Microbiología de los alimentos: Descomposición

Microrganismo y descomposición de los alimentos

Al iniciarse la agricultura y disminuir la dependencia del hombre de la caza y la recolección, la necesidad de conservar los alimentos sobrante se convirtió en un elemento esencial para la supervivencia. La utilización de la sal como conservante para la carne, y la producción de quesos y de leches cuajadas se introdujo en la civilización del Oriente próximo ya para el 3000 a de C. 

La producción de vinos y la conservación del pescado y la carne mediante el ahumado también eran procesos habituales en esas fechas. A pesar de la larga tradición de evitar su descomposición, hasta el siglo XIX no empezó a estudiarse con rigor la descomposición microbiana de los alimentos. 

Louis Pasteur inicio la era moderna de la microbiología de los alimentos en 1857, cuando demostró que los microrganismos causan la descomposición de la leche. El trabajo de Pasteur en la década de 1860 demostró que el calor puede utilizarse para controlar los microrganismos involucrados en el deterioro de los vinos y las cervezas.

Control de la multiplicación microbiana

Una serie de factores intrínsecos y extrínsecos determina si el crecimiento microbiano tendrá como resultado la conservación de los alimentos o provocara su descomposición. Los factores intrínsecos, o relacionados con los alimentos, son el pH, el contenido de humedad, la actividad o disponibilidad de agua, el potencial de oxidacion-rediccion, la estructura física del alimento, los nutrientes disponibles y la posible presencia de agentes antimicrobianos naturales. Los factores ambientales o extrínsecos son la temperatura, la humedad relativa, los gases (CO2, O2) y los tipos y números de microrganismos presentes en el alimento.

Descomposición de los alimentos

El papel de los microrganismos en la descomposición y el deterioro de grupos específicos de alimentos han sido responsables de interesantes fenómenos en la historia de la humanidad. Serratia marcescens, que se cree que es la causa del denominado "milagro de Bolsena", ocurrido en 1263, produce un pigmento rojo cuando crece en alimentos húmedos. Algunos historiadores creen que puede haber sido responsable de los informes de la presencia de "sangre" en las hostias de la comunión y otros panes. 

El misterio fue resuelto en 1879 por Bartolomeo Bizio, quien describió la bacteria responsable de este fenómeno. Denomino a esta bacteria Serratia marcescens. Los mohos crecen rápidamente en los granos y el maíz cuando estos productos se encuentran en condiciones húmedas. La contaminación del grano por el ascomiceto Claviceps purpura causa el ergotismo, un trastorno toxico. Los alcaloides provocan alteraciones del comportamiento, aborto y muerte en quienes consumen el grano contaminado. 

Entre los carcinógenos derivados de hongos se incluyen las aflatoxinas y las fumonisinas. Las aflatoxinas se producen en la mayoría de granos y productos a base de frutos secos. Las aflatoxinas se descubrieron en 1960, cuando 100 000 pollos de pavo murieron a consecuencia de la ingestión de harina de cacahuete contaminada por el hongo. 

En la harina de cacahuete se encontró Aspergillus flavus, junto con toxinas extraíbles con alcohol a las que se denomino aflotoxinas. Estos compuestos de anillo plano se intercalan con los ácidos nucleicos de las células y actúan como mutagenos por ácidos nucleicos de las células y actúan como mutagenos por desplazamiento del marco de lectura, pudiendo ser carcinógenos. Esto sucede principalmente en el hígado, donde se convierte en derivados inestables. 

Filtración alimentos

Los microrganismos pueden eliminarse del agua, el vino, la cerveza, las bebidas no alcohólicas y otros líquidos mediante filtración. Este proceso puede mantener las poblaciones microbianas en un nivel bajo o eliminarlas por completo. Los pre filtros y la centrifuga se utilizan a menudo para potenciar al máximo la duración y la eficacia de la filtración. Diversas marcas importantes de cerveza son filtradas en vez de pasterizadas para conservar mejor el sabor y el aroma del producto original.

