Tecnología en el Control de Calidad Microbiológica Quantibac
Dentro de la microbiología cuantitativa se pueden encontrar los métodos tradicionales o clásicos, como el conteo en placa, método de dilución, método del número más probable, etc.; y los métodos rápidos de detección.
Entre estos últimos se encuentra la microbiología de impedancia. La misma se basa en la medición de un parámetro eléctrico, la impedancia, entre un par de electrodos sumergidos en un medio de cultivo inoculado, con el fin de cuantificar los microorganismos presentes en la muestra.
El valor de la impedancia refleja la actividad metabólica microbiana en el medio de cultivo y/o en los electrodos de medición (Noble et al, 1999; Felice et al, 1999; Firstenberg-Eden and Eden, 1984). Es justamente esta cualidad la que permite monitorear solo microorganismos viables en una forma inequívoca, a diferencia de otras técnicas que están sujetas a diferentes fuentes de error, tal como la bioluminiscencia o la microcalorimetría.
El valor de la impedancia refleja la actividad metabólica microbiana en el medio de cultivo y/o en los electrodos de medición (Noble et al, 1999; Felice et al, 1999; Firstenberg-Eden and Eden, 1984). Es justamente esta cualidad la que permite monitorear solo microorganismos viables en una forma inequívoca, a diferencia de otras técnicas que están sujetas a diferentes fuentes de error, tal como la bioluminiscencia o la microcalorimetría.
La impedancia, un concepto de ingeniería eléctrica, incluye la componente capacitiva Ci de la interfase entre el electrodo de medición y el medio de cultivo, y una componente conductiva Gm debida a la suspensión celular (ej: un caldo de cultivo inoculado con bacterias).
Ambas componentes son medidas por el Quantibac empleando un procedimiento patentado (AR001348B1, 2000; AR980106505, 1998; U.S.A. Appl. 20040009572, 2003), que permite mediciones más repetibles y confiables.
Comúnmente, el cambio en la conductancia del medio Gm se debe a los productos metabólicos generados por el crecimiento de microorganismos. Sustancias débilmente cargadas son transformadas en productos terminales altamente cargados. Por ejemplo, la ruptura de proteínas en aminoácidos, de lípidos en acetatos o de carbohidratos en lactatos. Todos estos productos finales metabólicos portan grandes cargas eléctricas, son más pequeños y por lo tanto muestran una mayor movilidad que las sustancias originales (Firstenberg-Eden and Zindulis, 1984). En el caso de bacterias, la mayor contribución a los cambios de conductancia del medio provienen de la actividad proteolítica, mientras que el metabolismo de los carbohidratos es de menor importancia (Suhren and Heeschen, 1987).
Ambas componentes son medidas por el Quantibac empleando un procedimiento patentado (AR001348B1, 2000; AR980106505, 1998; U.S.A. Appl. 20040009572, 2003), que permite mediciones más repetibles y confiables.
Comúnmente, el cambio en la conductancia del medio Gm se debe a los productos metabólicos generados por el crecimiento de microorganismos. Sustancias débilmente cargadas son transformadas en productos terminales altamente cargados. Por ejemplo, la ruptura de proteínas en aminoácidos, de lípidos en acetatos o de carbohidratos en lactatos. Todos estos productos finales metabólicos portan grandes cargas eléctricas, son más pequeños y por lo tanto muestran una mayor movilidad que las sustancias originales (Firstenberg-Eden and Zindulis, 1984). En el caso de bacterias, la mayor contribución a los cambios de conductancia del medio provienen de la actividad proteolítica, mientras que el metabolismo de los carbohidratos es de menor importancia (Suhren and Heeschen, 1987).
El procedimiento que emplea el Quantibac para cuantificar microorganismos, se basa en la medición del Tiempo de Detección de Umbral (TDU). Después de que se inocula un medio de cultivo con una alícuota de la muestra de interés, se espera que los microorganismos crezcan y se multipliquen hasta alcanzar una concentración de aproximadamente 107 UFC/ml. Este valor es el que produce una señal detectable de impedancia (Firstenberg-Eden and Eden, 1984), en un determinado momento del tiempo (el TDU).
