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MICROORGANISMOSDE INTERS INDUSTRIAL

Industrias de AlimentosIndustrias FarmacuticasAgroindustria

Industrias interesadas en los microorganismosMicrobiologa de Alimentos Es una parte de la microbiologa que trata sobre los procesos en los que los microorganismos influyen en las caractersticas de los productos de consumo alimenticio humano y/o animal.

UTILISACIN DE MICRO-ORGANISMOS EN PRODUCTOS ALIMENTICIOSCriterios que dependen del tipo de alimento: Calidad qumica y fsicaCritrios organosensoriales (sabor, olor, textura)Actividad de agua (Aw)Normas de higiene (materia prima, produccin, almacenamiento, consumo) Conservacin (aditivos, conservadores, acidulantes, edulorantes)

I. Calidad de los AlimentosQumica: Alimentos con propiedades nutricionales que beneficien a la salud.

Fsica: Alimentos que agraden al consumidorII. Critrios organosensorialesSaborTexturaOlorColorIII. ACTIVIDAD DE AGUALa actividad de agua (aW) en el medio de cultivo o alimento, representa la fraccin molar de las molculas de agua totales que estn disponibles para reaccionar.

Distribucin heterognea

Agua libre o congelable

Agua ligada o no congelable

Zona I, II, IIIDistribucin del agua enlos alimentosAgua constitucional Agua fuertemente unida al alimento Inmvil Interacciones agua-ion o agua-dipolo No congela a 40C No acta como solvente Aw = 0.2 0.03% del agua totalZona I (no congelable)Multicapa (0.5% de agua)

Se localiza en capas externas Aw superior a 0.3 La mayor parte no congela a 40C Movilidad de solutos reducida Puentes de hidrgeno agua-agua y agua-solutoZona II (no congelable) Lmite entre zonas I y II Agua de la monocapa

Cantidad de agua necesaria para formar una monocapa sobre sitios altamente polares de la materia seca

Cantidad de agua que puede estarfuertemente unida a la materia secaCapa BETAgua libre Atrapada en macro-capilares Contiene solutos de bajo PM Fcil de congelar Propiedades de solvente similar al agua pura Su eliminacin reduce la aw a 0.8 Representa 95% del agua totalZona III (congelable)La estabilidad de los alimentos depende del contenido de agua libre.

Desarrollo de microorganismos

Reacciones enzimticas

Reacciones qumicasActividad de agua aw

Cambios que ocurren en los alimentos en funcin del contenido de agua

IV. Normas de higiene Estudia a los microorganismos como: Agentes patgenos transmitidos por alimentosAgentes de deterioro de alimentosProductores de alimentos IMPORTANCIA DE LOS ALIMENTOSLa economa y en la Salud Pblica se estima un 15 a 25% de deterioro de alimentos.- Las causas del deterioro en los alimentos en todos los estadios de su manejo microbiana, qumica y por plagas.- Evitar descomposicin mediante el empleo de almacenes y transporte refrigerados, uso de germicidas, conservadores y de otros metodos emergentes para evitar la contaminacin y proliferacin de microorganismos en los alimentos. - El hombre es afectado por enfermedades debidas a bacterias, virus, hongos, protozoarios y el vehculo es el agua y los alimentos. IMPORTANCIA DE LOS ALIMENTOSALIMENTO de buena calidad sanitaria:

Nutritivo: no pierda su capacidad nutricional por causa de su formulacin, preparacin, procesamiento o almacenamientoIdneo: La naturaleza y composicin del alimento debe corresponder con aquella que le es propiaFresco: carcter complementario al de la ausencia de deterioro y descomposicin.Calidad sanitaria de los alimentosALIMENTO de buena calidad sanitaria:

Sensorialmente aceptable: que cumpla con los parmetros de calidad y condiciones de fabricacin deseados por el consumidorIncuo: ausencia de agentes nocivos a la salud o integridad de las personasCon larga vida de anaquel: que se conserve en condiciones de uso por tanto tiempo como sea posible

Calidad sanitaria de los alimentosCALIDAD Cualidades y caractersticas de un producto o servicio que tienen capacidad para satisfacer los requisitos establecidos.Para el consumidor CALIDAD es la aptitud para el uso. La valoracin de la CALIDAD se basa en si el producto es apto cuando se lo entregan y si luego continua sindolo.CALIDAD EN LOS PRODUCTOS ALIMENTICIOSDeben cumplir con las reglamentaciones y normas oficiales aplicables a los mismos y adems atender las preferencias de los consumidores.

Microorganismos de inters sanitario en los alimentos

Mos de inters sanitario en los alimentosComo causantes del deterioro de los alimentos.

Como agentes etiolgicos de enfermedades asociadas al consumo de alimentos.ARROZEscaldado (Rhynchosporium oryzae)Mancha parda (Helminthosporium oryzae)Mancha Lineal(Cercospora oryzae)Manchado de grano (H. oryzae y/o C. oryzae)

PAPAPudricin (Phytophthora infestans)

TOMATEPudricin (Phytophthora infestans) y (Alternaria spp)

CACAOMoniliasis (Moniliophthora roreri)

REPOLLO y COLIFLORMildeo (Peronospora parastica)Mos de inters sanitario en los alimentosMos de inters sanitario en los alimentosZANAHORIA (Cercospora carotae) y (Alternaria dauci)

CACAHUATEMoho gris Cercospora sp.

