Los procesos microbiológicos en la actividad agropecuaria (página 4)

La mayor acción se logra en aguas limpias, de poca profundidad y velocidad. La acción de los rayos ultravioletas es inversamente proporcional a la turbidez del líquido, pudiendo ser eficaces hasta 3 m de profundidad en aguas que estén claras o limpias.

Materia orgánica: La cantidad y calidad de la materia orgánica en las aguas influyen directamente en la multiplicación de las bacterias, ya que cuanto mayor sea el contenido de aquella, mayor será el número de microorganismos que arrojará el análisis cuantitativo.

El agua de las cloacas, que como se sabe es muy rica en materia orgánica, se encuentra densamente poblada de microorganismos y su depuración está condicionada a la disminución de la materia orgánica.

Oxidación: En la superficie de las aguas, sobre todo en aquellas de corriente rápida como las cascadas, el oxígeno realiza una acción purificadora oxidando las materias orgánicas que impurifican las aguas y reduciendo el número de bacterias en éstas.

Dilución: Cuando las aguas de albañal se vierten en un río o lago quedan diluidas en mayor o menor cantidad de agua más pura, y como consecuencia la cantidad de materia orgánica disminuye proporcionalmente, igual que el número de microorganismos por unidad de volumen o peso. Por ello resulta fácil explicar que a medida que aumenta la dilución en agua pura, tanto menor es el número de bacterias del agua de albañal que se halla en ella.

Sedimentación: El peso específico de las bacterias es algo mayor que el del agua, y por eso éstas se depositan lentamente en el agua en reposo. Sin embargo, el principal factor causal de la sedimentación de las bacterias es su adherencia a partículas en suspensión, que al precipitar eliminan mecánicamente los microorganismos de las capas superiores del agua. El agua de los lagos y presas, se autodepuran por efecto de la sedimentación de las partículas y de las bacterias.

Otras causas: Además de los factores y causas antes referidas, existen otras no muy bien conocidas o estudiadas, que pueden influir en el aumento o disminución del número de microorganismos en las aguas, entre las que pueden citarse la acción inhibidora y antibiótica de los microorganismos entre sí, así como los bacteriófagos, que reducen el número de bacterias.

Contaminación fecal de las aguas:

Entre los organismos del tracto intestinal humano y animal se encuentran los del grupo coliformes, al cual pertenecen la Escherichia coli y el Aerobacter aerogenes, que constituyen bacterias normales de la flora intestinal, la primera es fecal y la segunda no fecal, que además habita en el suelo y las plantas. La presencia de estas bacterias en el agua, es indicadora de polución fecal o contaminación con aguas de alcantarillado o cloacales, así como con excretas animales o humanas.

Importancia sanitaria del grupo coliforme en el agua.

La disentería, el cólera, la fiebre tifoidea y la gastroenteritis son las enfermedades bacterianas que más se trasmiten por el agua. Como las mismas son afecciones del intestino, sus agentes causales se encuentran en el contenido intestinal, por lo tanto, la contaminación de las aguas con materias fecales significa que aquellas pueden contener estos gérmenes patógenos y ser en potencia peligrosas para el consumo humano.

Teóricamente, lo mejor sería determinar la calidad sanitaria del agua en base a bacterias patógenas; sin embargo, su número es relativamente pequeño y su supervivencia es baja (1 a 2 días), por lo que en el conteo normal de coliformes pudieran no aparecer pese a estar presentes. De ahí, que prefieran contarse los coliformes no patógenos, entre los cuales el grupo de la Escherichia coli o coliformes, es el que se considera como la mejor indicación de contaminación fecal de las aguas.

Métodos de purificación de las aguas para el consumo.

Las aguas superficiales están expuestas a la contaminación del ambiente y por la descarga indiscriminada de residuales sin tratar, algo similar puede ocurrir con las aguas embalsadas; por lo que es indispensable someterla a un tratamiento, lo que se traduce en protección de la salud humana y animal.

La inspección sanitaria revela si el agua se obtiene y distribuye en las condiciones debidas. Sin embargo, la potabilidad sólo puede determinarse mediante análisis químico y bacteriológico de laboratorio.

El análisis químico señala si el agua ha experimentado polución y ofrece valiosa información en otros aspectos, pero no indica la contaminación por aguas residuales ni fecal.

Las técnicas bacteriológicas son sumamente sensibles y específicas para revelar polución bacteriana y se realiza mediante los siguientes métodos:

• Análisis cuantitativo: Donde se cuentan las bacterias totales cultivadas en placas de agar nutriente incubadas a 37° C, y si éstas son =10 a 1000/ mL, el agua puede ser consumida.

• Análisis cualitativo: Se basa en la comprobación de coniformes en las aguas, acorde a las características morfológicas y fisiológicas de estos microorganismos, que son bacilos cortos, aerobios o anaerobios facultativos, gramnegativos, no esporógenos y que fermentan la lactosa con formación de gas dentro de las 4 horas a 37° C.

Los coliformes deben ser de 0 a 2 / 100 mL y el de patógenos ninguno, para que sean aptas para el consumo.

Las pruebas normales para comprobar la presencia del grupo coliforme en las aguas para el consumo son:

• Prueba presuntiva

• Prueba confirmativa y

• Prueba total.

Entre los principales métodos o sistemas utilizados de purificación de las aguas para el consumo se tienen:

• Sedimentación

• Filtración y

• Purificación por métodos químicos.

Casi siempre estos tratamientos se emplean consecutivamente o al menos dos de ellos.

Sedimentación: Se efectúa en grandes tanques o depósitos donde el agua permanece cierto tiempo en reposo, durante el cual caen al fondo las partículas más gruesas.

Es necesario poner coladores a la entrada de los tanques de sedimentación para suprimir del proceso aquellas materias sólidas más ligeras que el agua, que pasarían por los tanques de sedimentación y obstruccionarían los filtros más adelante.

Durante la sedimentación se propicia la disminución de la velocidad de las corrientes, disminuyendo también su poder de arrastre y por lo tanto las materias sólidas en suspensión se depositan en el fondo.

Filtración: De los tanques de sedimentación el agua suele pasar a los de filtración. En éstos, contrariamente a lo que se supone, los efectos principales para la depuración del agua se logran por el proceso bioquímico de la oxidación por las bacterias y no por el proceso físico de la filtración. En los tanques de filtración la profundidad no debe ser mucha, ya que la aireación disminuye con la profundidad y las últimas capas de bacterias trabajan poco en relación con las superiores.

Purificación por métodos químicos: Se basa en la destrucción de los gérmenes patógenos que se encuentran en el agua y se obtiene por la acción de agentes desinfectantes, que pueden ser de varios tipos y actúan de diferentes formas:

Los agentes desinfectantes más utilizados son el Cloro y sus compuestos y el Ozono, aunque existen otros.

Cloro: La cloración es el proceso de desinfección más usado en el tratamiento de las aguas de abastecimiento público. Su acción desinfectante se debe a la propiedad de penetrar en la célula microbiana, combinarse con elementos vitales de ésta y causar su muerte. Se aplica en forma de gas cloro, hipoclorito de calcio o de sodio, cloruro de calcio y cloraminas.

Ozono: Es un agente oxidante muy poderoso. Su acción bactericida es 6 veces más rápida que la de otros desinfectantes, destruye la membrana celular de los microorganismos patógenos y el agua mantiene su sabor natural. Se está utilizando en Cuba en el tratamiento de las aguas en la embotelladora de aguas naturales Ciego Montero.

Método de la alúmina: Consiste en añadir alúmina al agua en proporción de 5 mg/L aproximadamente. Esta al combinarse con los carbonatos del agua, se precipita en partículas muy finas que arrastran a las que quedan en suspensión y a los microorganismos; además, tiene la ventaja de destruir gérmenes nocivos y de decolorar el agua.

Depuración de aguas residuales:

Las aguas residuales o albañales llevan en disolución y en suspensión todos los residuos y desechos de los hogares, ciudades, instalaciones agropecuarias e industriales. Prácticamente esta agua, lleva en suspensión toda clase de microbios y, por lo tanto, su microflora es muy compleja y variada.

Durante los últimos años se han estado resolviendo los problemas relacionados con la disposición de esta agua, dada su importancia en la contaminación ambiental.

