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