Para emplear el tiempo TDU para cuantificar (o detectar) microorganismos, es necesario antes calibrar el equipo. Esto se realiza midiendo simultáneamente la concentración inicial por conteo en placa (u otro método de referencia), y el TDU en un conjunto de muestras en una zona de concentración de interés. Ambos conjuntos de valores son graficados y se obtiene la recta de regresión que relaciona ambos datos. Esta recta permite después, reemplazar una medición de concentración en UFC/ml por un tiempo medido en hrs (el TDU). Una vez calibrado, el equipo mide el TDU de una muestra e indica automáticamente al operador la concentración inicial de microorganismos de la muestra.
Las ventajas de emplear el TDU para cuantificar respecto del conteo en placa son varias. Las principales incluyen detectar y/o cuantificar contaminación microbiana entre 2 y 20 veces más rápido, ahorro de costos en insumos de laboratorio al emplear solo un frasco con 10 ml de medio de cultivo para el análisis, y empleo de muestras que pueden ser traslúcidas o completamente opacas (la impedancia es ciega, solo le interesa que los microbios tengan actividad metabólica).
La versatilidad del método permite que un laboratorio de microbiología industrial use al Quantibac para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, con un equipo de 30 canales se puede realizar control de esterilidad de un producto, analizar la limpieza de líneas de producción, evaluar la eficacia de diferentes biocidas sobre bacterias u otros microorganismos, y/o cuantificar la carga microbiana total en un producto de un alimento de consumo masivo.
En el caso particular de una empresa que implementa mediciones preventivas bajo protocolos HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points), con el Quantibac dispone de una poderosa herramienta para facilitar los análisis microbiológicos.
El método del TDU se puede emplear para el control microbiológico en todos los ámbitos de interés, como en la industria alimentaria, cosmética, farmacéutica, ámbito clínico, y otros. Quantibac es un equipo comercial que además de realizar mediciones de impedancia, mide también la turbidez de la muestra en forma simultánea. Toda la metodología del TDU se aplica de igual manera a las curvas de turbidez, ampliando aún más las posibilidades del equipo, transformándolo en un cortaplumas todo uso para los laboratorios microbiológicos. Una de las ventajas de esta doble medición electro-óptica, es la posibilidad de emplear solo turbidez si la combinación medio-muestra es translúcida. Esto se traduce en un ahorro de costos, pues las celdas para turbidez son más económicas.
Por ejemplo, en la FIGURA 3 se muestran curvas que provienen de la inoculación de una suspensión de almidón con una mezcla de Saccharomyces cereviseae y Hongos, creciendo a 30ºC.
En este caso, el medio es opaco, y no se produce una señal apreciable de turbidez. Tampoco se observan cambios apreciables en la resistencia (la inversa de la conductancia Gm) del medio de cultivo, siendo la única señal útil, la reactancia de interfase Xi (refleja la capacitancia Ci). En este caso, la señal de reactancia provee la información deseada (el punto de inflexión de la curva), y no es necesario realizar ajuste alguno al medio de cultivo.
Quantibac en la industria
Las determinaciones más comunes en la industria se realizan en muestras de materias primas, productos en proceso o productos terminados. En cada caso, los requerimientos de tiempo, microorganismos evaluados, límites máximos permitidos o controles de esterilidad necesarios son diferentes, dependiendo de cada aplicación específica. Quantibac permite realizar todos estos tipos de determinaciones en medios líquidos, transparentes o completamente opacos, y con microorganismos que produzcan cambios de turbidez del medio, o cambios de impedancia.
En la FIGURA 4 se muestran curvas de crecimiento de Bacterias Aerobias Totales (BAT) en muestras de almidón, las cuales son completamente opacas. Se observa claramente las diferentes concentraciones iniciales de cada muestra al obtener diferentes TDU.
Se pueden detectar y cuantificar además, microorganismos patógenos como Salmonella, Shigella, Listeria, etc. mediante la utilización de medios de cultivo selectivos.
Algunos ejemplos de los tiempos típicos que se pueden obtener con el equipo para determinar concentraciones en diferentes tipos de muestras son:
• 7,5 hs, para determinar una concentración de 104 UFC/ml de BAT en leche cruda de vaca.
• 7 hs para determinar 102 UFC/ml de coliformes totales en muestras de levadura prensada.
