CINÉTICA DE DESTRUCCIÓN MICROBIANA

La esterilización es una reacción química unimolecular o bimolecular de primer orden, que termina cuando la cantidad de microorganismos es cero. Sigue la ecuación de Arrhenius.(Paulina Ayala)

  • CINÉTICA DE LA ESTERILIZACIÓN POR CALOR

Se fundamenta en que todos los microorganismos tienen una temperatura máxima de crecimiento y cuando se sobrepasa esta temperatura se produce la desnaturalización (proceso irreversible) de las proteínas haciendo que estas se deformen y pierdan su estructuralos, entonces los microorganismos mueren.

La desnaturalización es una función exponencial (primer orden), es decir que mientras más aumenta la temperatura hay un descenso exponencial del número de microorganismos.external image moz-screenshot.jpgGráficas Cinética Esterlización

Tiempo de Reducción Decimal (D). Es un parámetro utilizado para la caracterización de la esterilización por calor y se define como:

  • D: Es el tiempo necesario a una temperatura dada para disminuir en un 10% la densidad de una población de microorganismos
Cuando el logaritmo de D se representa graficamente frente a la temperatura se obtendrá una línea recta, cuya pendiente de la recta será un indicativo de la sensibilidad que presenta el microorganismo a diferentes temperaturas.

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Pamela Guerra

Cinética de muerte microbiana: La población bacteriana no se destruye instantáneamente cuando se las ha expuesto a un agente letal (esterilización), su muerte al igual que su crecimiento es exponencial, queriendo decir que a medida que la población se reduce lo hace en niveles iguales e intervalos constantes. Se considera que una bacteria esta muerta cuando no crece, ni se multiplica en medio de cultivo adecuado y un virus se consiera inactivado cuando no es capaz de multiplicarse en un huésped apropiado (Valeria Caicedo).

Tiempo térmico letal: es el tiempo más corto que lleva destruir los microorganismos a una temperatura determinada.
Punto térmico letal: es la temperatura más baja que se necesita para matar a los organismos en 10 minutos.
Tiempo de reducción decimalo valor D, tiempo en minutos, a una temperatura determinada que se requiere para reducir la población viable al 10% de su valor previo.
Valor-Z es el cambio de temperatura que se requiere para modificar el valor D por un factor de 10.

Cinética de muerte

Bajo condiciones letales, los organismos de una población no mueren sincrónicamente. Estadísticamente la inactivación durante un período finito (es decir a medida que la dosis letal aumenta) es proporcional al número de células viables al principio del período, es decir, la población muere exponencialmente. Por tanto una gráfica del logaritmo del número de supervivientes a cualquier tiempo (dosis) durante el tratamiento contra el tiempo transcurrido de tratamiento (dosis), producirá una línea recta. Cuando el descenso logarítmico es constante desde el tiempo cero, la curva es una forma de cinética de «choque único» (es decir, una lesión irreversible es suficiente para matar a una célula) y se describe mediante la ecuación:

N/No = e -kd

donde No = población inicial,
N = número de supervivientes después de la dosis o tiempo de tratamiento,
d = dosis o tiempo de tratamiento y
k = velocidad constante de muerte específica.

No todas las poblaciones exhiben cinética de «choque único» pudiendo encontrar una curva con un hombro antes del comienzo de la inactivación logarítmica, en cuyo caso las cinéticas de supervivencia son de la forma

N/No = 1-(1-e -kd) n

donde n es un número de extrapolación igual a la intersección sobre el eje N/No que da el número de «choques» requeridos para la letalidad.

El valor D también se obtiene por interpolación como el tiempo transcurrido durante cualquier unidad de reducción logarítmica de los supervivientes sobre la parte recta de la gráfica. Cuando los logaritmos de los valores D a diferentes temperaturas se trazan frente a la temperatura, se encuentra que la relación es generalmente una Iínea recta de la cual puede ser obtenido directamente el valor z por interpolación. (Vanessa Martinez)


PRESENTACION DE CINÉTICA DE ESTERILIZACIÓN
Cinética de Muerte.ppt

Mónica Guevara


Ademas podemos mencionar que:


Los factores mas importantes para Determinar de las condiciones de esterilizacion:


FACTORES PRIMORDIALES:
ØTAMAÑO DE LA POBLACIÓNØTIEMPO DE EXPOSICIÓNØCLASES DE MICROORGANISMOS PRESENTESØINTENSIDAD DEL TRATAMIENTO ØTEMPERATURA

En la práctica la resistencia de los organismos a diferentes temperaturas varía, se debe emplear el valor de z de los contaminantes más resistentes a la temperatura.

