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Ingredientes antimicrobianos
Javier García Pina
Chemital s.a.
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desarrollo
Introducción
En los alimentos se entiende por conservación el conjunto de las acciones
realizadas para mantenerlos con una naturaleza y/o propiedades deseadas el
tiempo máximo posible.
La conservación es la finalidad más importante del proceso de los alimentos, y
constituye la parte central y fundamental de la ciencia y tecnología alimentaria.
La calidad de un alimento puede ser afectada de manera diversa por procesos
físicos, químicos, bioquímicos y microbiológicos.
En esta presentación nos centraremos en posibles alteraciones causadas por
microorganismos y en las sustancias que pueden reducirlas y/o prevenirlas.
Los animales y plantas sanas tienen los tejidos estériles. Sólo hay microbiota
en las superficies o tracto intestinal.
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Antecedentes históricos
La necesidad de conservar alimentos viene como consecuencia del cambio de
hábitos del hombre al pasar de nómada a agricultor.
Muchos procedimientos de conservación fueron desarrollados antes de que se
conocieran los microorganismos.
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Desarrollo histórico de la conservación “Química”
Tiempos prehistóricos:
Sal común, humo.
Antiguo Egipto:
Vinagre, sal y miel.
Antigua Roma:
Dióxido de azufre para estabilizar el vino.
Alrededor de 1400:
Aparecen los encurtidos.
1775:
Hofer recomienda el Bórax.
1850-1980:
Se descubren la acción antimicrobiana del ácido
bórico, ácido sórbico, ácido fórmico, ácido salicílico,
ácido benzóico, parabens, ácido propiónico, nisina,
natamicina,...
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Desarrollo histórico de la Microbiología Alimentaria
Olvidándonos de los esfuerzos que tradicionalmente se han hecho para
conservar los alimentos, no es hasta el siglo XIX cuando se estudia, la
alteración microbiana, de los alimentos, de manera rigurosa.
Con anterioridad a esta época, la mayor parte de trabajos e investigación se
orientan hacia el área médica, prestándose poca atención a los alimentos.
Es con Luis Pasteur, en 1857, cuando se establece la era moderna de la
microbiología de los alimentos, al demostrar que son microorganismos los
causantes de la alteración de la leche.
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Clasificación de Whittaker:
Relación filogenética entre procariotas y eucariotas
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Los microorganismos que nos podemos encontrar en un
alimento, pertenecen fundamentalmente a:
- bacterias
- hongos
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Tamaño de bacterias y virus
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Morfología de bacteria Gram-positiva
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Pared celular de
Gram-positiva y Gram-negativa
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Morfología de hongos
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Saccharomyces cerevisiae
–
21.000
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Bacterias
Acinetobacter
Aeromonas
Alcaligenes
Arcobacter
Bacillus
Brochotrix
Campylobacter
Carnobacterium
Citrobacter
Clostridium
Corynebacterium
Enterobacter
Enterococcus
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Erwinia
Escherichia
Flavobacterium
Hafnia
Kocuria
Lactococcus
Lactobacilus
Leuconostoc
Listeria
Micrococcus
Moraxella
Paenibacillus
Pantoea
Pediococcus
Proteus
Pseudomonas
Psychrobacter
Salmonella
Serratia
Shewanella
Shigella
Staphylococcus
Vagococcus
Vibrio
Weissella
Yersinia
desarrollo
Mohos y Levaduras
MOHOS
Alternaria
Aspergillus
Aureobasidium
Botrytis
Byssochlamys
Cladosporium
Colletotrichum
Fusarium
Geotrichum
Monilia
Mucor
Penicillium
Rhizopus
Trichothecium
Wallemia
Xeromyces
LEVADURAS
Brettanomyces
Candida
Cryptococcus
Debaryomyces
Hanseniaspora
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Issatchenkia
Kluyveromyces
Pichia
Rhodotorula
Sacharomyces
Schizosacharomyces
Torulaspora
Trichosporon
Zygosaccharomyces
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Descripción matemática del crecimiento
El crecimiento de los microorganismos, en muchos casos, es por división
binaria. Se distinguen cuatro fases:
-
fase
fase
fase
fase
de latencia
exponencial
estacionaria
de muerte
Durante la fase exponencial cada microorganismo se divide a intervalos
constantes, y la población se doblará en el transcurso del tiempo conocido
como “tiempo de generación”.
