Uso de Tecnología en la -...
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Uso de Tecnología en laindustria de alimentos
Gustavo González González-Oct 2018
3. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Tecnología 3M Desarrollando Cada Empresa Productos 3M Renovando Cada Hogar Innovación 3M Mejorando
Cada Vida
4. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Ganad
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Desecación por sol
Fermentación: CERVEZA!!!
Salchichas fermentadas (chinos)
Brote ergotismo en Francia. M
icotoxinas-cereales
Uso de ebulliciónApertizaciónPasteur y ferm
entación
Leche en polvoPasteurizaciónRegriferación com
ercial
descubrimiento E. coli
Postulados de Koch.Causa de enfermedad
BAL en leche fermentadas
primer brote S. aureus docum
entado
CODEX
Nuevos patógenos: C. jejuni, L. monocytogenes y A. hidrophila
Primer brote E. coli O157
Métodos Rápidos para M
B: PETRIFILM™
y TECRA™
Primer caso BSE-UK
Desaparece cólera en México
GSFI
Peter Pan-Salmonella
5. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Retos….
• Reducir las enfermedades
asociadas al consumo de
alimentos
• Reducir el desperdicio de
alimentos
• Agricultura sostenible
6. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
✓ Cambio climático
✓ Plagas
✓ Bacterias resistentes a antibióticos
✓ Armas biológicas
✓ hambruna
Los alimentos y el futuro
2050 ✓ 10,000,000 hab en la tierra
✓ Demanda de trigo
✓ Demanda de productos pecuarios, lácteos y aceites vegetales
7. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Introducción
¿Qué se requiere?
✓ Maximizar la producción y disminuir al mínimo el desperdicio de alimentos
✓ 2011: 1.3 billones de toneladas de alimentos se va a la basura
✓ EUA y Europa: 12 veces mas desperdicio de alimento que en África
✓ Alimentos hortofurtícolas, los de desperdicio
• Tirar alimento comestible a la basura
• 115 kg alimento/ persona al año
Desperdicio de alimento
• Producción, cosecha, post-cosecha
• Factores: infraestructura limitada, poca inversión en la producción, atraso tecnológico
Pérdidas alimentarias
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(FAO, 2011)
9. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
¿Cómo considerar…
✓ Nutritivo: características nutricionales a lo largo de la vida de anaquel
✓ Idóneo: Concordancia de contenido con etiquetado de producto
✓ Fresco: ausencia de deterioro en la vida de anaquel
✓ Sensorialmente aceptable: agradable al consumo
✓ Inocuo: no causa daño al consumo; siguiendo las instrucciones
✓ Larga vida de anaquel: oportunidad de venta
¿cómo considerar un alimento apto para consumo?
Cambios que afectan al alimento
Físicos Movimiento del agua
Microbiológicos
Alteración bioquímica perceptible por
microorganismos
QuímicosReacciones como
oxidación, Maillard, actividad enzimática
10. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Deterioro de un alimento
✓ Deterioro de un alimento
• Proceso mediante el cual un alimento pierde sus características hasta el punto que no es
apto para el consumo humano
Definición
Efectos del deterioro
✓ Ácido láctico, acético, propiónico, succínico, butírico
✓ Hidrógeno y CO2
✓ Tioles
✓ Ésteres
✓ Aminas
✓ Peróxidos
✓ Proteasas
✓ Lipasas
✓ amilasas
11. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Mead et al, 1999. Emerging Infectious Diseases 5(5):607-625
¿La gente se enferma por consumer alimentos?
76,000,000 casos
350,000 hospitalizaciones
5,000 muertes
12. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
TRIVIA
¿¿¿Cual es la bacteria que mas
casos causa?
¿Cual es la bacteria que mas
brotes causa?
13. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Agente etiológicoCasos
estimadosActiva
(1996-1997)
Pasiva(1992-1997)
Brotes(1983-1992)
Campylobacter spp 2’453,926 64,577 37,496 146
Salmonella no tifoidica 1’412,428 37,171 37,842 3,640
Shigella spp 448,240 22,412 17,324 1,476
Clostridium perfringens 248,520 6,540 654
Staphylococcus aureus (IASA) 185,060 4,870 487
Yersinia enterocolitica 96,368 2,536
E. coli enterotoxigenica 79,420 2,090 209
Escherichia coli O157:H7 73,480 3,674 2,725 500
E. coli no-O157 (STEC) 36,740 1,837
Bacillus cereus 27,360 720 72
Listeria monocytogenes 2,518 1,259 373
Brucella spp 1,554 111
Salmonella Typhi 824 412
Botulismo 58 29
Vibrio cholerae 54 27
Mead et al, 1999. Emerging Infectious Diseases 5(5):607-625
Casos anuales estimados de ETA en los Estados Unidos
14. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
TRIVIA II
¿Cual es el parásito que mas
casos causa?
