Microbiolog

1
Microbiología de la leche y sus productos

• Dr. Keiko Shirai

2

• La leche es una mezcla de sustancias definidas en
  las que se distinguen tres estados
• emulsión de materia grasa bajo forma globular
• suspensión de la caseína, ligada a sales
  minerales
• solución o fase hídrica que forma el medio
  general continuo

Composición Agua 87 Lactosa 4.9 Lípidos
3.7 Proteínas 3.5 Minerales 0.7 Todas las
vitaminas Aw gt 0.98 pH 6.6
3

• La leche constituye un buen medio de cultivo para
  los organismos heterotrofos aptos para asimilar
  lactosa (única fuente de energía) y proteínas (al
  no haber aminoácidos libres resulta una
  limitación para crecimiento).

Sodium caseinateA protein-based additive
extracted from milk and used to stabilize the fat
in an emulsion.Scale50 µ, Size110 KB (SEM
http//sci.agr.ca/crda/indust/microscope_e.htm)
4
Fuentes de contaminación

• 1.- Infección inicial
• 2.- Ambiente
• 3.- El estado del animal
• 4.- El estado del ordeñador
• 5.- Utensilios y máquinas
• 6.- Calidad del agua

5
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Principales grupos de microorganismos que se
encuentran en la leche

• Lácticas
• Micrococos
• Gram positivas   Estafilococos
• Bacterias Esporulados Diversas
                         
• Enterobacterias
• Gram negativas  Acromobacterias Diversas
• Micobacterias
• Levaduras
• Hongos

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(No Transcript)
13
Micrococos

• Bacterias esféricas dispuestas en agrupaciones
  irregulares en racimos, en tétradas o paquetes.
• La mayoría de las especies que abundan en los
  alimentos son aerobias, no patógenas
  (desprovistas de coagulasa y hemolisina) y
  catalasa positivas.
• Es flora inocua, es frecuente después del ordeño
  por su temperatura óptima elevada (25 a 30C).
• La importancia de los diferentes micrococos en
  alimentos
• Algunas especies son capaces de utilizar las
  sales de amonio otros compuestos nitrogenados
  sencillos como única fuente de nitrógeno,
• la mayoría de las especies son capaces de
  fermentar azúcares produciendo una mediana
  cantidad de ácido,
• algunas desdoblan las proteínas con producción de
  ácidos (M freudenreichii),
• otras toleran concentraciones elevadas de sal,
  son capaces de crecer en medios con valores de
  humedad relativamente bajos estas especies
  crecen en las salmueras,
• algunas son termodúricas, resisten al tratamiento
  de comercial que se aplica a la leche (M.
  varians),
• otras producen pigmentaciones y coloraciones
  anormales en la superficie de los alimentos, por
  ejemplo M. luteus produce un pigmento amarillo,
  mientras que M. roseus produce un pigmento
  rosado,
• algunos micrococos son capaces de crecer a
  temperaturas próximas o inferiores a los 10C.
• Los micrococos abundan en polvo y agua, se
  encuentran frecuentemente en los utensilios y
  equipos insuficientemente lavados y desinfectados

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Gram positivas diversas

• Corynebacterium
• Son bacilos finos con temperatura óptima elevada
  (37C). Es comensal de la ubre de vaca, se puede
  encontrar en leche ordeñada y puede producir
  mastitis bovina ( C. bovis). El microorganismo de
  la difteria, C. diphteriae puede ser vehiculado
  por alimentos.

Corynebacterium diphteriae.
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Gram positivas diversas

• Bacterias propiónicas
• Son bacilos pequeños, inmóviles, esporógenos,
  catalasa positivos, anaerobios o aerotolerantes
  cuya forma suele ser cocoide y a veces se
  presentan en cadenas. Fermentan ácido láctico,
  carbohidratos y los polialcoholes produciendo
  ácido propiónico, acético y dióxido de carbono.
• En el queso suizo, ciertas especies (por ej.
  Propionibacterium freudenreichii) fermentan los
  lactatos para producir gas que favorece la
  formación de las cavidades, hoyos, contribuyendo
  al sabor. Las propionibacterias productoras de
  pigmentos pueden producir coloraciones anormales
  en el queso.

