Factores Clave que Influyen en el Crecimiento Microbiano: Fases, Temperatura y Ambiente

Fases del Crecimiento Microbiano

Fase de Latencia (Lag)

La duración de la fase de latencia depende de varios factores:

• Estado metabólico previo del inóculo:
  • Fase estacionaria
  • Fase exponencial (Log)
• Medio del que procede el inóculo:
  • Medio rico
  • Igual medio y fase exponencial:
    • Neutralización de sustancias tóxicas
    • Dilución de ciertos metabolitos

Fase Exponencial (Log)

Se caracteriza por un crecimiento balanceado y no restringido durante unas pocas generaciones.

El tiempo de generación (g) es característico para cada especie o cepa, en cada medio concreto.

El valor del tiempo de generación depende de:

• Composición del medio
• Temperatura
• pH
• Osmolaridad

Fase Estacionaria

El coeficiente neto de crecimiento se hace nulo, pero aún existe actividad metabólica.

El metabolismo general es diferente al de la fase exponencial (Log).

Características de las células en esta fase:

• Células más pequeñas
• El citoplasma se condensa
• La membrana celular se hace menos fluida
• Expresión de 50-100 genes específicos
• Disminuye el contenido de RNA

Fase de Muerte

Se produce un agotamiento de las reservas de energía. La pendiente de la curva de muerte depende de la especie.

En algunos casos, las células pueden presentar las siguientes características:

• Células grandes
• Hinchadas
• Distorsionadas

Relación entre Velocidad de Crecimiento y Temperatura

Temperaturas Cardinales

• Temperatura Óptima: Aquella en la que se produce el crecimiento óptimo, porque las reacciones enzimáticas alcanzan su velocidad máxima.
• Temperatura Máxima: Por encima de la cual no existe crecimiento, debido a la desnaturalización de proteínas, colapso y rotura de la membrana (lisis celular).
• Temperatura Mínima: Por debajo de la cual no hay crecimiento, debido a la gelificación de la membrana y la detención prácticamente total del transporte de nutrientes y del gradiente de protones.

Clasificación de Microorganismos según su Temperatura Óptima

• Termófilos: Enzimas termoestables por plegamiento denso y gran hidrofobicidad. Rangos de temperatura típicos: 40-45°C, 55-75°C, 60-90°C.
• Mesófilos: Rangos de temperatura típicos: 5-15°C, 30-45°C, 35-47°C.
• Psicrófilos: Enzimas activas a temperaturas bajas. Presentan adaptación bioquímica al frío y fosfolípidos de membrana poliinsaturados. Rangos de temperatura típicos: -5 a +5°C, 12-15°C, 15-20°C.
• Psicrótrofos: Responsables de las alteraciones de los alimentos. Rangos de temperatura típicos: -5 a +5°C, 25-30°C, 30-35°C.

Factores Ambientales que Afectan el Crecimiento Microbiano

Formas Tóxicas del Oxígeno

Tensión de Oxígeno: El oxígeno es el mejor aceptor de electrones para la respiración, pero también puede ser letal para las bacterias, ya que a partir de él se generan formas tóxicas durante el proceso de reducción hasta agua, como el radical superóxido (O₂⁻) y el peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Estos productos oxidan los compuestos orgánicos, incluyendo las macromoléculas.

Potencial de Óxido-Reducción (REDOX, Eh)

El potencial de óxido-reducción de los alimentos o medios de cultivo está determinado por la presencia de elementos reductores (que ceden electrones) y oxidantes (que aceptan electrones). El Eh puede tener valores positivos cuando la sustancia o el alimento se comportan como oxidante, o negativos cuando se comportan como reductor.

Microorganismos en Relación con el Oxígeno

• Aerobios Obligados: Crecen a tensiones normales de oxígeno y lo utilizan como aceptor final de electrones en sus cadenas respiratorias.
• Microaerófilos: Son aerobios que crecen a bajas tensiones de oxígeno.
• Anaerobios Estrictos: No pueden vivir en presencia de oxígeno porque es tóxico para ellos.
• Anaerobios Aerotolerantes: Pueden crecer bien tanto en presencia como en ausencia de oxígeno.
• Anaerobios Facultativos: No precisan oxígeno para crecer, pero lo hacen mejor en su presencia.

Actividad de Agua (aw)

Es la relación entre la presión de vapor del agua del alimento o medio de cultivo (p) y la presión de vapor del agua pura (p₀) a la misma temperatura.

Efecto de la Concentración de Iones Sodio sobre el Crecimiento de Microorganismos

• Halotolerantes: Pueden soportar una reducción leve del valor de aw.
• Halófilos: Requieren concentraciones moderadas de sal para crecer.
• Halófilos Extremos: Crecen en ambientes muy salinos.