Diagnostico microbiológico: Herramienta fundamental para garantizar la inocuidad de los alimentos

Transcripción

1 Diagnostico microbiológico: Herramienta fundamental para garantizar la inocuidad de los alimentos Lina Carolina Cruz Martínez Microbióloga Industrial MSc. - Especialista en Bioprocesos Miembro de la Asociación de Microbiólogos Javerianos

2 Industria de alimentos OBJETIVO: PRODUCIR CON CALIDAD Y MEJORAR COMPETITIVIDAD/RENTABILIDAD En Colombia es uno de los sectores de la economía más prometedores: inversión para convertir el sector en competitivo y de talla mundial Posee importante tradición en sanidad e inocuidad - responde a exigencias del mercado y ofrece calidad

3 Mercado internacional - altamente exigente a la hora de adquirir/importar productos alimenticios Cumplimiento de estándares internacionales en sanidad: presentan algunas dificultades Requiere profesionales preparados y competentes con sentido de responsabilidad social

4 Inocuidad Según el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española 22ª. Edición: Inocuo (Del latín Innocŭus) - Que no hace daño Inocuidad: Cualidad de inocuo Según el Codex Alimentarius (FAO y OMS): Inocuidad es la condición que garantiza que un alimento no causará daño al consumidor cuando el mismo sea preparado y/o ingerido de acuerdo con el uso a que se destine

5 Consecuencias de la falta de inocuidad en los alimentos Riesgo para la salud de consumidores Costos de atención médica (individual/gubernamental) Pérdidas de productividad Retención, rechazo y destrucción

6 Pérdidas y costos económicos Pérdidas comerciales Efectos negativos sobre la empresa productora La inocuidad tiene gran importancia para el consumidor mundial -cultura del cuidado- que hoy se toma el mercado y exige a las empresas de la industria de alimentos perfeccionarse en este aspecto

7 Componentes para asegurar la calidad e inocuidad de los alimentos

8 Aspectos relacionados con la inocuidad Legislación Nacional Autoridades de vigilancia y control Aplicación voluntaria Tratados Internacionales OMC - OMS Comisión del Codex Alimentarius

9 Microbiología Derivada de 3 palabras griegas: - Mikros (pequeño) - Bios (vida) - Logos (ciencia) Conjuntamente significan el estudio de la vida microscópica: estudio de los microorganismos Ciencia biológica básica: alternativa para explicar fenómenos relacionados con la existencia de los microorganismos

10 Surge ante la necesidad de resolver problemas prácticos en diversos campos Disponibilidad de herramientas versátiles, técnicas y procedimientos: - Responder a las necesidades y exigencias de la sociedad - Desarrollo, implementación y validación de procesos y/o resultados - Producción de bienes y servicios Procesos industriales basados en microorganismos: desarrollo de la Biotecnología

11 Microorganismos Diminutos seres vivos Se encuentran en todas partes Bacterias, hongos, virus, protozoos y algas microscópicas Desempeñan papeles imprescindibles para el desarrollo de la vida en el planeta - Ciclos biogeoquímicos de los elementos (C, N) Amplias aplicaciones en el terreno industrial

12 Usados en: Síntesis de productos químicos (alcoholes, ácidos orgánicos, enzimas, antibióticos y fármacos) Producción de alimentos por procesos de fermentación Bebidas alcohólicas: cerveza, vino, jerez Productos lácteos: yogurt, queso, mantequilla Panadería: pan, tortas, bizcochos Conservación de alimentos: encurtidos, embutidos - vinagre

13 Para qué microbiología? Innovación y desarrollo de productos de base biotecnológica: Alimentos funcionales - probióticos y prebióticos Empaques y envases de alimentos - biopolímeros, materiales biodegradables Otros productos: proteína unicelular, pigmentos (clorofila a), antioxidantes, vitaminas, minerales

14 Microbiología de Alimentos Engloba aspectos de ecología microbiana y de biotecnología para la producción Importante en el desarrollo y solución de problemas en la industria de alimentos Diseño e implementación de estrategias de control microbiológico y aseguramiento de la calidad, de materias primas, procesos y producto terminado

15 Control microbiológico Procedimiento realizado para alcanzar la calidad microbiológica de los alimentos, aplicado en forma de etapas ordenadas a través de la cadena de producción Control de la presencia y multiplicación de los microorganismos en los alimentos Objetivo: Garantizar al consumidor un abastecimiento de productos salubres e inocuos y evitar el deterioro microbiológico de los mismos

