MICROBIOLOGÍA DE LA LECHE CRUDA
Parte I
Parte I
Ya en la antigüedad se aprovechaba la actividad de las bacterias para la elaboración de productos lácteos y para la conservación de la leche, fue así como se inicio la elaboración del yogurt y otras bebidas lácteas fermentadas, donde, como resultado del metabolismo fermentativo de la lactosa y la consecuente producción de ácido láctico, se conseguía la variación de las características físico-químicas de la leche y se prolongaba su vida útil.
Una de las ramas de la industria láctea que depende en gran manera de la actividad de los microorganismos, es la industria de los quesos.
Una gran variedad de ellos han sido elaborados bajo la actividad enzimática de diversas especies bacterianas y fúngicas.
En la elaboración de mantequillas también se utilizan cultivos bacterianos seleccionados por su habilidad de producir ácido y sabor.
Otros microorganismos deben ser estudiados no por su utilidad, si no por la capacidad de alterar la composición y características organolépticas de la leche y derivados lácteos o por ser agentes causales de enfermedad en los consumidores.
En general se puede resumir la importancia del estudio microbiológico de la leche basado en esos tres aspectos:
*Los microorganismos producen cambios deseables en las características físico químicas de la leche durante la elaboración de diversos productos lácteos.
*Los productos lácteos y la leche pueden contaminarse con microorganismos patógenos o sus toxinas y provocar enfermedad en el consumidor.
*Los microorganismos pueden causar alteraciones de la leche y productos lácteos haciéndolos inadecuados para el consumo.
En la leche cruda pueden encontrarse microorganismos de los diferentes grupos: bacterias, hongos (mohos y levaduras) y virus, los cuales serán descritos brevemente a continuación, de acuerdo a su importancia en la industria láctea.
Contaminación de la Leche
Los diferentes microorganismos alcanzan la leche por dos vías principales: la vía mamaria y el medio externo.
1. Mamaria: los microorganismos que pueden alcanzar la ubre, igualmente pueden llegar a contaminar la leche antes o después del ordeño.
Estos microorganismos pueden alcanzar la leche por vía mamaria ascendente o mamaria descendente.
Por vía ascendente lo hacen bacterias que se adhieren a la piel de la ubre y posterior al ordeño entran a través del esfínter del pezón (Staphilococcus aureus, Streptococcus, Coliformes).
La vía descendente o hematógena la utilizan los microorganismos que pueden causar enfermedad sistémica o tienen la propiedad de movilizarse por la sangre y a través de los capilares mamarios llegar a infectar la ubre (Salmonellas, Brucellas, Mycobacterium tuberculosos).
2. Medio externo: la contaminación de la leche puede ocurrir una vez que ésta ha sido extraída de la glándula mamaria.
Los utensilios, tanques de almacenamientos, transportes e incluso el personal que manipula la leche, son fuentes de contaminación de microorganismos que utilizan esta vía, que en algunos casos son las más abundantes, causantes de grandes pérdidas en la calidad del producto.
Fuentes de Contaminación de la Leche Cruda
Las Principales fuentes de contaminación de la leche cruda son:
Los microorganismos pueden entrar por vía mamaria ascendente a través del esfínter del pezón, es por ello que cualquier lesión que afecte la integridad del mismo, facilitara un aumento en la contaminación.
La leche puede también contaminarse al salir por medio de pelos o suciedad que se
desprenden de los animales.
La ubre está en contacto con el suelo, heno, y cualquier superficie donde las vacas se echen, de allí que los pezones sean considerados como una fuente importante de esporas bacterianas.
En animales enfermos, (vacas con mastitis) aumenta el número de microorganismos en leche.
El animal
Teóricamente la leche al salir del pezón debería ser estéril, pero siempre contiene de 100 a 10.000 bacterias/mL, una baja carga microbiana que puede no llegar a multiplicarse si la leche es manipulada adecuadamente. 
Los microorganismos pueden entrar por vía mamaria ascendente a través del esfínter del pezón, es por ello que cualquier lesión que afecte la integridad del mismo, facilitara un aumento en la contaminación.
La leche puede también contaminarse al salir por medio de pelos o suciedad que se
desprenden de los animales.