PRESENTACION DE CINÉTICA DE ESTERILIZACION:







Ricardo Racines B.

VALOR Z
El valor D se refiere a la resistencia de un microorganismo a una temperatura dada, para conocer la influencia de los cambios de temperatura con la resistencia térmica mediante la relación entre la temperatura y el log del valor D, el resultado de esta relación se lo conoce como valor Z, que representa el aumento de la temperatura necesaria para reducir el valor D de un organismo por 90%. Para esporas bacterianas utilizadas como indicadores biológicos de humedad y calor seco los valores medios en procesos de esterilización fueron de 10ºC y 22ºC respectivamente. El valor de Z no depende especificamente de la temperatura pero se lo puede considerar como una constante sobre los rangos usados en los procesos de esterilizacion por calor.


Dolores




CRISTIAN MORENO

Cinética de la esterilización por calor húmedo




La cinética de la esterilización por calor húmedo, está caracterizada por una reacción cinética de primer orden.





Si No es el número de organismos viables presentes inicialmente y N es número viable al final tendremos que la ecuación de velocidad de muerte será:

kN = - dN/dt (1) e integrando entre los límites



No a tiempo = 0 y N al tiempo t = t, se obtiene:


ln No/N = kt ó ln No/N = - kt (2)



N/No es la fracción de organismos viables que sobreviven después del tratamiento por calor durante el tiempo t y K = constante de velocidad de destrucción, que depende de la temperatura según la clásica ecuación de Arrhenius:
ln k = ln A - E/RT (3)

donde:

A = constante
E = energía de activación
R = Constante general de los gases
T = Temperatura en grados Kelvin

Si se gráfica el In k en función de 1/T se obtendrá una línea recta, siendo la inclinación igual a -E/R y la intersección de la recta con la ordenada, el valor de la constante de Arrtherius.
La ecuación de velocidad de muerte necesita una aclaración, ya que la misma no admite una disminución del número de organismos a cero, porque si N es cero, t debería ser infinito. Para resolver este problema supongamos que N = 0.1 y calculemos el valor correspondiente de t. No podemos decir que después de ese tiempo sobrevivirá una décima parte de un microorganismo, pero si podemos decir que habrá sólo una probabilidad de 1 en 10 de que sobreviva un microorganismo.
Ya veremos que por razones de seguridad podemos fijar el valor de N = 0.001 o sea fijar una probabilidad de 1 en 1000 de sobrevivencia.
Se debe tener presente que la calidad nutriente del medio debe ser preservada todo lo posible, razón por la cual, es imprescindible
diseñar un ciclo de esterilización lo más efectivo posible pero al mismo tiempo lo más corto posible.
Podremos definir un término (V) que representa la magnitud de la disminución del número de organismos viables de manera que:

V = ln No/N = kt

Y por tanto

V = At e - E/RT

Sin embargo, parte de la destrucción ocurre en la etapa de calentamiento y otra parte en la de enfriamiento , de manera tal que:

Vtotal = Vcal + Vmant + Venfriam

Las partes Vcal y Venfriam son obtenidas a temperatura variable de manera tal que es necesario integrar la ecuación:

kdt = A . e - E/RT dt

para el período de calentamiento y de enfriamiento con el fin de calcular la cantidad de esporas que se eliminan durante ambos períodos. Conociendo el valor inicial de esporas presentes en el volumen de medio considerado es posible calcular el tiempo de mantenimiento a 120 °C para la esterilización completa del mismo.