Temperaturas bajas o altas

La refrigeración a 5 °C retrasa el crecimiento microbiano, aunque durante un almacenamiento prolongado los psicrofilos y los psicrotrofos se multiplicaran y producirán la descomposición de los alimentos. Se ha descrito un crecimiento microbiano lento a temperatura por debajo de -10 °C, en particular en los concentrados de zumos de frutas, los helados y algunas frutas. Ciertos microrganismos son muy sensibles al frio, y su número se reducirá en estas circunstancias, pero el frio no produce una disminución significativa de las poblaciones microbianas totales.

La pasterización utiliza temperaturas elevadas para eliminar los microrganismos causantes de enfermedades y reduce las poblaciones microbianas totales, aunque no es una esterilización. La esterilización elimina todos los microrganismos vivos mediante, por ejemplo, el uso de temperaturas elevadas. Los procesos de calentamiento, utilizados por primera vez por Nicholas Appert en 1809, proporcionan un sistema seguro de conservación de alimentos, en especial cuando se llevan a cabo en operaciones de enlatado comercial. La comida en latada se calienta en recipientes especiales denominados retortas a unos 115 °C durante intervalos de 25 a más de 100 minutos de duración.

Agentes químicos y radiación

Diversos agentes químicos pueden utilizarse para conservar los alimentos. Estas sustancias están sometidas a una estrecha regulación por la Food and Drug Administration en EE.UU. Estos agentes químicos afectan a los microrganismos alterando un factor celular crítico. Por ejemplo, pueden dañar la membrana plasmática o desnaturalizar diversas proteínas celulares. Otros compuestos interfieren en el funcionamiento de los ácidos nucleicos, inhibiendo de esta forma la producción celular.

La eficacia de muchos de estos conservantes químicos depende del pH de los alimentos. Por ejemplo, el pripionato sódico es más eficaz a valores de pH bajos, en los que se encuentra principalmente en su forma no disociada y es capaz de ser captado por los lípidos de los microrganismos. El pan, con su pH acido, a menudo contiene propionato sódico como conservante. Los conservantes químicos se utilizan con productos derivados de grano, productos lácteos, hortalizas y frutas.

El nitrito sódico es un agente químico importante utilizados para la conservación del jamón, las salchichas, el beicon y otras carnes curadas, capaz de inhibir a Clostridium botulinum y la germinación de sus endosporas. La nisina es una proteína catiónica, y el antibiótico para preparación de alimentos de uso mas extendido. Es un producto no toxico producido de forma natural por cepas de Lactococcus lactis y afecta principalmente a bacterias gram positivas, en particular a Enterococcus faecalis. Puede utilizarse en particular en alimentos de bajo contenido acido para mejorar la inactivación de Clostridium botulinum durante el proceso de enlatado o para inhibir la germinación de cualquier endospora que sobreviva.

La radiación ultravioleta se utiliza en el control de las poblaciones de microrganismos en las superficies de los equipos de laboratorio y de manipulación de alimentos, pero no penetre en estos. El principal método utilizado para la esterilización por radiación de los alimentos es la irradiación gamma con fuente de cobalto 60. Esta radiación electromagnética tiene un poder de penetración excelente y debe emplearse con alimentos húmedos, ya que la radiación genera peróxidos a partir de agua presente en las células microbianas, lo que produce la oxidación de los componentes celulares sensibles. 

Este proceso de radiapertizacion, así llamado en honor de Nicholas Appert, tiene la capacidad de ampliar el periodo de validez de los mariscos, las frutas y las hortalizas. Para esterilizar productos cárnicos suelen aplicarse 4.5 a 5.6 megarrads. Entre las bacterias estudiadas resistentes a la radiación de mayor interés se encuentra Deinococcus radiodurans. Esta bacteria tiene una compleja estructura de pared celular y patrones de crecimiento de formación tétradas. También tiene una extraordinaria capacidad de resistir altas dosis de radiación, aunque no se conoce el mecanismo para tal resistencia.