El tratamiento de las aguas residuales para reducir al mínimo o excluir los microorganismos peligrosos se fundamenta, en la actividad microbiológica, donde desempeñan un papel fundamental los microorganismos aerobios y anaerobios, por lo que se basa en la demanda bioquímica de oxigeno (DBO).

Por la acción de los microorganismos anaerobios las materias en suspensión son descompuestas en tanques profundos. Así la celulosa, almidón, proteínas y las grasas son hidrolizados a compuestos más simples y solubles, por lo cual se considera esta hidrólisis como un proceso de simplificación, licuefacción y gasificación.

El proceso aerobio disminuye la cantidad de sólidos suspendidos y disueltos en las aguas de albañal al transformarlos en compuestos simples, es decir, que completa la descomposición de esas sustancias mediante la mineralización de los productos del proceso anaerobio.

Utilización de las aguas residuales en la Agricultura.

Hace algunos años se están utilizando en Cuba las aguas residuales de la industria azucarera como fertirriego en el cultivo de la caña de azúcar, aprovechando los nutrientes que contienen así como el agua, con lo cual se han obtenido buenos resultados en el desarrollo del cultivo y en el rendimiento, conllevando a un ahorro de agua y fertilizantes por este concepto, así como se elimina el problema de la contaminación ambiental cuando son vertidas a los causes naturales.

Estas aguas residuales contienen una buena cantidad de materia orgánica y otros elementos minerales que van a ser incorporados al suelo y por la actividad microbiológica son transformados en sustancias aprovechables por las plantas, mejorándose además las propiedades agroquímicas del suelo.

Preguntas de Comprobación (Microbiología del Agua)

1.- Orígenes de los microorganismos del agua. Describa uno de ellos.

2.- Mencione los factores que aumentan o disminuyen los microorganismos del agua.

3.- Importancia sanitaria del grupo coliforme en el agua.

4.- Utilización de las aguas residuales en la agricultura.

La microflora del aire

El aire no posee una microflora propia, ya que no constituye un hábitat microbiano; es un medio desfavorable para los microorganismos. La falta de sustancias nutritivas, humedad, temperatura óptima y la acción de los rayos solares; unidos a la desecación y otros factores, no son apropiados para la conservación de los microbios, debido a lo cual la mayor parte de éstos muere, por lo tanto, la flora microbiana del aire no es permanente y los microbios existen en él únicamente como contaminantes accidentales.

El aire es portador de materias especiales como polvo, humo, hollín y de gotitas que pueden ir cargadas de microbio. Cada partícula de estas materias tiene la propiedad de adsorber en su superficie gran cantidad de microbios, y mientras mayor sea el grado de contaminación del aire con las mismas, más microbios se encontrarán en él.

El aire tiene una gran importancia en la diseminación de los microorganismos en la naturaleza, en la contaminación de diversos sustratos, alimentos y en la transmisión de enfermedades a las plantas, los animales y el hombre.

Composición y distribución de los microorganismos del aire.

La microflora del aire puede proceder del suelo, de las plantas que sobre él crecen, de los animales y personas, procedentes de las corrientes del aire del mar, etc.

Procedentes del suelo y las plantas:

La población microbiana del suelo es superior a la de los demás ambientes naturales, por lo que puede considerarse la principal fuente para el aire, en dependencia de la actividad del ambiente y de la cantidad de polvo agitado, entre otros factores. Según el tipo de suelo variará la microflora del aire.

Los terrenos fértiles y cultivados contienen más microorganismos que los infértiles y sin cultivar, por lo que el aire de encima de los primeros será más enriquecido microbiológicamente que el de los segundos. De la misma forma, al aire pueden llegar los microorganismos procedentes de la microflora epifítica de las hojas y tallos.

Entre los microorganismos se tienen:

• Bacterias saprófitas pigmentarias: Bacillus subtilis, B. Megaterium, B cereus.

• Actinomicetos

• Esporas e hifas vegetativas de hongos.

Procedentes de animales y personas.

Al aire pueden llegar, junto con las gotitas de moco, esputo, saliva, etc.; de los animales y de las personas, lanzados al toser, al estornudar y al hablar; los microorganismos que componen la microflora normal de la boca, las fauces, las vías respiratorias superiores de éstos o también agentes etiológicos de muchas enfermedades que encuentran un medio propicio para su diseminación.

Los microorganismos suspendidos en el aire están en forma de aerosol bacteriano (gotas, núcleos goticulares y en polvo).

Entre las enfermedades que se transmiten por esta vía se tienen:

• Pleuroneumonía bovina

• Peste aviar

• Influenza

• Sarampión

• Varicela

• Rubeola

• Tuberculosis

Procedentes del aire del mar:

Se han aislado microorganismos del aire del mar, pero éste suele contenerlos en menor número que el de origen continental o terrestre.

Entre los microorganismos se tienen: esporas bacterianas, conidios y fragmentos de hongos, que localizados en estratos superiores pueden ser llevados a grandes distancias y llegan al país, procedentes de las zonas continentales.

Las composiciones cualitativa y cuantitativa de los microorganismos del aire varían entre grandes límites y depende de su procedencia, naturaleza y de diversos factores que influyen sobre la misma.

El estudio del contenido microbiano del aire debe hacerse al considerar el aire exterior y el aire interior. Además, la composición y la cantidad de la microflora del aire varían según la época del año en las diferentes latitudes.

Los microorganismos anemófilos

La cantidad de microorganismos anemófilos puede variar desde decenas hasta millares / m³ dependiendo de las condiciones del lugar y si es un aire exterior o interior de las instalaciones.

Normalmente en la atmósfera se encuentran de 6 a 8 mg de materia sólida / m³ de aire, lo que permite la presencia de cantidades hasta de 1 millón de bacterias por gramo de polvo.

La población microbiana permanente en locales y naves dependen del régimen higiénico – sanitario.

En las viviendas, un contenido mayor a 500 bacterias/m³ de aire sirve para indicar la contaminación del aire.

La supervivencia de algunos gérmenes en el polvo durante un tiempo relativamente largo crea un riesgo importante, especialmente en los hospitales.

El aire de los locales cerrados está más contaminado, especialmente cuando la ventilación es insuficiente y no se han tomado medidas sanitarias.

En 1 m³ de aire en los locales para animales mamíferos hay desde 1 120 hasta unas 18 2350 bacterias.

En 1 m³ de aire en los locales avícolas hay desde 10 800 hasta 660 000 bacterias.

Algunos investigadores han planteado que el aire puro contiene menos de 25 mil UFC por m³ de aire.

Muchas enfermedades de las personas y animales son transmitidas por el aire. La inhalación del polvo contaminado suele ser una de las vías de transmisión de las enfermedades micóticas externas, como por ejemplo, la blastomicosis, la histoplasmosis, la coccidiooidomicosis, aspergillosis, etc. Esto suele ocurrir por ejemplo en las estercoleras y en los lugares con altas producciones de compost.

Factores que influyen en la estancia de los microorganismos del aire

Entre estos se tienen: Materia orgánica, humedad y precipitaciones atmosféricas, corrientes de aire, el tamaño de las partículas; así como la luz solar, temperatura y desecación.

Materia orgánica: La materia orgánica que se encuentra sobre el suelo influye en la riqueza microbiana del mismo, por lo que así será la riqueza del aire, en dependencia de la fertilidad del suelo.

Humedad y precipitaciones atmosféricas: La atmósfera húmeda contiene menos microbios que la seca, debido a que las gotas de humedad los hacen bajar al suelo. Igualmente, después de las precipitaciones atmosféricas, lluvias y nevadas, el aire en gran medida se purifica de microbios. A su estancia contribuye un tiempo seco prolongado.

Corrientes de aire: Un ambiente activo contiene más bacterias que otro seco más sosegado, por otra parte, las bacterias permanecen en el aire durante lapsos variables, según la velocidad de las corrientes. La importancia epizoótica de la transmisión por el aire contaminado aumenta durante la ubicación conjunta de un gran número de animales en un área pequeña y con poco espacio, sobre todo cuando hay ventilación deficiente, la estabulación de los animales con las cabezas situadas unas frente a las otras y con comederos centrales facilita esta vía de transmisión.

Tamaño de las partículas: La permanencia de los microorganismos en el aire depende del tamaño de las partículas donde se fijan, depositándose con más rapidez las adheridas a las partículas mayores.

