Los sistemas antimicrobianos naturales pueden clasificarse por su origen:

1. Origen animal, incluye proteínas, enzimas líticas tales como lisozima, hidrolasas tales como lipasas y proteasas (Beuchat, 2001) y polisacáridos como el quitosán (Davidson y Zivanovic, 2003).

2. Origen vegetal, incluye compuestos fenólicos provenientes de cortezas, tallos, hojas, flores, ácidos orgánicos presentes en frutos y fitoalexinas producidas en plantas (Beuchat, 2001).

3. Origen microbiano, incluye compuestos producidos por microorganismos.

Ácidos orgánicos y ésteres

El modo de acción de los ácidos orgánicos en la inhibición del crecimiento microbiano parece estar relacionado con el mantenimiento del equilibrio ácido-base, la donación de protones y la producción de energía por las células. Los sistemas biológicos y químicos dependen de la interacción entre los sistemas ácido-base. La célula microbiana normalmente refleja este equilibrio atendiendo al mantenimiento de un pH interno cercano a la neutralidad. La homeostasis es la tendencia de una célula a sostener un equilibrio químico a pesar de las fluctuaciones en el ambiente. Este balance se mantiene por medio de la interacción de una serie de mecanismos químicos, causando su alteración la destrucción de las células microbianas. Las proteínas, los ácidos nucleicos y fosfolípidos pueden ser alterados estructuralmente por los cambios de Ph.

Especias y hierbas

Muchas especias y hierbas exhiben actividad antimicrobiana; entre las usadas en alimentos se encuentran por ejemplo el apio, cilantro, laurel, almendra, albahaca, café, angélica, puerro, rábano picante, hierbabuena, tomillo, etc. Los compuestos presentes en especias y hierbas que tienen actividad antimicrobiana son derivados simples y complejos del fenol, los cuales son volátiles a temperatura ambiente. Las especias son raíces, cortezas, semillas, brotes, hojas o frutos de plantas aromáticas que se añaden a los alimentos como agentes saborizantes. Sin embargo, se sabe desde tiempos antiguos que las especias y sus aceites esenciales tienen diferentes grados de actividad antimicrobiana. El primer reporte del uso de las especias como conservadores se remonta a unos 1,550 años a.c., cuando los antiguos egipcios las empleaban para conservar alimentos y embalsamar a los muertos (Davidson, 2001). Ciertas especias inhiben el crecimiento de microorganismos. En general son más efectivos las especias frente a organismos gram-positivos, que frente a bacterias gramnegativas: o Canela, clavo y mostaza: gran poder conservante. o Pimienta negra/roja, jengibre: inhibidores débiles frente a una gran variedad de microorganismos. o Pimienta, laurel, cilantro, comino, orégano, romero, salvia y tomillo: actividad intermedia. o Otros: anís, menta, hinojo, apio, eneldo, cúrcuma. La función conservadora se debe a los aceites esenciales que poseen, en cuya composición poseen compuestos tipo eugenol o aldehído cinámico con poder antimicrobiano. También presentan actividad antimicrobiana las oleorresinas de estas especias

Aceites esenciales

Los aceites esenciales son líquidos aceitosos obtenidos a partir de diferentes partes de las plantas como flores, yemas, semillas, hojas, ramas, corteza, hierbas, madera, frutos y raíces. Son mezclas

complejas de ésteres, aldehídos, cetonas y terpenos. Además son compuestos olorosos, muy solubles en alcohol y poco solubles en agua. Para la extracción de estos compuestos se pueden utilizar distintos solventes (acetato, etanol, y cloruro de etileno). Los aceites esenciales derivados de plantas son conocidos por su actividad antimicrobiana contra un amplio rango de bacterias y hongos (Bullerman, 1997). Son relativamente pocos los estudios sobre la actividad antimicrobiana de aceites esenciales en sistemas modelo de alimentos o en alimentos propiamente dichos. Sin embargo, en los estudios realizados se ha logrado ver que la eficacia de los aceites esenciales “in vitro” es frecuentemente mucho mayor que en los alimentos. Recientemente, en la industria alimentaria existe un considerable interés en los extractos y aceites esenciales derivados de las plantas debido a su propiedad de controlar el crecimiento de microorganismos patógenos tales como Fusarium spp., Alternaria spp., Aspergillus spp., Penicillium spp y Rhizopus spp., que han sido reportados como agentes causantes de enfermedades producidas por los alimentos y/o descomposición de los mismos

