Fernando Merino Rafael
CICLO 2015-I Mdulo:2Unidad: 1 Semana: 4
MICROBIOLOGA AMBIENTAL
CRECIMIENTO Y CONTROL DEL
CRECIMIENTO MICROBIANO
CRECIMIENTO MICROBIANO
CONTROL DEL CRECIMIENTO
MICROBIANO
Conceptos Fundamentales
Factores que afectan la actividad de los agentes fsicos, qumicos y biolgicos
Esterilizacin, Desinfeccin y Antisepsia
Muerte microbiana (Factores D, Z, FI y F)
Procesos de esterilizacin (agentes, condiciones y usos)
Monitoreo de los procesos de esterilizacin (controles)
Remocin de microorganismos por filtracin
OBJETIVOS
Proteccin de la salud
Mantenimiento de la calidad
Proteccin del medio ambiente
PROCESOS:
-remocin
-microbicidas
-microbiostticos
Procesos
DESCONTAMINACIN
(destruccin o remocin)
(agentes fsicos y qumicos)
-Esterilizacin
-Desinfeccin
-Antisepsia
CONSERVACIN (inhibicin)
(Agentes fsicos o qumicos)
QUIMIOTERAPIA
(inhibicin o destruccin para eliminar patgenos)
(Agentes biolgicos)
Desinfeccin:
Reduccin del nmero de microorganismos en un ambiente inanimado
Antisepsia:
Inhibicin o destruccin de microorganismos en la superficie de tejido vivo tendiente a prevenir una infeccin
Procesos de Descontaminacin
Esterilizacin
Proceso cuyo fin es lograr en un producto o lote AUSENCIA DE TODA FORMA DE VIDA o sea la esterilidad
Esterilidad: Trmino absoluto
CINTICA DE MUERTE
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60 80
Tiempo (min)
log
N
so
bre
viv
ien
tes
Nt = No e -kt
TIEMPO DE REDUCCIN DECIMAL (D)
Definicin:
Tiempo en el cual se reduce en un 90% la
poblacin inicial a una temp dada
(disminuye un orden)0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60 80
Tiempo (min)
log
N
so
bre
viv
ien
tes
D = t - to
log No- log N
D
D = -1
pend.
FACTOR DE INACTIVACIN
Definicin: Fraccin de sobrevivientes en un tiempo determinado, para una muestra y un
proceso determinado
fi = N/NoD =
t - to
log No- log N
= 10-t/D
Factores que afectan la actividad de los distintos
agentes
Naturaleza de los microorganismos a controlar y su estado fisiolgico
Nmero de microorganismos
Tiempo de exposicin
Resistencia a calor
Priones
Endosporas bacterianas
Mycobacteria
Virus sin envoltura lipdica
Hongos
Bacterias
Virus con envoltura lipdica
RESISTENCIA
+
_
Efecto de la carga inicial
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60 80
Tiempo (min)
log
N
so
bre
viv
ien
tes
Factores que afectan la actividad de los distintos
agentes
Naturaleza de los microorganismos a controlar
Nmero de microorganismos
Tiempo de exposicin
Concentracin o dosis del agente (temperatura en caso de calor)
Temperatura
Efecto de la concentracin y la temperatura
Agente: dixido de cloro
Microorganismos: esporas de P. italicum
Efecto de la Temperatura lo
g n
m
.o.
via
ble
s
tiempo
60 C
Temp Velocidad de muerte
D100
10
1
70 C
50 C
VALOR Z
Definicin
Cambio de temperatura necesario para reducir 10 veces (una unidad logartmica) el valor D
Z = 20CUn tratamiento de 5 min.
a 100C equivale a 0,5 min
a 120C
0
0,5
1
1,5
2
2,5
90 100 110 120 130 140
T(C)
log
D
Z
Z= T2-T1
log D2-log D1-
Factores que afectan la actividad de los distintos
agentes
Naturaleza de los microorganismos a controlar
Nmero de microorganismos
Tiempo de exposicin
Concentracin o dosis del agente
Temperatura
Matriz
Condiciones de recuperacin
Influencia de la matriz
Presencia de materia orgnica
pH
Actividad de agua
Humedad ambiente
Biofilms
ESTERILIZACIN Proceso cuyo fin es lograr la esterilidad de un producto o lote
SAL: sterility assurance level (probabilidad de sobrevida)
10-6 o mayor (medio interno)
10-3 (contacto con piel o mucosas)
SAL 10-6
probabilidad de una unidad no-estril es menor o igual
a 1 en 106 unidades procesadas
Cmo establezco un protocolo
de esterilizacin para un proceso
para lograr SAL ?