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Crecimiento microbiano
64
32
16
8
4
2
1
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Crecimiento microbiano (escala aritmética)
300
Nº de Células
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
Nº de divisiones
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Crecimiento microbiano
Número de bacterias
1
2
4
8
16
32
64
Potencia de 2
20
21
22
23
24
25
26
Logaritmo base 2
0
1
2
3
4
5
6
Logaritmo base 10
0
0.30
0.60
0.90
1.2
1.5
1.8
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Tiempo de duplicación (TD)
“Es el tiempo requerido para duplicar el número de células o la biomasa”
=
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Nº de duplicaciones
Tiempo requerido
desarrollo
Descripción matemática del crecimiento
N0 = población inicial
Nt = población al tiempo t
Nt = N0 × 2n
n = nº de generaciones en el tiempo t
log Nt = log N0 + n × log 2
n=
log Nt - log N0
0,3010
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K=
n
t
=
log Nt - log N0
0,3010 t
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El alimento como ecosistema
Factores
intrínsecos
Químicos
•Nutrientes
•pH y capacidad
Tampón
•Potencial Redox
•Sustancias
antimicrobianas
Factores
Factores
Factores
Efectos
de proceso
extrínsecos
implícitos
netos
Físicos
•HRE/ Aw
•Conc. de hielo
y estados
congelados
•Cambios
coloidales
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•Cambios en la
composición del
alimento
•Cambios de tipos
microbianos
•Cambio en el
número de
microorganismos
•HRE durante el
almacenaje
•Tª durante
almacenaje
•Tensión de
Oxígeno
•Velocidad de
crecimiento de
microorganismos
•Efectos sinérgicos
de los
microorganismos
•Efectos
atribuibles a
los factores
que actúan en
combinación
•Efectos de
antagonismo entre
microorganismos
desarrollo
Límite inferior del pH para el desarrollo.
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.0
─Cl. botulinum────────────
─ Cl. perfringens──────────
─ Staph. aureus─────────
───Listeria monocytogenes──
────Bacillus sp ───────────────────
───── E. coli ────────────────────
────── Salmonellae ───────────────
────── B coagulans───────────────────
─────── Bacterias del acido láctico─────────
───────── Levaduras y mohos ─────────────────────────
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Valores mínimos aproximados de aw necesarios para el
crecimientode microorganismos de importancia alimenticia.
Organismos
Grupos
Organismos
específicos
aw mínima
Bacterias productoras de alteraciones
0,91
Levaduras productoras de alteraciones
0,88
Mohos productores de alteraciones
0,80
Bacterias halofílicas
0,75
Mohos xerofílicos
0,65
Levaduras osmofílicas
0,60
Achromobacter
0,96
Aerobacter aerogenes
0,95
Bacillus subtilis
0,95
Clostridium botulinum
0,95
Escherichia coli
0,96
Pseudomonas
0,97
Staphylococcus aureus
0,86
Saccharomyces rouxii
0,62
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Límites de aw para el desarrollo microbiano
1.0
0.95
0.90
0.85
0.60_______
─Pseudomonas s.p.p ─────
─ E.coli ────────────
── Lactobacillus s.p.p ────
─── Cl botulinum──────────
──── Cl. perfringens─────
──────Salmonellae ──────────
─────── Listeria monocytogenes ───
─────── Staph aureus────────────
─────── Bacillus spp ─────────────
───────
Micrococcus sp ─────────────
───────── Levaduras y mohos────────────────
───────── Levaduras osmófilas y mohos────────────────
xerófilos
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Clasificación de los microorganismos de importancia en los
alimentos según sus temperaturas óptimas aproximadas (ºC)
Tipo
de organismo
Temperatura
mínima*
Temperatura
óptima
Temperatura
máxima
Psicrófilos
Psicrótrofos
Mesófilos
Termotrofo
Termófilos
-15
-5
+5-10
10
25-45
10-15
20-30
30-37
42-46
50-80
18-20
35-40
c.45
c.50
60-85
* Por razones prácticas definidas como la temperatura a la que el tiempo de generación o duplicación es mayor de 103
minutos.
