microbiología industrial alimentos

7/30/2019 Microbiologa Industrial Alimentos

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Microbiologa Industrial

Microbiologa industrial o biotecnologa

microbiana es el mbito de

la microbiologa orientado a la produccin de

elementos de inters industrial mediante

procesos en los cuales intervenga, en algn

paso, un microorganismo


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Orgenes Desde tiempos ancestrales se han obtenido productos en

cuya fabricacin han intervenido los microorganismos,aunque no se haya tenido conciencia de ello, como ocurracon la fabricacin de queso, vino, yogur, cerveza, etc.

Los primeros procesos industriales que aprovecharon laaccin de microorganismos fueron procesos de obtencin

de alcohol y cidos lctico y ctrico, entre otros, a principiosdel s. XX. La Primera Guerra Mundial potenci la fabricacinde otros productos necesarios para la guerra por vamicrobiana, como el glicerol o acetona

As mismo surgi la necesidad de la produccin masiva deantibiticos


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BiotecnologaLa Biotecnologa surge a finales de los 70 como punto de unin de diversas cienciascon el fin comn de aprovechar los organismos vivos y sus cualidades para obtener

beneficios econmicos. Se aplica fundamentalmente a microorganismos, debido a suspeculiares caractersticas:

Elevada tasa de desarrollo, o sea, que en poco tiempo de cultivo son capaces deiniciar la produccin al mximo de sus capacidades.

Toman como base para su crecimiento sustratos econmicos.

Contemplan una amplia diversidad metablica, lo que supone un alto nmeroposible de productos y sustratos.

Sencilla manipulacin gentica, debido al relativamente pequeo tamao de suADN. Esto permite que, por tecnologas de ADN recombinante, se pueda mejorarla produccin, o incluso incorporar a los microorganismos de la maquinariaenzimtica suficiente como para producir sustancias ajenas a ellos, comohormonas humanas.

Tambin con estas tcnicas se pueden obtener cepas capaces de degradarproductos xenobiticos (productos no degradables de origen industrial)


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Dentro de la biotecnologa, destacan dos ramas principales:

La Biotecnologa tradicional, que se basa en la mejora de procesosya establecidos, como la produccin de etanol, cidos orgnicos oantibiticos.

La nueva biotecnologa, que se basa en tcnicas de ingenieragentica para obtener nuevos productos, o bien para obtenerproductos ya conocidos por vas alternativas.

Surge as tambin un dilema problema tico y legal importante, ya quela modificacin del material gentico de los microorganismos puedeconducir a consecuencias inesperadas y potencialmente peligrosas.


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Caractersticas de los Microorganismos

de uso industrial Disponibilidad de cultivos axnicos (o sea, de una especie pura, sin

presencia de otras clulas de otras especies diferentes).-

Son estables genticamente en el tiempo, a pesar de que hayan sido

modificadas genticamente en el proceso de obtencin de la cepa

industrial. Esta caracterstica es importante, ya que una vez que se altera

el material gentico, son frecuentes las mutaciones.-

Dado que las condiciones del medio de cultivo son variables (por tratarse

de cultivos a gran escala), las cepas han de ser capaces de crecer aunque

las condiciones no sean las ptimas ideales.-

Por lo general, son especies capaces de producir esporulacin, lo que

facilita su manejo e inoculacin, adems de que facilita su conservacin alhacerlas ms resistentes.-

Son de rpido crecimiento, lo que permite iniciar la produccin en

periodos cortos de tiempo.-


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Pueden crecer en medios lquidos de bajo coste, que por lo general sonresiduos de otras industrias, como melazas. Sin embargo, esto presenta

a su vez un inconveniente: son sustratos complejos y difciles demetabolizar, lo que requiere una modificacin gentica adicional de lascepas.-

Las cepas utilizadas han de carecer de carcter patgeno, para minimizarlos riesgos en caso de que alguna clula viva escapara del fermentador almedio ambiente o al consumo.-

Es preferible que el tamao de las clulas sea el mayor posible, ya queesto facilita la separacin de las clulas del producto. Esto se debe a quelos procesos de separacin son, por lo general, filtraciones ocentrifugaciones, por lo que cuanto mayor sea el tamao, ms facilitadaest la separacin.-

Deben ser ms o menos fciles de manipular genticamente, lo quepermite una mayor facilidad de obtencin de las cepas industrialesbuscadas. As, ciertas especies, como Esclerichia coli, son bastante msfciles de manipular que otras


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A los productos metablicos generados durante elcatabolismo y el anabolismo que tiene lugar durante elcrecimiento (trofofase) se les denomina metabolitosprimarios y su produccin es paralela al crecimiento celular.