• De 18 a 20 hs para determinar una concentración de 102 UFC/ml de hongos y levaduras en almidón.
• 11 hs para detectar 102 UFC/ml de Bacterias lácticas en aguas saborizadas
Estos son sólo algunos ejemplos de diferentes aplicaciones y donde se ve la clara reducción de tiempos obtenidos con esta tecnología. Este ahorro depende de cada aplicación específica, pero en general, los resultados se pueden obtener entre 2 y 20 veces más rápido con Quantibac que con el conteo en placa, y con la ventaja además, de emplear una metodología más simple y económica.
Las muestras que se pueden manejar pueden ser líquidas (leche cruda, yogurt, jugos), cremosas (queso blando, dulce de leche, jarabes, etc) o sólidas (quesos, carnes, golosinas, cosméticos, etc). El manipuleo de las mismas es mínimo ya que sólo requiere colocar las muestras en las celdas de medición del equipo, previamente llenadas con el medio de cultivo adecuado, y colocar las celdas dentro del equipo a medir, lo que consume sólo unos minutos.
Los medios de cultivo que se utilizan son, en general, los caldos de cultivo comerciales, salvo excepciones donde los microorganismos requieren un medio especial para la detección de las variaciones eléctricas. El equipo Standard de 30 canales, puede realizar 30 análisis por día, y aproximadamente 180 análisis semanales. La menor cantidad de material necesario, la reducción de tiempo y la cantidad de mediciones que se pueden realizar en forma simultánea, hacen que el costo por muestra también se reduzca notablemente.
Todas estas ventajas en el control de calidad microbiológica en la industria, permiten realizar un importante ahorro de tiempo, ayudando a tomar decisiones de QA/QC rápidamente, previniendo retardos innecesarios en la producción, reduciendo los costos de testeo, mejorando la eficiencia en los controles de calidad y ayudando al mismo tiempo, a proteger y elevar la imagen de la empresa.
Para emplear el tiempo TDU para cuantificar (o detectar) microorganismos, es necesario antes calibrar el equipo. Esto se realiza midiendo simultáneamente la concentración inicial por conteo en placa (u otro método de referencia), y el TDU en un conjunto de muestras en una zona de concentración de interés. Ambos conjuntos de valores son graficados y se obtiene la recta de regresión que relaciona ambos datos. Esta recta permite después, reemplazar una medición de concentración en UFC/ml por un tiempo medido en hrs (el TDU). Una vez calibrado, el equipo mide el TDU de una muestra e indica automáticamente al operador la concentración inicial de microorganismos de la muestra.
Las ventajas de emplear el TDU para cuantificar respecto del conteo en placa son varias. Las principales incluyen detectar y/o cuantificar contaminación microbiana entre 2 y 20 veces más rápido, ahorro de costos en insumos de laboratorio al emplear solo un frasco con 10 ml de medio de cultivo para el análisis, y empleo de muestras que pueden ser traslúcidas o completamente opacas (la impedancia es ciega, solo le interesa que los microbios tengan actividad metabólica).
La versatilidad del método permite que un laboratorio de microbiología industrial use al Quantibac para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, con un equipo de 30 canales se puede realizar control de esterilidad de un producto, analizar la limpieza de líneas de producción, evaluar la eficacia de diferentes biocidas sobre bacterias u otros microorganismos, y/o cuantificar la carga microbiana total en un producto de un alimento de consumo masivo.
En el caso particular de una empresa que implementa mediciones preventivas bajo protocolos HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points), con el Quantibac dispone de una poderosa herramienta para facilitar los análisis microbiológicos.
El método del TDU se puede emplear para el control microbiológico en todos los ámbitos de interés, como en la industria alimentaria, cosmética, farmacéutica, ámbito clínico, y otros. Quantibac es un equipo comercial que además de realizar mediciones de impedancia, mide también la turbidez de la muestra en forma simultánea. Toda la metodología del TDU se aplica de igual manera a las curvas de turbidez, ampliando aún más las posibilidades del equipo, transformándolo en un cortaplumas todo uso para los laboratorios microbiológicos. Una de las ventajas de esta doble medición electro-óptica, es la posibilidad de emplear solo turbidez si la combinación medio-muestra es translúcida. Esto se traduce en un ahorro de costos, pues las celdas para turbidez son más económicas.