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Limite inferior de temperatura para el desarrollo microbiano
15ºC
10ºC
5ºC
0ºC
-5ºC____
─ Cl. botulinum ────────
── Cl. perfringens─────────
── B. cereus ─────────────
─── Staph. aureus────────────
──── Bacterias del ácido láctico──────
──────Salmonellae ─────────────
────── Cl. botulinum E──────────────
─────── Listeria monocytogenes─────────
─────── Micrococcus sp ──────────────
───────── Pseudomonas fluorescens─────────
───────── Levaduras y mohos ─────────────────
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Valores de los parámetros
Productos cárnicos
pH
4,5
–
aw
0,8
Eh
-200mv –
Temperatura
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–
Desarrollo
microbiano
7,0
3,0
–
9,0
0,99
0,75
–
1,00
-200mv
–
+200mv
-15ºC
–
+ 85ºC
+200mv
desarrollo
Procedencia de la contaminación en un alimento
Manipulación
Maquinaria y
equipos
Métodos de
elaboración
Contaminación
Materias primas
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Medio Ambiente
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Principales técnicas de conservación de un alimento
Métodos
Métodosde
deConservación
Conservación
en
alimentos
en alimentos
Inhibición
Inhibición
-Baja temperatura de
-Baja temperatura de
almacenamiento
almacenamiento
-Reducción aw
-Reducción aw
-Disminución de Oxígeno
-Disminución de Oxígeno
-Incremento de CO2
-Incremento de CO2
-Acidificación
-Acidificación
-Fermentación
-Fermentación
-Adición de conservadores
-Adición de conservadores
-Congelación
-Congelación
-Recubrimiento de la superficie
-Recubrimiento de la superficie
-Modificaciones estructurales
-Modificaciones estructurales
-Modificaciones químicas
-Modificaciones químicas
-Renovación de gases
-Renovación de gases
-Cambios en la fase de
-Cambios en la fase de
transición
transición
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Inactivación
Inactivación
Evitar
Evitar
recontaminaciones
recontaminaciones
-Esterilización
-Esterilización
-Pasteurización
-Pasteurización
-Radiación
-Radiación
-Por
-Porimpulsos
impulsoseléctricos
eléctricos
-Tratamiento
-Tratamientocon
conpresión
presión
-Cocción
-Cocción
-Freiduría
-Freiduría
-”Blanqueo”
-”Blanqueo”(Blanching)
(Blanching)
-Envasado
-Envasado
-Procesos
-Procesoshigiénico
higiénico
-Almacenamiento
-Almacenamientohigiénico.
higiénico.
-Procesos
-Procesosasépticos
asépticos
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Cinética de los conservantes
Los conservantes son sustancias que inhiben el desarrollo de los
microorganismos. Por regla general se consideran “sustancias
conservantes” los que actúan a concentraciones inferiores al 0,5% .
La cinética de la acción de los conservadores viene dada por:
K=
1
t
× ln
z0
zt
K = constante de tasa de muerte
t = tiempo
zo = nº células vivas inicialmente
zt= nº células vivas tras el tiempo
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Utilización combinada de conservantes
No se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo usual emplear
una mezcla de ellos. Con ello se pretende:
Ampliar el espectro de acción
Conseguir efectos sinérgicos
Reducir la concentración de conservantes individuales
También es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de
conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones...)
