1GMa, 1GMb y 1GV 2011

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1.1 GENERALIDADES DE LOS MICROORGANISMOS (Morfología, Taxonomía, Nutrición, Reproducción y Crecimiento)

Una de las Actividades de la I Unidad de la materia de Microbiología de los Alimentos es una lectura reflexiva, en donde el estudiante adquiere las siguientes competencias:

Competencias instrumentales:

- Capacidad de análisis y síntesis.
- Conocimientos generales básicos.

Competencias interpersonales:

- Capacidad de crítica y autocrítica.

Competencias sistémicas:

- Capacidad de aprender.
- Capacidad de generar nuevas ideas.

Aquí les dejo el material para ayuda didáctica.


UNIDAD I

MICROBIOLOGÍA BÁSICA

LECTURA 1

La microbiología de los alimentos es la parte de la microbiología que trata de los procesos en los que los microorganismos influyen en las características de los productos de consumo alimenticio humano o animal. La microbiología de alimentos por consiguiente, engloba aspectos de ecología microbiana y de biotecnología para la producción.

GENERALIDADES DE LOS MICROORGANISMOS

MOHOS

De todos es conocido que los mohos crecen en la superficie de los alimentos con su típico aspecto aterciopelado o algodonoso, a veces pigmentado y que generalmente todo alimento enmohecido o “florecido” se considera no apto para el consumo. Si bien es cierto que los mohos intervienen en la alteración de muchos tipos de alimentos, determinadas especies de los mismos son útiles en la elaboración de ciertos alimentos o de componentes de los mismos. Así, algunos quesos son madurados por mohos, como por ejemplo el queso azul, el de Roquefort, el de Camembert, el de Brie, el de Gammelost, etc., utilizándose también mohos en la elaboración de alimentos orientales, como son la salsa de soja, el “miso” y el “sonti”, entre otros. Se han cultivado mohos para ser utilizados como alimento humano o como pienso para los animales y en la actualidad se emplean para elaborar productos utilizados en los alimentos, como por ejemplo la amilasa que se utiliza en la panificación o el ácido cítrico que se utiliza en las bebidas refrescantes. Algunos mohos producen distintos metabolitos tóxicos (micotoxinas).

Características generales de los mohos

El término moho se suele aplicar para designar a ciertos hongos filamentosos multicelulares cuyo crecimiento en la superficie de los alimentos se suele reconocer fácilmente por su aspecto aterciopelado o algodonoso. La parte principal de su crecimiento suele tener un aspecto blanco, aunque puede tener colores distintos, color oscuro o color humo. Son típicas de los hongos adultos de algunas especies las esporas de colores variados, las cuales pueden comunicar su color a parte o a todo crecimiento. El talo o cuerpo vegetativo, que es típico de las talofitas, carece de raíces verdaderas, de tallos y de hojas.

Caracteres morfológicos

La morfología de los mohos, es decir, su forma y su estructura, conceptuadas mediante sus observaciones macroscópica y microscópica, se utiliza para identificarlos y clasificarlos.

Hifas y micelio. El talo de los mohos está formado por una masa de filamentos ramificados y entrelazados llamados hifas (en singular, hifa), denominándose micelio al conjunto de estas hifas. Las hifas pueden ser sumergidas o hifas que crecen dentro del alimento, o aéreas, o hifas que crecen en la atmosfera existente por encima del alimento. Las hifas también se pueden clasificar en vegetativas, o hifas que crecen y de aquí que sean las encargadas principalmente en la nutrición del moho, y fértiles, encargadas de producir los órganos reproductores. En la mayoría de los mohos las hifas fértiles son aéreas, aunque en algunos pueden ser sumergidas. Las hifas de algunos mohos son completas y lisas, mientras que las de otros son típicamente delgadas y desordenadas. Un escaso número de especies de mohos produce esclerocios (en singular esclerocio), los cuales son acúmulos de hifas modificadas, con frecuencia de pared gruesa, existentes en el micelio. En comparación con el resto del micelio, estos esclerocios son bastante más resistentes al calor y a otros factores desfavorables y por esta razón pueden tener importancia en algunos alimentos que se someten a tratamiento térmico.

