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Esporas aeróbicas mesofílicasy anaeróbicas
Esther Z. Vega, Ph.D.
Laboratorio de MicrobiologíaAplicada
Organismos formadores deEsporas
• Bacillus
• Clostridium
• Desulfotomaculum
• Sporolactobacillus
• Alicyclobacillus
• Thermoactinomyces
• Sporosarcina
Esporas en la industria dealimentos
• Formadores de esporas patógenos
C. botulinum
B. cereus
C. perfringes
C. butyricum
Inducción de la esporulación
• Laboratorio- Limitación de nutrientes
Se termina uno o más nutrientes durante elcrecimiento celular (C o N)
Cambio de las células de un medio rico a unopobre
Adición de un inhibidor de la síntesis de losnucléotidos de guanina
• NaturalezaEl proceso de esporulación puede tomar 8 horas.
Inducción de la esporulación
• ¿Cúal es la señal intracelular para la iniciaciónde la esporulación?
No es cAMP o GMP
¿Nucléotidos de guanidina?
• La represión por carbono puede regular laesporulación
• Podría ser modulada de alguna forma por ladensidad celular
• Secreción de moléculas pequeñas al medio
Fenómenos asociados a laesporulación
• Síntesis de enzimas de degradación(amilasas, proteasas)
• Síntesis de antibíoticos
• Síntesis de toxinas protéicas contrainsectos, animales o humanos
• Desarrollo de motilidad
• Desarrollo de competencia genética
Cambios morfológicos, bioquímicos yfisiológicos durante esporulación
Vea figura diagrama entregado
Estructura
“Dormancy”
• No hay metabolismodetectable
Bajo contenido de aguaPares de enzima-sustrato
• E.g. 3PGA-Phosphoglycerate mutase(PGM), y SASP-GPR
• Estable por meses o añospero degrada en losprimeros 15 a 30 min de lagerminación
Resistencia de la espora
• Congelamiento y desecaciónSASP contribuye aestabilidad del DNA
• Presión>resistencia presiones altasque bajas; presiones bajaspromueven germinación
• -radiaciónSASP no estan envueltas;baja [] agua?; mecanismodesconocido
• Radiación UV7-50x más resistentes;SASP
• Químicos“spore coat”
• CalorSaturación de DNA por
SASPMayor resistencia acalor seco que húmedoBaja cantidad de aguaen el centro (core)
Ciclo de esporulación ygerminación
Activación
• Requisitos para activación
Varia entre esporas de diferentes especies
pH bajo, químicos, calor subletal
• Reversible en algunas especies
• Activación por calor
Liberación de pequeñas cantidades de DPA(mayoría de las especies)
Liberación de DPA – B. stearothermophilus
Germinación
• Ocurre durante los primeros 20-30 minluego de mezclar esporas con germinante
• Dormant spore Espora activametabólicamente
Crecimiento
• ~25 min luego de la iniciación de la germinaciónde la espora hasta la primera divisíon celular
• Requiere nutrientes exógenos (C,N)
• ~90 min en medio rico
• Se sintetizan aa, nucléotidos y otras moléculaspequeñas
• Comienza replicación DNA ~60 min luegocomienzo de germinación
• Reparación DNA
Alimentos enlatados de bajaacidez
• Definición del FDA y USDApH>4.6 y aw>0.85Excepciones: tomates, pH 4.7,alimentos ácidos
• Procesamiento termal dealimentos enlatados- U.S.Code of FederalRegulations (21 CFR, parts108-114)
Llenado, equipo yformulacionesReporte de desviaciones delproceso o incidentes decontaminación
Alimentos enlatados de bajaacidez
• Esterilidad comercial
“Aplicación de calor que inactivamicroorganismos de significado para saludpública, al igual que microorganismos que notengan significado para la salud pública perocapaces de reproducirse en el alimento bajocondiciones normales de refrigeración enalmacenaje y distribución.”