Para un microorganismo (bioindicador) dado de valor D conocido
Estabilidad y seguridad del producto
Tiempo de
exposicin
(min)
m.o.sobrevivientes por
unidad
SAL
0 100 No estril
1 10 No estril
2 1 No estril
3 0.1 1 No estril en 10
4 0.01 1 No estril en 100
5 0.001 1 No estril en 1000
6 0.0001 1 No estril en 10.000
7 0.00001 1 No estril en 100.000
8 0.000001 1 No estril en 1.000.000
Ejemplo: (Bioindicador en las condiciones del tratamiento) D = 1min
65
4
3
2
1
0
5
4
3
6
2
11 2 3 4 5 6 7
Log 10
Tiempo
(min)
A
B
Recu
en
to d
e v
iab
les
Pro
bab
ilid
ad
de
so
bre
viv
ien
tes
Log 10
0
Valor D=1 minuto105
12
10
8
6
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7
Log 10
Tiempo
(min)
Recu
en
to d
e v
iab
les
Pro
bab
ilid
ad
de
so
bre
viv
ien
tes
Log 10
10
8
6
12
4
2
0
Biocarga
D=0.5 min
a 121 C
Bioindicador
D=1 min a 121
C
CONTROL DE ESTERILIZACIN
Controles del proceso
Indicadores: Fsicos
Qumicos
Biolgicos
Post-proceso: TEST DE ESTERILIDAD
CONTROLES DEL PROCESO
Indicador biolgico Microorganismo resistente
Indicador fsico Ej: Temperatura, presin
Indicador qumico Cambio de color
Clasificacin de AGENTES
Segn su naturaleza:
- Fsicos: Calor, radiaciones y filtracin
- Qumicos
- Biolgicos
Segn tipo de accin :- Depende del proceso
remocin, microbicidas,
microbiostticos
AGENTES FSICOS
CALOR
RADIACIONES
FILTRACIN
APLICACIN
Esterilizacin
Desinfeccin
Esterilizacin
Desinfeccin
Esterilizacin
Desinfeccin
CALOR
Calor hmedo
Calor seco
Ambos pueden
ser utilizados en
procesos de
esterilizacin
D (Tiempo de reduccin decimal)Z
Cmo se expresa la resistencia
Trmica ?
Calor hmedo
PROCESOS
Esterilizacin:Vapor saturado a presiones mayores que la
atmosfrica
Tyndalizacin (fraccionada por vapor)
Pasteurizacin
Calentamiento a ebullicin
Apertizacin
UHT
MECANISMOS DE ACCIN
Desnaturalizacin de protenas
Destruccin de cidos nucleicos
Pasteurizacin
LHT (low temperature holding)
30 minutos a 62.8C
HTST (high temperature short time)
15 segundos a 71.6C
Destruye patgenos (Coxiella burnetti, Mycobacterium tuberculosis) y reduce flora de deterioro
Usos: leche, lcteos, jugos de fruta
Calentamiento a ebullicin
Temperatura 100C
Tiempo Variable
Virus y toxinas pueden ser muy resistentes
Usos: desinfeccin de instrumentosPreparacin de conservas (pH
Apertizacin
Producto final libre de microorganismos capaces de crecer en el producto tratado, en las condiciones de distribucin y almacenamiento (temp amb) y de patgenos.Usos: Produccin de conservas en industria alimentariaImplementacin:
Aplicar tiempos mayores de 12 D para esporas de Clostridium botulinum en el producto (3-4 minutos a 121C)
Esterilidad comercial
UHT (Ultra high temperature)
140C-150C durante pocos segundos
Proceso continuo
Necesita envasado asptico
Logra esterilidad comercial
Tyndalizacin
100 C 30 min, 3 das sucesivos
Proceso discontinuo con perodos de incubacin intercalados
Usos: esterilizacin de productos de baja resistencia trmica, cuando no existe otra opcin
Vapor saturado a presiones mayores
que la atmosfrica
Condiciones: Vapor saturado a temperaturas mayores de 100C
(PRECAUCIN: eliminacin total del aire)
Equipo: Autoclave
Alcance: Se puede conseguir esterilizacin
Usos: Esterilizacin de materiales y productos termoestables ( salvo productos oleosos y polvos).
Descontaminacin de desechos biolgicos.
Esterilizacin por calor hmedo
Condiciones :
121C durante 15 minutos, con cargas iniciales bajas
121C durante 30 minutos, con cargas iniciales altas
Indicadores:
Fsicos: Temperatura y/o presin
Qumicos
Indicador biolgico: Geobacillus stearotermophilus
(D 121C=1.5 minutos)
Tamao del inculo: 104 esporas
AUTOCLAVE
Tem
pera
tura
C
100
110
120
15Tiempo (min.)