¿Cual es el MO que mas brotes
causa; DE TODOS? 10x-Campylo
15. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Mead et al, 1999. Emerging Infectious Diseases 5(5):607-625
Agente etiológicoCasos
estimadosActiva
(1996-1997)
Pasiva(1992-1997)
Brotes(1983-1992)
Giardia lamblia 2’000,000 107,000 22,907
Crysptosporidium parvum 300,000 6,630 2,788
Toxoplasma gondii 225,000 15,000
Cyclospora cayetanensis 16,264 428 98
Trichinella spiralis 52 26
Virus tipo Norwalk 23’000,000
Rotavirus 3’900,000
Astrovirus 3’900,000
Virus de la Hepatitis A 83,391 27,797
Casos estimados de ETA en los Estados Unidos
16. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Enfermedad No. Casos
Amebiasis intestinal 762,937
Otras helmintiosis 400,759
Ascariasis 173,937
Otras infecciones intestinales por protozoarios 146,164
Salmonelosis 109,536
Intoxicación alimentaria bacteriana 40,599
Giardiasis 36,918
Tifoidea 31,790
Hepatitis A 21,386
Shigelosis 19,441
Brucelosis 1,988
Teniasis 393
Cisticercosis 306
Oncocercosis 125
Cólera 0
Marea roja 0
Casos nuevos de enfermedad reportados en México, 2005
Secretaría de Salud. Información Epidemiológica de Morbilidad, 2005
17. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
TRIVIA III
¿Cual es la bacteria que mas
casos/brotes causa?
¿Cual es la bacteria con la mayor
taza de mortalidad? 11%
18. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Agente etiológico Brotes Casos Defunciones*
Salmonella 942 49,431 33 (0.07%)
Escherichia coli (EHEC, ETEC, EAEC) 224 8,114 12 (0.15%)
Clostridium perfringens 187 9,496 4 (0.04%)
Staphylococcus aureus 143 4,179 3 (0.07%)
Shigella 110 5,232 1 (0.02%)
Campylobacter 86 1,979 1 (0.05%)
Bacillus cereus 51 1,262 0 (0.0%)
Clostridium botulinum 25 108 2 (1.9%)
Vibrio parahemolyticus 30 653 0 (0.0%)
Listeria monocytogenes 14 356 40 (11.2%)
Yersinia enterocolitica 10 114 1 (0.9%)
Vibrio cholerae 4 14 0 (0.0%)
Brotes de ETA reportados en los Estados Unidos, 1993-2002
MMWR 2000; 49(No. SS-1) y MMWR 2006; 55(No. SS-10)
* (%) = numero de muertes/numero de casos X 100
19. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Agente etiológico No. Brotes No. Casos Defunciones*
Salmonella spp 36 2,409 2 (0.08%)
Escherichia coli 11 1,024 5 (0.49%)
Staphylococcus aureus (IASA) 7 262 0 (0.0%)
Vibrio cholerae 5 62 0 (0.0%)
Brucella spp 4 77 0 (0.0%)
Shigella spp 3 67 0 (0.0%)
Bacillus cereus 3 67 0 (0.0%)
Botulismo 2 17 3 (17.7%)
Vibrio parahemolyticus 1 111 0 (0.0%)
Campylobacter spp ND ND ND
Listeria monocytogenes ND ND ND
Yersinia enterocolitica ND ND ND
Clostridium perfringens ND ND ND
Sistema de Información Regional para la Vigilancia Epidemiológica de las ETAs, Organización Panamericana de la Salud
Brotes de ETA reportados en México, 1993-2002
* (%) = numero de muertes/numero de casos X 100
20. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Mead et al, 1999. Emerging Infectious Diseases 5(5):607-625
Agentes etiológicos de ETA y defunciones
21. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Mead et al, 1999. Emerging Infectious Diseases 5(5):607-625
Agentes etiológicos de ETA y defunciones
22. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
TRIVIA IV
¿Cual es el grupo alimenticio que más
brotes causa?
