Bioconservación: Nuevas estrategias de conservación de alimentos. Dra. Adriana Llorente Bousquets Lab. 7 UIM-FESC-UNAM

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1 Bioconservación: Nuevas estrategias de conservación de alimentos Dra. Adriana Llorente Bousquets Lab. 7 UIM-FESC-UNAM llorente@unam.mx

2 Contenido Tendencias del Mercado de alimentos Microecología de la carne Codex Alimentarius Bioconservación Beneficios del uso de BAL Actividad antibacteriana Actividad metabólica Aspectos tecnológicos 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 2

3 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 3

4 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 4

5 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 5

6 Microecología de la carne 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 6

7 Ecología Aplicada a la Microbiología Estudio de las interacciones entre Aspectos Físicos, Químicos y Estructurales de un nicho determinado y la composición de su población microbiana específica 11/06/2015 Dra. Adriana Llorente B. Lab. 7 UIM FESC-UNAM 7

8 La composición química de la carne fresca y sus características, permiten el desarrollo de microorganismos que alteran y/o deterioran la carne, y patógenos, algunos producen toxinas, disminuyen la vida útil Microorganismos psicrótrofos micrococos bacilos y clostridios Staphylococcus coagulasa (-) Leuconostoc Lactobacillus Brochotrix thermosphacta Streptococcus hongos y levaduras 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 8

9 La vida útil de un alimento es el periodo en el que puede mantenerse en condiciones de almacenamiento especificas sin que pierda su seguridad y calidad 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 9

10 Cadena de valor de la carne 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 10

11 Ambiente Los animales contienen gran número de contaminantes que proceden del suelo, paja y estiércol, con microorganismos que son llevados a las superficies de la carne 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 11

12 Transporte 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 12

13 Utensilios Están en contacto directo con la superficie de la carne. Fuente importante de contaminación. Sobretodo si no se aplican las medidas de limpieza y desinfección apropiadas. 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 13

14 Operarios Matanza, desollado, eviscerado, separación en medias canales, cortes, desgrasado y deshuesado 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 14

15 Adherencia en carne (modelo experimental) 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 15

16 Microbiota de origen Microbiota ambiental Alimento Superficies y utensilios Mano de Obra Almacenamiento Transporte, Distribución Consumo BPA, BPPP, BPT, BPM, HACCP 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 16

17 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 17

18 Codex Alimentarius Ready-to-eat RTE 12/02/2016 ALIMENTOS MÍNIMAMENTE PROCESADOS Dra. Adriana Llorente UNAM 18

19 Secuencia de barreras en la producción de cárnicos fermentados 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 19

20 Granja Mesa 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 20

21 INVESTIGACIÓN EN ESTRATEGIAS DE BIOCONSERVACIÓN 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 21

22 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 22

23 Egipcios descubren como usar las levaduras para hacer pan y vino Antecedentes 4000 AC 6000 AC Domesticación de los animales y producción de quesos en Iraq China- uso de tempeh como antibiótico Fermentación de col y yogurt NISINA antagonista de algunos lactococos y otras BAL 500 AC 1500 DC 1928 DC 1750 AC 1276 DC 1854 DC 1947 DC Los Sumerios fermentan cebada para hacer cerveza Primera destilería establecida en Irlanda NISINA Antibacteriano puro Luis Pasteur Pasteurización NISINA vendida en Inglaterra aprobado en 48 países FDA aprueba la NISINA 1953 DC 1988 DC 1968 DC Nisina y lactato denominados GRAS por la F AO-OMS para uso en alimentos 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 23

24 1988 Código Federal de Regulaciones. Aprueba uso de BAL o sus metabolitos en alimentos, bajo la denominación GRAS 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 24

25 BIOCONSERVACIÓN Alternativa natural: microorganismos (BL) combaten a otros microorganismos para prolongar la vida útil Uso de cultivos iniciadores Bacterias antagonistas o sus metabolitos antimicrobianos Reducción en producción de aminas biogénicas Diseño de procesos y formas de aplicación BACTERIAS ACIDO LACTICAS 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 25

26 Relación entre el número de células bacterianas y descomposición 8 log UFC o más daños estructurales 6-7 log UFC presencia de mal olor 6 log UFC transición 5-6 log UFC sin señal evidente de daño 3-4 log UFC sin evidencia de daño (log UFC/cm 2 ) 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 26

27 BIOCONSERVACION: visión global Estrés: oxígeno, sales curantes, refrigeración Ácidos orgánicos H 2 O 2 (Bacteriocinas) Agentes captadores de especies de oxígeno reactivo Tolerancia a sal y frío Catabolismo de nucleósidos y aminoácidos Adhesión y agregación Biopelículas Exclusión competitiva Nutrientes GENOMA SECUENCIADO : Lactobacillus sakei, P. pentosaceus