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Gram positivas diversas

• Brevibacterium
• Son bastoncitos cortos (cocoides). No fermentan
  lactosa. Brevibacterium linens puede tener
  importancia en la producción de manchas en la
  superficie de determinados quesos, por ejemplo
  queso de barra o de Limburger en el que el
  crecimiento de esta especie produce una
  coloración rojo-anaranjada y contribuye a
  madurarlo.

Brevibacterium linens
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Enterobacterias

• Las más frecuentes son las que fermentan lactosa.
  Son huéspedes normales del intestino de mamíferos
  se atribuye a contaminación fecal. Se pueden
  desarrollar a diferentes temperaturas.
  Importancia
• Higiénico. Algunas especies ocasionan
  enfermedades gastrointestinales
• Tecnológico. Compiten con bacterias lácticas para
  fermentar lactosa

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Enterobacterias

• Escherichia
• Se encuentra en las heces, es un bacilo aislado
  del tubo intestinal de los animales de sangre
  caliente y que se encuentra muy difundido en la
  naturaleza. Algunos son patógenos potenciales
  para el hombre.
• E. coli es único productor de indol del grupo,
  produce gas y ácidos orgánicos (láctico, acético,
  succínico) es menos acidificante que las
  bacterias lácticas pH menor de 5 a 5.2, de hecho
  son inhibidas a bajo pH.

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Acromobacterias

• Son aerobias, saprófitas, actividad enzimática
  limitada,. Parte esencial de la microflora
  psicrófila que prolifera en la leche conservada a
  bajas temperaturas. Producen sustancias viscosas
  ó coloreadas. Se distinguen los siguientes
  géneros
• Alcaligenes Como indica su nombre prefiere medios
  de pH básico. A. viscolactis produce viscosidad
  en la leche y A. metalcaligenes produce un
  crecimiento mucoso en la superficie del requesón.
  Estos microorganismos proceden del estiércol,
  piensos, suelo, agua y polvo. Este género también
  incluye a microorganismos que anteriormente eran
  clasificados como Achromobacter.
• Flavobacterium Las especies de este género
  producen pigmentos de color variable del amarillo
  al naranja, pueden producir coloraciones
  anormales. Algunas especies son psicrótrofas.

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Gram negativas diversas

• Pseudomonas
• Estas bacterias son bácilos gramnegativos,
  generalmente inmóviles. Transportadas
  principalmente por aguas no potables. Forman
  parte de la microflora psicrófila. Se desarrollan
  a Aw altas (0.97 a 0.98), el calor las destruye
  con facilidad, su crecimiento es escaso si no
  disponen de oxígeno, resistentes a la desecación,
  y su crecimiento es escaso o no crecen a
  temperaturas superiores a los 43ºC. Poseen
  propiedades que las hacen de importancia en
  alimentos
• Por su capacidad para utilizar compuestos de
  carbono que no sean carbohidratos
• por producir diversas sustancias que influyen
  desfavorablemente en el sabor
• su capacidad para utilizar alimentos nitrogenados
  sencillos
• su capacidad para sintetizar sus propios factores
  de crecimiento o vitaminas
• la actividad proteolítica y lipolítica de algunas
  especies
• su tendencia aerobia que les permite un
  crecimiento rápido y producir productos de
  oxidación y mucosidad en las superficies de los
  alimentos
• su capacidad para crecer a temperaturas bajas
• producción de pigmentos por ejemplo Pseudomonas
  fluorescens
• (fluorescencia verdosa) y P. nigrifaciens (color
  negro)
• su resistencia a algunos desinfectantes y
  detergentes.

Pseudomonas fluorescens
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Gram negativas diversas

• Brucella
• Bacterias patógenas causales de la brucelosis (B.
  abortus).
• The infection in humans begins with flu-like
  symptoms. If not treated it may develop into
  undulant (recurring) fevers, arthritis, and in
  males infection of the reproductive tract.

