Desinfectantes y su uso en la industria de alimentos. Peroxidos (Parte III)

El peróxido de hidrogeno es producido a través de la reducción del oxígeno molecular

O2  +  e   ➜ H2O  +   OH

O+  2e    +    2H+  ➜   H2O2

El mecanismo de acción está basado en las reacciones de oxidación aunque a través del peróxido de Hidrogeno tiene también un efecto oxidante indirecto.

Como el peróxido e hidrogeno es capaz de dañar la membrana celular y es producido naturalmente en la célula humana, necesita ser detoxificado rápidamente por esas mismas células para prevenir la producción de concentraciones excesivamente altas las cuales pueden provocar daños.

La detoxificación ocurre a través de enzimas como la catalasa y la peroxidasa, las cuales transforman el H2O2  en  H2O y oxigeno; también ocurre intracelularmente en microorganismos patogénicos provocando una reducción del efecto desinfectante del peróxido de hidrogeno si entra en contacto con ellos.

La desinfección con peróxido ocurre a pH entre 5-8 y altas temperaturas, especialmente cuando se desea obtener efecto sobre las esporas.

El peróxido de hidrogeno es usado en la industria de alimentos en empacado aséptico de la leche y jugos; el recipiente es desinfectado antes de envasar el producto y altas temperaturas son usadas con altas concentraciones del desinfectante. También se usan para la esterilización de tanques metálicos en la industria láctea.

 

Rango de Acción[1]

Bradley ha reportado que el peróxido de hidrogeno es más efectivo como esporicida que como bactericida, sin embargo, indica que tiene efecto bacteriostático a concentraciones de 0.15 mmol/l.

Costo Beneficio

  • Importante para usarse cuando hay potencial de esporas presentes

Desventajas

  • En presencia de patógenos debe ser usado a muy altas concentraciones de peróxido debido a su posible inactivación por parte de ellos
  • La facilidad con que el peróxido se convierte en agua y oxígeno.

[1] The bactericidal, fungicidal and sporicidal properties of hydrogen peroxide and peracetic acid . M.G.C. Baldry Journal of Applied Bacteriology. Volume 54,  Issue 3, pages 417–423, June 198

 

 

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Desinfectantes y su uso en la industria de alimentos: Yodo (Parte 2)

Yodo

Hay tres soluciones comerciales de importancia: Lugol, Tintura de Yodo y Yodoforos.

En las soluciones  yodoforas (mezcla de Yodo y surfactantes no ionicos) el Yodo actúa como desinfectante y el surfactante es solo un vehículo, generalmente esta es la forma más usada porque no deja coloración luego de la desinfección y es menos irritante a la piel.  Cuando el Yodo se disuelve en agua se forman iones de Yodo, pero es la forma molecular I2 la cual actúa en el proceso de desinfección.  El proceso por el cual el yodo elimina las bacterias se cree que es porque actúa sobre el enlace NH ligando los aminoácidos y nucleótidos modificando así la estructura de las proteínas de las bacterias, puede afectar también los grupos SH provocando oxidación.

Rango de acción

Es un desinfectante con un amplio rango de acción afecta tanto bacterias Gram + como Gram -.

Costo Beneficio

El costo beneficio es muy alto, son mucho más caros que las soluciones de cloro. Son usados en la desinfección de piel y en los hospitales para la desinfección de instrumentos

Desventajas

  • Dejan un color marrón en las superficies desinfectadas
  • Son muy caros
  • Irritante a la piel
  • La eficacia de los yodóforos se reduce al contacto de aguas duras o de grandes cantidades de materia orgánica, pero estos desinfectantes pueden funcionar eficazmente cuando sólo quedan rastros de materia orgánica.

Asuntos prácticos a tomar en cuenta.

  1. La forma menos dañina son los yodoforos pero estos tienen la desventaja que deben ser enjuagados después de la aplicación porque tienen surfactantes y producen jabón y espuma.
  2. Debe tenerse en cuenta el color del yodo y que provoca manchas en los equipos
  3. También tomar en cuenta la forma  en que se aplica porque es muy irritante cuando son soluciones de Yodo
  4. Al igual que el cloro solo debe ser aplicado como desinfectante después de la limpieza porque la materia orgánica presente reduce el efecto

Desinfectantes y su uso en la industria de alimentos. (Parte 1)

La mayoría de las personas que trabaja con alimentos tiene conocimiento de los desinfectantes y cómo estos deben ser utilizados, sin embargo, en mi experiencia parece que cuando estamos en la práctica nos olvidamos de la importancia que tiene seleccionar el desinfectante correcto. Generalmente los proveedores que nos venden los productos son un soporte fundamental y quienes sugieren el tipo de producto que debemos usar, pero de nuestra parte debemos tener criterios para elegir cual es el producto adecuado para mi planta, dependiendo del tipo de proceso y producto que elaboro.

