CÓDIGO Créditos: 6 (3T, 3P)

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1 Universidad Pública de Navarra Departamento de Producción Agraria MICROBIOLOGÍA DE ALIMENTOS 1º DE INGENIEROS TÉCNICOS AGRÍCOLAS INDUSTRIAS AGRARIAS Y ALIMENTARIAS CURSO CÓDIGO Créditos: 6 (3T, 3P) DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN AGRARIA Dra. Cristina Solano Pamplona, 2008

2 Programación de la asignatura de Microbiología de Alimentos Asignatura: Microbiología de alimentos Código: Departamento: Producción Agraria Curso Titulación: Ingenieros Técnicos Agrícolas, Industrias Agrarias y Alimentarias, 1 er curso Créditos: 6 (3 teóricos y 3 prácticos) Cuatrimestre: 2º Profesor de teoría: Dra. Cristina Solano Profesor de prácticas: Dra. Cristina Solano Dra. Dña. Cristina Solano, Profesora Asociada de Microbiología Teléfono: Tutorías: Lunes, miércoles y viernes de 15:30 a 17:30. Es necesario pedir cita previa mediante un mensaje enviado a la dirección de . cristina.solano@unavarra.es Objetivos: El objetivo de esta asignatura es estudiar las aplicaciones y efectos de los microorganismos en la producción, conservación y alteración de alimentos. También se revisarán las patologías más importantes transmitidas por alimentos. Los conceptos de esta asignatura deben ponerse en relación con los vistos durante el mismo curso en las asignaturas de Biología y de Bioquímica, y servirá de base para otras posteriores de la titulación. La asignatura se imparte en un cuatrimestre y está estructurada en dos partes: CONCEPTOS BASICOS DE MICROBIOLOGIA y MICROBIOLOGIA DE LOS ALIMENTOS. La explicación de los aspectos más relevantes de la materia se desarrolla en clases teóricas y prácticas. Por tanto, el contenido de ambos tipos de clases es materia de examen.

3 Programa: CONCEPTOS BÁSICOS DE MICROBIOLOGIA Tema 1. Introducción, historia y ámbito de la microbiología. Objeto y objetivos de la microbiología. Grupos de organismos estudiados por la microbiología. El descubrimiento de los microorganismos. Polémica sobre la generación espontánea. Experimentos de Spallanzani. El trabajo de F. Appert: la appertización y el origen de la industria conservera. Experimentos de Pasteur y de Tyndall. El papel de los microorganismos en la enfermedad. Desarrollo de técnicas para estudiar los patógenos microbianos. Estudios inmunológicos. Microbiología industrial y ecología microbiana. Concepto de esterilidad. Concepto de asepsia. Los microorganismos como productores de alimentos. Los microorganismos como alteradores de alimentos. Los microorganismos como agentes patógenos transmitidos a través de los alimentos. Tema 2. Morfología y estructura de los microorganismos. Diferencias más significativas entre la célula procariota y la célula eucariota. Estructura de mohos, setas y levaduras. Estructura de los virus. Protozoos. Tamaño y morfología de las bacterias : los cocos, los bacilos, agregados celulares de cocos, y bacilos. Organización de la célula procariota: estructura de la membrana plasmática, la matriz citoplasmática, el nucleoide (cromosoma procariótico y plásmidos), la pared de las células procariotas. Pared celular de Gram positivas y Gram negativas. Estructura del péptidoglicano. Estructura del lipopolisacárido. La tinción de Gram. Elementos facultativos: Flagelos, fimbrias (pili), cápsula, capas mucosas, endospora. Tema 3. Crecimiento y muerte de las bacterias Definición de crecimiento microbiano. Fases de la curva de crecimiento. Expresión matemática del crecimiento bacteriano. Determinación del crecimiento bacteriano. Cultivo continuo de microorganismos. Factores ambientales que afectan al crecimiento bacteriano. Control de microorganismos por agentes físicos y químicos. Cinética de muerte microbiana. Tema 4. Nutrición microbiana Requerimientos nutritivos esenciales. Requerimientos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Tipos nutricionales entre los microorganismos. Necesidades de nitrógeno, fósforo y azufre. Factores de crecimiento. Captación celular de nutrientes: difusión facilitada; transporte activo; translocación de grupo. Medios de cultivo. Aislamiento de cultivos puros. Tema 5. Metabolismo microbiano Energía y trabajo. Papel del ATP en el metabolismo. Reacciones de oxidaciónreducción y transportadores de electrones. Descripción general del metabolismo: catabolismo y anabolismo. Rutas de degradación de la glucosa a piruvato. Diferencias entre fermentación y respiración. Rutas fermentativas para la utilización del piruvato. Tema 6. Organización del material genético y su transmisión en los microorganismos: Estructura y organización del material genético (eucariótico, procariótico y vírico).estructura del DNA. Naturaleza complementaria y antiparalela del DNA.

