sábado, 19 de febrero de 2011

Microbiología Predictiva para la gestión de la seguridad alimentaria

También conocida como ecología microbiana cuantitativa, la microbiología predictiva es una disciplina científica que trata de describir la respuesta de los microorganismos en los alimentos en función de los factores ambientales (intrínsecos, extrínsecos y de procesado). Gracias a funciones y técnicas de cálculo ofrecidas por las matemáticas y la estadística, esta rama científica permite simular las condiciones del alimento examinado, cuantificando el comportamiento de los microorganismos en un producto a lo largo del tiempo a través de parámetros de crecimiento, supervivencia o inhibición. Asimismo, permite estudiar los procesos bioquímicos relacionados con la producción de metabolitos (toxinas, compuestos volátiles, etc.) ante situaciones de combinación de factores de conservación y en distintos niveles de aplicación.

Marco actual de la microbiología predictiva

La preferencia de los consumidores hacia productos cada vez más “frescos” y más “naturales” (o menos procesados), ha propiciado  que en los últimos años la industria agroalimentaria haya ido cobrando un interés creciente por esta área de investigación. Siendo una disciplina científica con una clara aplicación práctica en el marco de la evaluación y gestión global de la seguridad alimentaria, la microbiología predictiva permite entender y predecir el comportamiento de los microorganismos durante todas las fases de la cadena alimentaria tales como el procesado, el almacenamiento, la distribución, etc.

En ese sentido, el enfoque cuantitativo de la microbiología predictiva proporciona información objetiva y cuantitativa útil en la toma de decisiones para planificación del sistema de APPCC,  diseño de nuevos procesos y reformulación de productos, planificación de experimentos, etc. Cabe mencionar que, según el Reglamento (CE) 2073/2005 (y sus posteriores modificaciones), los criterios microbiológicos de seguridad alimentaria deben garantizarse durante toda la vida útil del producto, siendo los operadores económicos  los responsables de su cumplimiento. La misma normativa contempla el uso de modelos predictivos para la investigación del cumplimiento de dichos criterios. Así pues, se reconoce la microbiología predictiva como una herramienta útil en el ámbito de la gestión de la seguridad de los alimentos, tanto por parte de los diferentes sectores alimentarios como para las autoridades reguladoras.

Tipo y uso de los modelos predictivos

Los modelos matemáticos constituyen simplificaciones de la realidad. La temperatura, el pH y la actividad del agua se consideran los parámetros que más afectan al comportamiento microbiano. Sin embargo, existen casos en los que hay que tener en cuenta también otros factores intrínsecos (aditivos conservadores como nitritos, ácidos orgánicos débiles y/o sus sales, etc.) pero también extrínsecos (por ejemplo, las atmósferas protectoras) y de procesado (p.e., las tecnologías de conservación como las altas presiones) para tener un cuadro completo de la realidad que se quiera reproducir.

Los modelos matemáticos considerados en el ámbito de la microbiología predictiva se pueden clasificar según distintos criterios, usos y finalidades. Existen modelos probabilísticos (que permiten estimar los límites de crecimiento/no crecimiento o producción/no producción de toxina), modelos cinéticos de crecimiento, de supervivencia o de inactivación (para determinar el número de microorganismos en función del tiempo). Tras ajustar la curva de crecimiento microbiana mediante funciones matemáticas (modelos primarios) y estudiar  sus parámetros según cambios en las condiciones ambientales (modelos secundarios), es posible modelizar el comportamiento microbiano en función de la temperatura, el pH, la actividad del agua y otros factores, independientemente del alimento.

Desde un punto de vista práctico, con el fin de transferir e impulsar el uso de los modelos predictivos por parte de las empresas, es importante que los modelos primarios y secundarios se integren en forma de paquetes informáticos interactivos y de fácil uso (a veces llamados modelos terciarios).  Actualmente, son diversas las herramientas predictivas disponibles en la red (libre acceso),  entre las que encontramos:

- Pathogen Modeling Program (PMP), que contiene numerosos modelos de crecimiento e inactivación de diferentes patógenos.
- ComBase, una base de datos internacional donde se recogen y actualizan constantemente datos sobre crecimiento microbiano en diferentes condiciones. Esta interfaz presenta un formato sistemático simplificado, que permite su posterior comparación con los modelos predictivos disponibles. Además, permite la realización de predicciones en condiciones dinámicas de temperatura, es decir en condición de fluctuación de la temperatura a lo largo del tiempo.
- Seafood Spoilage and Safe Predictor (SSSP), elaborado para predecir la vida útil y el crecimiento de los microorganismos específicos de deterioro, histamina y de L. monocytogenes en diferentes productos de la pesca, a temperatura constante o en condiciones de fluctuación de temperatura. El modelo predictivo para L. monocytogenes ha sido recientemente validado para otros alimentos, especialmente productos cárnicos.
- Opti.form Listeria Control Model, pensado para estimar los niveles de lactato y diacetato necesarios en productos cárnicos para retardar y/o inhibir el crecimiento de L. monocytogenes.

Límites y perspectivas de futuro

Un aspecto fundamental en la microbiología predictiva, antes de poder utilizar los modelos como herramientas predictivas para la toma de decisiones, es su validación en términos de exactitud (error global) y sesgo (grado de subestimación o sobreestimación de las predicciones). Para ello se deben comparar las predicciones generadas por el modelo con observaciones reales análogas  y dentro del dominio experimental ensayado (por ejemplo utilizando los resultados de ensayos de inoculación o challenge), determinando de esa manera el comportamiento del modelo en condiciones reales.

A menudo, los modelos de inactivación y crecimiento de los microorganismos son generados a partir de experimentos llevados a cabo “in vitro” (es decir, en caldos de cultivo) y sus estimaciones suelen sobreestimar la inactivación y el crecimiento microbiano. El amplio margen de error de seguridad puede no ser aceptable en términos de producción industrial, exigiendo la validación de los modelos predictivos antes de tomar cualquier decisión de producción. Además, la información obtenida a partir de los modelos matemáticos requiere la interpretación por parte de microbiólogos expertos y conocedores de los principios de la ecología microbiana.

El Programa de Seguridad Alimentaria del IRTA de Monells (Girona), se dedica a la construcción y validación de modelos matemáticos de inactivación bacteriana por altas presiones hidrostáticas, y sus consecuencias durante la vida útil de los productos presurizados, que puedan ser de utilidad práctica para los diferentes sectores implicados en la cadena alimentaria.

Las perspectivas de futuro para esta disciplina sugieren que las técnicas empleadas seguirán despertando el interés tanto de la comunidad científica como de los operadores económicos y gestores del riesgo, con el objetivo de trabajar conjuntamente para incrementar la seguridad y calidad de los alimentos.
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