¿Cuál es el alimento que más muertes
causa?
¿Cuál es el alimento que más casos
causa?
23. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Alimento No. Brotes No. Casos Defunciones
Pescado 477 2,388 1
Carne de aves 397 6,858 15
Frutas y verduras 345 22,890 9
Carne de res 274 7,394 9
Mariscos 198 3,626 0
Carne de cerdo 152 3,337 1
Lácteos 106 2,505 1
Huevos 102 2,579 3
Otro tipo de ensaladas 97 4,547 0
Comida mexicana 32 1,614 0
Ensaladas con huevo, pollo o pescado 16 1,381 0
Helados 15 1,194 0
Ensalada de papa 14 555 2
Comida china 10 163 0
Múltiples alimentos 2,341 70,674 40
Alimentos involucrados en brotes de ETA en EUA, 1993-2002
MMWR 2000; 49(No. SS-1) y MMWR 2006; 55(No. SS-10)
24. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Alimento No. Brotes No. Casos Defunciones
Lácteos 46 1,271 4
Carnes de aves 45 1,641 5
Carnes rojas 26 1,006 2
Pescados 24 886 11
Frutas y Hortalizas 17 308 0
Postres 16 337 4
Bebidas 5 87 13
Huevo-mayonesa 3 285 0
Hongos 47 240 24
Mixtos 78 3,931 8
Alimentos involucrados en brotes de ETA en México, 1993-2002
Sistema de Información Regional para la Vigilancia Epidemiológica de las ETAs, Organización Panamericana de la Salud
25. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Alimentos que se consumen crudos
• Frutas y hortalizas
• Mariscos
Alimentos sometisoa cocción y/o enfriamiento inadecuado
• Carnes y pescado
Alimentos RTE
Alimentos de mayor riesgo como causa de brotesde ETA
26. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
¿Cúales son las necesidades de la “industria” de Alimentos?1. ASEGURAR la calidad e inocuidad?
2. Mucha producción y poca limpieza
3. Liberación automática
4. Prevenir la contaminación
5. Mantener costos de produccción
6. Bajos costos humanos
7. Metodologías rápidas
8. Contar con métodos certeros
9. Respeto al medio ambiente
10. Proveedores certificados
1. ASEGURAR calificación
2. Muchas prácticas y pocos reportes
3. Salir del examen y tener resultado
4. Evitar el atraso de tarea
5. No acabarse la quincena
6. No gastar en invitar
7. Estudiar express
8. Estudiar express y sacar cien
9. Todos somos ecologistas
10. Estudiar con el ñoño
27. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
En un mundo donde todo es variable….
Variabilidad
Mano de Obra
Maquinaria
Materias primas
Mediciones
Medio ambiente
Método
28. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Máximas de auditoría
1.-Decir lo que haces
2-Hacer lo que dices
3.-Demostrarlo
s
Tecnología
ATP para verificación de limpieza
30. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Característica Evaluaciónvisual
Pruebas de Microbiología
Bioluminiscencia
ATP
Rápida ✓ X ✓
Objetiva X ✓ ✓
Sensible X ✓ ✓
Detecta residuosde alimentos
✓ X ✓
Simple ✓ X ✓
31. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
¿De dónde proviene el ATP en una superficie?
32. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
¿Cómo funciona la prueba de bioluminiscencia?
Luciferinluciferasa
Bioluminiscencia
33. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Ventajas del sistema
• Liberación rápida y objetiva
• Toma de decisiones
• Identificación de zonas críticas
• Prevención de la contaminación
• Fácil de usar
• Análisis de tendencias
s
Tecnología
Detección de microorganismosindicadores
35
3M Health Care AcademySM
¿Qué son las placas Petrifilm?