Luz solar, temperatura y desecación: El destino de los microorganismos del aire depende entre otros factores atmosféricos, de la luz solar, pues la acción directa de los rayos solares tiene efectos perjudiciales en los microorganismos; igualmente la temperatura y la desecación directamente relacionadas con la luz solar (con los rayos infrarrojos), actúan como agentes antimicrobianos importantes.

Saneamiento del aire

El saneamiento del aire (medidas conducentes a reducir su población microbiana) es de gran importancia, ya que ciertos agentes infecciosos se transmiten por esta vía.

Según los casos, puede ser suficiente el grado de contaminación del aire o necesitarse aire esterilizado, lo que se consigue al aplicar métodos físicos o agentes químicos. Algunos de los métodos eficaces utilizados con estos fines se tienen:

• Control del polvo

• Ventilación

• Filtración

• Radiaciones ultravioletas

• Desinfección por gases microbicidas.

Control del polvo: Para lograrlo lo fundamental es la limpieza mecánica y las medidas higiénicas, así como evitar la acumulación de basuras y desechos, la higienización con agua y posterior fregado de los pisos y otras superficies, rincones, etc. En ciertas situaciones el polvo puede ser controlado mediante el empleo de sustancias fijadoras, como por ejemplo ciertos aceites, arena y serrines de madera desinfectados, desinfectantes y otros agentes desfavorables para los microorganismos.

Ventilación: Consiste en renovar el aire de las habitaciones o locales y sustituirlo por aire fresco del exterior. La dilución completa del aire contaminado por ventilación es un medio muy efectivo para dominar las infecciones de origen aéreo en el interior de los recintos cerrados.

Filtración: La filtración del aire tiene numerosas aplicaciones domésticas, industrias, en las instalaciones pecuarias y en los laboratorios. Los filtros de aire están compuestos, por lo general, de algodón, lana de vidrio u otros materiales fibrosos; pero tienen el inconveniente de que se obstruyen cuando el aire contiene mucho polvo, además, reducen el número de microorganismos en el aire, pero no los elimina necesariamente.

Radiaciones ultravioletas: Tienen un valor potencial para reducir la flora microbiana del aire. Generalmente se emplean lámparas germicidas que emiten una elevada proporción de radiaciones en la región de 2500 a 2500 Å, la más activa como bactericida.

Como el ojo humano y en menor grado la piel, son muy sensibles a estos rayos, es preciso tener precauciones para evitar perjuicios a las personas que penetren en los aposentos donde las lámparas ultravioletas están instaladas.

Desinfección por gases microbicidas: Para reducir la flora bacteriana del aire pueden utilizarse ciertos productos químicos, vaporizados o pulverizados en un espacio cerrado. El producto germicida se dispersa en forma de aerosol y desarrolla su acción antimicrobiana al ponerse en contacto con las partículas en suspensión portadoras de microorganismos.

Entre los productos químicos que tienen utilidad en este aspecto se encuentran:

• Trietilenglicol

• Propilenglicol

• Acido láctico

• Resorcinol

• Acido hipocloroso

• Betapropiolactosa

• Oxido de etileno

• Formaldehído

• Permanganato de potasio

• Orto fenil fenol y compuestos relacionados

Métodos para determinar la contaminación del aire

Entre dichos métodos o técnicas se tienen:

• Técnica de placa fija

• Técnica de dispositivo de impacto

• Dispositivo de placa de rendija y perforada.

Técnica de placa fija: Consiste en situar placas de Petri con superficies abiertas y medio de cultivo sólido estéril en lugares que interesa determinar la población microbiana del aire. Las placas se destapan un tiempo determinado que permita se depositen las partículas de polvo que descienden por su peso y los microorganismos. Después de tapadas se incuban.

Cada colonia indica una partícula sólida retenida en la superficie del agar, la cual llevaba adherida células microbianas. Esto nos permite conocer la población de microorganismos aerobios y facultativos que existen en el aire exterior o interior.

Técnica de dispositivo de impacto: Se emplea el medio sólido licuado con unas bolas de cristal en un matraz que tiene comunicación lateral con una bomba de vacío. En la boca superior se sitúa un cilindro de cristal de menor diámetro que llega hasta el medio licuado y sujeto con un tapón de goma a presión.

Al funcionar el vacío, el aire que rodea el extremo del cilindro de cristal penetra con fuerza y se esparce en el interior del medio licuado, quedando retenidas las partículas con los microorganismos, concluido un tiempo determinado, se vierte el contenido en placas de Petri para que se solidifique y se incuban.

Dispositivo de placa de rendija y perforada.: Es compleja y utiliza aparatos especiales como el Krotov.

Es este dispositivo de Krotov se emplea un ventilador centrífuga, que se halla en la parte inferior del aparato, el cual posee una rendija en forma de cuña que se encuentra en una corriente de plexiglás situada a poca distancia de la superficie abierta de la placa de Petri con el medio de cultivo.

La corriente de aire atraída por el ventilador del equipo, penetra a través de la rendija del plexiglás y choca con fuerza sobre el medio de cultivo sólido, quedando retenidos los microorganismos.

Terminada la operación se retira la lámina de plexiglás y se tapa la placa de Petri para llevarla a la incubadora.

Preguntas de comprobación (Microbiología del Aire)

1.- Procedencia de los microorganismos del aire. Describa uno de ellos.

2.- Factores que influyen en la estancia de los microorganismos del aire.

3.- Métodos para el saneamiento de los microorganismos del aire. Describa uno de ellos.

Tema II: Microbiología Aplicada

Conferencia No. 2

Microbiología de los alimentos

Contenido:

Microbiología de los alimentos. Clases de alimentos. Examen microbiológico de los alimentos. Microorganismos que causan deterioro en los alimentos. Conservación de los alimentos.

Objetivos:

Que los estudiantes adquieran conocimientos relativos a la clasificación general de los alimentos, microorganismos que causan deterioro en los alimentos destinados al consumo humano y animal y la necesidad de la conservación de los mismos.

DESARROLLO DE LO CONTENIDOS

Microbiología de los alimentos. Introducción

La alimentación humana y animal constituye una tarea de primer orden en la sociedad contemporánea, si tenemos en cuenta que la población mundial ha crecido notablemente y por ende se ha incrementado la necesidad de alimentos, constituyendo un reto la solución de los problemas actuales de la nutrición y conservación de los alimentos.

Sabido es, que si bien la alimentación es un problema a resolver en todo el país, preservar los alimentos del ataque microbiano y evitar los daños que puedan causar el deterioro de los mismos, son aspectos que deben tenerse en cuenta.

Clases de alimentos

Alimento (del latín alere, nutrir) es cualquier sustancia que sirva para nutrir.

El término alimento tiene un sentido muy amplio, puesto que abarca todas aquellas materias que pueden incluirse en la dieta y que produzcan un efecto nutritivo. Este concepto no sólo comprende los productos vegetales y animales y los subproductos preparados con ellos, sino también sustancias nutritivas puras, sintetizadas químicamente o por procedimientos biológicos.

En virtud de lo anterior, alimento puede ser cualquier producto, sea de origen natural o artificialmente preparado, que usado adecuadamente produce un efecto nutritivo.

La cantidad total de alimentos asignados para un día, constituye una ración y los distintos tipos de alimentos que integran la ración, constituyen la dieta.

Dada la diversidad de origen, naturaleza, propiedades, composición, utilización, etc., de los alimentos se han establecido varias clasificaciones:

A.- Según su origen:

• Origen animal (carne)

• Origen vegetal (papa)

• Origen microbiano (levaduras)

B.- Según su estado físico

• Sólidos (queso)

• Líquidos (leche)

• Semisólidos (mantequilla)

C.- Por su aporte nutricional:

• Proteicos (carne, huevo)

• Carbohidratos (azúcar, miel)

Otra clasificación desde el punto de vista de la nutrición animal es:

• 1) Alimentos básicos o energéticos:

• Granos de cereales y sus subproductos.

• Mieles y azúcar

• Viandas y frutas

• Residuales

• 2) Alimentos concentrados o suplementos proteicos:

• De origen vegetal

• De origen animal

• De origen microbiano

• 3) Alimentos voluminosos:

• Pastos y forrajes

• Ensilaje

• Heno

• Restos vegetales

Examen microbiológico de los alimentos

Teniendo en cuenta que sobre los alimentos se desarrolla una microflora saprófita con la presencia en algunos casos de patógenos, que muchos géneros de hongos, levaduras y bacterias son capaces de producir sustancias tóxicas contaminantes, resulta pues importante realizar el análisis microbiológico de los alimentos y conocer la composición cuantitativa y cualitativa de su microflora.