La observación microscópica de las hifas de los mohos pone de manifiesto caracteres que son de utilidad para identificar los géneros.  Los mohos se dividen en dos grupos: septados, es decir, provistos de tabiques transversales que dividen a las hifas en celdas, y no septados cenocíficos, cuyas hifas están claramente formadas por cilindros desprovistos de tabiques transversales. Las hifas no septadas poseen núcleos diseminados a lo largo de su longitud y de aquí que se consideren multicelulares. Las hifas de la mayoría de los mohos son transparentes, aunque algunas son de color oscuro o bien tienen color de humo. Cuando se observan al microscopio, las hifas pueden ser transparentes y estar desprovistas de color, aunque pueden tenerlo cuando se observan a simple vista grandes acúmulos de las mismas.

Las hifas septadas aumentan de longitud mediante la división de la célula del extremo de la hifa (crecimiento apical) o mediante la división de las células intermedias de la hifa (crecimiento intercalar), siendo típico de cada especie de moho el tipo de crecimiento. La división de los núcleos diseminados a lo largo de las hifas no septadas va acompañada de un aumento de la longitud de los filamentos.

Determinadas estructuras del micelio o determinados órganos ayudan a identificar los mohos.

Órganos o estructuras reproductores. Los mohos son capaces de crecer a partir de un trozo de micelio trasplantado. Se reproducen principalmente por medio de esporas asexuales. Algunos mohos también producen esporas sexuales. A tales hongos se les denomina “perfectos”, los cuales se dividen en Oomycetes y Zygomycetes si no son septados, o bien en Ascomycetes y Basidiomycetes si son septados, en contraposición a los mohos “imperfectos” Fungi Imperfecti, los cuales sólo poseen esporas asexuales.

Esporas asexuales. Los mohos producen gran cantidad de esporas asexuales, las cuales son de pequeño tamaño, ligeras y resistentes a la desecación. Se diseminan fácilmente por la atmosfera para sedimentar y originar el talo de un nuevo moho en aquellos lugares en los que encuentran condiciones favorables. Los tres tipos principales de esporas asexuales son: conidios, artrosporas u oidios y esporangiosporas. Los conidios se separan o crecen en determinadas hifas fértiles denominadas conidióforos y generalmente son libres, es decir, no se encuentran dentro de ningún receptáculo, en contraposición a las esporangiosporas, las cuales se encuentran dentro de un esporangio o receptáculo, situado en el extremo de una hifa fértil, el esporangióforo. Las artrosporas se forman por fragmentación de una hifa, de forma que las células de las hifas se transforman en artrosporas.

Esporas sexuales. Los mohos capaces de producir esporas sexuales se clasifican según el modo con que se forman y el tipo de espora producido. Estos mohos son en su mayoría acuáticos; no obstante, en este grupo se incluyen algunos mohos que son importantes como patógenos para las plantas, es decir, las “royas lanosas” que producen el tizón tardío de las plantas de patata y la roya de las plantas de tomate.

Los Ascomycetes (septados) forman esporas sexuales, a las que se les conoce con la denominación de ascosporas, mediante la fusión de dos células del mismo micelio o de dos micelios distintos. Las esporas resultantes de la división de la célula formada una vez ha tenido lugar la conjugación.

Necesidades nutritivas. En general, los mohos son capaces de utilizar muchos tipos de alimentos, que van desde sencillos a complejos. La mayoría de los mohos corrientes poseen diversos enzimas hidrolíticos y de aquí que algunos se cultiven por las amilasas, pectinasas, proteinasas y lipasas que contienen.