✓ Medios de cultivo listos para usarse, en formato de placa rehidratable
✓ Placas listas para usarse
Placas PetrifilmMetodologías
rápidas
36
3M Health Care AcademySM
Composición de una placa PetrifilmTM
Película plástica
Adhesivo+ indicador + nutrientes específicos
Gel soluble en frío
Nutrientes específicos + gel
Adhesivo
Película plástica con cuadrícula
37
3M Health Care AcademySM
Lavar y esterilizar material
Preparar medios de
cultivo. esterilizar
Preparar Muestras
Inocular Incubar Contar
40% tiempo 60 % tiempo
Método tradicional
38
3M Health Care AcademySM
Impacto de las placas PetrifilmTM en ellaboratorio y control de calidad
39
3M Health Care AcademySM
Lectura e interpretación
s
Tecnología
Detección de microorganismos Patógenos
ELISA Principle (Positive Reaction)
Antibody
Bacteria (background)
Bacteria (Target)
Enzyme Linked Antibody
(Conjugate)
Enrichment Sample
Wash
Conjugate
Wash
Substrate(Enzyme detected – colour change)
ELISA Principle (negative reaction)
Antibody
Bacteria (background)
Bacteria (Target)
Enzyme Linked Antibody
(Conjugate)
Enrichment Sample
Wash
Conjugate
Wash
Substrate(No enzyme detected
No colour change)
Reacción en Cadena de la Polimerasa
Polimerasa:
• Taq polimerasa duplica DNA
Reacción en Cadena
• El producto de la reacción es
empleado para amplificar la
misma reacción
• Incremento rápido de la
cantidad de producto
Polymerase Chain Reaction (PCR)
Karry Mullis 1985
Premio Nobel 1993
Polimerasa Termo EstableThermus aquaticus (Thermophilus
aquaticus)
Descubierta en un Geiser
Parque Nacional Yellowstone
T óptima de crecimiento 70°C
50-80°C
Taq Polimerasa
• 72°C Temp óptima
Propiedades de la DNA PolimerasaRequiere un ADN molde para duplicar
Puede extender una pieza existente
• Primers (Iniciadores, Cebadores)
Siempre sintetiza de 5’ a 3’
• Mg2+
• Conc. Sales
• pH
• dNTP’s
P P P P PP P
PP
P
OH
PP
P
PP
P
PP
OH
PP + H2OP P P P
PP
P P
OH
PP
P
PP
PPP
P
OH
P
PP
5’ 3’
¿Cómo funciona?
A G CT
A AG C T G C A T G T C A C A G T G A C A T T G C T A G CG C T CA T A G C T TA G A G C C A G T C T GA G CAT CG GT CA AT CT GCT A GA GG CCA TGCA AT G TC A CT G TA C A GAG C G TC TT
C A G T C
Iniciador 2
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C
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Iniciador 1
Taq Polimerasa
A temperatura ambiente las cadenas de ADN se encuentran apareadasEl termociclador incrementa la temperatura a 92°C desnaturalizando el ADNLa disminución de la temperatura en el termociclador a ~ 55°C permite que los
iniciadores se apareen con su respectiva cadena complementaria
La Taq Polimerasa se une a las regiones de apareamiento de los iniciadores y sintetiza la cadena
complementaria de ADN cuando se mantiene una temperatura de 72°C en el termociclador.La Taq Polimerasa identifica y adiciona la base complementaria a la cadena molde.
¿Cómo se detecta la amplificación?PCR Punto final
Una vez concluidos ~ 40 ciclos en
el termociclador, las muestras se
sacan para correr una
electroforesis en gel de agarosa.
Se cargan las muestras en el gelSe aplica corriente al gel para
generar un campo eléctrico.
Las moléculas de ADN se
encuentran cargadas
negativamente, por lo que migran
al ánodo.
Las moléculas de ADN migran de
acuerdo al tamaño de las mismas,
las más pequeñas migran más
rápidamente.
El gel se tiñe y se observa bajo una
lámpara de luz UV
La presencia de una banda de un
PM determinado indica que hubo
reacción de amplificación.
La amplificación inespecífica se
puede observar al obtener más de
una banda, o bandas de PM
diferente a la esperada.
¿Cómo se detecta la amplificación?PCR Tiempo Real (Fluoróforos Intercalativos)
A G CT
A AG C T G C A T G T C A C A G T G A C A T T G C T A G CG C T CA T A G C T TA G A G C C A G T C T GA G CAT CG GT CA AT CT GCT A GA GG CCA TGCA AT G TC A CT G TA C A GAG C G TC TT
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Iniciador 2
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G
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A
T
G
G
A
A
C
C
T
AG C GT
Iniciador 1
Taq Polimerasa
La reacción de PCR se lleva a cabo de la manera normal. Colocando el ADN molde,
iniciadores, dNTP’s y la Taq PolimerasaAl mix de reacción se añade el fluoróforo intercalativo.