La ubre está en contacto con el suelo, heno, y cualquier superficie donde las vacas se echen, de allí que los pezones sean considerados como una fuente importante de esporas bacterianas.
En animales enfermos, (vacas con mastitis) aumenta el número de microorganismos en leche.
Origen de los Microorganismos de la Leche
| |
Origen
|
Numero de bacterias/mL
|
Salida del pezón
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500-1000
|
Equipo de ordeño
|
1000-10000
|
Tanque de refrigeración
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5000-20000
|
Fuente: Amiot, J. 1991.
Una vaca padeciendo de mastitis clínica puede producir una leche con 107 bacterias/mL y si es subclínica de 105 a 106 bacterias/mL. Str. agalactiae, Str. dysgalactiae y Str. uberis son bacterias comúnmente asociadas a cuadros de mastitis. Igualmente, aunque poco frecuente, pueden causar mastitis Escherichia coli, Pseudomona aeruginosa, Clostridium, Bacillus, Pasteurella, Proteus, Serratia.
Uno de los microorganismos más frecuentemente causante de mastitis es el Staphylococcus aureus, el cual además es resistente al tratamiento antibiótico común y es capaz de producir una enterotoxina, que por su termo-resistencia no es destruida en la pasteurización, pudiendo llegar a causar enfermedad en el consumidor.
Cantidad De Flora En Leche Recien Ordeñada
| |
Contaminación de la leche
|
Frecuencia
(%)
|
<100
|
41
|
100-1.000
|
35
|
1.000-10.000
|
23
|
>10.000
|
1
|
Fuente: Amiot, J. 1991
Aire
El aire representa uno de los medios más hostiles para la supervivencia de los microorganismos debido a la constante exposición al oxigeno, cambios de temperatura y humedad relativa, radiación solar, etc.
Es por ello que solo aquellos microorganismos resistentes podrán ser capaz de permanecer en el aire y llegar a contaminar los alimentos.
Los microorganismos Gram negativos mueren rápidamente mientras que los Gram positivos y aquellos esporulados pueden persistir por largo tiempo.
En el aire se pueden encontrar Micrococcus, Streptomyces y esporas de mohos como Penicillium y Aspergillus.
Las levaduras raramente se encuentran en suspensiones aéreas.
Agua
El agua utilizada para la limpieza de los equipos y utensilios de ordeño, la higiene del animal y del personal, debe ser lo más limpia posible. 
El agua puede ser una fuente importante de microorganismos psicróffilos (Pseudomonas) y por contaminación de esta, de bacterias coliformes.
Suelo
El suelo es la principal fuente de microorganismos termodúricos y termófilos.
La leche nunca entra en contacto con el suelo pero si los animales, utensilios y personal, de manera que es a través de ellos que los microorganismos telúricos (Clostridium) pueden alcanzar a contaminar la leche.
El ordeñador
El ordeñador puede llegar a jugar un papel importante en la contaminación de la leche, sobre todo cuando el ordeño es manual.
En nuestro medio es frecuente observar como el personal encargado del ordeño no se lava las manos y peor aún se las humedece en la misma leche para lograr lubricación que facilite el ordeño.
Las heridas infectadas en manos y brazos pueden ser fuentes de algunos de estos microorganismos.
Estiércol
El estiércol es la fuente principal de microorganismos coliformes.
Estos pueden alcanzar la leche a través del animal o del ordeñador así como también por medio de los utensilios mal higienizados.
Utensilios y Transporte
El contacto de la leche con el material de ordeño y su permanencia en los tanques y transporte puede multiplicar por un factor de 2 a 50 la flora microbiana presente.
De allí que la higiene adecuada de estos, por medio de agentes desinfectantes, afecta significativamente la calidad sanitaria de la leche.
La flora microbiana proveniente de esta fuente puede ser diversa, pero la más frecuente es flora termorresistente, razón más que suficiente para exigir al máximo la higiene.
Control de la Contaminación
El empleo de sistemas de ordeño mecánico ayuda reducir la contaminación a partir del animal, ordeñadores, aire y suelo.
De manera que la contaminación en este caso estará mayormente en los tanques de almacenamiento y en el sistema de ordeño en si mismo.