LEVADURAS Y HONGOS LEVADURIFORMES

Las levaduras que se encuentran en los alimentos pueden ser beneficiosas o perjudiciales. Las fermentaciones producidas por levaduras intervienen en la elaboración de alimentos como el pan, la cerveza, los distintos tipos de vino, el vinagre y los quesos de maduración externa, cultivándose también para obtener enzimas y alimentos. Las levaduras son perjudiciales cuando producen la alteración de sauerkraut, de los zumos de frutas, de los jarabes, de la melaza, de la miel, de las carnes, del vino, de la cerveza y de otros alimentos.

Características generales de las levaduras

Las levaduras se clasifican principalmente en base a sus características morfológicas, aunque, para el microbiólogo de alimentos, sus propiedades fisiológicas tienen mayor importancia.

Forma y estructura. La forma de las levaduras puede ser desde esféricas a ovoide, alimonada, piriforme, cilíndrica, triangular e incluso alargada, constituyendo un verdadero micelio o un falso micelio. También se diferencian en cuanto a su tamaño. Son partes observables de su estructura, la pared celular, el citoplasma, las vacuolas de agua, los glóbulos de grasa y los gránulos, los cuales pueden ser metacromáticos, de albúmina o de almidón.

Reproducción

La mayoría de las levaduras se reproducen asexualmente por gemación multicelular o por gemación polar, mecanismo de reproducción mediante el cual una porción de protoplasma sobresale de la pared de la célula de la levadura y forma una protuberancia; esta protuberancia o yema, aumenta de tamaño y finalmente se desprende como célula de levadura neoformada. En algunas levaduras y de forma especial en las que forman película, parece ser que la yema crece a partir de una prolongación tubuliforme de la célula madre. El material nuclear replicado se reparte entre la célula madre y la célula hija. Unas pocas especies de levaduras se reproducen por fisión y una sola se reproduce mediante una combinación de los mecanismos de fisión y de gemación.

Nutrición

En general, los azucares son la fuente energética más apropiada para las levaduras, aunque las oxidativas, por ejemplo las formadoras de película, oxidan lo ácidos orgánicos y el alcohol. El dióxido de carbono que producen las levaduras que se utilizan en la panificación, completa la fermentación del pan, mientras que el alcohol producido por las levaduras fermentativas es el principal producto en la fabricación de vinos, cerveza, alcohol industrial y otros productos. Las levaduras también contribuyen en la producción de los sabores o “bouquet” de los vinos. Los nutrientes utilizados por las levaduras varían desde compuestos sencillos, como son el amoniaco y la urea, a aminoácidos y polipéptidos.  Además, las levaduras necesitan factores accesorios de crecimiento.

Las levaduras pueden modificar sus propiedades fisiológicas, de modo especial las verdaderas o productoras de ascosporas, dotadas de una forma de reproducción sexual. Es posible seleccionar estas levaduras en base a determinadas propiedades fisiológicas y es posible que muten a formas nuevas. A la mayoría de las levaduras se les puede adaptar a crecer en condiciones bajo las cuales no hubiesen crecido bien antes de haber conseguido la adaptación. A este respecto, constituye un claro ejemplo de las distintas propiedades fisiológicas que se dan dentro de una misma especie el gran número de cepas de Saccharomyces cerevisiae adaptadas a usos diferentes, como son las cepas utilizadas en la elaboración del pan, las utilizadas en la elaboración de la cerveza, las utilizadas en la elaboración del vino y las cepas o variedades que producen alcohol en elevadas concentraciones.

BACTERIAS

Características morfológicas importantes en bacteriología de los alimentos

La existencia de bacterias provistas de capsulas o rodeadas de mucílago, puede explicar la mucosidad o viscosidad de un determinado alimento. Además, las capsulas sirven para aumentar la resistencia de las bacterias a las condiciones desfavorables del medio, como, por ejemplo, su resistencia a las temperaturas elevadas y a los agentes químicos. Para el propio microorganismo pueden ser útiles como fuente de nutrientes de reserva.