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Conservantes en la Industria Cárnica
Ácidos Sórbico y Sorbatos
E-200, E-202, E-203
Ácido Acético, Acetatos y Diacetatos
E-260, E-261, E-264, E-263
Parabens
E-214 a E-219
Nitrato y Nitrito
E-249, E-250, E-251, E-252
Dióxido de Azufre y Sulfitos
E-220 a E-228
Pimaricina o Natamicina
E-235
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¿Dónde actúan los conservantes?
DNA
SÍNTESIS PROTÉICA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
MEMBRANA CELULAR
PARED CELULAR
EL MECANISMO DE TRANSPORTE DE
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NUTRIENTES
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Nitrato y Nitrito
NITRATO
Su acción antimicrobiana se dirige exclusivamente hacia las
bacterias
anaeróbicas y se debe fundamentalmente al nitrito que se genera.
El nitrato es convertido en nitrito por acción de las bacterias.
NITRITO
La acción antimicrobiana se debe al ácido nitroso, y a los ácidos de
nitrógeno producidos a partir del mismo.
Su efecto aumenta conforme baja el pH.
Inhibe la acción de enzimas bacterianas, como las del sistema de la
deshidrogenasa y de la utilización de la glucosa.
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Dióxido de Azufre
La acción antimicrobiana del dióxido de azufre se basa esencialmente en la
inhibición de las reacciones catalizadas enzimáticamente.
Su efecto inhibitorio es muy importante en enzimas con grupos SH.
También inhibe las reacciones enzimáticas reaccionando con los producto finales
e intermedios.
En carne fresca y productos cárnicos inhibe el desarrollo de bacterias.
También estabiliza el color de la carne y en cierta medida pueda dar, al
consumidor, una impresión de frescura en la carne.
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Ácidos Orgánicos
El pH y el contenido en ácidos orgánicos de un alimento son dos factores que
determinan, no sólo los microorganismos que pueden sobrevivir durante el período de
almacenamiento sino también su capacidad para alterar dicho alimento.
A “grosso modo” tanto los microorganismos capaces de alterar un alimento como los
de producir intoxicaciones, se desarrollan en un rango de pH comprendido entre 4,0 y
8,0 si bien mohos y levaduras pueden crecer y desarrollarse a un pH más bajo.
El pH de un alimento puede bajarse artificialmente añadiendo cantidades
significativas de ácido (acético, cítrico, láctico,...) con el fin de limitar el crecimiento
microbiano.
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El efecto combinado de un pH bajo, más una concentración más o menos elevada
de un ácido débil, conduce a una acidificación del citoplasma, usualmente suficiente
para restringir el desarrollo microbiano, junto con otros efectos más específicos en
la actividad celular.
Las soluciones ácidas contienen concentraciones elevadas de protones, tal que H+
y H3O+. En el caso de ácidos fuertes nos encontramos también con aniones (Cl-,
SO2-,...) y moléculas no disociadas en el caso de ácidos débiles. De hecho todo ello
puede afectar a las células microbianas, bien individualmente, o en combinación.
Diferenciar, a nivel de efectividad, entre pH y acción de los ácidos débiles es
importante. Así, mohos y levaduras pueden crecer en pH muy bajos en soluciones
de ácidos fuertes, pero no en las de ácidos débiles.
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Descenso del pH exterior por adición de ácidos fuertes
inorgánicos
Los ácidos fuertes están totalmente disociados en valores de pH próximos a la
neutralidad, y ejercen su efecto únicamente por la concentración de protones. Las
estructuras celulares que pueden verse afectados serían las membranas
y
estructuras externas, y proteínas de la membrana plasmática.
Los protones no pueden pasar prácticamente a través de las membranas de
fosfolípidos, ya que tienen una alta densidad de carga, y son insolubles en lípidos.
Cuando atraviesan dicha membrana lo hacen muy lentamente, posiblemente a
través de “canales de agua” o bien acoplándose a ácidos grasos libres. A modo de
resumen se puede decir que los ácidos fuertes no afectan al pH citoplasmático
(pHi).