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Gram negativas diversas

• Micobacterias
• Bacilo causante de la tuberculosis vehiculado por
  leche cruda presenta un aspecto filamentoso y
  afinidades con hongos.

Mycobacterium tuberculosis
Cycle of Mycobacterium bovis transmission between
cattle and humans. The thickness of the arrows
suggests probability.
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
27
Modificaciones en leche debido a microorganismos
28
Lactosa

• La lactosa es el principal compuesto energético
  hay producción de ácidos orgánicos, con
  frecuencia se observa coagulación en la leche.

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Productos de fermentación obtenidos a partir de
lactosa por diversos grupos microbianos.
(en en peso de azúcar fermentado)
microorganismo láctico acético propiónico butírico succínico fórmico CO2 H2 etanol glicerol acetona
bacterias lácticas a)homofermentativas b)heterofermentativas 96 40 ---- 5 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 19 ---- ---- ---- 18 ---- 18 ----- ----
enterobacterias E.coli Cloaca 50 ---- 10 ---- ---- ---- ---- ---- 10 ---- 0.5 5 12 40 0.5 0.5 11 15 ---- ---- ---- 8
bacterias propiónicas Propionibacterium arabinosus ---- 6 60 ---- 10 ---- 16 ---- ---- ---- ----
bacterias butíricas Clostridium butyricum ---- 15 ---- 35 ---- ---- 48 3 ---- ---- -----
levaduras Saccharomyces ---- ---- ---- ----- ----- ---- 50 ---- 50 ---- -----

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Proteínas

• Se descomponen tras coagulación enzimática, con
  formación de sustancias fijas y gases. Es más
  rápida en medio neutro o alcalino, aunque puede
  producirse en medio ácido.

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Materias grasas

• Son hidrolizadas por lipasas microbianas

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Acidificación

• A temperatura media (15-35C), la fermentación
  ácida de la lactosa es la alteración más rápida
  que se manifiesta en todos los productos lácteos
  (leche, crema, queso fresco, lactosuero). Las
  bacterias lácticas son la microflora más
  acidificante aunque E. coli produce más ácido
  láctico que las bacterias lácticas
  heterofermentativas.
• Algunos microorganismos esporulados del género
  Bacillus coagulan la leche con baja acidificación
  por acción de una proteasa posteriormente
  degradan la lactosa y entoncés producen una
  mezcla de ácidos. Ejemplos Bacillus coagulans
  con una temperatura óptima de 45C, importante en
  leches concentradas es aerobio, facultativo y
  puede desarrollarse con muy poco oxígeno en botes
  mal esterilizados deteriorandolos. Bacillis
  calidolactis (B. lactis acidophillus)se encuentra
  en leches pasteurizadas, termófilo con
  temperatura óptima de 60C no se desarrollan por
  debajo de los 40C.

33
Coagulación sin acidificación y proteólisis

• La descomposición proteolítica va precedida de
  una coagulación por bacterias que producen
  enzimas parecidas a la quimiotripsina. La
  coagulación tiene lugar en medio neutro o
  ligeramente ácido, temperaturas bajas de 10 a
  15C la favorecen. Ejemplos
• Bacillus se presenta en productos calentados
  leches y cremas pasteurizadas.  Son proteolíticos
  y poseen lectinasas que disgregan glóbulos grasos
  (defecto de crema cortada) (B. cereus y B.
  subtilis).
• Bacterias no esporuladas coagulación incompleta
  la más importante es la proteólisis Proteus,
  Pseudomonas, Serratia. Cocos. Streptococcus
  liquefaciens coagula la leche antés de la
  acidificación.

Bacillus cereus
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Fermentaciones gaseosas

• Levaduras de la lactosa. Soporta acidez elevada
  con temperaturas óptimas por encima de 30C,
  producen poco alcohol. Son más activas en crema y
  quesos frescos, producen CO2 y olor
  característico a levadura.
• Bacterias coliformes. El gas producido no es CO2 
  puro sino mezclas con H2. Muy indeseables
  producen olores desagradables y en ocasiones
  sustancias viscosas.
• Clostridios. Se desarrollan en la leche cuando
  las bacterias acidificantes se han destruido por
  calentamiento y el medio se encuentra exento de
  aire. Produce CO2 e H2  y algunas veces CH4. De
  gran importancia en leche esterilizada,
  evaporada, quesos fundidos, de pasta cocida
  (gruyere).