En la toma de muestras de los productos alimenticios ya sean sólidos o líquidos, deben evitarse contaminaciones con otras fuentes y a la vez sean representativas del alimento, del equipo que lo procesa, teniendo en cuenta durante el transporte y el almacenamiento, no se altere la composición microbiológica original.

Entre los métodos se tienen:

• I. Directos:

• 1) Centrifugación y observación al microscopio.

• 2) Observación macroscópica y microscópica del material.

• 3) Empleo de cámara húmeda en placas de Petri.

• II. Indirectos:

• 1) Serológiocos. Se utilizan para determinar e identificar las toxinas bacterianas y las aflotoxinas fúngicas.

• 2) Empleo de medios de cultivo para conteo de viables.

Microorganismos que causan deterioro en los alimentos

Los alimentos en general y las del ganado en particular como son los piensos, forrajes, pastos, heno, etc., están sujetos a contaminaciones sobre su superficie por grandes cantidades de microorganismos que tienen diferentes procedencias, aumentando nuevas especies a la microflora natural de los alimentos.

Las fuentes son diversas y entre ellas se tienen:

• A partir de los animales (situados fundamentalmente en la piel, pezuñas y pelo)

• A partir del suelo

• A partir del agua

• A partir del aire

Si se considera la diversidad de sustancias que se utilizan como alimento, sus distintos orígenes (vegetal, animal y microbiano), así como los procedimientos con que se manipulan cada una de éstas en los procesos de preparación, es indudable que prácticamente todas las clases de microorganismos son posibles agentes contaminantes. El tipo de producto y el método de elaboración y preservación del mismo, favorecen en cada caso la contaminación por determinados grupos de microorganismos. Las principales sustancias alimenticias son excelentes medios para el crecimiento de organismos muy diferentes, entre los que se reportan bacterias, hongos y levaduras.

I.- Deterioro de los alimentos para humanos

• Huevos: Cuando son puestos recientemente son estériles, pero un periodo corto después de la puesta, se encuentran numerosos microorganismos en la superficie externa que pueden penetrar al interior del huevo y provocar alteraciones.

Las más comunes alteraciones son las manchas:

• Verdes (Pseudomonas fluorescens)

• Incoloras (Pseudomonas, Achromobacter)

• Negras (Proteus, Pseudomonas)

• Rojas (Serratia)

• Puntiformes (Penicillum, Cladosporium)

• Harina: Cuando hay humedad se desarrollan bacterias (Bacillus) y hongos de esporas negras (Rhizopus).

• Pan: Cuando hay humedad o se envuelve todavía caliente, aparece el Rhizopus stolonifer (moho negro del pan) y Neurospora sitofila (moho rojo del pan)

Productos lácteos. Debido a su composición química, tanto la leche como sus derivados son susceptibles de alteraciones microbianas.

• Leche: Tanto la cruda como pasterizada puede sufrir alteraciones por bacterias termodúricas (Streptococcus, Lactobacillus y Clostridium).

En la leche pasterizada las principales alteraciones se deben a especies de Streptococcus termorresistentes que producen ácido láctico a partir de la lactosa, reducen el pH y originan el cuajado. Los Lactobacillus son capaces de crecer a pH inferior al requerido por Streptococcus lactis, continuando su actividad fermentativa y reduciendo el pH a 4 ó más. Si existen esporas de hongos, éstas germinan y comienzan su crecimiento en la superficie de la leche, elevan el pH hasta la neutralidad y permiten que las bacterias proteolíticas como Pseudomonas spp proliferen y den lugar a la licuación o peptonización de la leche, cuajada.

En la leche cruda, especialmente si se mantiene a la temperatura de refrigeración, se puede esperar el mismo comportamiento descrito para la leche pasterizada. Además, en ocasiones se observa otra alteración viscosa producida por Alcaligenes viscolatis, cuando se mantiene la leche cruda varios días en refrigeración.

• Mantequilla: En ésta las bacterias producen dos tipos de alteración:

• 1) Superficie pútrida (Pseudomonas putrefaciens)

• 2) Enranciamiento (Pseudomonas fragi, Pseudomonas fluorescens)

También pueden alterar la mantequilla otras bacterias y algunos mohos.

• Quesos: Cuando la humedad es favorable pueden ser alterados (hinchamiento por gases) por Clostridium.

• Azúcar: Si el azúcar crudo se almacena en condiciones con gran humedad pueden desarrollarse las levaduras Torula y Zygosaccharomyces, que producen su inversión. En la producción de azúcar refino el Leuconostoc mesenteroides, hidroliza el azúcar y sintetiza dextrana, polímero viscoso que obstruye las tuberías.

• Cervezas y vinos: Estos productos son resultado de fermentaciones microbianas, pero pueden alterarse.

• Cervezas: Estas pueden sufrir 4 alteraciones:

• Viscosidad (Acetobacter, Lactobacillus y Pediococcus spp)

• Olor a miel (Pediococcus cerevisiae)

• Agriado (Acetobacter)

• Enturbamiento (Achromobacter anaerobium)

• Vinos: Los vinos de mesa son deteriorados por bacterias y levaduras.

• Levadura (Candida mycoderma)

• Bacterias (Acetobacter, que produce el agriado y Lactobacillus hilgardi, que provoca acidez y desagradable olor a ratonera).

• Alimentos enlatados: En estos alimentos aunque se destruyen los microorganismos, pueden presentarse alteraciones debido a: elaboración defectuosa, enfriamiento inadecuado, contaminación del contenido por microfisuras, contaminación anterior al proceso de elaboración con microorganismos esporógenos o termodúricos, que resisten el tratamiento térmico utilizado.

Los organismos que deterioran los alimentos enlatados pueden ser:

• 1) Organismos mesófilos:

• Anaerobios de la putrefacción.

• Anaerobios butíricos

• Acidúricos productores de fermentación dulce.

• Lactobacillus

• Levaduras

• Hongos

• 2) Organismos termofílicos:

• Esporulantes de la fermentación dulce

• Anaerobios termofílicos productores de sulfhídrico.

• Anaerobios termofílicos no productores de sulfhídrico.

Además de las alteraciones específicas de cada alimento enlatado (frutas, vegetales, granos, carnes, jugos, pastas, néctares, puré, etc) existen características que son comunes, como es el aspecto de la lata o envase.

Las caras de una lata de conserva normalmente son planas o ligeramente cóncavas. Cuando los microorganismos crecen y producen gases tiene lugar en el envase una serie de cambios externos visibles.

En ocasiones, al presionar una cara de la lata vuelve a ser cóncava o al empujar en un lado se forma abombamiento en el otro lado.

Se llama hinchamiento blando cuando ambas caras de la lata están abombadas, pero que puede ser deprimida al presionar con los dedos, mientras que el hinchamiento duro presenta también ambas caras abombadas, pero ninguna de estas puede ser deprimida con las manos.

Estas alteraciones sirven para predecir la clase de deterioro. Generalmente los hinchamientos blandos se deben a deterioro microbiano, mientras que algunos de los duros también pueden tener un origen microbiano, pero otros no por ejemplo, en los alimentos muy ácidos el hinchamiento duro puede provocarse al liberarse gas hidrógeno por la acción de los gases en el hierro del envase. A esto se le llama también hinchamiento por H2.

Hay una última alteración de los alimentos enlatados llamada alteración por derrame, la cual se debe a microorganismos no esporógenos y por lo tanto no resistentes al tratamiento térmico. Estos microorganismos penetran en los envases a través de grietas de la lata al comienzo del enfriamiento y pueden encontrase en el envase o en el agua de enfriamiento.

II.- Deterioro en los alimentos para animales

Los pastos o forrajes en su estado fresco no se acostumbra a analizarlos microbiológicamente, a menos que se presente una epidemia manifiesta en un lote de animales que haga sospechar que existe algún agente patógeno importante transmitido por ese alimento, agotándose todos los análisis concernientes al presunto patógeno.

En los alimentos conservados para la nutrición animal se encuentra que tanto durante los procesos de henificación como los de ensilaje, son los hongos los microorganismos más dañinos. En el heno provocan el enmohecimiento con riesgos de Aspergillosis y otras enfermedades broncopulmonares para el hombre y los animales, pérdidas de nutrientes y de las cualidades organolépticas y en el proceso del ensilaje originan proteólisis y elevación del pH que facilitan el desarrollo de las bacterias putrefactivas.