ANTIMICROBIANOS CLASIFICACIÓN DE ANTIMICROBIANOS Dentro de la clasificación de antimicrobianos naturales y con una posible aplicación en otros alimentos se encuentran un gran numero de sustancias presentes en cortezas, ramas, hojas, flores y frutas de plantas, varios tejidos animales, algunos sistemas enzimáticos, sustancia producidas por microorganismos, entre otros muchos compuestos. Sin embargo, la selección, procesamiento y aplicación comercial de un agente antimicrobiano depende de muchos factores entre los que se encuentran la complejidad del alimento, los factores de procesamiento empleados, de los atributos sensoriales del alimento y del agente antimicrobiano añadido (3) . Los Antimicrobianos naturales se clasifican según su origen en: antimicrobianos de origen animal, antimicrobianos de origen vegetal o antimicrobianos de origen microbiano(2) ANTIMICROBIANOS NATURALES DE ORIGEN ANIMAL La lisozima, también llamada muramidasa, es una enzima natural extraída mediante un proceso físico de la clara de huevo, siendo posteriormente purificada por métodos convencionales. Se encuentra presente de forma natural no solo en la clara de huevo si no también en otras secreciones animales o humanas, como la leche y la saliva (3) . La mayoría de las bacterias afectadas por lisozimas no son patogénicas, su actividad biológica se caracteriza por poseer una acción antibacteriana,atacando a los peptidoglicanos, lo que explica su localización en la pared celular de las bacterias, especialmente en las Grampositivas . El uso de la lisozima en la industria quesera tiene como fin el evitar el desarrollo de los gérmenes anaerobios formadores de gas, especialmente los gérmenes butíricos que producen las indeseables fermentaciones tardías (3) . La lactoferrina fue en principio purificada a partir de la leche, sin embargo está presente en otros fluidos corporales como la sangre y es muy abundante en fluidos mucosos como lágrimas, saliva y secreciones bronquiales posee actividad antimicrobiana (antibacteriana y antifúngica). Las lactoferrinas humana y bovina, despliegan un amplio espectro antimicrobiano, actuando contra bacterias Gram positivas y Gram negativas y contra algunos virus y hongos. Inicialmente se pensó que esta actividad antimicrobiana se debía únicamente a su capacidad de secuestrar hierro. En la actualidad, se sabe que existen diversos mecanismos que contribuyen a la capacidad de esta glicoproteína (3) . La lactoperoxidasa, enzima natural presente en la leche cruda, cataliza la reacción química del tiocianato, que también se encuentra de manera natural en la leche, en presencia de peróxido de hidrógeno. El producto resultante tiene un efecto bacteriostático en la mayoría de las bacterias, e incluso un efecto

bactericida en algunas de ellas, por ejemplo Escherichia coli (4) . Dentro del grupo de los péptidos antibióticos, se encuentran las defensinas como pequeñas proteínas de cisteína ricas en iones, presentes en vertebrados e invertebrados que funcionan como antibióticos naturales en la superficie de la piel. Activas contra bacterias, hongos y virus enclaustrados. La mayoría de las defensinas actúan al penetrar la membrana plasmática microbiana por medio de la atracción eléctrica y, una vez que han penetrado, forman un poro en la membrana que permite la secreción. (12) Se ha constatado que las cecropinas, péptidos líticos de 22-23 aminoacidos presentes en insectos y en el intestino de los cerdos, son capaces de inhibir el crecimiento micelar de A. flavus (4)

ANTIMICROBIANOS NATURALES DE ORIGEN VEGETAL Los principios activos contenidos en las plantas puede ser extraídos mediante diversas técnicas. El método de extracción utilizado depende del tipo de planta a emplear (caracteres organolépticos), de la concentración y solubilidad de los principios activos y de sus propiedades farmacológicas (5). Las fitoalexinas, son sustancias producidas por las plantas como mecanismo de defensa natural para combatir infecciones, o un tratamiento con compuestos naturales o sintéticos como sustancias tóxicas para las bacterias y hongos. (6) Los ácidos orgánicos se encuentran comúnmente en la naturaleza y son reconocidos por ser altamente efectivos en controlar el crecimiento bacteriano. Algunos de estos ácidos tienen el mismo efecto antibacteriano cuando se usan en la producción de embutidos y de carnes procesadas. (7) Hoy en día, gran cantidad de fabricantes utilizan ciertos ácidos orgánicos para ayudar a la conservación de diferentes productos. Sin embargo, la concentración y el tipo de ácidos orgánicos permitida son cuidadosamente probados por los organismos gubernamentales responsables de la Sanidad. Por su solubilidad, sabor y baja toxicidad, los ácidos orgánicos de cadena corta, como el ácido acético, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido propiónico, y ácido sórbico son a menudo utilizados como conservadores o acidificantes. Al considerar la posible utilización como conservadores de otros ácidos orgánicos, es recomendable recordar que la actividad antimicrobiana de estos compuestos suele ser superior a medida que se prolonga la longitud de su cadena molecular (8) . El poder bactericida de los ácidos orgánicos se debe a su penetración dentro de la célula bacteriana produciendo alteraciones metabólicas que acabarán produciendo la muerte celular. Este mecanismo de acción les confiere mayor eficacia frente a bacterias como E. coli, Salmonella sp, Klebsiella sp, Yersinia sp o Campylobacter sp, todas ellas potencialmente patógenas para animales y personas. Sin embargo, bacterias beneficiosas como las bifidobacterias o Lactobacillus sp se ven favorecidas en su crecimiento (9) . Un extracto, preparación seca, o aceite esencial de una planta podría contener cientos de químicos que pueden afectar la calidad y estandarización de extracto Esta falta de uniformidad en la composición de ingredientes botánicos no es sorprendente, ya que los compuestos marcadores en productos botánicos no solo se ven afectados por la variedad de la planta, sino también por el origen geográfico, parte de la planta que se utilice, edad y condiciones de crecimiento de la planta, método de extracción o secado, preparación, empacado y almacenamiento (8) . Varias hiervas como el tomillo, contienen múltiples compuestos activos que representan varias familias químicas. La fracción del aceite esencial de ingredientes botánicos frecuentemente es la fracción química mas inhibitoria del crecimiento y supervivencia de microorganismos (10). Los aceites esenciales están altamente enriquecidos con terpenoides como por ejemplo la albahaca, laurel, canela, chile, clavo, oregano, romero. Otro grupo importante encontrado en plantas que han sido