A través de campañas de educación se puede reducir la contaminación por parte del personal, así como una supervisión cercana para evitar que personas enfermas participen en la labor diaria de ordeño.
Deben ejecutarse programas sanitarios preventivos sobre el rebaño, con lo cual no solo se logra una producto de buena calidad si no que también se incrementa la productividad.
Además debe evitarse ordeñar animales enfermos o bajo tratamiento medicinal.
En fin, tomando en cuenta las principales fuentes de contaminación, pueden tomarse diversas medidas encaminadas a evitar el contacto de estas con la leche y mejorar su calidad sanitaria final.
Factores que Afectan el Crecimiento de Microorganismos
Una vez que los microorganismos han alcanzado la leche comienza un periodo de adaptación de estos al medio circundante, la duración de este periodo así como la capacidad para multiplicarse esta condicionada al efecto de varios factores intrínsecos, extrínsecos e implícitos, los cuales serán discutidos brevemente en los apartes siguientes.
Factores Intrínsecos:
Los factores intrínsecos son aquellos que tienen que ver con el alimento en si, su composición y características.
Dentro de este grupo está el pH, actividad de agua (Aw), potencial de oxido reducción(Redox) cantidad de nutrientes y sistemas antimicrobianos.
pH
La gran mayoría de bacterias y hongos crecen a pH cercano a la neutralidad.
El pH de la leche normal se encuentra entre 6.5 a 6.7, ligeramente ácido, esto favorece el crecimiento de una flora microbiana diversa.
Sin embargo son las bacterias y de ellas el grupo de las ácido lácticas las que se ven favorecidas para crecer el la leche a pH normal.
Rangos de pH para el Crecimiento de los Microorganismos
| |||
Grupo
|
Rango
|
Optimo
| |
Bacterias
|
4,5 - 9
|
6,5 - 7,5
| |
Levaduras
|
2 – 11
|
4 – 6
| |
Mohos
|
2 - 9
|
-
| |
Actividad del agua (aw)
En los alimentos no toda el agua se encuentra en estado libre, una parte se puede encontrar ligada a las proteínas o formando parte de otros compuestos.
El 87,5 % de la leche esta constituido por agua, una parte esta ligada a las caseínas y una mayor se encuentra en estado libre.
La actividad de aw de la leche esta estimada en 0,99, la del agua pura es 1,00.
Los microorganismos así como todos los seres vivos necesitan presencia de agua para la mayoría de los procesos metabólicos.
Sin embargo debido a la excesiva humedad de la leche algunos mohos y levaduras se les dificulta la multiplicación de allí que sean considerados de mayor importancia en productos lácteos deshidratados que en leche fluida.
Actividad de agua (aW) a la cual crecen algunos microorganismos
| |
GRUPOS
|
aW
|
Bacterias G –
|
0,97
|
Bacterias G +
|
0,90
|
Levaduras
|
0,88
|
Hongos filamentosos
|
0,80
|
Bacterias halófilas
|
0,75
|
Hongos xerófilos
|
0,61
|
Potencial de Óxido-Reducción (Redox, Eh):
El potencial redox de los alimentos esta determinado por la presencia de elementos reductores (que ganan oxigeno o pierden electrones) y oxidante (que pierden oxigeno o ganan electrones).
El Eh puede tener valores positivos, cuando la sustancia o el alimento se comporta como oxidante o negativos cuando se comporta como reductor.
El oxigeno disuelto en la leche contribuye a que la misma posea un Eh de +250 a +350 mV (milivoltios).
Los microorganismos al multiplicarse, debido a su metabolismo liberan electrones y consumen oxigeno, lo cual hace que el Eh disminuya.
En medios no “bufferados” una pequeña parte de microorganismos (105 /g) pueden causar cambios en el potencial, en cambio en alimentos bien amortiguados una población mayor (108 /g ) apenas modificará el Eh.
Según las necesidades de oxigeno los microorganismos se clasifican en:
Aerobios Estrictos
Los que necesitan oxigeno para desarrollarse, no se multiplican en ambientes anaeróbicos. Ejemplos: Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, mohos.