Los productos metablicos que se acumulan cuando no haycrecimiento sino diferenciacin celular (idiofase), se lesdenomina metabolitos secundarios

Puede decirse que los metabolitos secundarios se producendespus de que se han producido los primarios; aunque enciertas condiciones (como en cultivo continuo) se puedenproducir simultneamente.


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Desde las observaciones realizadas a principios de siglo por Omerliansky

(1923)(15),se ha reconocido la capacidad de ciertos microorganismos para

sintetizar aromas y sabores a partir de diferentes medios de cultivos.Latabla anterior, resume algunos ejemplos de produccin de aromas por

microorganismos.los microorganismos capaces de producir compuestos con

aromas, generalmente sintetizan una variedad muy compleja de especies de

cultivo.


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Entre las especies qumicas producidas se pueden citar alcoholes, esteres,

lactonas, y terpenos entre otros.

ALCOHOLES Y ESTERES:Entre los microorganismos que producen elevadas concentraciones de esteres y alcoholes se encuentranGeotrichum Candidum, y especies de levaduras de los gneros Hansenula y pichia. Un alcohol que tieneEl aroma caracterstico de los hongos es el octen-1,3-ol,derivado de la oxidacin de los lpidos.

LACTONAS:Son abundantes en los alimentos y aportan notas de aroma de durazno, coco, nuez y miel.Una lactona interesante es la pentil-6, alfa pirona que tiene un fuerte olor a coco y que es posibleobtenerla mediante un cultivo estacionario de 3 o 4 das de Trichoderma viride, en un medio constituido

de papa y glucosa. La formacin de este producto se asocia a la etapa de esporulacin del hongo.

COMPUESTOS BENCNICOSLa formacin de estos compuestos ha sido estudiada en cultivos sobre agar con base en extracto demalta utilizando especies microbianas capaces de degradar lignina. Entre los microorganismos msestudiados se encuentran los de gneros: phenllinus, trametes, lentinus y Mycoacia uda.

TERPENOSLos terpenos son productos naturales derivados de isopropeno y constituyen los componentesprincipales de los aceites esenciales. Se ha encontrado que algunas especies de Ceratocystis sintetizanterpenos voltiles, como productos no asociados al crecimiento de estos hongos.La produccin microbiana de estos compuestos depende de manera importante del tipo de cepa y deltipo de aminocidos presentes en mayor cantidad en el medio de cultivo.


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Posibilidades de aplicacin * Fabricacin de diferentes compuestos orgnicos.

* Transformacin de productos, hecho que cada da tiene ms importancia, puestoque las reacciones mediadas por los seres vivos ocurren en condiciones depresin, temperatura,... normales. Por lo tanto puede ser ms barato el uso deseres vivos, ya que no se requieren condiciones especiales. Adems, en muchoscasos sern reacciones ms eficaces que las qumicas. Se ha de tener en cuentasiempre que la industria buscar la mayor eficiencia posible y la reduccin decostes, ya que lo que interesa es tener beneficios.* Reacciones con compuestos inorgnicos, como puede ser el caso de la lixiviacin

de metales.* Produccin de biomasa, con diferentes finalidades. A menudo el producto finalde las reacciones son los propios microorganismos, por su valor en alimentacinhumana, como Saccharomyces,... o animal, como las SCP. (single cell protein)* Degradacin de sustancias, como puede ser la depuracin de aguas, eltratamiento de residuos,...

* Biosensores, determinacin de la presencia de sustancias, mediante sistemasbiolgicos. Tambin puede servir en los controles de calidad. Est adquiriendo unagran importancia en los ltimos aos, ya que es una muy importante herramientade anlisis.


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FACTORES QUE ALTERAN LOS

ALIMENTOS Y ELEMENTOS DECONSERVACIN


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CONSERVACIN: Es el mtodo (s) utilizado para

interrumpir el ciclo natural de losalimentos para que los agentes

normales que provocan sudescomposicin sean incapaces de

ejecutar su trabajo destructivo.


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OBJETIVOS DE LA CONSERVACIN DE LOS

ALIMENTOS:

Tomar el alimento en el momento

que tenga su valor nutritivo mas alto

y su mejor sabor y guardarlo en ese

estado.

Evitar los cambios naturales que

hacen inservible el alimento para suconsumo


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FACTORES QUE PROVOCAN LA

DESCOMPOSICIN DE LOS ALIMENTOS

Estudios han demostrado que esto se debe en

parte a los siguientes factores:

A) Factores qumicos (enzimas)

B) Factores Fsicos (Temperatura, humedad,radiacin)

C) Factores microbiolgicos (bacterias, hongos,

levaduras)


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FACTORES

MICROBIOLOGICOS


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LAS BACTERIAS: Son organismos unicelulares que nicamente

son visibles al microscopio.

En condiciones favorables son capaces de

multiplicarse rpidamente y las colonias

formadas pueden verse a simple vista. Algunas bacterias pueden producir clulas

altamente resistentes conocidas como

esporas.