Así que he pensado escribir una serie de artículos hablando de los desinfectantes más usados, su importancia, recoger un poco de literatura y terminar con un cuadro comparativo de los mismos.

Los desinfectantes más ampliamente usados en la industria de alimentos son los halógenos: ácido hipocloroso, dióxido de cloro y yoduros; los peróxidos: peróxido de hidrogeno y ácido per acético y los surfactantes incluyendo los surfactantes catiónicos y sustancias anfóteras.

En general el trabajo de los desinfectantes es inactivar los microorganismos patogénicos y reducir la carga bacteriana total. Para poder actuar el desinfectante tiene que tener un amplio espectro de acción.

Un desinfectante ideal no debe ser toxico, debe permanecer estable bajo ciertas condiciones de trabajo a la cual se usa, debe ser soluble en agua, no debe ser corrosivo, toxico o irritante y debe proporcionar un adecuado costo-beneficio.

La efectividad de los desinfectantes depende de varios factores como pH, temperatura, concentración, tiempo de contacto, y presencia de materia orgánica presente.

Voy a comenzar hablando del Cloro. La información en su mayoría está tomada del siguiente artículo: “Cleaning and Desinfection procedures in Food Industry General Aspects and Practical Application”. Giuliano Sansebastiano, Roberta Zoni y Laura Bigliardi. PP 254-279

Acido Hipocloroso.

El ácido hipocloroso se forma cuando agregamos cloro gaseoso al agua o más comúnmente sales de cloro, especialmente hipoclorito de sodio o de calcio, el ácido hipocloroso resultante esta en equilibrio con la forma disociada de la reacción:

HClO + H2O  ⇿ H3O+  + ClO

La prevalencia de una u otra forma depende principalmente del pH. La desinfección con ácido hipocloroso está basada en un mecanismo de oxidación y se cree que el oxígeno molecular es liberado por la acción del ácido sobre las enzimas y el metabolismo de las bacterias y sobre el ácido nucleico de las bacterias y los virus. Tanto el ácido hipocloroso como su forma disociada tienen efecto oxidante, pero el ácido tiene un mayor efecto.

En la industria la desinfección es llevada a cabo a pH neutro o ligeramente ácido, teniendo cuidado de no acidificar demasiado la solución porque cuando el pH está por debajo de 4 se libera gas cloruro que es altamente tóxico.

Otros factores que afectan el efecto del cloro son la temperatura y la composición del material. Cuando hay materia orgánica o inorgánica presente reacciona con el ácido hipocloroso y reduce la acción del desinfectante.  De hecho, si el amonio o las sales de amonio están presentes en el agua produce las llamadas cloraminas.

Cuando el cloro activo es combinado en forma de cloraminas, mantiene su efecto microbiocida pero requiere largos tiempo de contacto y esto va en detrimento de la desinfección industrial donde es imposible detener un proceso completo por largos periodos de tiempo.

Las soluciones más ampliamente usadas de ácido hipocloroso en el sector industrial son aquellas con sales de hipoclorito de sodio, que tienen un cloro activo de 10-14% y las sales de hipoclorito de calcio que contienen 30% de cloro activo. El pH de esas soluciones comerciales es aproximadamente 12. A este valor de pH la forma disociada prevalece, y es menos reactiva y puede así permanecer estable por largo periodos de tiempo; sin embargo, deber revisarse la concentración de la solución antes de usar ya que el ion hipoclorito disminuye gradualmente con el paso del tiempo y pierde oxígeno.

Rango de acción

El ácido hipocloroso tiene un amplio rango de acción es efectivo contra bacterias vegetativas, esporas y virus.

Costo Beneficio

Tiene una buena proporción costo beneficio porque es económico, en general, asequible en muchas presentaciones, aun cuando se disuelve en aguas duras no forma compuestos con sales y mantiene sus propiedades oxidantes.

Desventajas

La principal desventaja en el uso del ácido hipocloroso es la presencia de compuestos orgánicos, reaccionan originando sub-productos de la desinfección que son tóxicos para las personas. Esos su-productos son los trihalometanos (THM’s) cuyo principal componente es el cloroformo.

Varios asuntos prácticos podemos sacar de esta revisión.

