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Inactivación de bacterias patógenas por efecto de campos magnéticos
Inactivation of pathogenic bacteria by effect of magnetic fields
Victor Manuel Gélvez1, Stella Hernández2 y Yesenia Campo-Vera3
resumen
ABSTRACT
Las tecnologías no térmicas han demostrado eficacia ante la
existencia de subpoblaciones microbianas muy resistentes a
los métodos tradicionales de conservación. Se estudió el efecto
de los campos magnéticos de 0,1147 T (16±2°C) durante 5 min
y 5+5 min sobre el daño subletal (DSC) y reducción celular
(RC) de Escherichia coli, Salmonella enteritidis inoculadas en
huevo entero líquido (HEL). Se inocularon 200 mL de cada
cepa bacteriana activa en 200 mLde HEL. Posteriormente, se
trató con campos magnéticos (CM) y se evaluó la RC y el DSC
a través del recuento en placa (ufc) de la población sobreviviente
de bacterias. Se encontró que los CM provocan reducción de la
población de bacterias estudiadas. Los efectos del CM son diferentes y dependen de la temperatura y tiempo de tratamiento,
alcanzando mayor efecto a mayor exposición.
Non-thermal technologies are showing efficacy against the
existence of very microbial resistant subpopulations resistant
to traditional methods of preserving. The effect of magnetic
fields 0.1147T (16±2°C) was studied during 5 min and 5+5min
on sublethal damage (DSC) and cell reduction (RC) Escherichia
coli, Salmonella enteritidis inoculated in liquid whole egg
(HEL). 200 mL of each active bacterial were inoculated in 200
mL of HEL. Later, they were treated with magnetic fields (MF)
and RC. DSC was evaluated using plate count (cfu) of surviving
bacteria population. It was found that CM causes population
reduction of the studied bacteria. The CM effects are different
and depend on the treatment temperature and time, reaching
greater effect on longer exposure.
Palabras clave: huevos frescos, E. coli, Salmonella spp.
Key words: fresh eggs, E. coli, Salmonella spp.
Introducción
En la industria avícola, los huevos, inmediatamente después de puestos, se consideran estériles, su contaminación puede provenir de la flora propia del oviducto o por
factores externos después de eclosionado (Plank, 2005).
Para la conservación de los huevos y sus componentes,
se requiere de métodos de preservación que permitan
inactivar los microorganismos patógenos. Actualmente,
las tecnologías no térmicas han mostrado eficacia ante la
existencia de subpoblaciones microbianas muy resistentes a
los métodos tradicionales (Leistner y Gould, 2012). Dentro
de los avances tecnológicos no térmicos propuestos para
el procesado del HEL, se incluye los campos magnéticos
(CM), los cuales se generan cuando la corriente eléctrica
produce efectos magnéticos.
Según Liboff (1984), Pothakamury et al. (1993) y Goldsworthy et al. (1999), el efecto de CM sobre los microorganismos
se produce por el fenómeno denominado resonancia del
ciclotrón, la cual está asociada a la activación de las partículas coloidales del medio de cultivo, haciendo que éstas
remuevan parte del calcio unido a los fosfolípidos de las
membranas plasmáticas, incrementando su permeabilidad
con posibles repercusiones metabólicas y ejerciendo acción
directa sobre las partículas coloidales, lo que a su vez afecta
el crecimiento de los microorganismos. Este trabajo tuvo
como objetivo evaluar el efecto campo magnético (0,1147
T) sobre el daño letal y subletal de la Escherichia coli, Salmonella enteritidis inoculadas en HEL.
Materiales y métodos
El estudio se llevó a cabo en la Universidad de Pamplona.
Los huevos previamente higienizados se descascaron y
se mezclaron durante 5 min hasta obtener una mezcla
homogénea. Las bacterias (E. coli, y S. Enteritidis) previamente activadas (caldo nutritivo/30°C/24 h) y calculada
su población (bacterianas por µL) con cámara de recuento
de Neubauer, se inocularon (200 mL) cada una en 200 mL
de HLE. Posteriormente, se realizó el tratamiento a 0,1147
T/16±2°C (generador E. coli, 6A N 240, R=1,8 Ώ Ohnio,
Radio 26,5 cm) durante 5 min (T1) y 5+5 min (T2). Éste
último se aplicó en dos períodos de tiempo de 5 min,
ISSN: 0120-9965 Fecha de recepción: 14-06-2016 Aceptado para publicación: 21-09-2016
Doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1supl.57757
1
Grupo Innova, Departamento de Alimentos, Universidad de Pamplona. Pamplona (Colombia). [email protected]
Departamento de Alimentos, Universidad de Pamplona. Pamplona (Colombia).
Grupo de Investigación en Ciencia, Tecnología e Innovación (GICTIN), Instituto Superior de Educación Rural (ISER). Pamplona (Colombia).
2
3
Agronomía Colombiana 34(1Supl.), S1462-S1464, 2016
dejando 5 min de reposo en el intervalo. Una vez terminado el tratamiento, se prepararon diluciones (10-1 hasta
10-7) en agua de peptona tamponada (Merck) de cada una
de las mezclas y se sembraron 50 μL en cajas de petri con
el medio de cultivo básico (agar BHI, Oxoid) para evaluar
el DSC y medios selectivos (EMB, Oxoid; XLD, Oxoid;
respectivamente para cada tipo de bacteria) para evaluar
el RC. La siembra y el recuento se hicieron siguiendo la
metodología indicada por las NTC4458 y 4574.
