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MICROBIOLOGÍA PREDICTIVA : SEGURIDAD ALIMENTARIA
Lina María López de Ávila
Estudiante Maestría Biología
SEGURIDAD ALIMENTARIA
HACCP
Medición del riesgo
Microbiología
predictiva
SEGURIDAD ALIMENTARIA
HACCP
1959 Origen, programa espacial
1971 Divulgación
1985 Incorporación por la Academia Nacional de Ciencias US
1989 HACCP: principios para la producción de alimentos
1993 Aprobación por el Comité de Higiene de alimentos del Codex Alimentarius
1995 Regulación de USDA par a plantas de sacrificio y procesamiento
SEGURIDAD ALIMENTARIAMicrobiología predictiva
“Recopilación de la microbiología de alimentos, Ingeniería y estadística para proporcionar predicciones útiles acerca del comportamiento microbiano en los sistemas de alimentos”
Schaffner y Labuza (1997)
“Promisoria área de rápido desarrollo de la microbiología de alimentos que acompañada de áreas como la matemática, ingeniería y química da predicciones acerca del comportamiento microbiano en alimentos específicos bajo condiciones definidas”
McDonald y Sun (1999)
“Conocimiento detallado de la respuesta microbiana a condiciones ambientales para ayudar en la evaluación del efecto del procesamiento, distribución y almacenamiento en la seguridad microbiológica y calidad de los alimentos”
McMeekin et al (2002)
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Algo de historia…
Esty y Meyer (1922) Destrucción térmica de esporas de C. botulinum
60s – 70s
Modelos cinéticos acerca del deterioro de los alimentos (Spencer 1964; Nixon 1971)
Modelos probabilísticos: intoxicaciones alimentarias (Genigeorgis 1981; Roberts 1981)
Olley et al (1973) propusieron la “Curva universal de deterioro”
80s
Priorización de la investigación sobre seguridad alimentaria por parte de los gobiernos de Estados Unidos, Unión Europea, Australia y Nueva Zelanda
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Modelo de crecimiento de Monod (1949)
Este modelo primario abrió las puertas para la formulación
de los diferentes modelos aplicados en la microbiología
predictiva
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Modelos predictivos Expresión matemática que describe el crecimiento, inactivación o procesos bioquímicos de un microorganismo asociado a alimentos.
Clasificación
Modelos de crecimiento
Modelos de limite de crecimiento (interface)
Modelos de inactivación
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Clasificación modelos predictivos
Modelos cinéticos: predicen la magnitud y tasa de
crecimiento de un microorganismo, intenta explicar el
tiempo necesario para que se de una respuesta de
crecimiento
Modelos probabilísticos: relación entre el crecimiento
microbiano y las propiedades fisicoquímicas del ambiente
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Clasificación modelos predictivos
Modelos empíricos: describen datos bajo condiciones
experimentales en una relación matemática.
Ecuaciones polinomiales.
Modelos mecanisticos: modelos donde se entiende
los mecanismos subyacentes que gobiernan el
metabolismo celular.
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Clasificación Whiting y Buchanan (1993)
Modelos primarios
Modelos secundarios
Modelos terciarios
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos primarios
Describen el cambio del numero de microorganismos en el tiempo bajo condiciones particulares (T°, pH, Aw)
Tiempo de generación
Duración de la fase lag
Tasa de crecimiento exponencial
Máxima densidad poblacional
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos primarios
MICROBIOLOGIA PREDICTIVA
Modelos primarios usadosFunción Gompertz
Gompertz modificado
Modelo Baranyi
Modelo de Monod de primer orden
Modelo modificado de Monod
Valor D de inactivación térmica
Modelo Rosso
Modelo de declinación de crecimiento de Whiting y Cygnarowicz
Modelo linear de tres fases
Función Gompertz
Describe el crecimiento exponencial e incorpora una función de inhibición para describir la fase lag
Modelo de Baranyi
Modelo dinámico de 2 orden con una función A(t) que depende del estado fisiológico de los microorganismos
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos primarios
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos primarios
Valor D de inactivación térmica
Modelo propuesto por Chick (1908) que asume que la inactivación térmica sigue una cinética de primer orden
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos secundarios
Describen la respuesta de uno o mas parámetros de un modelo primario cambiando una o mas condiciones ambientales.
Modelos mas usados
Modelo tipo Belehradek
Modelo Arrhenius
Modelo modificado de Arrhenius
Modelo de superficie de respuesta
Concepto Gamma
Modelo tipo Bigelow
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos secundarios
Modelo tipo Arrhenius
Derivado de cinética química, predice una respuesta linear con la temperatura
Modelo tipo Belehradek
Describe la relación entre la tasa de crecimiento y la temperatura
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos secundarios
Concepto γ (Zwietering 1992)
Comparación entre la tasa de crecimiento microbiano en condiciones ambientales dadas y el crecimiento optimo.
La función gamma inversa relacionada al factor corresponde al peso relativo de ese factor en respuesta al sistema de
barrera.
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos terciarios
Son aplicaciones de uno o mas modelos primarios o secundarios incorporados en un software
Software Microbiología predictiva
USDA Pathogen Modelling Program
Food MicroModel
SeaFood Spoilage Predictor
Food Spoilage Predictor
Sistemas expertos
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAModelos integrados
Predicen la evolución en la composición del medio de acuerdo con el desarrollo microbiano.
Determinan las características fisicoquímicas del alimento.
Modelos de transferencia de masa y calor
Modelos de propiedades fisicoquímicas
Modelos estequiometricos
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAAplicaciones
HACCP
Medición del riesgo
Microbiología
predictiva
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAAplicaciones
HACCP y QMRAProducir alimentos seguros usando estrategias basadas en el entendimiento de las fuentes y la magnitud de los riesgos.
Medición del riesgo : define las prioridades para el establecimiento de políticas publicas
HACCP : aproximación sistemática a la seguridad alimentaria basada en la identificación y control de riesgos
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAAplicaciones
Microbiología predictiva y HACCP
1. Análisis de riesgos: modelos de crecimiento
2. Identificación de puntos críticos de control: modelos de
definición del proceso (T°, Aw y pH)
3. Acciones correctivas: cuantificación del cambio de la
carga microbiana asociado a desviaciones en el proceso.
MICROBIOLOGIA PREDICTIVAAplicaciones
Estudios de vida de media microbiana
Materias primas
Formulación del producto
Producción
Técnicas de procesamiento
Condiciones higiénicas
Empaques
Procedimientos de distribución y almacenamiento
Manipulación final
La determinación de la vida media es un proceso complejo porque es difícil predecir los efectos de las variables de almacenamiento y condiciones de abuso que puede experimentar el alimento
Bibliografía consultada
Mcdonald K, Sun D. predictive food microbiology for the meat industry: a review. Int J Food Microbiology 52 (1999): 1-27.
McMeekin T, Ross T. Predictive microbiology: providing a knowledge-based framework for a change management. Int J Food Microbiology 78 (2002):133-153.
McMeekin T, Olley D, Ratkowsky D, Ross T. Predictive microbiology: towards the interference and beyond. Int J Food Microbiology 73 (2002): 395-407.
Lebert I, Lebert A.Quantitative prediction of microbial behaviour during food processing using an integrated modelling approach: a review. Int J Refrigeration 29 (2006): 968-984.
Membré J, Lambert R. Application of predictive modelling techniques in industry: From food design up to risk assesment. Int J Food Microbiology 128 (2008): 10-15.