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.