Anaerobios Facultativos
Son microorganismos que pueden crecer en presencia o ausencia de oxigeno. Ejemplo: Enterobacterias, Staphylococcus.
Anaerobios Estrictos:
Microorganismos que solo crecen en ausencia de oxigeno. Ejemplos: Clostridium, Propionibacterium
Microaerófilos
Aquellos que para crecer necesitan solo una pequeña fracción de oxigeno en la atmósfera. Ejemplos: Lactobacillus, Streptococcus, Pediococcus
Por lo general en ciertos alimentos el desarrollo inicial de los microorganismos es aeróbico y posteriormente al reducirse el Eh comienza el desarrollo de los anaeróbicos.
En la leche las bacterias ácido-lácticas se consiguen en abundancia y por ser varias de ellas anaerobias facultativas, pueden desarrollarse en ambos ambientes.
Contenido de Nutrientes
Sin embargo es válido notar que se encuentran pocos aminoácidos libres y péptidos de bajo peso molecular, de allí que las bacterias que no posean la capacidad de sintetizar enzimas proteolíticas se verán en mayor dificultad para crecer.
Pero en la leche se dan diversa asociaciones de microorganismos que mediante relaciones simbióticas logran desarrollarse en el medio.
Algunas de estas asociaciones se aprovecha para la elaboración de productos lácteos, como ejemplo se puede citar el yogurt, donde se da una simbiosis entre el Streptococcus y el Lactobacillus.
Componentes y Sistemas antimicrobianos de la leche
En la leche se encuentran diversos sistemas antimicrobianos que pueden proteger a la glándula contra infecciones y a la leche de la contaminación.
Desgraciadamente la protección es limitada y de poca duración posterior al ordeño. Entre estos sistemas tenemos:
Lactoferrina
Es una glicoproteína que tiene la propiedad de unirse al hierro, similar a la transferrina de la sangre.
Se encuentra en altas concentraciones en la leche de los animales que no se ordeñan y en la de aquellos afectados por mastitis.
Inhibe la multiplicación de las bacterias al privarlas del hierro y puede proteger a la ubre seca de la infección por Escherichia coli
Se ha demostrado que altas concentraciones de citrato y bajas de bicarbonato reducen su capacidad de unión con el hierro, disminuyendo por lo tanto su acción inhibitoria.
La concentración de lactoferrina esta correlacionada positivamente con el número de PMN, ya que ésta es derivada de estas células durante la inflamación de la ubre.
Además la acción de la lactoferrina es acelerada por la presencia de lisozima, derivada también de los PMN.
En leche de búfala se han encontrado concentraciones de 0,320 mg/mL, mayores a la reportadas en leche de vaca (0,200 mg/mL). A
ctualmente se estudian derivados de lactoferrina bovina (apo-lactoferrina, holo-lactoferrina, lactoferrina B) con el fin de utilizarlas como biopreservadores en alimentos.
Inmunoglobulinas
Pero también actúan a nivel local para evitar o reducir la severidad de las mastitis, causada por gérmenes susceptibles al sistema complemento-anticuerpo que opera en la glándula.
Además pueden neutralizar toxinas o actuar como opsoninas para facilitar la fagocitosis por parte de los polimorfonucleares.
Además pueden neutralizar toxinas o actuar como opsoninas para facilitar la fagocitosis por parte de los polimorfonucleares.
Sistema Lactoperoxidasa – Tiocianato - Peróxido de hidrógeno (LP):
Puede llegar a representar el 1% de las proteínas totales de esta.
El tiocianato se encuentra en diferentes concentraciones dependiendo principalmente de la alimentación del animal; se ha reportado valores de 5,9 a 8,94 mg/L en leche cruda de búfala y de 1,2 a 14,5 mg/L en leche de vaca.
El tiocianato se encuentra en diferentes concentraciones dependiendo principalmente de la alimentación del animal; se ha reportado valores de 5,9 a 8,94 mg/L en leche cruda de búfala y de 1,2 a 14,5 mg/L en leche de vaca.
El peróxido de hidrógeno, procede de los microorganismos que producen esta sustancia, (ejemplo los estreptococos) y de los PMN.
El sistema LP, destruye los microorganismos por oxidación de sus sistemas enzimáticos, actuando como sustrato el peroxido de hidrógeno y como cofactor el tiocianato.