TABLA 1. Efecto CM en la RC y DSC de Escherichia coli, inoculada en
HLE (± desviación estándar).
Los datos obtenidos se analizaron por SPSS (V.13 bajo
Windows) aplicando el análisis de varianza (Anova) a
un factor y analisis de diferencias mínimas significativas
(DMS; P≤0,05).
Efecto letal y subletal sobre Salmonella enteritidis
En la tabla 2 se muestra el efecto del campo magnético sobre
S. enteritidis inoculada en el HEL. Las muestras tratadas
presentan un incremento significativo en la RC comparada
con la muestra control (población inicial 108ufc), alcanzando el 73,8% en T2, el cual es mayor en un 11,9% respecto
a T1, dejando ver que el daño celular generado por el CM
ocurre en los 5 primeros minutos de tratamiento y se incrementa directamente proporcional al tiempo.
Resultados y discusión
Efecto letal y subletal sobre Escherichia coli
En la tabla 1 se muestra el efecto del CM sobre esta bacteria,
se observa que T2 muestra una RC y un DSC significativos
(P≤0,05) comparado con la muestra control, siendo 91,8%
y 79% respectivamente. No se observaron cambios cuando
el tiempo de exposición aumentó a pesar de mostrar una
mayor reducción y daño celular cuando se amplió el tiempo
de exposición.
Estos resultados son comparables con los de Tsuchiya et al.
(1996), quienes encontraron que después de someter cultivos de E. coli a CM homogéneos de 7 T, la tensión generada
en la célula fue menor retrasando tempranamente la fase
de crecimiento después del tratamiento y por tanto la RC
fue mayor para las muestras tratadas. Además BarbosaCánovas et al. (1998), observaron que se reduce la población
de microorganismo entre 102 y 103 ufc/g usando CM con
frecuencias superiores a los 500 KHz, como resultado del
efecto desestabilizador del metabolismo microbiano. Efecto
que se atribuye a la acción de la energía magnética sobre el
DNA y que le permite acoplarse con otras partes magnéticamente activas de la célula, ocasionando no solamente su
inactivación, sino que, de acuerdo al daño sufrido, puede
causar la muerte. El resultado del DSC observado coincide
con lo estudiado por Frankel y Liburdy (1995) y Gaafar et
al. (2008), quienes encontraron que el CM puede afectar el
crecimiento bacteriano, la fluidez de la membrana y producir alteraciones en las proteínas celulares (radio molecular,
tiempo de relajación, cantidad de proteínas, incremento
dielecéctrico, entre otras) dañándola. También puede
evitar su crecimiento y reducir su actividad, llegándole
a provocar la muerte. De igual manera, Esmekaya et al.
(2013) encontraron que el tratamiento con CM (2 mT/24
h) produce cambios morfológicos como la formación de
poros y destrucción de las membranas de la E. coli
Muestra/efecto
RC
DSC
Testigo
7,03±0,3 a
0±0,2 c
T1 (5 min)
0,51±0,2 c
1,43±0,7 c
T2 (5 + 5 min)
0,9±0,2 b
1,8±0,1 a
Promedios con letras distintas, en la misma fila, indican diferencia significativa según la
prueba de DMS (P≤0,05).
En cuanto DSC, se observa que después del tratamiento
existe un incremento significativo de 72,6 y 88,9% respectivamente sin que sea afectada por el tiempo de exposición,
a pesar de que se aumenta en 16% cuando se amplía el
tiempo de exposición.
TABLA 2. Efecto de CM sobre la RC y DSC de la Salmonella enteritidis,
inoculada en HEL (± desviación estándar).
Muestra/efecto
RC
DSC
Testigo
6,95±0,3 a
0±0,2 c
T1 (5 min)
2,0±0,5 b
2,01±0,7 a
T2 (5 + 5 min)
0,2±0,3 c
1,0±0,8 b
Promedios con letras distintas, en la misma fila, indican diferencia significativa según la
prueba de DMS (P≤0,05).
Según Liboff et al. (1984), Pothakamury et al. (1993) y Goldsworthy et al. (1999), el efecto de CM sobre las bacterias es
debido por un lado al fenómeno denominado resonancia
del ciclotrón, por a la activación de partículas coloidales
del medio de cultivo, haciendo que éstas remuevan de las
membranas plasmáticas celular parte del calcio unido a
los fosfolípidos, incrementando así su permeabilidad y
ejerciendo una acción directa sobre las partículas coloidales
afectando el crecimiento microbiano. Por otro lado, según
Mihoub et al. (2012) los campos magnéticos estáticos (200
mT/10 h) producen efectos de retardo en el crecimiento de la
S. typhimurium durante las primeras horas de tratamiento
(6 h). Además, se presentan cambios en sus cadenas de
fosfolípidos (cardiolipinas) y aumento de los ácidos grasos
insaturados. Asimismo, El May et al. (2009) demostraron
que la Salmonella Hadar tratada con CM (200 mT/13
Gélvez, Hernández y Campo-Vera: Inactivación de bacterias patógenas por efecto de campos magnéticos
S1463
h), experimenta durante las 3 y 6 h de tratamiento una
reducción de las UFC y presenta una recuperación posterior entre las 6 y 9 h. Indicando una posible respuesta del
microorganismo a la acción de los CM.
Literatura citada
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S1464
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Mihoub, M., A. El May, A. Aloui, A. Chatti y A. Landoulsi. 2012.
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Tsuchiya, K., K. Nakamura, K. Okuno, T. Ano y M. Shoda. 1996.
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Agron. Colomb. 34(1Supl.), 2016