En los piensos concentrados pueden estar presentes diversos microorganismos, dependiendo de la materia prima utilizada y el estado de la misma, el procedimiento al cual fue sometida y el almacenamiento.

Conservación de los alimentos

Para preservar los alimentos del ataque microbiano se utilizan métodos de conservación por agentes físicos y químicos, los cuales algunos son factibles de aplicar en alimentos destinados al consumo humano y otros en los alimentos de consumo animal.

Agentes físicos:

• Altas temperaturas

• Bajas temperaturas

• Pasterización

• Radiaciones

• Desecación

Tales agentes físicos ya fueron abordados en temas anteriores.

Agentes químicos:

• Acido benzoico y compuestos afines.

• Acido sórbico

• Anhídrido sulfuroso

• Antibióticos

• Sales y azúcares

• Nitratos y nitritos

• Acido acético y láctico

• Acido cítrico

• Peróxido de hidrógeno

• Etanol

• Humo de leña

Muchos de los agentes químicos se utilizan en el tratamiento de enfermedades del hombre, animales y plantas, así como su uso es limitado por normas sanitarias y en menor proporción, porque no todos los agentes antimicrobianos conservan sus propiedades cuando se añaden a determinados alimentos.

Para la conservación de los forrajes verdes y desechos agrícolas para alimento del ganado se ha utilizado también el Formaldehído y el Acido Fórmico.

Son diversos los trastornos que ocasionan en los animales los alimentos contaminados con toxinas microbianas; dependiendo del tipo de toxinas, dosis, especie susceptible, etc.

Síntomas tales como: trastornos gástricos, diarreas, fatigas, vómitos, aborto prematuro, trastornos en el sistema nervioso central, disminución en la puesta de huevos, lesiones histológicas, trastornos vaginales e incluso la muerte son entre otras las consecuencias producidas por toxinas en alimentos contaminados.

Preguntas de Comprobación (Microbiología de los alimentos)

• 1) Clasificación de los alimentos desde el punto de vista de la nutrición animal.

• 2) Mencione las principales alteraciones en alguno de los alimentos destinados al consumo humano.

• 3) Principales alteraciones en los alimentos destinados al consumo animal.

• 4) Relacione dos agentes físicos y químicos empleados en la conservación de los alimentos.

Tema II. Microbiología Aplicada

Conferencia No. 3

Microbiología del rumen y ciego

Contenido:

Microbiología del rumen y ciego. Bacterias del rumen. Características. Cultivo. Protozoos del rumen. Características. Relación entre bacterias y protozoos en el rumen. Fermentación de carbohidratos en el rumen. Asimilación de sustancias nitrogenadas en el rumen. Asimilación de nutrientes en los microorganismos ruminales. Anormalidades en el rumen por alteración de su microflora. El ciego. Microflora y sus funciones.

Objetivos:

Que los estudiantes adquieran conocimientos relativos a las principales características de las bacterias y protozoos del rumen y la asimilación de los nutrientes en animales poligástricos; así como la microflora del ciego en animales monogástricos.

DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS

Microbiología del rumen y ciego

La microflora situada en los diferentes comportamientos del aparato digestivo, según la especie, está muy relacionada con el proceso nutricional del animal, en tal grado que en algunas especies como los poligástricos, son imprescindibles para el aprovechamiento básico de la dieta como son las fibras.

La participación microbiana en el proceso nutricional está comprobada como sucede en el rumen, con una elevada degradación de los componentes de la dieta y a la vez un intenso proceso de síntesis microbiana, en tal magnitud que un porciento considerable de la dieta original es modificada por los microorganismos ruminales llegando a los comportamientos posteriores, diversos compuestos de origen microbiano como son las proteínas y vitaminas bacterianas y protozoarias.

En los animales monogástricos como las aves y cerdos, la presencia microbiana en el intestino grueso y con más abundancia en el ciego, tiene influencia significativa aunque con aprovechamiento por el animal mucho menor, en comparación con los rumiantes (bovinos, ovinos).

Microflora del rumen

El estómago de los rumiantes consta, en la edad adulta de cuatro compartimientos:

• Rumen (panza)

• Retículo (bonete)

• Omaso (libro o librillo)

• Abomaso (cuajar)

El animal al nacer no posee microorganismos en el rudimento del rumen; por tanto los microorganismos llegan del exterior por diversas vías, hasta establecerse después de haber pasado un proceso de selección y adaptación a las condiciones

HERBÍVOROS – RUMIANTES (La vaca)

ambientales propias y tener una significativa participación en las variaciones anatómicas del rumen.

Existen diversas fuentes de procedencia de los microorganismos ruminales:

• A partir de los alimentos sólidos y líquidos.

• A partir del agua

• A partir del contacto con otros animales.

A partir de los alimentos sólidos y líquidos: Constituye la fuente principal que proporciona la microflora bacteriana, grandes números de géneros aerobios y facultativos, así como especies esporógenas y no esporógenas; mesófilos y termófilos se introducen en el rumen. Pueden llegar lactobacilos, bacterias celulolíticas, protozoos ciliados y además, a partir de las mieles bacterias osmófilas y levaduras.

A partir del agua: Aunque los géneros que llegan por esta vía son pocos y aún menos los que se establecen, el agua debe considerarse como portadora, teniendo en cuenta que posee una microflora típica, pero que también puede contaminarse por otras fuentes y resultar nociva a la salud del animal.

A partir del contacto con otros animales: Prácticamente el recién nacido en su contacto con la madre, la cual limpia con la lengua los líquidos fetales del cuerpo rumiante y le estimula a incorporarse para alimentarse, le trasmite inmediatamente los primeros microorganismos.

Durante el amamanto, la madre trasmite una diversa población ruminal a sus hijos, entre los que se incluyen los protozoos los cuales llegan al rumen a través de una inoculación cruzada con otros animales.

Los microorganismos y su efecto en las modificaciones del rumen dan la posibilidad de utilizar alimentos fibrosos, siendo motivo de interés obtener su establecimiento que permita sustituir parcial y gradualmente la leche como alimento básico (en el rumiante) por alimento verde sin que afecte su salud y el crecimiento normal del animal; con tal fin, se establece la inoculación ruminal, la cual puede ser: indirectamente y directamente.

Indirectamente: Es el resultado del aporte de los alimentos sólidos y líquidos en la dieta del rumiante, como es el heno y posteriormente forraje y el pastoreo, así también el contacto con otros animales. Esto de forma natural y paulatina.

Directamente: Es el resultado de la inoculación ruminal por el hombre, con el objetivo de establecer lo más temprano posible la microflora en el rumen.

Puede ser mediante el traspaso de parte del bolo regurgitado de un animal adulto a uno joven; también mediante el aporte, junto con la dieta, de una microflora mixta ruminal en bovinos.

Se han ensayado diferentes métodos de muestreo de los microorganismos del rumen y que sean representativos, teniendo en cuenta la naturaleza heterogénea del rumen, los diferentes tamaños de las partículas, así como del lugar donde se toma la muestra y el tiempo transcurrido desde la alimentación.

Aunque las diferencias en los conteos dependen más de las técnicas de conteo que de los distintos métodos de muestreo, se tienen:

• Sacrificio del animal

• Sonda gástrica

• Regurgitación durante la rumia

• Cánula ruminal

Bacterias del rumen. Características. Cultivo

El número total de bacterias en el rumen varía entre 108 y 1011 UFC/ mL del contenido ruminal; el espectro de bacterias del rumen se compone de numerosos géneros y especies, siendo la mayoría de los gérmenes dominantes anaerobios no esporulados.

Las bacterias del rumen llegan al mismo con el consumo de alimentos fibrosos, concentrados y otros componentes de la dieta en las primeras etapas de desarrollo.

Están adaptadas o son capaces de vivir en condiciones de anaerobiosis con una fase gaseosa compuesta de CO2, metano y nitrógeno.

Se desarrollan a pH de 6,5 a 6,8 y medio muy reductor, temperatura de 39ºC.

Morfológicamente se clasifican como cocos, bacilos cortos, espiroquetas, algunos bacilos flagelados y algunos géneros producen pigmentos en sus colonias.

Sus exigencias nutricionales (vitaminas, minerales, etc.), fuente de energía y sistemas enzimáticos; son de importancia para su identificación.