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Propiedades de los ácidos orgánicos y ésteres
Vamos a considerar cuatro:
El valor pKa
El coeficiente de reparto
La solubilidad
La volatilidad
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El valor Pka
En solución los ácidos débiles no están totalmente disociados en sus iones, sino que
hay un equilibrio entre las moléculas de ácido sin carga, y sus respectivos aniones y
cationes.
HA
Ácido
-
+
A + H
Anión
Catión
La proporción de ácido/anión es dependiente del pH, y así a pH bajo, la alta
concentración de protones dará lugar a una mayor proporción de moléculas de ácido
y a menos aniones. El pKa es el pH al que las concentraciones de ácido y anión son
iguales. Para varios ácidos se asume que sólo la parte no disociada tiene capacidad
antimicrobiana, de acuerdo a ello en valores de pH elevados, superiores al valor de
pKa es de esperar que cualquier acción antimicrobiana sea débil.
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Coeficiente de reparto, logPoct
Este coeficiente es la medida del carácter lipófilo de un compuesto. logPoct, es el
logaritmo de la distribución entre el octogonal y el agua. Así un logPoct de 1,0 indica
que el compuesto se distribuye 10 veces más en octanol. Los productos con valores
negativos de logPoct son los solubles en agua. Aunque las membranas de los
microorganismos no están compuestos por octanol, el logPoct , es un buen
parámetro del reparto de agentes antimicrobianos en las membranas microbianas.
El coeficiente de reparto también es un buen indicador de la efectividad de
conservantes en alimentos con alto contenido en grasa ya que si son altamente
hidrofóbicos se disolverán más en la fase lipídica, lo que conducirá a un descenso de
la concentración efectiva.
Los valores del logPoct de los aniones, debido a su carga negativa, es dos veces
inferior al de su ácido correspondiente, es decir que son menos hidrofóbicos.
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Solubilidad
La solubilidad de un compuesto orgánico también se puede deducir de su coeficiente
de reparto y así, o más hidrofobicidad, menos solubilidad en agua. La solubilidad de
los ácidos orgánicos varia con el pH, y así a pH más bajos, menor es la solubilidad.
Los problemas que a veces plantea la solubilidad limitada de un compuesto se puede
paliar en parte con agitación mecánica.
Volatilidad
En sistemas experimentales, a veces la ausencia de actividad antimicrobiana
detectable puede haber sido causada por la agitación en un cultivo aeróbico con
agitación. Esto sucede de manera particular con productos tales como el metil-acetato.
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Mecanismos de acción antimicrobiana
Los podemos agrupar en cuatro apartados:
Acidificación del medio externo
Acidificación del citoplasma
Acción sobre los lípidos y proteínas de las membranas
Quelación de metales
Acción sobre el metabolismo
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Acidificación del medio externo
Tal vez el efecto antimicrobiano más obvio de la adición de ácidos orgánicos a alimentos y
bebidas sea aumentar la concentración de protones conduciendo a un descenso del pH.
Cada especie/cepa microbiana sólo puede desarrollarse entre unos valores determinados de
pH. Si el pH cae por debajo de este intervalo, se inhibe el crecimiento y el microorganismo
puede morir.
pH<4,0 Inhibición de desarrollo vegetativo
pH<4,5 Inhibición de germinación de esporas
Mohos y levaduras pueden desarrollarse a pH = 1,6
El pH mínimo para el crecimiento microbiano son más bajos cuando se utilizan como
acidulantes ácidos fuertes vs. ácidos débiles. Ello hace presuponer que en la inhibición por
ácidos orgánicos existen otros mecanismos, además del descenso del pH del medio.
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Acidificación del citoplasma. La teoría clásica del ácido débil
Los ácidos orgánicos en solución están en un equilibrio, dependiente del pH, entre las
moléculas de ácido y su anión correspondiente. La proporción de ácido no disociado se
incrementa conforme baja el pH. Dado que la actividad antimicrobiana aumenta a
medida que baja el pH, es plausible pensar que es la parte no disociada la que tiene
capacidad antimicrobiana.