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LAS BACTERIAS:

Las esporas pueden soportar varias horas en

ebullicin y son destruidas a temperaturas prximasa los 116C (olla de presin: autoclave). Ejemplo:Clostridium botulinum

La refrigeracin disminuye considerablemente elgrado de crecimiento de las bacterias y lacongelacin a bajas temperaturas las inhibe por

completo, pero al volver a la temperatura normalse multiplican nuevamente.


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LAS BACTERIAS: En medio cido (pH = 3.5) . la mayora de las

bacterias, incluidos los organismos

formadores de esporas son incapaces de

crecer y multiplicarse y se destruyen mas

fcilmente por el calor. Nota: todos los alimentos de baja acidez

tienen que ser sometidos a temperaturasms elevadas y tiempos ms prolongados.


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LAS BACTERIAS:Entre las bacterias ms importantes y

que pueden dar lugar a envenenamientopor alimentos tenemos:

Salmonellae

Shigellae

Staphylococos

Clostridium


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LAS BACTERIAS: Salmonella: causan fiebre tifoidea, disentera y

dolencias.

Shigella: se destruyen por calor en proceso normal deconservacin.

Staphylococos: produce toxinas que son las causantes delenvenenamiento. La toxina es relativamente establece a

altas temperaturas.

Entre los clostridias el clostridium botulimun es el msimportante porque origina una toxina extremadamente

peligrosa y letal adems de formar esporas.


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HONGOS:

Son ms complejos en su estructura que las

bacterias y levaduras; pero en sus primeras fases de

desarrollo son igualmente difciles de detectar.

Desarrollan hifas y luego el micelio (forma

algodonosa) en su ltimo estado desarrollanesporas que pueden ser pigmentadas y

proporcionar a los hongos su aspecto caracterstico

y color. Ejemplo penicilium, aspergilus, etc.


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HONGOS:

Al igual que las levaduras los hongos son muysensibles al calor y se destruyen a 60C durante30 minutos.

Hay hongos como el Bysso chlamis fulva queocasionalmente se encuentra en las frutas ; daorigen o esporas que pueden resistir una

temperatura de 88C durante 30 minutos, ypuede dar problemas en frutas blandasconservadas en botes.

Los hongos son inactivos a congelacin profundapero al igual que las bacterias el efecto del frono es permanente.


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HONGOS:

Muy pocos son los hongos que

producen enfermedades enhumanos, su importancia en los

alimentos se debe a que pueden

alterarlos. Sin embargo en cereales

pueden producir toxinas letales

como las micotoxinas.


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HONGOS:

Micotoxinas:

Son sustancias qumicasproducidas por hongos, pueden

causar enfermedades y muerte ahumanos y animales si consumen

alimentos que las contienen.


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Hongo Micotoxina Caractersticas

principales

Aspergillus Flavus y

A. Parasiticus

Aspergillus

parasticus

Aflatoxina Altamente cancergeno

Aumento de bilirruvina

(ojos y piel amarilla)

Depresin del sistema

inmunolgico

Produce toxicidad y

cncer del hgado.

Detectado en diferentescultivos en el campo,

cosecha, transporte,

almacenamiento y en el

hogar.

Productos contaminados

con facilidad: man y

maz.


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Hongo Micotoxina Caractersticas

principales

Aspergillus

ochraceus Ochratoxina

Causa nefropatacrnica o intoxicacin

del rin en cerdos y

aves.

Fusarium sp. ZearalenonaToxina T2

Vomotoxina

Produce efectosestrognicos en

animales, vmitos y

muerte.

Penicillium sp. Citrinina

Tremorgenos

Patulina

Causa enfermedad en

los riones

Causa temblores


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LEVADURAS O FERMENTOS:

Aunque ms grandes que las bacterias, las levaduras sonorganismos unicelulares microscpicos, capaces demultiplicarse en gran nmero de alimentos.

Crecen bien en medios cidos y son particularmenteactivos en los azucares en fermentacin.

Algunas levaduras pueden crecer en alimentos quecontienen un 60% de azcar y an ms alteran

mermeladas, jarabes , etc. Ejemplo: Saccharomyces cerevisiae produce la

fermentacin alcohlica

S. ellipsoideus y S. Melei son usados para la produccinde cido actico


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LEVADURAS O FERMENTOS:

La mayora no son patgenos, por lo tanto sin

importancia desde el punto de vista mdico.

Muchas especies de levaduras son rpidamente

destruidas por el calor, siendo suficientes temperaturas

de 60C por unos pocos minutos.

Se inactivan por el fro y la congelacin a bajas

temperaturas basta para destruir algunas especies.

Existe poca dificultad para destruir las levaduras y tienen

importancia en las re-contaminaciones, cuando el

producto est protegido de forma inadecuada, ejemplo

las mermeladas.

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