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Muchas Gracias !!
12/02/2016
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