La clasificación de las bacterias del rumen ha sido asunto muy complejo y controvertido debido a las modificaciones y variaciones de los caracteres de las especies aisladas en cultivos puros.

Se han propuesto dos posibilidades para la clasificación de las diversas especies de microorganismos que existen en el rumen.

En la primera, las bacterias podrían agruparse identificándolas dentro de la estructura de la taxonomía bacteriológica clásica.

En la segunda, puede hacerse un ordenamiento funcional agrupando a las bacterias de acuerdo con el lugar que ocupan en los sistemas de fermentación del rumen en:

• 1) Bacterias celulolíticas.

• 2) Bacterias hemicelulolíticas

• 3) Bacterias amilolíticas

• 4) Bacterias proteolíticas

• 5) Bacterias lipolíticas

• 6) Bacterias que utilizan azúcares

• 7) Bacterias que utilizan ácidos

• 8) Bacterias que utilizan amoníaco

• 9) Bacterias que producen amoníaco

• 10) Bacterias que producen metano

• 11) Bacterias que sintetizan vitaminas

Son pilares fundamentales para el desarrollo de las técnicas de cultivo que permita el estudio de los microorganismos del rumen en general y de las bacterias en particular, la obtención en primer lugar de un medio de cultivo apropiado que posibilite el crecimiento de la mayor cantidad posible de especies ruminales y, en segundo lugar, la obtención de las condiciones de anaerobiosis mediante procedimientos de fácil aplicación.

Ambos requisitos posibilitan la obtención de cultivos puros de las bacterias en sustratos específicos, para la posterior observación microscópica y realizar la clasificación e identificación de las mismas.

Ejemplos de bacterias ruminales según los sistemas de fermentación:

• 1) Ruminococcus flavofaciens

Ruminococcus albus

Ruminobacter parvum

• 2) Bacteriodes ruminicola

Eubacterium ruminatium

• 3) Bacteroides amylophilus

Succinomonas amylolitica

• 4) Géneros: Bacillus, Clostridium

• 5) Anaerovibrio lipolytica

Género: Selenomonas

• 6) Methanobacterium ruminatium

Protozoos del rumen. Características.

Los protozoos comparten con las bacterias el hábitat del rumen, estableciendo relaciones simbióticas muy estrechas. Llegan al rumen cuando el animal es joven, procedentes de los animales adultos por el contacto, estableciéndose y alcanzando cantidades de 106/g de contenido ruminal.

Participan junto a las bacterias en los procesos degradativos y fermentativos con producción de Ácidos Grasos Volátiles (AGV) y contribuyen al desarrollo y distensión de la pared del rumen, hasta alcanzar volúmenes fijos con el consumo de forrajes.

Tienen los protozoos como fuente de alimentación fundamental las bacterias, a la vez factores de tipo bacteriano son esenciales para su crecimiento y desarrollo.

Aunque los protozoos no tienen un papel predominante en el rumen como las bacterias, si contribuyen a la digestión de la celulosa, alimentos proteicos, polisacáridos, almacenando muchos de éstos en su citoplasma, los cuales son aprovechados en los siguientes procesos metabólicos del animal. Participan además en la síntesis de proteína protozoaria con un alto valor biológico y alta digestibilidad.

Los protozoarios del rumen tienen necesidades nutricionales más complejas que las bacterias, lo que hace más difícil su aislamiento y conservación en cultivos puros.

Se caracterizan por ser anaerobios estrictos y son muy susceptibles a los cambios bruscos de la presión osmótica, causando su destrucción. Su tamaño es grande (40 – 190 &µ de largo con 20 – 100 &µ de ancho). Se adaptan a la temperatura ruminal y modificaciones del pH, teniendo como óptimo de 6,5 a 7.

Se identifican tres grupos fundamentales en base a sus caracteres morfológicos y predominio para determinados sustratos:

• Ciliados holotricos: Isotrichia prostoma, I. intestinales, Dasytricha rumiantium

• Ciliados oligotricos: Géneros Metanidium y Diplodium

• Ciliados oligotricos (más pequeños): Género Endodinium

Relación entre bacterias y protozoos en el rumen

Las bacterias y protozoos llegan al rumen de diferentes procedencias y se establecen mediante modificaciones y procesos adaptativos en estrechas relaciones de simbiosis muy complejas, siendo posible que algunas propiedades asignadas a los protozoos se deban a las bacterias ruminales.

Los efectos de la ausencia de protozoos en ensayos donde se cultivó bacterias ruminales, comprueba un número de bacterias superior a las cantidades normales, considerándose que la diferencia se deba a la no existencia de competencia por el alimento, o al no consumo de las bacterias por los protozoarios.

La utilización del N de los alimentos de la dieta por las bacterias, es conocida. Partiendo del hecho que los protozoos ingieren bacterias indica que parte del efecto se deba a esta ingestión, así también una parte de la fuente de N alimentario tiene importancia para la actividad de los protozoarios, por lo que en aspecto del consumo de N del sustrato, existen interrelaciones entre bacterias y protozoos.

Está comprobado, que en animales que poseen protozoos en su rumen, obtienen mejores ganancias en comparación con animales que no tienen protozoos ruminales.

Fermentación de los carbohidratos en el rumen

Los pastos, los forrajes, el heno y el ensilaje constituyen los componentes fundamentales de la alimentación de los animales poligástricos (rumiantes). Las fibras son degradadas en el rumen por las bacterias celulolíticas, siendo los carbohidratos el principio orgánico más importante que llega a los microorganismos ruminales, significando casi el 75% de los tejidos de las plantas.

Todas las fuentes indican que los carbohidratos son metabolizados por los microorganismos ruminales con la participación de los grupos de bacterias celulolíticas, hemiceluloliticas y las que aprovechan azúcares (entre ellas las sacarolíticas); en dependencia de la solubilidad y naturaleza física del carbohidrato sucederá el proceso fermentativo con mayor o menor velocidad y la totalidad de su utilización.

Los conteos en medios de cultivo aportan cantidades de celulolíticos entre 106 y 107 colonias / mL y en medios enriquecidos con celulosa líquida se obtienen números entre 0.5 y 5 x 108 / mL en muestras tomadas en animales que consumen forrajes.

Corresponde a las bacterias celulolíticas la posibilidad del animal de obtener energía a partir de la fibras para satisfacer sus necesidades de mantenimiento y productivos. Se destacan dentro de los géneros celulolíticas: especies cilíndricas no esporógenas, esporuladas cilíndricas y cocales.

Asimilación de sustancias nitrogenadas en el rumen

El nitrógeno se encuentra en buena cantidad en los forrajes, en valores elevados en los concentrados de origen animal y vegetal, también en su forma no proteica es incorporada a la dieta, siendo ampliamente utilizado por la microflora ruminal.

Se considera que alrededor del 80% del nitrógeno vegetal es convertido en microbiano; así también la digestión del alimento proteico por las enzimas proteolíticas bacterianas, va acompañado con una asimilación de la proteína microbiana usando los fosfatos altamente aprovechables de la fermentación.

Los microorganismos pueden además utilizar formas más simples del nitrógeno orgánico como son los aminoácidos y en otros casos realizan su fermentación produciendo amonio y liberación de energía. Los resultados de la síntesis microbiana aportan al animal una proteína de alto valor biológico y digestibilidad, lo que significa el paso al abomaso e instentino de una proteína de buena calidad.

Es posible distinguir la presencia de proteína bacteriana de la proteína de las plantas y protozoaria a través de la medición del acido 2-6 diaminopimélico, el cual se encuentra como componente de las paredes de las células microbianas.

Asimilación de nutrientes en los microorganismos ruminales

Existe el acuerdo general de que las poblaciones bacterianas y protozoarias son los principales factores responsables de la digestión de los carbohidratos en el rumen. La actividad fermentativa es tal en el rumen que la mayor parte de la materia seca digerible de un alimento allí se degrada y dejan solamente desde un 15 hasta un 30% para ser hidrolizada en el abomaso (cuajar) y en el intestino por las propias enzimas del animal.

Muchos investigadores sostienen que la microflora es más importante que la microfauna en los procesos digestivos. Otras actividades de las bacterias del rumen son la síntesis de vitaminas del grupo B (independientemente del aporte exógeno de los alimentos, excepto cuando hay carencia de cobalto en la dieta), así como la conversión de sustancias nitrogenadas no proteicas, tales como la urea y amoníaco en proteínas (el nitrógeno amoniacal de la urea en la saliva es incluido en sus proteínas, aumentando el valor biológico de la proteína dietética) que pueden subsiguientemente ser utilizados por el animal.