Conservación de la calidad nutriente


Los medios de fermentación utilizados en la industria son casi siempre complejos y a menudo con sólidos en suspensión, de

manera tal que los cambios que se producen durante la esterilización pueden ser importantes. A veces puede haber modificaciones beneficiosas o perjudiciales dependiendo del tiempo de esterilización.
Existen casos en los cuales si se prolonga la esterilización 50 a 60 min se producen pérdidas de rendimiento que llegan hasta el 65% con respecto al medio normal. En ciertos casos cuando el tiempo es solamente de 15-20 min se puede producir un efecto beneficioso.
La naturaleza de las interacciones que tienen lugar entre los componentes de un medio, durante la esterilización por calor, dependerá no solamente de la naturaleza de los componentes sino también de la temperatura, duración del calentamiento, pH del medio, y de la agitación. Un ejemplo típico de interacción es la reacción de Maillard que tiene lugar entre los grupos carbonilos de los azúcares con
los grupos amino de proteínas, aminoácidos, etc. Se forman así productos de condensación con lo cual se inactivan significativas cantidades de carbohidratos y nitrógeno amínico. Por ese motivo es necesario que los carbohidratos se esterilicen por separado de los compuestos nitrogenados orgánicos.
Las sales de NH4 se deben autoclavar a pH 7 o menor, si no el amonio se volatiliza. En medios químicamente definidos se puede observar pérdida importante de magnesio, potasio, amonio, sodio y fosfatos por precipitación de sales poco solubles como
MgNH4PO4 , MgKP04 y MgNaP04. Es importante por lo tanto autoclavar las sales de calcio y magnesio aparte de los fosfatos.
Los aminoácidos y factores de crecimiento son muy lábiles al calor. Entre los aminoácidos, el triptofano, glutamina, asparagina, y entre las vitaminas hidrosolubles, la tiamina, riboflavina y piridoxina son las más susceptibles de sufrir descomposición. En todos estos casos es aconsejable disolverlas separadamente en pequeños volúmenes de H2O y luego esterilizarlas por filtración.

Cinetica de Esterilización Concepto estadístico

Cuando una población bacteriana es sometida a un proceso de esterilización que le provoca la pérdida de la viabilidad, se observa una disminución progresiva en el número de microorganismos sobrevivientes en función del tiempo de exposición al agente esterilizante. La muerte microbiana sigue un comportamiento de tipo exponencial, por lo que se hace asintótico y nunca se llega a un número de microorganismos igual a cero.
N = N0 . e - Kt
Donde N es el número de microorganismos viables, N0 es el número de microorganismos viables iniciales, k es la tasa de muerte (min-1) y t es el tiempo de exposición al agente. El coeficiente k es función de las condiciones de esterilización (temperatura, tenor de humedad, concentración del agente químico) y de la resistencia del microorganismo al proceso de esterilización. Si esta ecuación se transforma a base 10 resulta:
N = N0 . 10 - t / D
En donde D (min) se denomina Tiempo de reducción decimal, esto es el tiempo requerido para reducir la población microbiana un 90% o un orden de magnitud. El valor de D se deduce cuando t=D y por lo tanto N=0.1 N0. Comparando las ecuaciones anteriores se llega a que:
D = ln 10 / K = 2.303 / K
Esto significa que D está inversamente relacionado con k. Entonces, menores valores de D significan una mayor tasa de muerte o una muerte más rápida.
Graficando el logarítmo del número de microorganismos sobrevivientes en función del tiempo de exposición a un determinado agente esterilizante se obtiene una recta. La pendiente está dada por -1/D y la ordenada al origen es log N0. Por lo explicado anteriormente, la pendiente de la recta está determinada por las condiciones de esterilización y de la resistencia del microorganismo.

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Cuando el log del número de sobrevivientes es menor a cero se habla de probabilidad de sobrevivencia. Por lo tanto cuando el valor de la probabilidad sea -1 significa que hay 0.1 microorganismos viables por unidad, o correctamente expresado una unidad contaminada por cada 10 unidades idénticas procesadas.
Un producto se considera estéril cuando la probabilidad de encontrar unidades contaminadas es menor o igual a 10-6, esto es una unidad contaminada cada millón de unidades idénticas procesadas.
A mayor número de microorganismos y/o resistencia de la población se necesitará mayor tiempo de esterilización, o lo que es lo mismo mayor tiempo para alcanzar la probabilidad de sobrevivencia.
Durante el proceso de esterilización por calor debe tenerse en cuenta que el tiempo de esterilización comienza cuando se ha alcanzado la temperatura óptima en el interior del aparato (autoclave o estufa) y que generalmente el contenido de un autoclave puede requerir tiempos más largos para alcanzar la temperatura de esterilización.
esterilizacion
María Fernanda Minga N