16 En dónde: Control del procesado del producto Control de las materias primas y producto finales para asegurar que cumplen las normas o estándares establecidos Control de la higiene de la línea de procesado Para qué: Inocuidad Aceptabilidad/vida comercial Estabilidad

17 Diagnóstico microbiológico Ofrece directrices sobre establecimiento y aplicación de criterios microbiológicos a los alimentos en cualquier punto de la cadena alimentaria Concepto de Inocuidad de los alimentos: Control en el punto de origen Control de la planificación y formulación del producto Implementación de sistemas que garantizan inocuidad y calidad de los productos: BPM, HACCP, ISO 22000

18 Estudio realizado por Strategic Consulting Inc s (2003): Importancia del análisis microbiológico en el sector alimentario mundial Total de ensayos microbiológicos realizados en el mundo año 2003: 1136,5 millones Industria alimentaria: 558,1 millones Industria farmacéutica: 206,9 millones Cosmética:194,3 millones Bebidas: 102,4 millones Medio ambiente: 44,8 millones Otros sectores industriales: 30 millones

19 Componentes de un diagnóstico microbiológico: Muestreo Planes o programas de muestreo - muestras estadísticamente significativas Método Analítico Sensibilidad de la técnica - detección adecuada, también que sea económico Interpretación de resultados Comparación con criterios establecidos/normas internacionales

20 A través del diagnostico microbiológico se puede realizar: Estimación del número total de microorganismos Estimación del número de microorganismos indicadores Estimación del número de microorganismos alterantes Estimación del número de patógenos específicos Análisis de productos metabólicos de los microorganismos Ej.: Toxinas

21 Tipos de diagnostico microbiológico Métodos cuantitativos Recuento de microorganismos Determina el número de microorganismos presentes en una cantidad dada del alimento Métodos cualitativos Detección de microorganismos Determina la presencia o ausencia de microorganismos en una cantidad dada del alimento

22 Algunos métodos empleados son: Métodos directos Recuento en placa: siembra en superficie, siembra en inclusión, filtración de membrana Método de gotitas de agar Técnica del número más probable NMP Recuento microscópico con cámara de recuento Recuento electrónico

23 Métodos indirectos Determinación de peso seco Medidas turbidimétricas Determinación de ATP Determinación de algún componente celular

24 Puede utilizarse para: Formular requisitos de diseño e indicar el estado requerido de materias primas, ingredientes y productos terminados en cualquier fase de la cadena alimentaria Ser aplicado por Organismos de control y vigilancia, por los empresarios para definir aceptabilidad e inaceptabilidad de materias primas, ingredientes, productos, lotes, etc.

25 Determinar si los procesos se ajustan a los Principios Generales de Higiene de los Alimentos establecidos por el Codex Alimentarius Comprobar la eficacia de los sistemas basados en el sistema de HACCP y de las buenas prácticas de higiene BPM

26 Ventajas Mejor utilización del dinero y de la mano de obra: rentabilidad para las empresas Enfoque preventivo - mayor control en la cadena productiva: prevenir es siempre más barato que corregir Estimulo para generar confianza en el consumidor seguridad en el producto Aumentar el nivel de protección que se ofrece al consumidor

27 Aseguramiento de la calidad e inocuidad Buenas Prácticas de Manufactura Principios Generales de Higiene de Alimentos Codex Alimentarius Sistema de Análisis de Riesgos y de Puntos Críticos de Control

28 Rentabilidad de la calidad Fuente: Nestlé, 2001

29 Innovación tecnológica en diagnostico microbiológico Métodos microbiológicos convencionales - empleados en numerosos laboratorios de todo el mundo y establecidos en muchos casos como métodos estándares de análisis microbiológico de los alimentos Desventajas: Laboriosos Emplean grandes volúmenes de medios de cultivo Requieren un tiempo considerable para la obtención y el análisis de los resultados

30 Métodos rápidos y automatización Desarrollo de estos métodos para detección, aislamiento, identificación y enumeración de microorganismos (y/o sus metabolitos) relacionados con la alteración y seguridad de los alimentos - área de la microbiología aplicada con una importancia en aumento Tiempo reducido para obtención de resultados Fáciles de usar Precisos Económicamente rentables - menor gasto de material y equilibrio costo - beneficio