frecuentemente reportadas por tener actividad antimicrobiana es la familia sulfoxido / isotiocianato, la cual incluye cebolla, ajo, mostaza.(8)

ANTIMICROBIANOS NATURALES DE ORIGEN MICROBIANO Las bacteriocinas son péptidos antimicrobianos producidos por bacterias lácticas. Presentan actividad antimicrobiana contra bacterias Gram positivas estrechamente relacionadas ya sea causantes de deterioro, tales como Lactobacillus helveticus y Brochotrix thermosphacta o patógenas entre las que destacan Listeria monocytogenes y bajo ciertas condiciones contra Salmonella sp y Escherichia coli O157:H (33) . Algunos géneros de bacterias lácticas productoras de bacteriocinas son: Lactococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Pediococcus y Enterococcus (9). Se pueden utilizar por adición directa (nisina), como cultivos iniciadores bacteriocinogénicos en la producción de alimentos fermentados y como bacterias productoras de bacteriocinas en la producción de alimentos no fermentados (2). Sin embargo, se ha encontrado que un aspecto negativo se relaciona con la aparición de resistencias. Por la extrema versatilidad y adaptabilidad de los microorganismos es imposible que hasta hoy, la victoria humana sobre las bacterias patógenas haya sido total. La nisina, es empleada principalmente para prevenir la putrefacción de productos alimenticios procesados térmicamente y empacados, en quesos se recomienda una dosis de 12.5mg/kg. Posee una acción inhibitoria en ciertas especies y en especial sobre las bacterias Gram positivas, tiene poca influencia sobre las bacteria Gram negativas y no tiene ninguna acción sobre hongos y levaduras (12). El antibiótico es también termoestable especialmente en condiciones de acidez, de ahí que la nisina se pueda emplear como adyuvante en el tratamiento térmico.El calor aplicado puede reducirse a solo el necesario para destruir Clostridium botulinum. Este menor tratamiento térmico mejora la calidad del producto. En el proceso combinado calor-nisina evita el desarrollo de las esporas que sobrevivien al tratamiento térmico (12) . El término "pediocinas" se da a los péptidos antimicrobianos sintetizados vía ribosomal por bacterias lácticas del género Pediococcus. Es la segunda bacteriocina más estudiada después de la nisina y su característica más importante es su actividad antilisteria. Sin embargo, pueden presentar actividad contra Bacillus cereus, Clostridium perfringes, C. botulinum, y varias especies de los géneros: Lactobacillus, Leuconostoc, Enterococcus, Pediococcus y Lactococcus. Al igual que la nisina puede presentar actividad contra bacterias Gram (-) tales como: Salmonella sp, Escherichia coli O157:H7, Serratia liquefaciens y Pseudomonas sp, siempre y cuando la permeabilidad de la membrana a estas bacterias haya sido dañada por congelación, calentamiento suave, exposición a ácido acético o EDTA. La bacteriocina más estudiada de este grupo es la pediocina PA-1/AcH (9). La pediocina es la bacteriocina con mayor potencial para ser empleada como bioconservador de productos cárnicos, ya que a diferencia de la nisina A, que es menos soluble a valores de pH comúnmente presentes en carne y productos cárnicos, ésta presenta una gran estabilidad en un amplio intervalo de valores de pH además de presentar actividad antilisteria (23). La Pimaricina (natamicina; polieno, producido por Streptomyces natalensis)es principalmente efectivo levaduras y mohos. La concentración requerida para inhibir ciertas cepas de mohos es en torno a 50-100 veces menor que en el caso del ácido sórbico.(2) Se recomiendan tratamientos de superficie de embutidos crudos-curados de 1mg/dm2 y tratamiento de superficie de queso curado o madurado 1mg/dm2