Por ejemplo, en la FIGURA 3 se muestran curvas que provienen de la inoculación de una suspensión de almidón con una mezcla de Saccharomyces cereviseae y Hongos, creciendo a 30ºC.
En este caso, el medio es opaco, y no se produce una señal apreciable de turbidez. Tampoco se observan cambios apreciables en la resistencia (la inversa de la conductancia Gm) del medio de cultivo, siendo la única señal útil, la reactancia de interfase Xi (refleja la capacitancia Ci). En este caso, la señal de reactancia provee la información deseada (el punto de inflexión de la curva), y no es necesario realizar ajuste alguno al medio de cultivo.
Quantibac en la industria
Las determinaciones más comunes en la industria se realizan en muestras de materias primas, productos en proceso o productos terminados. En cada caso, los requerimientos de tiempo, microorganismos evaluados, límites máximos permitidos o controles de esterilidad necesarios son diferentes, dependiendo de cada aplicación específica. Quantibac permite realizar todos estos tipos de determinaciones en medios líquidos, transparentes o completamente opacos, y con microorganismos que produzcan cambios de turbidez del medio, o cambios de impedancia.
En la FIGURA 4 se muestran curvas de crecimiento de Bacterias Aerobias Totales (BAT) en muestras de almidón, las cuales son completamente opacas. Se observa claramente las diferentes concentraciones iniciales de cada muestra al obtener diferentes TDU.
Se pueden detectar y cuantificar además, microorganismos patógenos como Salmonella, Shigella, Listeria, etc. mediante la utilización de medios de cultivo selectivos.
Algunos ejemplos de los tiempos típicos que se pueden obtener con el equipo para determinar concentraciones en diferentes tipos de muestras son:
• 7,5 hs, para determinar una concentración de 104 UFC/ml de BAT en leche cruda de vaca.
• 7 hs para determinar 102 UFC/ml de coliformes totales en muestras de levadura prensada.
• De 18 a 20 hs para determinar una concentración de 102 UFC/ml de hongos y levaduras en almidón.
• 11 hs para detectar 102 UFC/ml de Bacterias lácticas en aguas saborizadas
Estos son sólo algunos ejemplos de diferentes aplicaciones y donde se ve la clara reducción de tiempos obtenidos con esta tecnología. Este ahorro depende de cada aplicación específica, pero en general, los resultados se pueden obtener entre 2 y 20 veces más rápido con Quantibac que con el conteo en placa, y con la ventaja además, de emplear una metodología más simple y económica.
Las muestras que se pueden manejar pueden ser líquidas (leche cruda, yogurt, jugos), cremosas (queso blando, dulce de leche, jarabes, etc) o sólidas (quesos, carnes, golosinas, cosméticos, etc). El manipuleo de las mismas es mínimo ya que sólo requiere colocar las muestras en las celdas de medición del equipo, previamente llenadas con el medio de cultivo adecuado, y colocar las celdas dentro del equipo a medir, lo que consume sólo unos minutos.
Los medios de cultivo que se utilizan son, en general, los caldos de cultivo comerciales, salvo excepciones donde los microorganismos requieren un medio especial para la detección de las variaciones eléctricas. El equipo Standard de 30 canales, puede realizar 30 análisis por día, y aproximadamente 180 análisis semanales. La menor cantidad de material necesario, la reducción de tiempo y la cantidad de mediciones que se pueden realizar en forma simultánea, hacen que el costo por muestra también se reduzca notablemente.
Todas estas ventajas en el control de calidad microbiológica en la industria, permiten realizar un importante ahorro de tiempo, ayudando a tomar decisiones de QA/QC rápidamente, previniendo retardos innecesarios en la producción, reduciendo los costos de testeo, mejorando la eficiencia en los controles de calidad y ayudando al mismo tiempo, a proteger y elevar la imagen de la empresa.
Para mayor información:Tecnovinc S.R.L
San Martín 1187 - T4000 - San Miguel
de Tucumán - Argentina
Tel: 54 - 0381 - 4307692
info@tecnovinc.com.ar
www.tecnovinc.com.ar
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