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Fermentaciones viscosas

• Existen microorganismos que al desarrollarse
  aumentan la viscosidad, debido a producción de
  gomas (polisacáridos, galactanos) y mucinas
  (sustancias glúcido-nitrogenadas). Es perjudicial
  en leches de consumo, por otra parte el aumento
  en viscosidad se busca para productos como yogurt
  y cremas. Los microorganismos causales son
  inofensivos, se eliminan con la pasteurización.
• Producción de viscosidad en medio neutro o poco
  ácido común en leches crudas, m.o. causantes
• Alcalígenes viscosus aerobio con temperaturas
  óptimas de 10 a 37C.
• Aerobacter aerogenes y Staphilococcus cremoris
  viscosi
• Producción de viscosidad en medio ácido común en
  leches crudas, m.o. causantes
• Asociada a la fermentación lactica Streptococcus
  lactis var hollandicus, Lactobacillus casei y Lb.
  bulgaricus.

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Producción de olores y sabores

• Rancidez. Producida por lipasas alteran cremas,
  leche y mantequillas. Pseudomonas (P.
  fluorescens, P. fragi) y Achromobacter (A.
  lipolyticum), son también proteolíticas. En la
  leche y crema la rancidez debida a estas
  bacterias que se producen a temperaturas bajas (5
  a 10C). Muchos hongos producen lipasas.
• Sabores Diversos
• A malta o cocido, Amargos, A papa, A sucio,
  Frutales, Butíricos

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Producción de color

• Pseudomonas cyanogenes Azul Pseudomonas
  synxatha Amarillo Serratia marcescens     
  Rojo Torula glutinis              Rosa
  Levaduras                       Rosa, Rojo y
  Marrón Hongos                           
  Manchas de apariencia seca y
  colores diversos.

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Calidad microbiológica de la leche
39
Directos
Métodos para determinar la calidad microbiológica
Microflora total por cultivo Recuento directo
al microscopio   Investigación de determinación
de grupos microbianos Microorganismos
termorresistentes
Indirectos
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Microflora total por cultivo

• Las muestras de la leche se diluyen decimalmente
  y se inoculan en placas que contienen medio de
  cultivo como agar de cuenta estándar o triptona,
  se incuba de 2 a 3 días a 30C y se cuentan
  colonias.  

41
Recuento directo al microscopio

• Método de Breed Se extiende de 0.01 a 0.05 ml de
  leche sobre un portaobjetos en un espacio de 1 a
  4 cm2 se seca, se desengrasa con xilol, se fija
  con alcohol y se tiñe con azul de metileno al
  0.3.

42
Investigación de determinación de grupos
microbianos

• Bacterias coliformes Se utilizan medios
  selectivos que contienen sales biliares caldo
  verde brillante, agar desoxicolato. Otra técnica
  es la de "bacto-strip", consiste en tiras de
  papel impregnadas con medios de cultivo selectivo
  y un indicador. Las tiras se empapan con la leche
  y se incuban a 37C.

43
Microorganismos termo resistentes

• La muestra se mantiene a 63C durante 30 minutos
  y se efectúa la siembra sobre medios de cultivo,
  se incuba y se cuentan colonias.
• Bacterias esporuladas anaerobias, productoras de
  gas. La leche se calienta a 85C durante 10
  minutos en un tubo de ensayo con un trozo de
  parafina sobreviviendo las esporas. Tras
  enfriamiento la parafina se solidifica en la
  superficie. Se incuba a 37C se detecta la
  presencia de bacterias esporuladas por la
  producción de gas que levanta el tapón de
  parafina.