Anión
Ácido
Ácido
Anión + Protón
pH 4,75
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pH 6,50
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La disociación del ácido libera protones.
Consecuencias:
Disminución del pHi
Inhibición de la glicólisis
Inhibición transporte activo
Esta teoría de los ácidos no puede ser aplicada:
Para ácidos insuficientemente hidrofóbicos (succínico, tartárico o
cítrico...)
Cuando se utilizan a concentraciones bajas
Cuando el pH externo es elevado
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Acción en lípidos y proteínas de membranas
Los ácidos grasos saturados tienen actividad antimicrobiana, que aumenta conforme aumenta
la longitud de su cadena, que se asocia al aumento de carácter lipófilo-hidrofobo.
El aumento del coeficiente de reparto log Poct. es un indicador de la velocidad de paso al
interior celular y de la acumulación del compuesto en la fracción lipídica de la membrana
(valores superiores a 4,0).
Los ácidos lipofílicos penetran en el citoplasma por difusión simple, si bien en cierta
circunstancia pueden penetrar por transporte activo.
La fluidez de la membrana es finalmente regulada por los microorganismos especialmente
como respuesta a la temperatura. Concentraciones significativas de compuestos lipofílicos
influyen en la fluidez de la misma, incrementando la permeabilidad a protones e iones
metálicos, y originando una curvatura mayor lo que conduce a la formación de una “fase de
malla” transitoria, más porosa.
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Quelación de metales
La quelación de metales es un fenómeno propio de todos los ácidos orgánicos, si
bien a veces con poca afinidad. Los cationes metálicos forman complejos con los
aniones cargados negativamente. Estos complejos son prácticamente insolubles
y precipitan (por ejemplo: citrato de calcio, lactato de calcio, en vino).
La capacidad quelante se mide por la cte. de estabilidad, que es el log. de la
cte. de equilibrio, e indica la afinidad del catión metálico por el anión.
En los ácidos orgánicos, a más grupos carboxílicos, mas capacidad de quelación.
La quelación de metales depende de la presencia de la forma aniónica, a su vez
dependiente del pH.
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Como mecanismo inhibitorio, este se debe a:
Eliminación de iones metálicos del medio.
Eliminación de cationes de la pared/membrana del microorganismo.
La eliminación de iones metálicos de las paredes celulares en bacterias gram
negativas, las hace más sensibles a diferentes antibióticos, QACS, ...
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Acción sobre el metabolismo
Además de los efectos ya señalados, los ácidos en general son moléculas
reactivas, a las que se ha atribuido una serie de acciones específicas en
procesos tales que la respiración, fermentación y en enzimas específicos.
La inhibición del metabolismo en general puede ser consecuencia de la
acumulación de aniones.
Se ha
sugerido que la acumulación de aniones sería la causa de las
diferencias en toxicidad observadas en diferentes ácidos.
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Ácidos orgánicos de cadena corta como agentes antimicrobianos
Consideramos ácidos orgánicos de cadena corta los ácidos fórmico, acético,
propiónico, butílico y benzoico.
Para que estos ácidos actúen como agentes antimicrobianos, deben:
• Pasar libre y rápidamente a través de la membrana en su forma no
disociada.
• Liberar suficientes protones en el citoplasma como para impactar
significativamente en el pH citoplasmático, generalmente tamponado por
la cadenas de aminoácidos de las proteínas.
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Estos ácidos se difunden de manera libre y rápida en las células microbianas, y
alcanzan su máxima concentración en 1 min. (aprox.). Cuando se ha llegado a
la máxima acumulación se establece un flujo en los dos sentidos entre el
interior y el exterior celular.
En cuanto a la liberación de protones esta dependerá de:
a) Del valor pKa del ácido
b) De la concentración
 A- 
pH=pKa +log
[ AH]
c) Del pH del medio
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Las concentraciones de estos ácidos que se requieren para inhibir el
crecimiento de microorganismos acostumbran a ser altos, del orden del 1 al
4%, siendo el pH del medio del orden de 3 a 4,5.