4 Elementos genéticos: Cromosoma, plásmidos, elementos transponibles y fagos. Ciclo del material genético (replicación, transcripción y traducción). Transferencia horizontal de información genética (transformación, conjugación y transducción). MICROBIOLOGIA DE LOS ALIMENTOS Tema 7. Enfermedades transmitidas por los alimentos: Los microorganismos como productores de alimentos. Los microorganismos como agentes de deterioro de alimentos. Los microorganismos como agentes patógenos transmitidos por alimentos. Factores que influyen en la dosis infectiva de los microorganismos patógenos presentes en los alimentos. Generalidades sobre epidemiología y etiología de las enfermedades transmitidas por alimentos. Infecciones alimentarias transmitidas por bacterias. Intoxicaciones alimentarias propiamente dichas: enfermedades causadas por la ingestión de metabolitos microbianos tóxicos. Enfermedades víricas transmitidas por alimentos. Enfermedades por protozoos transmitidas por los alimentos. Enfermedades producidas por helmintos. Tema 8. Prevención o control de la seguridad y calidad microbiológica de los alimentos. Fundamentos de la denominada estrategia ILSEMA: Código de Buenas Prácticas de fabricación y Distribución. Análisis de riesgos o peligros e identificación y control de puntos críticos (siete principios del sistema ARIPC). Control de doble fallo. Planteamiento de las siete Ps para la puesta en práctica de la estrategia ILSEMA. Tratamiento o procesado de inocuidad. Modificación de la composición de alimentos. Control de la contaminación ambiental, temperatura. Colonización durante el almacenamiento y distribución. Formación, motivación y reconocimiento médico del personal. Tema 9. Vigilancia microbiológica de los alimentos Fundamentos del muestreo y del análisis microbiológico de las muestras de alimentos. Transporte o traslado de las muestras al laboratorio. Técnicas analíticas. Aspectos generales de las técnicas de recuento o enumeración. Necesidad de valores de referencia. Uso de microorganismos marcadores (índices e indicadores) de la calidad y la inocuidad microbiológicas de los alimentos. Análisis de metabolitos microbianos indicativos de alteración o de pérdida de salubridad en los alimentos. Detección de conservadores antimicrobianos añadidos ilegalmente y de los residuos de antibióticos Tema 10. Valores de referencia o normas microbiológicas Cálculo de los valores microbiológicos de referencia. Utilización de los valores de referencia. Destino de los lotes de alimentos que no cumplen los criterios microbiológicos. Selección, evaluación y uso de los valores de referencia para la comprobación pasa/no pasa o aceptado/rechazado de los tipos más importantes de alimentos. Concordancia entre valores y métodos. Tema 11. Métodos generales de análisis microbiológico de los alimentos. Recuento de microorganismos viables totales. Métodos físicos para la detección de microorganismos. Métodos químicos para la detección de microorganismos. Métodos inmunológicos.

5 Tema 12. Microorganismos como productores de alimentos. Propiedades de un microorganismo con valor de interés industrial. Características de las fermentaciones a gran escala. Principales productos de la microbiología industrial: antibióticos; vitaminas y aminoácidos; enzimas; vinagre; levadura como agente de fermentación y como suplemento alimenticio; alcohol y bebidas alcohólicas; leches fermentadas. Bibliografía para los "Conceptos básicos de Microbiología" 1. Microbiología. 6ª ed Prescott, Harley y Klein. Ed. McGraw-Hill. (**). 2. Brock Biología de los Microorganismos. 10ª ed Madigan, Martinko y Parker. Ed. Prentice-Hall. Madrid. Bibliografía para la "Microbiología de los alimentos" 1. Microbiología de los alimentos: fundamentos y fronteras Doyle, Beuchat, Montville. Ed. Acribia. Zaragoza. 2. Microbiología de los alimentos 2ª ed Mossel, Moreno García y Struijk.. Ed. Acribia. Zaragoza. (**). 3. Microorganismos de los alimentos 1 y 2 ICMSF 2ª ed Ed. Acribia,. Zaragoza. (*). 4. Microbiología de los alimentos Adams, Moss. Ed. Acribia. Zaragoza. 5. Microbiología moderna de los alimentos. 4ª ed Jay. Ed. Acribia. Zaragoza. (*). Referencias Bibliográficas para las Prácticas de Microbiología de los alimentos" 1. Manual Práctico de Microbiología 2ª ed Díaz, López Goñi y Gamazo. Ed. Masson. Barcelona. (**) 2. Microbiología Alimentaria. Metodología analítica para alimentos y bebidas Pascual Anderson. Ed. Díaz de Santos. Madrid Las referencias marcadas con dos asteriscos son las que servirán de apoyo principal para la confección de los temas del curso.

