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