Así, a modo de ejemplo, se necesita una concentración del 1% de ácido
acético,
a un pH de 4,0 para inhibir mohos, levaduras y bacterias ácido
tolerantes.
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La inhibición es causada por descenso del pH interno, lo que conduce a su vez a la
inhibición de la respiración, fermentación/glicólisis y transporte activo.
Todos estos efectos son reversibles, simplemente lavando las células.
En relación al pH externo, hay que considerar:
1)
Su efecto en la proporción de ácido no disociado.
2)
El pH diferencial entre el citoplasmático y el del medio que determina el grado
al que los conservantes se concentran en el citoplasma, lo que determina a su
vez la concentración de protones liberada en el mismo.
3)
El pH por si mismo actúa directamente sobre el microorganismo.
También, como posible mecanismo del efecto sobre la fase estacionaria (alargándola),
se ha propuesto que la bomba de protones –H+- ATP asa, es activada a bajo pH.
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Ácidos de cadena media-corta, como agentes antimicrobianos
Ácidos valérico, hexanoico, heptanoico y sórbico.
La cantidad necesaria de estos ácidos para causar inhibición, son sustancialmente más
pequeñas que la de los ácidos de cadena corta, como el acético. Ello sugiere que su
acción no puede ser totalmente atribuible a la simple acidificación del citoplasma. Si se
comparan las CMI de estos ácidos, con los del acético, vemos que son mucho más
bajos, y el pKa es prácticamente el mismo.
La acción de estos ácidos se debe a su capacidad de provocar una pérdida y disipación
de la energía que la célula necesita para su propio metabolismo.
La inhibición está influenciada por su grado de hidrofobicidad, lo que sugiere una
posible acción sobre la membrana, que podría conducir, entre otras, a una mayor
permeabilidad de protones, y a un cambio en la fluidez de la misma.
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Ácidos de cadena media-larga, como agentes antimicrobianos
Ácidos octanóico, nonanóico, decanóico, undecanóico y laúrico.
La acción inhibitoria de estos ácidos no puede ser debida a su acción sobre el pH
citoplasmático ya que no liberan suficientes protones.
Las moléculas no disociadas de estos ácidos pasan muy rápidamente a través de las
membranas biológicas, con valores t ½ <1 seg
Su acción sería sobre la membrana, alterando su fluidez y estructura, en una forma
parecida a la de los detergentes.
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Posiblemente estos ácidos puedan sustituir la de la membrana de fosfolípidos
(fundamentalmente en levaduras), dando lugar a un cambio en la estructura de la
misma.
Es probable que todos los ácidos grasos tengan tres acciones que actúan en
diferente proporción ya diferente concentración según el tipo de ácidos. Estas tres
actividades serían:
a) Ruptura de la membrana, provocando la muerte.
b) Inhibición del crecimiento por descenso del pH interno.
c) Agotamiento energético, al actuar sobre la membrana celular.
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La contaminación superficial en productos cárnicos tratados por el calor, y posteriormente
envasados en atmósfera modificada, es una de las principales causas de la alteración
organoléptica (acidificación, formación de gas, aparición de gas, aparición de líquido,...)
que puede sufrir un producto a lo largo de su vida comercial.
Dicha contaminación, previa al proceso de envasado, puede proceder del medio
ambiente, de la manipulación, de la maquinaria y del método de trabajo.
En casos extremos dicha contaminación puede dar lugar a la formación de biofilms,
biopelículas que protegen e incrementan la resistencia de los microorganismos formadores
de
los
mismos,
siendo
necesario
el
empleo
de
conservantes-desinfectantes
para
eliminarlos.
Si bien de manera no excluyente, entre los géneros bacterianos implicados en esta
alteración podemos considerar los siguientes: Lactobacillus, Pseudomonas, Listeria,
Bacillus, Escherichia.