Anormalidades en el rumen por alteración de su microflora

La modificación cuantitativa y/o cualitativa de la microflora ruminal ya sea procedente de los alimentos, el agua o por el contacto con otros animales provoca anormalidades en el rumen, con la consecuente afectación de los procesos fisiológicos y metabólicos del animal y el padecimiento de trastornos gastrointestinales, pérdida de peso, inapetencia y hasta la muerte.

De las principales alteraciones digestivas en los caprinos, aparte de las infecciones digestivas producidas por agentes etiológicos como bacterias, virus o por parásitos, están las causadas por errores en el manejo de la nutrición, de las cuales las indigestiones (ácida y alcalina) son muy comunes.

El patrón de fermentación en los rumiantes está influenciado por la interacción entre la dieta, la población de microorganismos y el animal.

El aprovechamiento óptimo de una dieta requiere un período de adaptación de la flora microbiana al sustrato peculiar de cada alimento. En consecuencia, los cambios bruscos o frecuentes de alimentos o métodos de alimentación producen alteraciones transitorias de la flora con disminución en la digestibilidad del alimento.

De igual manera, el consumo de sustancias que produzcan inhibición total o parcial sobre la flora ruminal, ya por acción directa sobre el metabolismo bacteriano, ya por producir cambios fisiológicos que conduzcan a modificaciones en el ambiente intra ruminal, producirán disminución en la digestibilidad del alimento aunque este sea el habitual.

El ciego. Microflora y sus funciones

Las especies monogástricas presentan rasgos comunes que a la vez los diferencian de los animales poligástricos. Su tracto gastro intestinal se presenta con un solo comportamiento (y no cuatro como en los rumiantes) de estómago, continuando con el intestino delgado y el intestino grueso; es precisamente en esta parte, en la porción del ciego y el colon, donde se encuentra establecida una microflora bacteriana que participa en el proceso digestivo de los alimentos transformados y a la vez tienen estas bacterias influencia en su digestibilidad y la consiguiente absorción de los nutrientes.

La actividad funcional de las bacterias del ciego tiene importante influencia en las transformaciones de sustratos celulolíticos de las fibras en los equinos, con la producción de AGV (ácidos grasos volátiles); en las aves se destacan las bacterias en la digestión de concentrados de la dieta y en el porcino participa en la digestión de alimentos complejos y variados teniendo en cuenta sus hábitos nutricionales de omnívoros (que se alimentan de toda clase de sustancias orgánicas).

Son características principales de los microorganismos del ciego:

• Constituyen un ecosistema en el intestino.

• Está integrada por una población bacteriana típica.

• Se encuentra en estrecha asociación con las paredes interiores del tracto digestivo.

• Tiene efectos morfogenéticos en el ciego.

Se considera no obstante, que para el estudio de los caracteres generales y los géneros que predominan en el ciego, así como su participación en el proceso digestivo de los nutrientes, debe realizarse por especies.

En el ciego existe una microflora típica compuesta por bacterias coliformes y enterococos. Ej. Escherichia coli.

También se encuentran en cantidades elevadas los géneros: Lactobacillus, Streptococos, Bacteroides, Clostridium y Levaduras; estas últimas se encuentran muy vinculadas a las transformaciones de la dieta en el cerdo.

En el ciego del equino están presentes un número considerable de bacterias celulolíticas y otros grupos identificados como capaces de aprovechar otras formas de carbohidratos.

En las aves se destacan especies que aprovechan los almidones y concentrados de los piensos.

Preguntas de comprobación (Microbiología del rumen y ciego)

1.- Mencione tres características de las bacterias del rumen.

2.- Mencione tres características de los protozoos del rumen.

3.- Características principales de los microorganismos del ciego en animales monogástricos.

Tema III: Microbiología del suelo

Conferencia No. 1

Microbiología del suelo

Contenido:

El suelo como medio de cultivo natural. Grupos de microorganismos presentes en el suelo. Métodos de estudio.

La materia orgánica en los suelos. Composición media. Metabolismo de las fuentes de carbono. Biodegradación de azúcares simples. Biodegradación del almidón. Biodegradación de la celulosa. Organismos celulolíticos. Ecología. Biodegradación de hemicelulosas. Biodegradación de sustancias pécticas. Biodegradación de la lignina. Biodegradación de los plaguicidas. Interacciones entre los microorganismos edáficos y los plaguicidas. Evolución del dióxido de carbono en los suelos como medida de la degradación de los compuestos carbonados.

Objetivos:

El estudiante debe saber:

• La composición del suelo y su interacción con las plantas.

• Las vías de transformación de los compuestos carbonados y los factores que inciden en su biodegradación.

• Importancia del CO2 y del humus en el suelo.

D ESARROLLO DE LOS CONTENIDOS

Introducción.

La Microbiología del Suelo tiene como objetivo el estudio de la población microscópica del mismo, la participación que tiene en las numerosas transformaciones que ocurren en este y la importancia que posee esa población para la nutrición de las plantas y, por consiguiente, en el rendimiento de las cosechas.

El microbiólogo del suelo se ocupa entonces del aislamiento, identificación y descripción de los grupos de microorganismos presentes en el suelo, así como la influencia de estos en los cambios físicos y químicos que ocurren en ese sustrato natural tan complejo.

Los microorganismos tienen una tarea importante en la construcción del suelo, por medio de la desintegración de rocas, así como en el desarrollo ulterior de éste, especialmente en la construcción de suelos fértiles.

La historia de la Microbiología del suelo incluye renombrados científicos como Beijerinck, Omeliansky, Vinogradsky, Waksman, Fedorov, Krassilnikov y otros que examinaron la relación de esta ciencia con las distintas ramas de la Agronomía.

Las investigaciones realizadas indican, que el aumento de la fertilidad del suelo sólo es posible si se conocen los procesos que se efectúan en él.

La Microbiología del Suelo tiene una estrecha relación con el desarrollo de la producción agrícola y en el centenar de años de su existencia, ha ayudado a resolver muchos problemas, fundamentalmente con la conservación e incremento de la fertilidad de los suelos.

El suelo como medio de cultivo natural.

El suelo puede verse como un cuerpo vivo, un sistema vivo, totalmente poblado de microorganismos y en el cual como todo ser viviente, están presentes procesos bioquímicos característicos. Estos procesos son directa o indirectamente provocados por los microorganismos que participan en la descomposición de la materia orgánica, síntesis y degradación del humus, transformación de diferentes elementos minerales, acumulación de enlaces fisiológicamente activos y otros procesos que determinan en general la fertilidad del suelo.

El suelo constituye un medio de cultivo por excelencia, capaz de soportar una vasta población microscópica, la cual participa en las numerosas transformaciones que allí ocurren, jugando un papel vital en la nutrición de las plantas y por consiguiente en el rendimiento de las cosechas.

La fertilidad del suelo, según se reconoce, está íntimamente asociada al número de microorganismos y a la intensidad con que desarrollan sus actividades vitales, relacionadas con la transformación de elementos nutritivos, biosíntesis, etc.

El suelo, al igual que todos los sistemas biológicos experimenta cambios continuos, pero no obstante, permanece relativamente estable.

El suelo es un sustrato complejo y resulta difícil establecer exactamente los factores que dirigen los procesos microbiológicos en él.

Los cambios en la cuantía y composición de la microflora están vinculados con el régimen de las sustancias nutritivas en el suelo y con la nutrición de las plantas.

Los microorganismos llevan a cabo el reciclaje de las sustancias en el suelo, provocando la mineralización de las sustancias orgánicas y transformándolas hasta formas asimilables para las plantas.

Composición del suelo

El suelo consta de cinco componentes principales: sustancia mineral, agua, aire, materia orgánica y una población viviente.

La cantidad de estos constituyentes no es idéntica en todos los suelos, pues varía con la localidad.

Acorde con las características de los diferentes elementos que integran el suelo, puede señalarse, que al igual que el globo terrestre, el mismo está integrado por tres fases: sólida, líquida y gaseosa.

• 1. Fase sólida:

• a) Partículas minerales: Varían grandemente en tamaño e incluyen desde piedras hasta arena fina, arcilla y limo.

