Influence of heat treatment and natural antimicrobials in the viability of different microorganisms

Resumen

Los tratamientos térmicos se aplican profusamente en la industria alimentaria ya que permiten destruir a los microorganismos y a sus enzimas de forma controlada, garantizando, hasta ciertos niveles, la salubridad y estabilidad de los alimentos. Sin embargo, dichos tratamientos también afectan a algunos componentes termolábiles y a sus características organolépticas. El uso de antimicrobianos naturales es una alternativa que, mediante su combinación con los tratamientos térmicos, permitiría disminuir la intensidad de los mismos, conservando así sus características originales. En esta Tesis Doctoral se eligieron como microorganismos objeto de estudio aquellos responsables de toxiinfecciones alimentarias pertenecientes a grupos estructuralmente distintos, para comprobar si estas diferencias podrían afectar a la eficacia de los tratamientos aplicados. Para profundizar en el estudio de los tratamientos térmicos, se ha hecho una especial incidencia en la investigación del efecto de la velocidad de calentamiento, factor cuya influencia en la termorresistencia microbiana es bastante desconocido. Se ha elegido como antimicrobianos naturales, una bacteriocina (nisina) y dos compuestos presentes en los aceites esenciales de hierbas aromáticas y especias (carvacrol y timol). Se ha investigado el efecto de las características del medio de tratamiento y de la velocidad de calentamiento y enfriamiento sobre la resistencia al calor de esporas de Bacillus sporothermodurans. Los resultados obtenidos para tratamientos no-isotérmicos de 1 y 10ºC/min en distintos medios de tratamiento pudieron predecirse adecuadamente mediante el uso de los modelos no lineales de Weibull y Geeraerd. Se comprobó si la adición de timol al medio de calentamiento y/o de recuperación afectaba a la termorresistencia de distintas cepas de esporos de Bacillus, obteniendo un efecto mayor cuando este compuesto era añadido al medio de recuperación. Se pudo plantear un modelo secundario que encontraba una relación entre la concentración de timol adicionada al medio de recuperación y la disminución del valor D a distintas temperaturas para cada microorganismo estudiado. El mayor efecto se observó en Bacillus subtilis AdHC1 que presentó un valor ztimol = 3,14 mM. Al estudiar el efecto de la adición de nisina sobre el crecimiento de una cepa de Listeria monocytogenes y dos cepas de Salmonella enterica, se observó un aumento de la fase de latencia de 13,84 a 17,03 horas para Listeria cuando se añadió 0,13 ¿M de nisina, pero no varió para Salmonella incluso a la concentración más alta ensayada (1,2 ¿M). La velocidad de crecimiento se redujo ligeramente para los tres microorganismos. El carvacrol tuvo un efecto mayor en el crecimiento de L. monocytogenes y Salmonella enterica mostrando, en el caso de Listeria, un efecto dosis-dependiente que se pudo predecir mediante modelos matemáticos secundarios. La adición de nisina y carvacrol a células de L. monocytogenes y Salmonella enterica sometidas a un tratamiento térmico previo de 15 minutos a 55ºC mostró un efecto sinérgico sobre el crecimiento en caldo de Listeria y un efecto aditivo en el caso de Salmonella. El efecto sinérgico hallado en Listeria se encontró también cuando el crecimiento se realizó en una matriz alimentaria. El daño ocasionado a las células vegetativas de L. monocytogenes por los compuestos antimicrobianos se puso de manifiesto mediante citometría de flujo. Además, esta técnica rápida, combinada con el uso de los fluorocromos adecuados, permitio cuantificar las subpoblaciones de células inactivadas y dañadas. Los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral, junto con los modelos matemáticos utilizados, evidencian la posibilidad de desarrollar y optimizar tratamientos térmicos combinados con antiicrobianos naturales, que permitan a la industria alimentaria obtener productos seguros y de mayor calidad. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/