Estudio y modelización del efecto de procesos de descontaminación y desinfección sobre microorganismos patógenos en productos vegetales

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo principal cuantificar el efecto de diferentes procesos alimentarios sobre el comportamiento de las bacterias patógenas, Escherichia coli O157: H7 y Salmonella spp., en vegetales (Introducción). Por tanto, la principal contribución de esta tesis consiste en proporcionar herramientas cuantitativas basadas en modelos predictivos como apoyo a los sistemas de gestión de riesgos microbiológicos en la industria de vegetales. En primera lugar, se desarrolló un modelo matemático de contaminación cruzada de E. coli O157:H7 durante el procesamiento de vegetales IV gama que fue simulado en in-silico (Capítulo I). Tres escenarios diferentes fueron contemplados, denominados S1, S2, y S3, y que correspondieron a diferentes concentraciones iniciales en un lote contaminado a la entrada en la línea de procesos, esto es 0,01, 1 y 100 ufc / g, respectivamente. Dado los bajos niveles simulados, las diferencias entre escenarios sólo se observaron para los valores de prevalencia resultantes, y no para concentración (p <0,001). En resumen, el modelo evidenció que la contaminación cruzada fue posible en todos los escenarios probados. Dada la importancia de cuantificar el efecto de los nuevos tratamientos de desinfección utilizados para minimizar la contaminación cruzada durante la etapa de lavado, la eficacia de un tratamiento electroquímico en la desinfección del agua, usando electrodos con boro de diamante, fue estudiado junto con su idoneidad para su aplicación en la industria de productos de IV Gama (Capítulo II). Se estudio el agua del grifo (TW) y TW suplementada con NaCl (NaClW), ambas con diferentes niveles de materia orgánica (60, 300, 550 ± 50 y 750 ± 50 mg / L). El cloro libre y total, pH, potencial oxidación-reducción, COD y la temperatura fueron analizados durante los tratamientos. En condiciones óptimas se obtuvieron reducciones de 5 unidades logarítmicas de E. coli O157: H7. Los resultados proporcionan la base adecuada para desarrollar modelos predictivos que describen la reducción en función del tiempo a los diferentes niveles de materia organica. El modelo de Weibull fue el modelo que obtuvo el mejor ajuste a los datos de supervivencia. El efecto de los tratamientos de desinfección sobre el crecimiento posterior de E. coli O157: H7 en vegetales IV gama también fue estudiado considerando tratamientos tradicionales y alternativos, como el uso de cloro y agua electrolizada, respectivamente (Capítulo III y IV). En el primer caso, lechuga iceberg IV gama inoculada con E. coli O157: H7 fue sometida a lavado con agua clorada (150 mg / ml) y envasada en atmósfera modificada en un ensayo llevado acabo a escala de laboratorio/piloto. El potencial de crecimiento del patógeno fue evaluado a 4, 8, 13 y 16 °C con múltiples repeticiones. El patógeno fue capaz de crecer a temperaturas ≥ 8 °C, aunque a temperaturas bajas, los datos presentaron una gran variabilidad entre repeticiones. Para el tratamiento de agua electrolizada neutra (AEN), el diseño experimental fue el mismo al utilizado en el estudio de tratamiento con cloro. Los resultados indicaron que el crecimiento del patógeno en la lechuga tratada con AEN fue menor que la observada con agua clorada. En ambos experimentos, se propuso un modelo tipo Ratkowsky para representar la relación entre la temperatura y la tasa de crecimiento. La capacidad de supervivencia de E. coli O157: H7 y...

The present thesis is aimed at quantifying the effect of different food process on fate of enteric pathogenic bacteria, Escherichia coli O157:H7 and Salmonella spp. in vegetables (Introduction). The main contribution of this thesis lies in providing quantitative tools based on predictive models to support microbial risk management systems in the Vegetable Industry. In first instance, a mathematical model describing cross contamination of E. coli O157:H7 during processing of fresh-cut vegetable was developed and simulated in silico (Chapter I ). Three different scenarios, named S1, S2, and S3, were considered to represent the initial concentration on the contaminated batch entering the processing line which corresponded to 0.01, 1 and 100 cfu/g, respectively. Given the low initial levels, differences between scenarios were only observed in prevalence and not in concentration (p< 0.001). The model evidenced that cross contamination was possible in all simulated scenarios. Given the importance of quantifying the effect of new disinfection treatments as means of avoiding cross contamination during washing step, the efficacy of an electrochemical treatment in water disinfection, using boron-doped diamond electrodes, was studied together with its suitability for the fresh-cut produce industry (Chapter II). Tap water (TW), and TW supplemented with NaCl (NaClW) containing different levels of organic matter around 60, 300, 550±50 and 750±50 mg/L; combined and total chlorine, pH, oxidation-reduction potential, COD and temperature were monitored during the treatments and obtained in this optimum conditions reductions of 5 log units of E. coli O157:H7. Results provided suitable base to develop predictive models describing reduction as a function of time at the different studied conditions, the Weibull model obtaining a good performance. The effect of disinfection treatment on subsequent growth of E. coli O157:H7 in fresh-cut leafy vegetables was studied considering traditional and alternative treatments, based on chlorine and electrolyzed water, respectively (Chapter III and IV). In the first case, fresh-cut iceberg lettuce inoculated with E. coli O157:H7 was submitted to chlorine washing (150 mg/mL) and modified atmosphere packaging on laboratory/pilot scale. Potential growth of the pathogen was...