Este sistema antimicrobiano solo inhibe temporalmente ciertas bacterias (estreptococos del grupo B y N), aunque tiene poder bactericida sobre otras.
Bacterias catalasa positiva, Gram negativos como Pseudomonas, Coliformes, Salmonella y Shigella, son inhibidas por el sistema.
La letalidad depende del pH, temperatura, tiempo de incubación y densidad celular.
La activación del sistema LP puede incrementar la vida útil de la leche por inhibición microbiana, mejorar la calidad microbiológica de la leche al ofrecer un efecto bacteriostático sobre la flora láctea y un efecto bactericida sobre coliformes.
Aglutininas
Son anticuerpos capaces de aglutinar las bacterias sensibles de una manera específica, formando masas agrupadas que son arrastradas a la superficie por los glóbulos grasos o se depositan en el fondo en la leche desnatada.
El resultado es una verdadera inhibición por separación física. Son activas sobre un gran número de estreptococos lácticos y lactobacilos.
También actúan sobre enterobacterias. Son más abundantes en el calostro.
Se destruyen fácilmente con el calentamiento sobre los 60 ºC.
Fagocitosis:
El principal mecanismo de defensa de la ubre lo constituyen los fagocitos polimorfonucleares (PMN).
Una ubre sana puede excretar de 100.000 a 500.000 células por mL, de las cuales el 10% son PMN. En una ubre enferma, el número de células puede llegar a 10.000.000 por mL, siendo el 90 % PMN.
La fagocitosis y la destrucción de bacterias por los PMN es menos eficiente en la leche que en la sangre, debido principalmente a que los mismos ingieren grandes cantidades de grasa y caseína, razón por la cual la ubre puede llegar a ser fácilmente infectada, aún con un pequeño número de patógenos.
Otros sistemas antimicrobianos
Existen otros sistemas descritos en la leche pero que aun no se conoce su modo de acción o bien son de menor importancia son la Vitamina B12, cierto factor descritos en vacas cercanas al secado.
La lisozima enzima que se encuentra en mayor abundancia en la leche de madres humanas se encuentra en cantidades trazas en la leche de vaca y tiene la propiedad de producir la lísis de las bacterias
Factores Extrínsecos:
Los factores extrínsecos son los que tienen que ver con el ambiente donde se almacenan los alimentos. Entre ellos están la temperatura, la humedad relativa y los gases atmosféricos.
Temperatura:
No todos los microorganismos crecen a la misma temperatura.
Según la temperatura óptima de crecimiento se pueden distinguir tres grupos: los mesófilos, los psicrófilos y los termófilos.
Al grupo de las bacterias Mesófilas pertenece la mayoría de la flora que se encuentra con mayor frecuencia en la leche, principalmente las bacterias lácticas.
Bacterias Psicrófilas
Bacterias Termófilas
Son aquellas que crecen bien a temperaturas entre 45 a 55 ºC, en este grupo están el Lactobacillus bulgaricos, L. fermenti, L. Lactis, L. helveticus, L. acidophilus, Strepctococcus termophilus.
Bacterias Termodúricas
Otro grupo que merece ser descrito lo constituyen las Bacterias Termodúricas que son bacterias en su mayoría mesófilas que resisten temperaturas de pasteurización; algunas de ellas son termófilas. Se encuentran en este grupo los Micrococcus, Microbacterium, esporas de Bacillus y Clostridium.
Microorganismos psicrótrofos y los termótrofos
La temperatura a la cual se encuentra la leche después del ordeño favorece la rápida multiplicación microbiana.
La mayor proporción de la flora bacteriana presente, son microorganismos mesófilos, es por ello que la inmediata refrigeración a temperaturas de 4 a 5 ºC se hace fundamental para asegurar la calidad de la leche.
Pero su almacenamiento no debe ser prolongado (máximo 24 horas) ya que entonces se favorecería el aumento en número de la flora psicrotrofa.
Cuando la leche no vaya a ser procesada el mismo día de recepción debe ser sometida a un proceso de termización.