El fluoróforo se intercala a lo largo de la molécula de ADN de doble cadena. Una vez
incorporado al ADN el fluoróforo es capaz de emitir luz si es excitado por la longitud de
onda adecuada.
Después de terminado cada ciclo en el termociclador, el fluoróforo es excitado y la
fluorescencia emitida se detecta en el instrumento.
¿Cómo se detecta la amplificación?
Cadena de ADN Bacteriano
Iniciador
Específico
de ADN
Polimerasa
Isotérmica de
ADN
ATP Sulfurilasa
Luciferasa
dNTP’s
En el primer paso, el iniciador se une a una región específica de ADN blanco.Una vez que el iniciador se ha pegado, la Polimerasa Isotérmica de ADN es capaz de unirse.El iniciador es el componente que le da especificidad al ensayo. Se une
únicamente a una secuencia genómica altamente específica dentro del
organismo blanco.
La Polimerasa Isotérmica de ADN produce varias copias del ADN blanco en corto tiempo a una temperatura constante de 60° C
La enzima ATP Sulfurilaza produce moléculas de ATP a partir de iones
Pirofosfato (PPi) y 5’ Fosfosulfato de Adenosina (APS)La Luciferasa es la enzima que le permite brillar a las luciérnagas La enzima
consume moléculas de ATP para emitir fotones de luz.
Los dNTP’s son las moléculas base (monómeros) que conforman las cadenas de ADN.
Cada vez que una base se adiciona a la cadena por la Polimerasa de ADN, se libera
una molécula de PPi.
A una temperatura constante de 60°C, la Polimerasa Isotérmica de ADN produce una cadena complementaria de ADN adicionando dNTP a la secuencia.
Conforme se adiciona una base de dNTP a la nueva cadena de ADN, se libera una
molécula de PPi como subproducto de la reacción.
La enzima ATP Sulfurilasa combina las moléculas de PPi con moléculas de APS para
producir ATP.Al producirse moléculas de ATP, son consumidas por la enzima Luciferasa para
producir fotones de luz. La luz emitida es detectada por el equipo MDS.
5’ Fosfosulfato de
Adenosina (APS)
El 5’ Fosfosulfato de Adenosina (APS) es la molécula precursora que se combina con el
PPi para generar ATP.
Durante el paso de lisis se libera el ADN de las bacterias para posteriormente transferir
20µL de la muestra al tubo de reacción.
52. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M
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Bioluminescence
drops
Exponential amplification of
target DNA
Positive results in as early as 15 minutes help you make critical decisions faster
53. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M
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Recalls costosos de la historia
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año (EUA)
10) 1992, Jack inthe Box.Hamburguesas
160MDD
9) 1996, Odwalla.Jugo
12MDD8) 1997, HudsonBeef
624MDD
7) 1998, Sara Lee
76MDD
6) 2006, Espinacas
350MDD
5) 2007, Peter pan
15-20MDD
4) 2007, Menu petfoods. Químico
24MDD
3) 2008,Westland/Hallmark Meat. Video
117MDD
2) 2008, Tomates
250MDD
1) 2009, Peanutof America
70MDD
55. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Consideraciones epidemiológicas
Agua
Res y pollo
Jamones y postres
Marinos
Gravy y carnes cocinadas
Conservas y curados
Leche cruda
Queso crudo
Arroz
Molida de res
Berries
Salmonella
Hepatitis A
S. aureus
Vibrio parahaemolyticus
C. perfringens
B. cereus
C. botullinum
E.coli
C. cayetanensis
L. monocytogenes
Campylobacter
BrucellaDeshidratados
56. All Rights Reserved.10 October 2018© 3M 3M Confidential.
Conclusiones
• Enfocarnos en la prevención
• Todo es urgente
• El estándar de oro es el cultivo…..Hasta ahora
• Todas las metodologías tienen ventajas y desventajas
• La selección del método deberá encajar a las necesidades corporativas
• Los microorganismos no son números ni analitos
• Lo único constante es la variabilidad
• Coexistencia pacífica con los microorganimos
• Las acciones y decisiones con responsabilidad
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Thank you