31 : Desarrollo de sistemas de miniaturización técnicas microbiológicas convencionales y aparición de primeros kits diagnósticos : Desarrollo de técnicas inmunológicas : Desarrollo de técnicas genéticas - PCR (reacción en cadena de la polimerasa) 1995-Actualidad: Desarrollo de biosensores, microarreglos, etc. Respuesta a las necesidades que generaron en su momento el proyecto del genoma humano, así como el desarrollo de la proteómica y de otros campos relacionados

32 Avances realizados en el desarrollo de métodos rápidos y automatizados aplicados al análisis microbiológico de los alimentos Estas aplicaciones se han dividido en seis grupos que incluyen: Recuento de células viables Sistemas miniaturizados y kits de diagnóstico Medición de biomasa microbiana Técnicas inmunológicas Técnicas genéticas Otros avances

33 Avances en los recuentos de células viables Parámetro importante en el control de calidad: Recuento de células viables en alimentos, superficies y aire dentro de las industrias alimentarias Método estándar de recuento en placa Principal ventaja: Método sencillo Limitaciones: Volumen considerable de material, medio de cultivo, espacio para almacenamiento e incubación de las placas de cultivo, necesidad de repeticiones para validación del procedimiento

34 Sistemas de siembra en espiral: Iso-Grid, Petrifilm, Redigel, SimPlate Automatización del método del Número Más Probable (NMP) Sistemas de recuento en tiempo real: Citometría de flujo, Epifluorescencia directa sobre filtro Ventajas: Permiten simplificar el proceso Mayor rapidez en obtención de resultados - ahorro tiempo Equilibrio costo - beneficio Poco gasto de material - Fácil de realizar Minimizan errores de procedimiento - automatización

35 Avances en sistemas miniaturizados y kits de diagnóstico Concepto de placa microtituladora (96 pocillos, formato 8x12) Desarrollo algunos medios de cultivo selectivos Metabolismo de sustratos específicos Detección por sistemas indicadores Ventajas: Reducción de volumen de reactivos y medio a emplear en los ensayos Rapidez en la obtención de resultados Posibilidad de lectura e interpretación de resultados de manera automatizada

36 Tarjetas desechables para identificación sencilla de colonias sospechosas - pruebas bioquímicas rápidas: OBIS Galerías para identificación de más de 800 especies de bacterias y levaduras: sistema API Tubos de plástico de compartimentos con agar de distintos sustratos: BBL Enterotube y Oxi/Ferm Tube Soportes plásticos con sustratos cromogénicos y/o fluorogénicos: BBL Crystal, RapID systems y MicroID Cambios de color en sustratos y/o producción de gas de cultivos inoculados: sistema VITEK

37 Sistema Biolog - detecta la capacidad de los microorganismos para oxidar 95 fuentes de carbono Automatización del método del Número Más Probable (NMP): uso de tarjetas de material plástico - medios de cultivo con indicadores fluorescentes Principal ventaja: Disminuye considerablemente la necesidad de reactivos, espacio y tiempo con respecto al método del NMP convencional

38 Avances en los equipos de medida de biomasa microbiana Instrumentación necesaria para detectar señales relacionadas con el crecimiento microbiano Debe ser establecida la correlación entre estos parámetros y el recuento estándar de células viables Bioluminiscencia o medida del ATP - monitorización de la higiene de superficies Impedimetría - degradación metabólica de sustratos o nutrientes

39 Turbidimetría o nefelometría - fundamento del Automicrobic system - emplea medios selectivos y un sistema óptico para detección e identificación de Enterobacterias en solo 12 horas Especies del género Bacillus se pueden identificar con este equipo en 24 horas BioSys - equipo automatizado que registra cambios de color en el medio - crecimiento de los microorganismos Otros equipos automatizados Detección colorimétrica del CO 2 producido

40 Avances en la automatización de técnicas inmunológicas Procedimientos analíticos basados en la visualización objetiva de la interacción entre un antígeno y su correspondiente anticuerpo Ventajas: Sensibilidad Especificidad Rapidez Bajo costo

41 Técnica inmunoenzimática de ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) y sus variaciones Kits de ELISA para la detección en los alimentos de microorganismos patógenos y/o sus toxinas o metabolitos Kit Assurance EIA para la detección de Salmonella, Listeria, E. coli O157:H7 y Campylobacter en alimentos y muestras ambientales Automatización completa del proceso: sistema VIDAs - completa la reacción de ELISA entre 45 minutos y 2 horas dependiendo del microorganismo diana o toxina que se pretenda detectar