Producción de endosporas

Las bacterias de los géneros Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum, Sporolactobacillus (bacilos) y Sporosarcina (cocos) comparten la capacidad de producir endosporas. Las endosporas se forman en un determinado sitio del interior de la célula, son muy refringentes y resistentes al calor, a la luz ultravioleta y a la desecación. La lisis de la célula vegetativa deja en libertad a la endospora, la cual puede permanecer en estado de latencia durante años sin que se pueda descubrir en ella signo alguno de actividad metabólica. El ciclo completo de la célula vegetativa desde su esporulación hasta la fase de espora libre, la posible existencia de una fase de latencia de larga duración, así como la ulterior germinación de la espora y la aparición de un crecimiento desmesurado, a partir del cual se origina una nueva célula vegetativa, es extraordinariamente complejo.

La esporulación suele tener lugar al final de la fase de crecimiento logarítmico, posiblemente como consecuencia del agotamiento de los nutrientes del medio o de la acumulación en el mismo de productos resultantes del metabolismo de las células bacterianas. Durante su transición desde célula vegetativa a espora, ésta se vuelve refringente, capta una gran cantidad de iones de Ca2+ y en ella tiene lugar la síntesis de ácido dipicolínico (DPA), compuesto del cual carecen las células vegetativas. La adquisición de termorresistencia por parte de la espora que se está formando, está íntimamente relacionada tanto con la síntesis de DPA como con la captación de iones de Ca2+. En general, la germinación de la espora es estimulada por las condiciones que favorecen el crecimiento de las células vegetativas, aunque puede tener lugar bajo condiciones que no permiten el citado crecimiento, por ejemplo, a bajas temperaturas.

El “letargo” de las esporas ha sido descrito como una germinación retardada (y un crecimiento desmesurado) bajo condiciones claramente favorables para ello. No obstante, las esporas no germinan probablemente porque las condiciones del medio son desfavorables, cosa que ocurre cuando en el mismo existen sustancias inhibidoras o faltan nutrientes esenciales, por ejemplo aminoácidos. Algunas esporas es posible que germinen, pero no crecen, mientras que otras pueden haber sido dañadas por el calor, por las radiaciones o por otros agentes, de forma que, para crecer, necesitan un medio más complejo o más especializado que aquel en el cual crecieron las bacterias que las originaron.

Nutrición

Las reacciones de O-R (Reacciones Orgánicas) utilizadas por las bacterias para obtener energía de los alimentos (hidratos de carbono, otros compuestos de carbono, compuestos sencillos de carbono y de nitrógeno, etc.) originan, como productos resultantes de las mismas, ácidos orgánicos, alcoholes, aldehídos, cetonas y gases. Para comprender los fundamentos tanto de la conservación de alimentos como de las alteraciones que estos experimentan, es indispensable conocer los factores que estimulan o inhiben la actividad y el crecimiento de las bacterias.



REFERENCIAS

1.- Alejandro Cernuda García, 2010. “Morfología y estructura bacteriana”.

2.- Carmen Eugenia Piña López, 2010. “Clasificación microbiana”.

3.- Anónimo, 2010. “Grupos taxonómicos de microorganismos”.

4.- Anónimo, 2010. “Taxonomía y microorganismos. Introducción”. http://danival.org/600%20microbio/6000notasmicro/taxo/taxo_micro.html. (Consulta: 29 de julio de 2010, 2:57 pm).

5.- Enrique Láñez, 2005. “Nutrición microbiana”. http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/11nutrientes.htm. (Consulta: 29 de julio de 2010, 3:18 pm).

6.- Jorge L. Castillo T., 2010. “Desarrollo bacteriano”. http://www.monografias.com/trabajos15/desarr-bacteriano/desarr-bacteriano.shtml. (Consulta: 29 de julio de 2010, 4:01 pm).

7.- Anónimo, 2010. “Clasificación de los microorganismos”.

8.- Anónimo, mayo de 2010. “REINO MONERA, Grupos morfológicos”.
 http://aleja-mendoza.blogspot.com/2010/05/morfologia.html. (Consulta: 29 de julio de 2010, 6:20 pm).


Publicado por: Ing. P. Méndez

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