Rangos de Temperatura (ºC) para el Crecimiento de los Microorganismos
| |||
GRUPOS
|
MIN
|
OPTIMA
|
MAX
|
Termófilos
|
40-45
|
55-75
|
60-90
|
Termotrofos
|
15-20
|
30-40
|
45-50
|
Mesófilos
|
5-15
|
30-40
|
40-47
|
Psicrófilos
|
-5 - +5
|
12-15
|
15-20
|
Psicrótrofos
|
-5 - +5
|
25-30
|
30-35
|
Microorganismos Psicrófilos y Termodúricos de la Leche Cruda
| |
Generos Termodúricos
|
Generos Psicrótrofos
|
Microbacterium
Micrococcus
Esporos de Bacillus
Esporos de Clostridium
Alcaligenes
|
Pseudomonas
Acinetobacter
Flavobacterium Aerobacter
Alcaligenes
Bacillus Arthrobacter
|
Fuente: Robinson, R. K. 1987.
Humedad relativa
La humedad de la atmósfera influye en la humedad de las capas superficiales de los alimentos en almacenamiento.
En leche fluida no juega un papel importante, contrario al que puede jugar en quesos en almacenamiento o en cavas de maduración.
Gases Atmosféricos:
Al igual que la humedad relativa, los gases atmosféricos no influyen marcadamente en la calidad microbiológica de la leche cruda, salvo que la misma sea sometida a procesos de agitación fuerte donde el oxigeno del aire pueda ser incorporado al alimento y favorecer el crecimiento microbiano aeróbico.
Este factor debe ser considerado en el almacenamiento de ciertos derivados lácteos los cuales pueden verse alterados por una alta presión de oxigeno en la atmósfera (leche en polvo, leche evaporada, quesos, etc).
Factores implícitos
Dentro de los factores implícitos se describen los relacionados directamente con las especies microbianas, su metabolismo y las relaciones que establecen.
No todas las bacterias tienen la capacidad de crecer en la leche, aún cuando encuentren condiciones optimas.
Esto es debido al estado como se encuentran los diferentes componentes.
Por ejemplo, no todas las especies tienen la capacidad de metabolizar la lactosa, si no que necesitan que esta este hidrolizada para así poder utilizar la glucosa o galactosa.
De manera que aquellas que estén capacitadas para producir las enzimas necesarias se verán más favorecidas en crecer.
Así mismo pasa con las proteínas, muchos microorganismos no tienen poder proteolítico, por lo que dependen de otros que metabolizen las proteínas y así poder utilizar las aminoácidos libres.
De esa manera en la leche y productos lácteos se pueden observar varios ejemplos de relaciones simbióticas, siendo la más destacada la que se da entre el Strectococcus thermophilus y el Lactobacilus bulgaricus, durante la elaboración del yogurt.
En estos el primero se favorece de la capacidad proteolítica del segundo, a la vez que este incrementa su desarrollo a medida que el estreptococo produce ácido formico y baja el pH de la leche.
BIBLIOGRAFÍA
Alais, CH. Ciencia de la Leche. Editorial Continental. 5ta Edición. México DF, México. 1984.
Amiot, Jean. Ciencia y Tecnología de la Leche. Principios y Aplicaciones. Editorial Acribia. Zaragoza, España. 1991.
Board, R. G. Introducción a la Microbiología Moderna de los Alimentos. Editorial Acribia, S. A. Zaragoza, España. 1988.
Fracier, W. C.; Westnoff, D. C. Microbiología de los Alimentos. Tercera Edición Española. Editorial Acribia, S. A. 1985.
International Commissions on Microbial Specification (ICMSF) for Food of the International Association of Microbiological Society. Microorganismos de los Alimentos. Vol. I. Segunda Edición. Editorial Acribia. Zaragoza, España. 1983.
Jay, J. M. Modern Food Microbiology. Sixth Edition. Aspen Publication, Inc. Gaithersburg, Maryland. 2000.
Larrañaga, I.; Carballo, J.; Rodríguez, M.; Fernández, J. Control e Higiene de los Alimentos. Grado Superior. McGraw Hill / Interamericana de España, S. A. 1999.
Robinson, R. K. Microbiología Lactológica. Editorial Acribia S.A. Zaragoza, España. Vol 1. 1987.