28 ph Acidez titulable Potencial Redox aw Color Textura 11/06/2015 Dra. Adriana Llorente B. Lab. 7 UIM FESC-UNAM 28

29 Bioconservación es una de las estrategias de conservación de alimentos, mediada por: Cultivos iniciadores Microbiota láctica presente Embutidos cárnicos crudos madurados 3 fases: 1. Formulación y mezclado de ingredientes 2. Fermentación 3. Maduración/secado Requiere controles de proceso durante la fermentación y maduración, para evitar defectos 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 29

30 Dinámica de poblaciones microbianas Acidificación Reducción del ph Sustancias antibacterianas Fermentación Químicas Sensoriales Físicas Calidad sanitaria Maduración 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 30

31 En la Fermentación ocurren reacciones microbianas básicas simultáneas 1. Reducción de nitratos a nitritos por Micrococcaceae 2. Acidificación y disminución del ph producción de Ácido Láctico 3. Potencial redox y aw 4. Producción de sustancias antibacterianas Hammes, W. P. (2012). Metabolism of nitrate in fermented meats: The characteristic feature of a specific group of fermented foods. Food Microbiology(29), /02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 31

32 Durante la Maduración/secado: Desarrollo del flavor y textura del producto final La reducción de agua responsable de la textura final Reacciones enzimáticas : proteolíticas y lipolíticas Reacciones secundarias y formación de compuestos característicos 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 32

33 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 33

34 Productos metabólicos de BL con propiedades antimicrobianas 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 34

35 Bacterias lácticas vs. patógenos 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 35

36 Bacterias lácticas vs. patógenos 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 36

37 Efecto de campos eléctricos pulsados (PEF) combinados con bacteriocinas sobre poblaciones bacterianas PEF Daño subletal Reparación del daño Bacteriocinas Células sobrevivientes Daño letal Bacteriocinas Células muertas Endospora Bacteriana intacta Germinación y crecimiento Fuente: A. Gálvez, et al., 2007, Int. J. Food Microbiol. 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 37

38 Dinámica de población microbiana durante la maduración del embutido crudo 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 38

39 S. Ananou, A. Muñoz, M. Martínez-Bueno, P. González-Tello, A. Gálvez, M. Maqueda, E. Valdivia, *Evaluation of an enterocin AS-48 enriched bioactive powder obtained by spray drying. Food Microbiology 27 (2010) /02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 39

40 Dos diferentes cepas de Escherichia coli (CTC1018 and CTC1023) en un sistema modelo cárnico después de HPH (400 MPa 10 min 17 C) durante almacenamiento refrigerado. 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 40

41 Efecto sinérgico de HPH y bacteriocinas M. Hugas*, M. Garriga, J.M. Monfort Meat Science 62 (2002) /02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 41

42 Crecimiento de L. monocytogenes suprimido por competencia entre especies y disminución de ph L. carnosum especie dominante, bacteriostático/bactericida, mejora a bajas T C Supresión de crecimiento mediada por la competencia de nutrientes mayor motor evolutivo Modelar en medio líquido el crecimiento simultáneo entre L. monocytogenes L. sakei y S. carnosus 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 42

43 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 43

44 Mejores productos: Sensorial y sanitaria Mejores Procesos, Menor tiempo- menor costo Sinergismo con otras barreras 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 44

45 Perspectivas 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 45

46 El abasto de productos cárnicos se ha incrementado a nivel mundial En un 300% 1961 Crecerá al doble para , con 284 millones ton, The New York Times 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 46

47 Control de microorganismos productores de gas en productos cárnicos cocidos de músculo entero y productos ahumados (salami, salmón). Fermentación acelerada con Flavor Italiano/ típico Mediterráneo Iniciadores con efecto anti L. monocytogenes 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 47

48 20 millones de ton de productos cárnicos cocidos Formación de hoyos en productos de músculo entero Hoyos y poros causados por bacterias alterantes que producen gas como parte de su metabolismo 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 48

49 Consideraciones Sistemas de calidad: BPA, BPPP, BPT, BPM Materia prima de alta calidad Cultivos bioprotectores 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 49

50 QUE EFECTO BUSCAMOS?? Cultivo iniciador: Solo o mezcla de cepas 1. Acidificación 2. Desarrollo de color 3. Desarrollo de flavor 4. Características finales 5. Control de microbiota competitiva 6. Efecto anti-listeria debido a su capacidad de producir bacteriocinas 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 50

51 Muchas Gracias!! 12/02/2016 Dra. Adriana Llorente UNAM 51