44
Acidez y pH
45
Prueba del alcohol

• Se mezclan partes iguales de leche y etanol 68
  GL. El resultado será positivo cuando se aprecia
  floculación, o negativo en ausencia de esta.
  Existe una buena correspondencia entre esta
  prueba y la estabilidad de la suspensión coloidal
  que depende de la acidificación de la leche o
  bien por un alto contenido de calcio.

46
Prueba de ebullición

• La leche se calienta en baño maría durante 5
  minutos, se observa coagulación (resultado
  positivo) o ausencia de esta (resultado
  negativo).

47
Lactofermentación

• La leche se incuba de 30 a 37C en un tubo
  estéril, durante 12 a 24 horas. La leche es de
  buena calidad sino coagula antés de 12 horas. El
  aspecto del cóagulo después de 24 horas permite
  deducir la actividad microbiana. Si es homogéneo
  y gelatinoso indica fermentación homolactica si
  es esponjoso con burbujas de gas indica posible
  presencia de coliformes.

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Prueba de la filtración
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Pasteurización

• Definición
• Condiciones de Pasteurización
• Temperatura
• Tiempo
• Objetivos de la Pasteurización
• Microorganismos que resisten la Pasteurización

50
Tipos de Pasteurización
Baja Alta Relámpago
51
Baja
52
Alta
53
Esterilización

• Definición
• Tipos de Esterilización
•       Clásico
•         UHT

54
Productos lácteos
55
Leche evaporada

• Composición

Entera Descremada
Agua 66 68.5
Materias grasas 10 0.5
Materias nitrogenadas 9 12
Lactosa 13 16
Minerales 3 3

Aw 0.93-0.98  
56
Presentaciones

• Estéril
• UHT

57
Responsables de alteraciones

• Enzimas,
• bacterias termóduricas

58
Leche condensada azucarada

• Composición

Agua 26
M.grasas  9
M. nitrogenadas  9
Lactosa 12
Sacarosa 41
Minerales  2
Aw 0.85 a 0.90
59
Responsables de alteraciones

• Hongos
• Levaduras

60
Leche en polvo

• Composición

Entera Descremada
Agua 4 5
M. grasas 26 1.5
M.nitrogenadas 27 34
Lactosa 37 50
Minerales 6 8
Baja Aw Vida de anaquel 2 a 3 años.
61
Responsables de alteraciones

• Hongos
• Levaduras

62
Leches fermentadas

• Yogurt
• Definición
• Composición Aw alta pH 4 a 4.5

63
Responsables de alteraciones

• Levaduras, vida de anaquel limitada por enzimas
  de bacterias lácticas.

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Kefir
65
Crema

• Definición
• Media Crema 20 a 30 grasa butírica
• Crema 30 a 60 grasa butírica

66

• La materia prima, crema de leche, es obtenida de
  la estandarización del contenido graso de la
  leche fresca. Una vez normalizada, es enviada
  desde el sector Recibo y Tratamiento de materia
  prima a la planta de Productos Frescos, mediante
  un camión cisterna térmico (1). La crema es
  descargada en un tanque de recepción (2), desde
  donde es bombeada hacia el pasteurizador para su
  tratamiento térmico (3). A continuación, la crema
  es enviada al equipo desodorizador (4) donde se
  elimina cualquier aroma indeseable. Luego, es
  nuevamente remitida al pasteurizador para
  completar su proceso enfriándose a la temperatura
  de envasado y es dirigida al tanque pulmón (5).
  Desde allí se alimenta a la línea de envasado (6)
  donde el producto se fracciona en sus distintas
  presentaciones.

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• Composición

Fluída Media Espesa
Grasa 29 35 50
Materias no grasas 6.5 6 4.5
Agua 64.5 59 45.5
Aw alta
68
Responsables de alteraciones

• Bacterias lácticas, pueden crecer patógenos
  exceptuando cremas ácidas.

69
Mantequilla

• Composición

Materia grasa 82
Materia no grasa 2
Agua 16
Aw baja
70
Responsables de alteraciones

• Hongos y levaduras lipolíticas

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Quesos

• Definición
• Frescos
• Madurados

72
Elaboración de queso
73
Responsables de alteraciones