6 Objetivo PROGRAMA MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS (PRÁCTICAS) Se pretende conseguir que los alumnos conozcan:.- las buenas prácticas de trabajo en el laboratorio de Microbiología.- aprender las técnicas de preparación de diferentes medios de cultivo - familiarizarse con las técnicas empleadas en Microbiología para el cultivo y la manipulación de microorganismos en condiciones de esterilidad.- familiarizarse con el manejo del microscopio óptico para la visualización de microorganismos así como las tinciones más habituales en el laboratorio de Microbiología.- aprender otras técnicas como las de transformación bacteriana, infección de bacterias con bacteriófagos, así como aprender a realizar un antibiograma.- determinar el grado de contaminación microbiológica de los alimentos. Ejemplo: contenido de gérmenes por gramo de alimento a 30 C.- verificación de las buenas prácticas de fabricación (BFP). Ejemplo: recuento de indicadores en alimentos procesados (coliformes, enterobacterias, gérmenes totales, etc.).- determinación de microorganismos testigos de falta de higiene..- comprobación de la salubridad de un alimento mediante la determinación de la ausencia o presencia de gérmenes patógenos o toxinas que provocarían riesgos al consumidor (Salmonella spp., Listeria monocytogenes, toxina estafilocócica, etc)..- descripción de técnicas sencillas para estudiar el papel de los microorganismos en la producción de alimentos. Metodología Lecciones prácticas en el laboratorio de Microbiología (en grupos reducidos). Cada grupo realizará las prácticas a lo largo de cuatro semanas (4 días /semana; 2horas/día). La realización de las prácticas es obligatoria para aprobar la asignatura.

7 Prácticas de Microbiología General Práctica 1: Preparación de medios de cultivo y siembra de bacterias en medios de cultivo. Esterilización. Con esta práctica se pretende aprender las técnicas de preparación de diferentes medios de cultivo, su esterilización y su almacenaje, así como la importancia de los diferentes medios de cultivo y su uso. Además también se pretende que el alumno se familiarice con las técnicas empleadas en Microbiología para el cultivo y la manipulación de microorganismos en condiciones de esterilidad. Práctica 2: Obtención de cultivos puros. Con esta práctica se pretende estudiar las diferentes técnicas de aislamiento de un microorganismo a partir de una población mixta para obtener un cultivo puro. Práctica 3: Cultivo de bacterias anaerobias. El objetivo de esta práctica es conocer el fundamento y la técnica más comúnmente empleada en el aislamiento de bacterias anaerobias. Práctica 4: Observación de bacterias teñidas. Tinción Simple y Tinción de Gram. Con esta práctica se pretende familiarizar al alumno con el manejo del microscopio óptico para la visualización de microorganismos. Se observarán preparaciones bacterianas bajo diferentes técnicas de tinción que permitan establecer diferencias morfológicas y estructurales entre y dentro de los microorganismos. Práctica 5: Recuento del número de bacterias por mililitro de un cultivo líquido. El objetivo de esta práctica es dar a conocer al alumno otra de las técnicas de obtención de cultivo puros así como el aprendizaje para hacer diluciones y recuentos bacterianos. Práctica 6: Antibiograma. El objetivo de esta práctica es estudiar qué son los antibióticos y cómo se realiza la valoración de la actividad antimicrobiana de un compuesto químico (antibiótico) mediante la técnica de Kirby-Bauer.

8 Práctica 7: Efecto de las altas temperaturas sobre el crecimiento microbiano El objetivo de esta práctica consiste en estudiar el efecto y la resistencia de un cultivo bacteriano a altas temperaturas. Práctica 8: Transformación bacteriana por resistencia a ampicilina. En esta práctica se hablará de los fenómenos de transformación, conjugación y transducción y se realizará un ensayo de transformación bacteriana por adquisición de plásmidos resistentes al antibiótico ampicilina. Práctica 9: Aislamiento y características de un bacteriófago (virus de bacterias) El objetivo de esta práctica consiste en visualizar la presencia de bacteriófagos a través de las consecuencias de su ciclo infeccioso sobre bacterias de Staphylococcus aureus. Práctica 10: Observación de levaduras. El objetivo de esta práctica es el cultivo de diferentes levaduras y la posterior identificación de las mismas de acuerdo a sus características morfológicas a través de su observación al microscopio. Práctica 11: Tinción de esporas. En esta práctica se estudiará el género Bacillus por su capacidad para la formación de endosporas y se procederá a la realización de la correspondiente tinción diferencial para poder visualizar al microscopio dichas estructuras. Práctica 12: Tinción de cápsula. En esta práctica se estudiarán las cápsulas bacterianas y se procederá a una tinción diferencial para la visualización de la misma al microscopio.