Perfil de temperatura de un proceso
de esterilizacin por calor hmedo
Etapa de
calentamiento
Etapa de
mantenimiento
Etapa de
enfriamiento
1 2 3
Tratamientos equivalentes
TEMP.(C) TIEMPO(min.) F(min)
121 15 15
126 10 31
115 30 8.1
134 4 15
CALOR SECO
Aire caliente:
Equipo:Hornos elctricos
Alcance: Se consigue esterilizacin (170C, 60 minutos o 160C, 120 minutos)
Usos: a)Esterilizacin de:
materiales resistentes al calor
Sustancias no miscibles en agua (inyectables oleosos, siliconas, vaselina lquida)
Polvos
b) Despirogenizacion (250C 45 minutos o 180C 4hs, o 650 1 min)
Incineracin: Destruccin de material contaminado
Flameado (quemado con alcohol):Desinfeccin
CALOR SECO
Mecanismo de accin:Procesos de oxidacin
Controles de proceso de esterilizacin
Indicadores fsicos y qumicos
Indicador biolgico esporas de Bacillus subtilis var.
niger
(D 160C = 0.3 a 1.8 min, Z=20C, tamao del inculo:
105 esporas)
RADIACIONES
Actividad
antimicrobian
a
Alta energa
Baja energa
Dos tipos: Radiaciones ionizantes
no ionizantes
RADIACIONES IONIZANTES
Caractersticas:
Alta energa, baja longitud de onda
Gran poder de penetracin
Ionizan tomos y molculas
No requieren altas temperaturas
Tipos:
Rayos gamma (60Co o 137Cs)
Rayos catdicos (electrones acelerados)
Dosis:
Energa absorbida.
Unidad: Gray(Gy) = 1J absorbido por Kg
1Gy =100 rad
Parmetros:
D Dosis a la cual se reduce en un 90% la poblacin inicial
Aplicaciones:
Esterilizacin de materiales termosensibles(25kGy)
Esterilizacion comercial de alimentos (radapertizacin) 30-40 kGy
Pasteurizacin de alimentos (Radicidacin) 2,5-10kGy
Mecanismos de accin:
Formacin de radicales libres
Dao al ADN, ARNResistencia:
Priones
Deinococcus radiodurans
Enterococcus faecium
Esporas bacterianas
Virus
Hongos
Bacterias (en gral)
D (kGy) m.o.
3 Bacillus pumilus
1.2 Staphylococcus
spp.
Desventajas:
Equipo especial, personal entrenado
No todos los materiales resisten el tratamiento
Reacciones no deseadas en alimentos
RADIACIONES NO IONIZANTES
EJ: UV
Caractersticas:
Baja energa, sin poder ionizante
Sin poder penetrante
Mxima eficiencia biocida a 260nm
Mecanismos de accin:
Sitio blanco ADN
Formacin de dmeros de timina
Usos:
Desinfeccin de superficies
Desinfeccin de aire y agua
NO SE UTILIZAN PARA
ESTERILIZAR
SINO PARA:
FILTRACIN
Proceso que consiste en pasar una mezcla de lquido y partculas o gas y partculas a travs de un medio poroso que retiene los slidos en su superficie, en su matriz o en ambos.
Aplicaciones:
Desinfeccin
Esterilizacin
Soluciones
Gases
Tipos de filtro
De profundidad
De membrana
Eleccin
Capacidad
Eficiencia
FILTROS DE PROFUNDIDAD
Material: fibroso, granular (fibra de vidrio, algodn,
asbesto, tierra de diatomeas) Canales de
flujo irregularesMecanismos de retencin:
Mecnico
Adsorcin
Ventajas:
-Gran capacidad-Retiene partculas menores por adsorcin
Desventajas:
-No tiene lmite preciso de tamao de partcula
-Desprendimiento de matriz
-Retencin de gran volumen de lquido
Filtros de membrana
Estructura: uniforme, con poros de tamao regular y definido
Materiales: nylon, acero inoxidable, steres de celulosa
Ventajas:
Sin desprendimiento de matriz
Delgados (150m) No retienen grandes volmenes
Lmite de filtracin preciso
Desventajas
Baja capacidad
Usos
Desinfeccin y esterilizacin (0.22 m)
FILTRACIN DE AIRE
Filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air)
Remocin de hasta el 99.97% de partculas mayores de 0.3 micrones de dimetro
Se usan en cabinas o habitaciones de flujo laminar
CONTROL
Retencin Mnima de un 99.97% de partculas generadas mediante ensayo DOP(dioctilftalato) en caliente con un dimetro de 0.3 micrones.
SE USAN PARA Lograr ambientes con nmero de partculas controlado:
FLUJOS LAMINARES
AREAS DE TRABAJO
GRACIAS
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