Bacterias
Las bacterias son organismos unicelulares que tienen una estructura interna simple en comparación con las células de otros organismos. El aumento del número de bacterias en una población se denomina comúnmente crecimiento bacteriano por los microbiólogos. Este crecimiento es el resultado de la división de una célula bacteriana en dos células bacterianas idénticas, un proceso llamado fisión binaria. En condiciones óptimas de crecimiento, una célula bacteriana puede dividirse aproximadamente cada 20 minutos. Así, una sola célula puede producir casi 70.000 millones de células en 12 horas. Los factores que influyen en el crecimiento de las bacterias incluyen la disponibilidad de nutrientes, la humedad, el pH, los niveles de oxígeno y la presencia o ausencia de sustancias inhibidoras (por ejemplo, antibióticos).
Los requerimientos nutricionales de la mayoría de las bacterias son elementos químicos como carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre, magnesio, potasio, sodio, calcio y hierro. Las bacterias obtienen estos elementos utilizando los gases de la atmósfera y metabolizando ciertos componentes de los alimentos, como los carbohidratos y las proteínas.
La temperatura y el pH desempeñan un papel importante en el control de las tasas de crecimiento de las bacterias. Las bacterias pueden clasificarse en tres grupos en función de sus requisitos de temperatura para un crecimiento óptimo: termófilas (55-75 °C, o 130-170 °F), mesófilas (20-45 °C, o 70-115 °F), o psicrótrofas (10-20 °C, o 50-70 °F). Además, la mayoría de las bacterias crecen mejor en un entorno neutro (pH igual a 7).
Las bacterias también requieren una cierta cantidad de agua disponible para su crecimiento. La disponibilidad de agua se expresa como actividad del agua y se define por la relación entre la presión de vapor del agua en el alimento y la presión de vapor del agua pura a una temperatura específica. Por lo tanto, la actividad del agua de cualquier producto alimenticio es siempre un valor entre 0 y 1, donde 0 representa la ausencia de agua y 1 representa el agua pura. La mayoría de las bacterias no crecen en alimentos con una actividad de agua inferior a 0,91, aunque algunas bacterias halófilas (aquellas capaces de tolerar altas concentraciones de sal) pueden crecer en alimentos con una actividad de agua inferior a 0,75. El crecimiento puede controlarse reduciendo la actividad del agua, ya sea añadiendo solutos como el azúcar, el glicerol y la sal o eliminando el agua mediante la deshidratación.
Los requisitos de oxígeno para un crecimiento óptimo varían considerablemente para las distintas bacterias. Algunas bacterias requieren la presencia de oxígeno libre para crecer y se denominan aerobios obligados, mientras que otras bacterias se intoxican con la presencia de oxígeno y se denominan anaerobios obligados. Los anaerobios facultativos son bacterias que pueden crecer tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. Además de la concentración de oxígeno, el potencial de reducción de oxígeno del medio de cultivo influye en el crecimiento bacteriano. El potencial de reducción de oxígeno es una medida relativa de la capacidad oxidante o reductora del medio de crecimiento.
Cuando las bacterias contaminan un sustrato alimentario, tardan algún tiempo en empezar a crecer. Esta fase de retardo es el periodo en el que las bacterias se adaptan al medio. Tras la fase de retardo se encuentra la fase logarítmica, en la que la población crece de forma logarítmica. A medida que la población crece, las bacterias consumen los nutrientes disponibles y producen productos de desecho. Cuando el suministro de nutrientes se agota, la tasa de crecimiento entra en una fase estacionaria en la que el número de células bacterianas viables permanece igual. Durante la fase estacionaria, la tasa de crecimiento de las células bacterianas es igual a la tasa de muerte de las mismas. Cuando la tasa de muerte celular es mayor que la tasa de crecimiento celular, la población entra en la fase de declive.
Una población bacteriana se expresa por gramo o por centímetro cuadrado de superficie. Rara vez la población bacteriana total supera las 1010 células por gramo. Una población inferior a 106 células por gramo no causa ningún deterioro apreciable, excepto en la leche cruda. Las poblaciones de entre 106 y 107 células por gramo provocan el deterioro de algunos alimentos; por ejemplo, pueden generar malos olores en las carnes envasadas al vacío. Poblaciones de entre 107 y 108 células por gramo producen malos olores en carnes y algunas verduras. A niveles superiores a 5 × 107 células por gramo, la mayoría de los alimentos presentan alguna forma de deterioro.
Cuando las condiciones para el crecimiento de las células bacterianas son desfavorables (por ejemplo, temperaturas bajas o altas o bajo contenido de humedad), varias especies de bacterias pueden producir células resistentes llamadas endosporas. Las endosporas son muy resistentes al calor, a los productos químicos, a la desecación (desecación) y a la luz ultravioleta. Las endosporas pueden permanecer inactivas durante largos periodos de tiempo. Cuando las condiciones se vuelven favorables para el crecimiento (por ejemplo, la descongelación de las carnes), las endosporas germinan y producen células viables que pueden iniciar un crecimiento exponencial.