Qué es la microbiología predictiva: su papel en la determinación de la vida útil de los alimentos

En el post anterior hablamos de los estudios de vida útil, como los estudios en tiempo real y los acelerados, a la hora de determinar cuánto tiempo el fabricante de un producto puede asegurar que conserva sus propiedades nutricionales y organolépticas óptimas y no supone un riesgo para la salud. Sin embargo, existe una manera complementaria de hacerlo, en auge en el sector alimentario y cosmético, que ahorra tiempo y dinero en análisis de laboratorio, que es la microbiología predictiva.

Los modelos desarrollados en microbiología predictiva están orientados a la cuantificación de los efectos de los factores intrínsecos (pH, acidez, disponibilidad de oxígeno, etc.), extrínsecos (temperatura, humedad relativa, etc.) y/o de procesamiento sobre la proliferación de microorganismos que se produce en alimentos u otros productos perecederos. Pero ¿qué es la microbiología predictiva exactamente? Proponemos una definición a continuación.

¿Qué es la microbiología predictiva? Definición más común

Si buscamos en diferente bibliografía científica, encontraremos que la microbiología predictiva es el área de investigación que tiene por objetivo proporcionar modelos matemáticos y estadísticos para predecir el comportamiento de los microorganismos en entornos alimentarios. En otras palabras, busca predecir o anticipar la respuesta de un alimento (activación, proliferación, inactivación, muerte de patógenos) a la aplicación de diferentes ambientes y cuantificarla.

De esta manera un software es capaz de predecir, por ejemplo, la cantidad de Salmonella que puede contener un tipo de carne antes de que llegue a las estanterías.

Los datos en los que se basan los modelos de biología predictiva pueden ser o bien desarrollados con un software o bien generados en un laboratorio mediante análisis. ComBase es una de las bases de datos, en este caso a nivel europeo, que ha ido recogiendo desde 2003 información sobre respuestas microbianas más probables ante diversas condiciones ambientales según el tipo de microorganismo de interés (por ejemplo, Salmonella), el alimento (por ejemplo, carne de cerdo), el pH, la temperatura, la actividad del agua, etc.

La microbiología predictiva en la gestión de la seguridad alimentaria

La microbiología predictiva ha experimentado un aumento de la demanda en el sector agroalimentario en la medida en que la legislación europea hace a la empresa alimentaria responsable de identificar, prevenir y reducir los riesgos para el consumidor de los productos que comercializa, y una de las medidas de control para lograrlo es la determinación de la vida útil de los alimentos.

Para establecer esta vida útil la microbiología predictiva es un gran aliado, no tanto en la toma de decisiones cruciales, para las que son necesarios análisis de laboratorio, como en el establecimiento de la estabilidad y seguridad de nuevas formulaciones o de pequeños cambios en éstas o en el proceso de fabricación para determinar las que puedan ofrecer una vida útil deseada, ya que la activación, desactivación, proliferación y muerte de los microorganismos son respuestas que pueden anticiparse.

Si se combina un modelo microbiológico predictivo que determine qué condiciones pueden lograr una vida útil deseada y posteriormente un experimento para probar estas condiciones de forma específica, se reducen los costes de los llamados challenge tests, ya que se reduce el número de desafíos a los que se somete el producto a unos más concretos.

Las aplicaciones de la microbiología predictiva, en resumen, permite:

• Formular/reformular productos alimentarios
• Comprobar si una receta específica en un alimento puede conferir una resistencia intrínseca a la acción de un microorganismo
• Probar nuevas tecnologías con respecto a las tradicionales
• Procesar el diseño, almacenamiento y cadena de distribución en un alimento
• Implantar sistemas de gestión y seguridad alimentaria

Modelos de microbiología predictiva VS Estudios de laboratorio

Como toda predicción, los modelos de microbiología predictiva tienen limitaciones, por lo que, a pesar de estar validados para algunas aplicaciones alimentarias en la Unión Europea, no deben ser la única base de la toma de decisiones críticas en materia de seguridad alimentaria. Nunca deben ser una alternativa a los análisis de laboratorio ni sustituir la capacitación y el criterio de un microbiólogo experimentado.

La limitación principal de la microbiología predictiva es que sus modelos se desarrollan dando por hecho que las respuestas de los microorganismos son consistentes, cuando no siempre lo son, y existen variaciones en los medios de proliferación. Por eso deben validarse antes de ser usados comparando sus predicciones con observaciones experimentales que no estén presentes en el desarrollo del modelo.

Por eso los modelos de microbiología predictiva constituyen una guía que, al basarse en la matemática, reduce los costes de algunas pruebas microbiológicas, y que debe estar supervisada por laboratorios con un sistema de calidad implantado por una autoridad competente, que conozca las limitaciones de este enfoque.

Determinar el crecimiento, la proliferación o la inactivación de los patógenos en los alimentos requiere, en primer lugar:

1. Establecer las propiedades intrínsecas y extrínsecas del producto (de las que ya hablamos en el anterior post sobre los estudios de vida útil), considerando las circunstancias de almacenamiento y procesamiento, el riesgo de contaminación y la vida útil prevista.
2. Revisar la literatura científica disponible y datos de investigación relativos a la respuesta microbiológica de microorganismos de interés.

Una vez cumplidos estos requisitos, es cuando puede hacerse necesario hacer pruebas complementarias, que pueden incluir tanto análisis de laboratorio como modelos predictivos:

1. Muestreo y análisis microbiológicos basados ​​en laboratorio (recuentos de aerobios mesófilos, de enterobacterias totales, de coliformes, etc.)
2. Modelos microbiológicos predictivos (primarios, secundarios, terciarios).
3. Challenge tests que implican la inoculación de microorganismos de riesgo en un producto alimenticio para analizar la capacidad de supervivencia y proliferación que presentan en unas condiciones ambientales razonablemente previsibles (producción, procesamiento, almacenamiento, manipulación, etc.). Estos tests son la evidencia definitiva de la inocuidad de un producto o proceso alimentario.

Tres pasos en la elaboración de modelos predictivos

Los modelos de microbiología predictiva pueden clasificarse de diversas formas, que no son excluyentes entre sí. Una de las clasificaciones más utilizadas, según los tipos de variables, son:

Modelos primarios

Descripción de la concentración de microorganismos (activación, desactivación, crecimiento, muerte) en función del tiempo transcurrido. Estimación de parámetros cinéticos.

Modelos secundarios

Descripción de los parámetros cinéticos en función de las condiciones ambientales (pH, actividad del agua, disponibilidad de oxígeno…).

Modelos terciarios

Integración de modelos primarios y secundarios en herramientas de software que traducen los datos que emanan de ellos a evaluación de calidad, de I+D, etc.

Asesoría en aplicación de modelos de microbiología predictiva

En los últimos años, la microbiología predictiva se ha hecho un lugar como disciplina científica con entidad propia, considerada en artículos de revistas científicas, en conferencias internacionales y en organismos como la EFSA.

Ponerse en manos de laboratorios que validen los modelos comparando sus predicciones a las observaciones experimentales en el laboratorio es fundamental para la toma de decisiones clave en materia de seguridad alimentaria.

En Aconsa asesoramos a todo tipo de empresas alimentarias en materia de muestreos y análisis microbiológicos y challenge tests combinados con modelos de microbiología predictiva para ahorrar costes y obtener los resultados más fiables.