42 Limitación: Necesidad de enriquecimiento previo de la muestra para facilitar multiplicación del microorganismo - proceso de inmunocaptura previa Solución: Separación inmunomagnética - permite reducir el tiempo requerido para el enriquecimiento de la muestra Comercialización partículas metálicas que llevan fijados anticuerpos específicos de Listeria Bolas magnéticas con anticuerpos específicos de E. coli O157:H7, Listeria, Cryptosporidium, Giardia, etc.

43 Avances en la automatización de técnicas genéticas Detección de características celulares mucho más estables contenidas en los ácidos nucleicos Hibridación de ácidos nucleicos con sondas genéticas conocidas (oligonucleótidos sintéticos) - detección de patógenos como Salmonella, Listeria, Campylobacter y E. coli 0157:H7 Sondas marcadas con enzimas y diseñadas para hibridar en el ARN ribosómico de los microorganismos diana - adaptación del sistema a placas de pocillos para mejor automatización del ensayo

44 Técnica de PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) - amplificación ADN de microorganismos Ventajas: Existen alternativas a la utilización del bromuro de etidio - tinción con SYBR Safe DNA gel Stain (menor toxicidad) Utilización de polimerasas termoestables y diseño de termocicladores - completa automatización Empleo rutinario - disponibilidad de cebadores específicos Reducción tiempo necesario para obtener resultados

45 Otros sistemas Biosensores Dispositivo compacto de análisis integrado por un elemento de reconocimiento biológico (enzima, orgánulo, tejido, célula, anticuerpo o ácido nucleico) o biomimético (polímeros de impresión molecular) Ventajas: Alta especificidad Sensibilidad Fiabilidad y capacidad de análisis múltiples Fácil automatización Capacidad para trabajar en tiempo real

46 Microarreglos Pequeños dispositivos innovadores recientemente aplicados a la detección e identificación microbianas Contienen de forma ordenada una colección de moléculas biológicas (ácidos nucléicos, proteínas, anticuerpos o tejidos), ordenadas en dos dimensiones e inmovilizadas sobre un soporte sólido Principales usos: Control de calidad y seguridad microbiológica de los alimentos Identificación de bacterias patógenas entéricas FDA Investigación biotecnológica / Ingeniería genética

47 Microbiología Predictiva Área de la microbiología de los alimentos que permite predecir las respuestas microbianas (crecimiento, muerte, inactivación) frente a diferentes factores y condiciones de los alimentos La obtención de predicciones es posible gracias al desarrollo de modelos matemáticos que relacionan respuestas microbianas y factores/condiciones ambientales Ejemplo: Establecimiento de la vida comercial de productos alimenticios

48 Campo prometedor dentro de la microbiología de los alimentos a una exigencia en el control de calidad y seguridad alimentaria - modelos predictivos Importancia como herramienta en el diagnóstico microbiológico - área multidisciplinaria Empleo en sistemas HACCP prevención de riesgos: biológicos, físicos, químicos Desarrollo de nuevos productos

49 Prevención de ETA S Reducción de gastos en análisis Aseguramiento de la calidad más eficaz Reducción de pérdidas Protección del Mercado

50 Perspectivas Los métodos rápidos y automatizados en Microbiología de los alimentos representan un área de la microbiología aplicada en continua expansión Es previsible que se desarrollen nuevos métodos para la identificación rápida de virus y parásitos implicados en la transmisión de enfermedades a través de los alimentos Desarrollo de envases inteligentes que alerten a los consumidores sobre la presencia de microorganismos alterantes o patógenos en los alimentos

51 El tiempo ahorrado mediante el empleo de estos métodos puede utilizarse para otras tareas: Revisión del plan HACCP Ampliar planes de control de patógenos y de análisis químicos (micotoxinas, antibióticos, alérgenos, etc.) Capacitación de personal La rapidez es fundamental en un programa de HACCP exitoso, ya que permite la aplicación de acciones correctoras durante el procesado de los alimentos Futuro próximo - incremento del uso de los biosensores en la industria alimentaria y de los microchips para la detección simultánea de varios patógenos

52 Muchas gracias!!