CEBOLLA Moho gris Botrytis squamosa) y Alternaria porri)

PEPINO, MELN, CALABAZAPseudoperonospora cubensis)Erysiphe cichoracearum)

FRJOLAntracnosis (Colletotrichum lindemuthianum)SOYA (Septoria glycines)Mancha de la Hoja (Cescospora sp)Antracnosis (Colletotrichum lindemuthianum)

SORGOAntracnosis (Colletotrichum graminicola)Mancha gris (Cercospora sorghi)Tizn de la panoja (Fusarium moniliforme)Hongo de grano (Curvularia lunate)

PLTANOSigatoka amarilla (Mycosphaerella musicola)Sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensisMos de inters sanitario en los alimentosEn qu consiste la conservacin de los alimentos?

Es el conjunto de procedimientos y recursos para preparar y envasar los productos alimenticios, con el fin de guardarlos y consumirlos mucho tiempo despus.Qu objetivo tiene la conservacin de los alimentos?

Evitar que el alimento se deteriore y sea atacado por microorganismos que originan la descomposicin, para poder almacenarlos por ms tiempo.V. Conservacin de alimentos Alimentos Perecederos: Son aquellos que se descomponen fcilmente, como la leche, las carnes, los huevos y las verduras (alimentos frescos).

Alimentos semi-perecederos: Son aquellos que permanecen exentos de deterioro por un tiempo determinado. Ejemplo: papas, zahoria, nueces, azcar, harinas, galletas, ctricos, frutos secos, etc.

Alimentos no perecederos: No se daan fcilmente. Ejemplo de ellos son los alimentos enlatados, envasados y las pastas. Clasificacin de los alimentos de acuerdo a su tiempo de duracin Exposicin a la luz solar: influye en la prdida de vitaminas y en el enranciamiento de las grasas.

Contacto con el oxgeno del aire: provoca las mismas prdidas y alteraciones a la exposicin solar.

La temperatura: puede destruir, inactivar o hacer que se reproduzcan rpidamente los grmenes.

El grado de humedad (aw): favorece o impide el desarrollo bacteriano y el enmohecimiento.

La acidez: deterioro de protenas, azcares y grasasFactores que intervienen en la prdida de la calidad de un alimentoMtodos de conservacin de alimentosAditivos y conservadores

Esterilizacin y pasteurizacin

Secado Calor Salado Azucarado Ahumado

FredoFermentacinConservador

Acido propionico/propionatoAcido sorbico/sorbatoAcido benzoico/benzoatoSO2/sulfitos

Oxido dtilenoy de propileno

Nitrito de sodioAcido caprlicoOrganismos

Hongos

Hongoslevaduras/Hongos

levaduras/Hongos

levaduras/HongosAlimentos

pan, pasteles, quesos

Fruta seca, jarabes, mermeladasmargarinas, salsas,Vinos, Nuez, fresas,

QuesosFruta seca, nuezAditivos y conservadores

Mos de inters Industrial en los alimentosLcteosBebidasCarnesFrutasVegetalesCereales y LeguminosasProductos lacteosMaduracin de quesosbactrias lcticasTexturabactrias lcticasCaracteristicas propias (sabor, olor, color)bactrias lacticasCorynebacterum (Brie, Munster, Comt)Penicillium roqueforti (Roquefort)

Productos lacteosTipo de quesoQueso blanco

Camembert

Roquefort

Gruyre

ParmesanoMICRO-ORGANISMOS IMPLICADOSFrescoLactococcus lactis

L. lactis, L. cremoris

L. lactis, L. cremoris

L. lactis, L. helveticusS. Thermophilus

L. lactis, L. cremorisS. thermophilusMaduradoLeuconostoc cremoris

Penicillium camembertiBrevibacterium linens

Penicillium roqueforti

Propionibacterium shermaniiP. Freudenreichii

Lactobacillus bulgarisProductos fermentadosEtanolalcohol industrial (biocarburante)levaduras : Saccharomyces cerevisiaeBactrias:Zymomonas mobilisPseudomonas lindneriTermobacterium mobileAchromobacter anaerobiumBebidascerveza (Saccharomyces cerevisiae)vinos (levaduras sleccionadas)FRUTAS y Verduras FERMENTADASCafErwinia dissolvens, Saccharomyces sp.ColLeuconostoc mesenteroidesLactobacillus plantarumAceitunasL. mesenteroides, L. plantarumSalsa de soyaAspergillus oryzae, S. rouxii, L. delbruekii

PRODUCCIN DE Acidos orgnicosAcido actico (Acetobacter acetic)Acido citrico (Aspergillus niger)Acido fumrico (Rhizopus)Acido gluconico (Aspergillus niger)Acido lctico (Lactobacillus delbrueckii)Acido succnico (Actinobacillus succinogenes)Conocimientos generales de la Microbiologa IndustrialTipos de microorganismos(bacterias, levaduras, hongos, algas)