9 Prácticas de Microbiología de Alimentos La gran versatilidad metabólica de los microorganismos hace que los podamos encontrar prácticamente en cualquier entorno. Los alimentos son fácilmente colonizados (contaminados), ya sea de forma natural, en origen o durante el procesamiento y la manipulación. La multiplicación de los microorganismos en el alimento puede implicar desde una alteración inapreciable hasta su deterioro completo y puede ser, en cualquier caso, una vía de transmisión de enfermedades. Por el contrario, en otras ocasiones, la alteración resulta beneficiosa debido a la adquisición de nuevas propiedades fisicoquímicas de interés organoléptico o de conservación (que impidan la colonización por otros microorganismos). Las siguientes prácticas se centran en la detección de microorganismos en el propio alimento y además se describen técnicas sencillas para estudiar el papel de los microorganismos en la producción de alimentos. Práctica 13: Análisis microbiológico de alimentos frescos-cocinados. Investigar tanto la presencia de microorganismos patógenos que representan un riesgo para la salud del consumidor como la de aquellos que producen alteraciones en el alimento durante el periodo de conservación. Para ello, se realizarán los siguientes ensayos tras haber preparado convenientemente la muestra: Preparación de la muestra: Tomar la muestra en condiciones asépticas. Para ello se pueden emplear cubiertos y botes previamente esterilizados. Si transcurre un tiempo entre la toma de muestra y el análisis, se mantendrá la muestra en refrigeración. Homogeneización del alimento. Emplearemos un homogeneizador comercial de paletas para que la distribución de los microorganismos en el medio sea homogénea. Se pesan 10g del alimento en una bolsa de plástico estéril (especial para el homogeneizador) y se añaden 90 ml de caldo de peptona estéril. El triturado de la muestra se realiza al menos durante 2 minutos, aunque el tiempo depende de la consistencia del alimento.

10 Realizar una serie de diluciones decimales seriadas: en tubos con 9 ml de caldo de peptona. En función de la carga microbiana esperada en el alimento se realizan las diluciones que se crean convenientes. NOTA: Al añadir 90 ml de caldo de peptona a los 10 g de muestra, se está realizando la primera dilución decimal (1g de la muestra van a implicar aproximadamente 10 ml de volumen). 13-A INVESTIGACIÓN DE MICROORGANISMOS INDICADORES Recuento de microorganismos mesófilos totales Recuento de enterobacterias en placa Recuento de mohos y levaduras 13-B DETERMINACIÓN DE INDICADORES DE FALTA DE HIGIENE Recuento de coliformes totales en placa Investigación de Escherichia coli Presencia/Ausencia. Recuento de Escherichia coli β-glucuronidasa positivos. Recuento de Staphylococcus coagulasa positivos 13-C INVESTIGACIÓN DE PATÓGENOS Presencia de Salmonella Presencia de Listeria monocytogenes Práctica 14: Recuento de formas vegetativas y esporuladas El objetivo de esta práctica consiste en determinar la presencia de esporas en un alimento y confirmar su resistencia a las altas temperaturas. 14-A RECUENTO DE FORMAS VEGETATIVAS 14-B RECUENTO DE FORMAS ESPORULADAS AEROBIAS Y ANAEROBIAS Práctica 15: Análisis microbiológico de la contaminación ambiental y de manipuladores de alimentos Determinar el grado de contaminación ambiental y del propio manipulador para estudiar la influencia en el número y tipo de microorganismos que luego pueden desarrollarse en un alimento.

11 15-A ANÁLISIS DEL AIRE 15-B ANÁLISIS DE SUPERFICIES 15-C ANÁLISIS DE MANIPULADORES Práctica 16: Utilización de los microorganismos en la industria alimentaria Descripción de dos técnicas sencillas para estudiar el papel de los microorganismos en la producción de alimentos. 16-A PREPARACIÓN DE YOGUR 16-B PREPARACIÓN DE CERVEZA