  1. Es importante conocer qué forma de cloro estamos comprando. Debemos consultar con el proveedor y que nos proporcione la hoja Técnica, normalmente el proveedor nos suministra el MSDS o SDS (hojas de seguridad de datos) pero en ocasiones no tienen disponible la hoja técnica que contiene la información del producto, forma en que se presenta, concentraciones y otra información de interés.
  2. Debemos revisar el pH al cual estamos aplicando el cloro, para asegurar que no tengamos pH muy ácido que pueda provocar la formación de soluciones tóxicas como gas cloruro o Trihalometanos.
  3. El cloro se debe aplicar sobre superficies con la menor cantidad de materia orgánica presente porque la presencia de materia orgánica reduce su acción, es decir: no lo aplique sobre superficies con sucio grosero. Los desinfectantes se aplican después de la limpieza.
  4. Cuidar la formación de cloraminas. Su proceso tiene amonio o sales de amonio debes tener cuidado porque esto va a prolongar la acción del cloro. Como vimos antes, el cloro mantiene su acción, pero tarda más tiempo.
  5. Debemos revisar la concentración de las soluciones que estamos usando porque estas pueden perder la fuerza con el tiempo.

Rotación de Desinfectantes para evitar la resistencia

Durante mucho tiempo se ha debatido los beneficios de rotación de los desinfectantes en las plantas de alimento. Hay algunos estudios que muestran la importancia de la rotación, pero al margen de esto se da más importancia a elegir el apropiado para proteger el proceso e inhibir el crecimiento de microorganismos.

Traigo esto a la mesa de discusión porque durante las auditorias que realizo en plantas de alimentos, en pocas ocasiones observo, de un año a otro, que haya rotación de los productos que se usan en la desinfección. Las plantas se enfocan en elegir el desinfectante correcto, hacer pruebas de validación y establecer mecanismos de verificación de la eficacia de la limpieza, pero rara vez evalúan si los productos que se usan han creado alguna resistencia a bacterias específicas que pueden afectar los productos.

El artículo de Rocelle Clavero “Choosing the right sanitizer for your processing enviromental” nos plantea de una forma muy interesante los diferentes tipos de resistencia a los desinfectantes y el caso de las biocapas.

“Un desinfectante se define como aquel producto que tiene como objetivo desinfectar, reduciendo o mitigando el crecimiento de microorganismos incluyendo bacterias, hongos o virus sobre superficies en medio ambientes institucionales, hogares o comerciales” indica Clavero

Los desinfectantes más comunes usados son: alcoholes, Hipocloritos, Compuestos a base de Yodo, Amonios cuaternarios, compuestos peróxidos. Estos normalmente se formulan para lograr un 99% de reducción de las bacterias en 30 segundos, sin embargo esto no necesariamente logra destruir todos los organismos causantes de enfermedades, conocidos como patógenos.

Podríamos decir que si una superficie tiene 100,000 UFC por centímetros cuadrados, antes de aplicar el desinfectante, se espera que pueda sobrevivir 1 UFC después de la aplicación, en ese caso el producto lograría su objetivo; lo que no es tan evidente es que la población que sobrevive podría desarrollar la habilidad de adaptarse a las condiciones de medio ambiente provocando que el proceso de desinfección se vuelva inefectivo.

Clavero plantea que no hay evidencia que soporten, que el uso apropiado desinfectantes en las instalaciones, impidan el desarrollo de resistencia a los microorganismos. No está claramente definido el mecanismo de acción de la mayoría de los preservativos y desinfectantes, esto puede ocurrir por oxidación, de-naturalización de las proteínas, o por otras múltiples vías.  Se cree que cuando la célula bacteriana se expone al desinfectante, varias estructuras químicas dentro de la célula podrían sufrir daño irreversible que provoquen pérdidas permanente en la capacidad reproductiva.

Hay tres tipos de resistencia: innata, aparente y adquirida

  • Innata: que es genética. El uso persistente de un desinfectante puede conducir a la selección y persistencia de microorganismos resistentes por naturaleza. Se recomienda alternar los desinfectantes debido a la resistencia innata de esos microorganismos.
  • Resistencia aparente – está relacionada a condiciones como pH. La habilidad del microorganismo a adaptarse a medioambientes ácidos.
  • Resistencia Adquirida – Es el resultado de cambios genéticos en la célula microbiana por mutación.

Uno de los beneficios posibles de la rotación de los desinfectantes es que las diferentes formulaciones pueden variar la efectividad contra el desarrollo de bio-películas. Las películas que se forman en las superficies de los equipos es otro mecanismo en el cual la bacteria puede crear resistencia hacia el desinfectante usado. Las biocapas son difíciles de remover y el material es capaz de entrampar microorganismos patógenos. Estas reducen la efectividad de los desinfectantes. La rotación de los mismos puede ayudar a reducirlas.