Metabolismo (reacciones biolgicas)

Medios de cultivo y sustratos especficos

Crecimiento (Velocidad, rendimientos)

Metabolitos producidos (primarios o secundarios)REACCIONES TPICAS RALIZADAS POR M.OHidrlisis :De steres, aminos, lactonas, teres, etc..Hidratacin de enlases C=C y de poxidosCondensacin :deshidratacin, O- y glicosidacin, estrificacin, aminacin etc..Isomrisacin :migracin de dobles enlacesracmisacinFormacin de enlaces C-C

Son molculas de bajo peso molecular que intervienen, bien como productos finales o intermediarios, en las distintas rutas anablicas y catablica.Por lo general se producen en fase exponencial o inicio de la estacionaria.MTABOLITOS PRIMARIOSMtabolitos primariosAnticepticos y solventestanolActoneabutanol2,3 butanodiolAcidos organicosAminocidos1, 000, 000 ton/ao de lisina (Corynbactrium glutamicum)Acidos grasos Vitaminas (Pseudomonas denitrificans produce la vitamina B12)MTABOLITOS SECUNDARIOSSon molculas sintetizadas por microorganismos, normalmente en una fase tarda de su ciclo de crecimiento.De todos los productos tradicionales obtenidos por fermentacin, los ms importantes para la salud humana son los metabolitos secundarios. No son necesarios para el crecimiento del m.o que los produce. Sus funciones se ordenan a la supervivencia de la especie, pero cuando los m.o se desarrollan en cultivos puros los metabolitos secundarios no desempean esa misin.MTABOLITOS SECUNDARIOSMTABOLITOS SECUNDARIOS Generalmente se producen como mezclas de productos relacionados qumicamente entre s. Por ejemplo, una nica cepa de una especie del gnero Streptomyces produce 32 antraciclinas diferentes. La produccin puede perderse por mutacin espontnea (degeneracin de la raza), por lo que las tcnicas de conservacin de estos m.o son muy importantes. Mtabolitos secundariosAntibiticosActinomictos (Streptomyces griseus)ChloramphnicolCycloheximideErythromycineKanamycineStreptomycine

Bacitracina (Bacillus licheniformis)

HongosCphalosporinas (Cephalosporium acremonium)Pnicillina (Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum)BioconversinEs la sntsis qumica total o parcial de sustratos de origen natural o sintticoDegradacin parcial de sustratos en metabolitos, mediante reacciones microbianas controladasTransformacin enzimtica de sustratosModificacin selectiva de la estructura de las molculas por una reaccin especfica.

REACCIONES de BioconversinOxidacin de alcohol en cido actico por Sacharomyces cerevisiae o Actobacter xylinum Oxidacin de glucosa en cido gluconico por Acetobacter aceticOxidacin de sorbitol en sorbosa por Acetobacter aceticHidroxilacin de la progestrona por Rhizopus arrhizusHidroxilacin de estroides por Curvularia lunataREACCIONES de Bioconversin

Procesos de bioconversinTransformacin de Sustratos:Azcares: glucosa, fructosa, lactosa.Residuos agroindustriales: melaza, suero de leche, cascarilla de cereales, bagazos de caa y cascaras de frutas.Seleccin de microorganismos por:Cultivos en fase de crecimientoClulas en fase estacionariaClulas immobilizadasEnzimas purificadasEtapas secuenciales catalizadas por microorganismos diferentesProcesos de bioconversinVentajas de la bioconversinOptimizacin de las condiciones ambientales del microorganismoMejoramiento gentico de cepasEliminacin de reacciones secundariasExemplo : bioconversinBetabelCaaSacarosaGlucosa/FructosaJarabe invertido, 50/50Bio/ qumicaAlmidnGlucosaGlucosa/FructosaJarabe de alta gluc, 60/40BioBio/qumicaAlcachofaAchicoriaInulinaGlucosa/FructosaJarabe de alta frut 20/80Bio/qumicaAlmidnGlucosaFructosaJarabe de alta fructosa, 10/90Bio/a-amilasaBio/invertasaHemicelulosaXilosa, glucosa, arabinosaXilitolEdulcorante 40/60Bio/qumicaBio/xilosa reductasaExemplo : bioconversinBioconversion de celulosa en etanol por Clostridium thermocellum.bioconversion de cido ferulico a vanillina combinando al Aspergillus niger y/o Pycnoporus cinnabarinus.Bioconversion de N-Octano a cido Octanoico por una Escherichia Coli recombinante en un cultivo en Bioreactor.

Mtodos de inmobilisacin de m.oMtodoAplicacinMicroorganismoDentro deun gel depolyacrylamida

Dentro decarragnina

Dentro de resinasL-arginina L-citrulina

Ac. fumrico ac. L-aspart.Ac. fumrico ac. MlicoAc. L-asp. L-alanina

Bioconversin de estroidesHidrlisis estereo-selectiva deMentil-esterPseudomona putida

Escherichia coliBrevibacterium flavumPseudomona dacunhae

Nocardia rhodochrousRhodoturula minuta