• b) Restos de plantas y animales: Comprenden las hojas frescas caídas y otras partes de plantas, así como cuerpos muertos de insectos y otras formas animales. Algunos de estos materiales están muy descompuestos y otros, sólo parcialmente, de modo que su estructura original no es reconocible; en este estado se le denomina HUMUS.

2. Fase líquida: Esta comprende el agua libre y el agua higroscópica, que contienen en solución una concentración variable de sales inorgánicas y ciertos compuestos orgánicos solubles.

• 2. Fase gaseosa: La atmósfera del suelo difiere de la supraterrestre y se compone de anhídrido carbónico, oxígeno y otros gases en menor cuantía.

Waskman (1952) en su libro "Soil Microbiology" ubica a los microorganismos, junto a protozoos, gusanos y raíces vivas de plantas superiores dentro de la fase sólida, llamándola "sistema viviente".

Hoy en día numerosos autores coinciden en denominar a este sistema viviente como "FASE BIOLÓGICA" del suelo.

Puede afirmarse, que dentro de la denominada fase biológica del suelo, el papel más preponderante lo juegan los microorganismos, cuya abundancia y composición difiere en dependencia de las características de cada suelo, las plantas que en él se desarrollan y el clima de cada región.

En general puede decirse que las propiedades biológicas de un suelo, o sea, el desarrollo y las actividades de sus microorganismos, son el resultado de la acción conjunta de sus características químicas y físicas.

En los modernos estudios sobre suelo, es preciso añadir el microbiológico, ya que a cada uno de estos tiene su microflora y su microfauna características, correspondientes a las cualidades de cada suelo.

Grupos de microorganismos presentes en el suelo.

El número de microorganismos en un suelo se cuenta en miles, millones o UFC (unidades formadoras de colonias) por gramo de suelo seco y para su procesamiento estadístico en investigaciones, los datos originales suelen transformarse mediante el logaritmo o la raíz cuadrada del valor.

La composición cuantitativa de la población del suelo y su naturaleza cualitativa, varían con la composición relativa de los constituyentes orgánicos e inorgánicos del suelo, el tipo de suelo, su pH, contenido de humedad, aireación, condiciones climáticas, relaciones que se establecen entre los microorganismos, etc.

Algunos autores, para su estudio, agrupan a los microorganismos del suelo en grandes grupos fisiológicos: amonificantes, nitrificantes, celulolíticos, proteolíticos, ureolíticos, fijadores de dinitrógeno, etc. Otros los agrupan morfológicamente y aun taxonómicamente.

Entre los principales grupos de microorganismos presentes en el suelo se tienen: bacterias, actinomicetos, hongos, levaduras, algas verdes azules (cianobacterias), algas verdes y protozoarios. Además pueden encontrarse bacteriófagos y virus.

De los microorganismos edáficos, las bacterias se presentan en mayor cuantía, lo cual está asociado fundamentalmente, a su capacidad de reproducción y a sus amplias exigencias ecológicas y nutricionales. Es decir, las bacterias en el suelo rebasan en número a los actinomicetos, hongos y otros grupos microbianos; respectivamente. Sin embargo, en biomasa microbiana, los hongos rebasan a los actinomicetos, bacterias y otros grupos microbianos; respectivamente.

Las bacterias alcanzan el 70% de la microflora y representan el mayor grupo en comparación con los hongos y actinomicetos. El pH óptimo para la mayoría de los tipos bacterianos oscila de 6 a 8, con óptimo de 7.

El número de bacterias y de los restantes microorganismos varían constantemente y las causas no siempre pueden ser analizadas, pues ellos se encuentran en interacción con el suelo y si varían las cifras en un tipo dado, automáticamente provoca cambios en los otros tipos.

Los actinomicetos son menos numerosos que las bacterias y ocupan el 30% de la microflora telúrica. Su crecimiento se ve favorecido a pH entre 7 y 8 con un óptimo de 7,5.

Los hongos ocupan del 1 al 3% de la microflora del suelo. Ellos se observan como esporas y como micelios fúngicos tanto en suelos ácidos, neutros y alcalinos. Su mayor número aparece en suelos ácidos (pH 5 a 6), donde son capaces de competir con los actinomicetos y bacterias.

De manera general los microorganismos edáficos se encuentran como microcolonias sobre las partículas del suelo, mientras que muy pocos se hallan en la solución del suelo.

Las bacterias pueden medrar en cualquier ambiente, aunque prefieren aquellos con adecuado balance entre el agua y el aire. Los actinomicetos prefieren ambientes secos, de ahí que cuando llueve, despiden un agradable olor a tierra. Los hongos por su parte, se favorecen en suelos húmedos y ricos en materia orgánica.

En cuanto a la distribución de los diferentes grupos microbianos en los horizontes del perfil del suelo (horizontes "A" o capa arable, denominado SUELO propiamente; horizonte "B" o subsuelo y el horizonte "C" o roca madre), cada suelo de acuerdo con sus características tendrá su propia distribución y aún hay variaciones según la estación del año y las diferentes medidas fitotécnicas.

Está demostrado, que de manera general las poblaciones microbianas y sus actividades, disminuyen a medida que descendemos en el perfil del suelo, lo cual está asociado entre otros factores, a la disminución en el contenido de materia orgánica, la aireación, la humedad y la temperatura.

Métodos para el estudio de los microorganismos del suelo

En los modernos estudios sobre suelo, es preciso añadir la investigación microbiológica de los mismos, ya que cada uno de éstos tiene su microflora y microfauna características, correspondientes a las cualidades de cada suelo. El clima prevaleciente y la especie de planta cultivada también influyen grandemente en la naturaleza y abundancia de los microorganismos que habitan un suelo particular.

Para conocer las propiedades biológicas de un suelo dado, deben realizarse estudios previos de caracterización microbiológica del perfil y luego durante la investigación, comprobar la dinámica de dicha fase biológica, es decir, la variación cuantitativa y cualitativa de la microflora del suelo en función de los aspectos objeto de estudio y la fenología y productividad del cultivo.

Numerosos autores coinciden en plantear, que la metodología para el estudio de los microorganismos del suelo es amplia, existiendo varias escuelas. Así unos emplean métodos microscópicos, otros medios de cultivo y aun otros métodos en los cuales se mide la actividad bioquímica de los microorganismos. Estos métodos se dividen en:

I, Métodos directos: Dan una idea exacta de la población microbiana, pero exigen pericia y en general son poco empleados en investigaciones convencionales. Aquí se tienen:

• 1. Tinción de suelo

• 2. Contacto

• 3. Observación de suelo sin teñir.

En todos los casos, se cuentan microorganismos vivos (viables o no) y muertos, es decir, la población total. De ahí que su cuantía sea mayor que por otros métodos.

II. Métodos indirectos: Dan una idea aproximada de la población microbiana y aunque se cuentan únicamente los microorganismos viables, son los más ampliamente utilizados en las investigaciones y caracterización de los suelos. Aquí se tienen:

• 1. Conteo en placa.

• 2. Conteo en medios líquidos.

• 3. Conteo relativo en placas de gel de sílice.

• 4. Conteo relativo en placas de suelo enriquecido.

III. Métodos bioquímicos: Incluyen el estudio de las actividades microbianas en el suelo como complemento al estudio de las poblaciones. Se utilizan en investigaciones de interés, sobre estudios de impacto en la fase biológica del suelo. Aquí se tienen, entre otros:

• 1. Respiración del suelo.

• 2. Poder: amonificante, nitrificante, desnitrificante, celulolítico.

• 3. Actividad enzimática: ureasa, sacarasa, deshidrogenada, fosfatasa

La materia orgánica en los suelos

El elemento más importante en el reino biológico, que sirve como piedra angular de la estructura celular es el carbono.

Aun cuando la fuente principal de carbono (el CO2) existe en cantidades siempre pequeñas (sólo el 0.03 % de la atmósfera terrestre), los tejidos vegetales y las células microbianas contienen grandes cantidades de carbono (aproximadamente del 40 – 50 % de su peso seco). Dicho CO2 se incluye entre los denominados gases de efecto invernadero.

La materia orgánica es uno de los constituyentes más importantes del suelo, por la relación directa que ésta tiene con la fertilidad y la actividad microbiológica de los suelos.

En la mayoría de los suelos; la materia orgánica ocupa del 2 – 5% de sus constituyentes principales.