Uno de los inconvenientes más grandes que afecta a los alimentos es el deterioro de los mismos cuando es atacado por microorganismos especialmente patógenos. Es así que la destrucción de estos microorganismos se ha convertido en un reto para la ingeniería de los alimentos por la capacidad de supervivencia y adaptación que estos tienen. De allí la importancia de utilizar mecanismos que permitan la destrucción total de microorganismos incluso en su forma esporulada o vegetativa tratando de que mínimamente se pierdan las características nutricionales y sensoriales de los alimentos. En ese sentido, Veisseyre et al. (1980) advierte que cuando las bacterias se someten a determinadas radiaciones pueden perder la capacidad de multiplicarse, en cambio que si se llevan a desecación o congelación pueden perder las características fisiológicas excepto la capacidad de multiplicarse una vez que las condiciones del medio lo permiten. Entonces, se habla de aquellas células que conservan la capacidad de multiplicarse como viables y aquellas células muertas como no viables.
Desde lo anterior, para destruir los microorganismos los alimentos son tratados térmicamente de manera continúa como la leche en bolsa o directamente en su envase contenedor. Dentro de los tratamientos térmicos se tiene la pasterización y la esterilización en donde, las temperaturas de trabajo y los tiempos son diferentes según el caso.
Para el caso de la destrucción de microorganismos por tratamiento térmico se tiene que para cualquier microorganismo que se encuentre en determinado medio y sea tratado térmicamente a cierta temperatura fija, la velocidad de destrucción sigue una cinética de primer orden.[1] Es decir, que para un intervalo de tiempo, siempre se destruye un mismo porcentaje de cada componente o población microbiana.
Figura 7: Representación Resistencia Térmica de los Microorganismos
Fuente: Adaptado de: Sánchez, J. Introducción a la microbiología predictiva. Disponible en: http://www.slideshare.net/docenciaeasp/microbiologia-predictiva. Consultado: Octubre 2011.
Lo anterior se traduce en la curva de supervivencia. Al respecto se tiene que las leyes de la destrucción térmica de los microorganismos se encuentran influenciadas por los factores de temperatura y tiempo de calentamiento. La primera se expresa por la curva de supervivencia y la segunda por la curva del tiempo de reducción térmica Veisseyre et al. 1980).
Retomando el concepto de cinética de primer orden, se tiene:
Figura 8: Representación cinética de primer orden
Fuente: Adaptado de: Sánchez, J. Introducción a la microbiología predictiva. Disponible en: http://www.slideshare.net/docenciaeasp/microbiologia-predictiva. Consultado: Octubre 2011.
Puede expresarse: dC/dt = Kt * C =
La curva de supervivencia corresponde a una cinética de primer orden; en donde, si se produce un calentamiento a una temperatura (T) durante tiempos variables (t) un cultivo de una especie microbiana que contiene un número determinado de microorganismos vivos C˳ antes del inicio del calentamiento (t˳), la curva que representa el número de microorganismos supervivientes Cáµ¼ en función de la duración del calentamiento se denomina curva de supervivencia; la cual se convierte en una recta cuya ecuación general es la descrita anteriormente:
dC/dt = Kt * C =
Cuya representación grafica se muestra a continuación:
Figura 9: Curva de supervivencia de una especie microbiana sometida a calentamiento a una temperatura de T ºC.
Fuente: Adaptación de Veisseyre, R. (1980). Lactología Técnica. Editorial Acribia. PÃ gina. 107.
Se tiene que D corresponde al tiempo de calentamiento necesario para reducir la población del medio a la decima parte de su valor inicial. En ese sentido, se tiene que el valor D, que representa la pendiente de la curva de supervivencia se denomina, tiempo de reducción decimal. Veisseyre et al. (1980).
Varios autores manifiestan que lo ideal es encontrar una temperatura y tiempo que mantenga un equilibrio entre los aspectos nutricionales, sensoriales y la conservación del alimento. Desde lo anterior, se tiene que el valor de D sirve para comparar las velocidades de destrucción para un mismo m.o a diferentes temperaturas. Entonces, entre más termo resistente es un m.o, más elevado será el valor de D y se requiere mayor tiempo para alcanzar una reducción del 90% de la población de m.o. Puesto que la ecuación general que se planteó anteriormente, muestra que teóricamente el número de supervivientes en un medio sometido a calentamiento no es igual a 0 a menos que la duración del tratamiento térmico sea infinitamente grande. (Veisseyre, 1980).
Lo anterior se muestra en la siguiente grafica:
Figura 10. Valores de D a diferentes tiempos (t) en un volumen dado en un medio de cultivo.
Fuente: Adaptado de: Sánchez, J. (2009). Introducción a la microbiología predictiva. Disponible en: http://www.slideshare.net/docenciaeasp/microbiologia-predictiva. Consultado: Octubre 2011.
Como se mencionó anteriormente, la curva del tiempo de reducción térmica se encuentra relacionada con el tiempo de calentamiento. En ese sentido se observa en la siguiente gráfica que la curva de reducción térmica se transforma en una recta cuando D se expresa por su logaritmo; en la cual,
D˳ = al tiempo de reducción decimal a la temperatura T˳
D = al tiempo de reducción decimal a la temperatura T
Z = al aumento de temperatura en grados centígrados o Fahrenheit que reduce el tiempo de reducción decimal a la decima parte de su valor.
Entonces, Z representa la pendiente de la curva del tiempo de reducción térmica y es característico para cada especie microbiana. Lo anterior, puede verse representado en la siguiente figura:
Figura 11. Curva del tiempo de reducción térmica.
Fuente: Adaptación de Veisseyre, R. (1980). Lactología Técnica. Editorial Acribia. Página. 111.
Se presenta por ejemplo que para alcanzar una seguridad suficiente en destrucción de m.o, se utilizan las siguientes reducciones decimales[2]:
• Tres reducciones decimales (3D) para productos con pH < 4.5, y también para destruir bacterias termófilas en productos con pH >4.5 (conservas tropicales).
• Cinco reducciones decimales (5D) para productos con pH > 4.5, (destrucción de Clostridium sporogens).
• Seis reducciones decimales (6D) para productos de frutas (destrucción de Byssochlamys fulva)
• Doce reducciones decimales (12D) para destruir Clostridium botulinum.
Sánchez (2009) con respecto a este tema, afirma que a pesar de que un tratamiento térmico sea severo, siempre habrá la oportunidad de sobrevivencia; como también, que la probabilidad de sobrevivencia puede ser extremadamente pequeña. Como también, que la probabilidad de sobrevivencia en cualquier proceso es directamente proporcional a la población original. De otra parte, también expresa que es ideal realizar calentamientos cortos a altas temperaturas logrando respetar las condiciones iníciales del medio. En ese sentido, se observa que el procedimiento UHT en la leche y otros alimentos se ha convertido en un éxito en cuanto a conservación de los alimentos si llegar a cambiar ostensiblemente las condiciones sensoriales y nutritivas del medio.