Alimentos enlatados de bajaacidez
• Meta: esporas de C.
botulinum
• Proceso 12D o“Botulinum cook”
“Tiempo requerido en unproceso termal para lareducción de 12 log deesporas de C. botulinum
Vegetales de baja acidezy carnes no curadas
• Tratamiento térmicomenor
Alimentos con carga bajade esporas
Carnes curadas
Alimentos de Aw bajo
Alimentos con factoresantimicrobiales (e.g. sal)
Alimentos enlatados de bajaacidez
• Valor D: tiempo(min) necesariopara reducir unapoblación por 1log
• Medida de laresistencia de unorganismo a unatemperaturaespecífica
Tabla 3.4
DistribuciónC. perfringes
• Variedad de habitats
suelos
• Carnes contaminadas durante matanza
• Esporas resistentes al calor
• Crecimiento de la célula luego de cocido elalimento
Incidencia
• Intoxicación por C. perfringens tipo A es latercera causa más común deenfermedades alimentarias en EU
• ~250,000 casos; 7 muertes; $240 millones
• Brotes de 50 a 100 casos en ambientesinstitucionales
Alimentos implicadosC. perfringes
Factores que contribuyen
• Abuso de temperatura
• 30% cocido no apropiado
• 15% equipo contaminado
Enfermedad
• Debe ingerir gran número de célulasviables
Alimentos contienen >106 a 107 cel/g
• Onset – 6 to 16 horas
• Resolución 12-24 horas
• SíntomasDiarrea y dolores abdominales
Toxina
+--+E
-+-+D
--++C
-+++B
---+A
IotaEpsilonBetaAlphaTipo C.
perfringens
Recomendaciones en lapreparación de alimentos
• Cocido – 165o F
• Lavado y Sanitización
• Evite la contaminación cruzada
• Enfríe rápidamente
• Caliente apropiadamente
Clostridium botulinum
Las 4 caras de botulismo
• Origenalimentario
• Infantil ointestinal
• Heridas
• Bioterrorismo
Incidencia Origen Alimentario
Summary of Notifiable Disease U.S. 2005. MMMWR March 30, 2007. 54(53);2-92
Genero Clostridium
• Bacilo Gram-positivo
• Formadores de esporas
• Anaerobios estrictos
• Metalismo fermentativo
• Producen amplio númerode enzimas
• C. tetani y C. botulinum
producen las toxinasbiológicas mas potentesque se conocen
C. tetani
C. clostridium
Clostridium botulinum
• NO es necesario el consumo de lascélulas
• Enfermedad causada por la exotoxina
• 7 TiposABCDEF and G
• Botulismo humano asociado a tipo A, B, Ey raramente F
• Tipo A con 62% de los casos
Características de C. botulinum
NDND<0.0010.1-0.2D121oC esporas (min)
0.8-1.120.1-0.9<0.125D100oC esporas (min)
NDND0.970.94Aw mínimo para
crecimiento
NDND510Conc NaCl
inhibitorio (%)
NDNDCa. 54.6pH mínimo
crecimiento
374018-2535-40Temp opt
crecimiento (oC)
ND15310Temp min
crecimiento (oC)
GC,DB,E,FA,B,FTipo neurotoxina
IVIIIIITipo ICaracterística
Ecología de Crecimiento
• No puede crecer yproducir toxina encompetencia con otrosmicroorganismos
• Fermenta maltosa yglucosa para producirácido y gas
Latas infladas
Algunas veces, no hayseñal de contaminación
Características de laenfermedad
• Alimentaria es unaintoxicación
• Incubación de 18-36horas
• Debilidad, mareos yresequedad en la boca,vómitos
• Visión borrosa, problemasde tragado, dificultad enel lenguaje, debilidad demúsculos esqueletales yparálisis respiratoria
• Estreñimiento
Alimentos Implicados
• Enlatado casero
• RestaurantesEnsalada de papas, cebollas salteadas, pescadofermentado y papas horneadas
• Japón
• Productos enlatados comercialesPocos desde 1930
Zetas, habichuelas tiernas, habichuelas, chili
• Importancia del pH
Bacillus cereus
• Gram Positivo
• Bacilo formador de esporas
• Suelo, polvo, plantas y agua
• 1969 – Primer brote en US
Incidencia
• ~20,000 casos/año
• Número de casos reportados menores quelos reales
• Duración corta: <24 h
Síndromes
• Diarrea- causado por toxinaLeve
Contajes de 105-108
• EmeticMás severo
Náusea
>6 hr- 12 hr
Alimentos implicados
Toxinas
• Emética-cereulide
(D-O-Leu-D-Ala-L-Val-L-Val)3
Péptido enzimáticamente sintetizado
Resistente a calor, ácido y protéolisis
• Enterotoxina
5 diferentes proteínas
2 son multicomponentes