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Extractos de Plantas y Especias
Las plantas y especias se han utilizado desde hace muchos años, no sólo por
sus cualidades organolépticas, sino también por su capacidad conservadora y
antioxidante.
La mayoría de sus componentes antimicrobianos se identifican como
metabolitos secundarios, teniendo un origen terpenoide o fenólico.
Estos componentes los podemos agrupar en 4 grupos:
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PHYTOALEXINAS:
Se producen como respuesta a una infección en la planta. Se conocen unos 200
tipos y actúan sobre hongos y bacterias gram-positivas.
Ejemplos de
thaumatinas...
estos
productos
serían:
quitinasas,
thioninas,
ceamatinas,
ÁCIDOS ORGÁNICOS.
COMPUESTOS FENÓLICOS:
Compuestos caracterizados por uno o más anillos aromáticos, con grupos hidroxilos
y diversos grupos funcionales. Se pueden clasificar en tres grupos:
a)Fenoles simples y ácidos fenólicos (etil-fenol, hidroquinasas...)
b)Derivados del ácido hidroxicinámico (p-cumárico).
c)Flavonoides (catequinas, proantociaminas...)
ACEITES ESENCIALES Y SUS COMPONENTES:
Mezclas de ésteres, aldehídos, cetonas y terpenos, timol, cinamaldehído, eugenol...
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Conservantes de procedencia animal
LACTOFERRINA ACTIVADA
Actúa uniéndose a la superficie celular tanto en bacterias gram-positivas, como
gram-negativas.
INMUNOGLOBULINA-Y
Su capacidad de inhibición se manifiesta fundamentalmente en bacterias gramnegativas.
LISOZIMA
Actúa sobre gram-positivas.
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Parabens
Destrucción de la membrana celular
Desnaturalización de las proteínas intracelulares
Reacciones competitivas con coenzimas
Inhibición de la absorción de nutrientes esenciales, tales como la
glucosa y aminoácidos
Su acción antimicrobiana es relativamente independiente del valor
del pH del medio
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Bacteriocinas
NISINA
Proteína de 34 aminoácidos producido por Lactococcus lactis.
Actúa sobre la membrana citoplasmática inmediatamente después de la germinación
de las esporas. No ataca directamente a las esporas, actuando tras el tratamiento
térmico
Su espectro de acción es relativamente estrecho, actuando exclusivamente sobre
bacterias gram-positivas, bacterias lácticas, Bacillus, Clostridium y Listeria.
PEDIOCINA
Producida por cepas del género Pediococcus.
Actúa sobre Clostridios, B. cereus, S. aureus, Listeria y bacterias lácticas.
SAKACINA
Producida los Lactobacillus sake.
Actúa sobre Listeria, Clostridium, S. aureus y otros gram-positivos.
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Utilización de Conservantes
Por regla general no se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo
usual emplear una mezcla de ellos. Con ello se pretende:
Ampliar el espectro de acción
Conseguir efectos sinérgicos
Reducir la concentración de conservantes individuales
También es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de
conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones...)
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Conservación Multifactorial
BARRERA
EFECTO PRINCIPAL
Reducción del pH
Fuerza a la célula a gastar energía para expulsar los
H+ que se generan en el interior celular.
Adición de un ácido
orgánico lipofílico
Incremento de H+ en el interior celular y disfunción
de la membrana celular.
Reducción de la aw
Se fuerza la osmorregulación, lo que lleva a la
síntesis y acumulación de solutos compatibles.
Reducción de O2
Inhibición del desarrollo de aerobios estrictos, y
reducción en la generación de energía en los
anaerobios facultativos.
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Factores de inhibición
1º) Contaminación inicial: La más baja posible.
2º) Temperatura de almacenamiento: La más baja posible.
3º) pH: El más bajo posible.
4º) aw : La más baja posible
5º) Oxígeno: La concentración más baja posible.
6º) Tratamiento térmico: El más alto posible.
7º) Conservantes: Estar presentes los más idóneos, en la concentración
adecuada.
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