Decidir si un lote de alimentos, o los procesos utilizados para su producción, son aceptables en cuanto a la carga microbiana que puedan contener, y se pueden considerar seguros y de calidad, no es tarea fácil. La microbiología de los alimentos ha desarrollado herramientas para facilitar este tipo de decisiones. Una de ellas son los criterios microbiológicos, basados en complejas estadísticas, de los que en este artículo intentamos exponer conceptos básicos.

¿Qué son los criterios microbiológicos en alimentos?

Los criterios microbiológicos son un concepto utilizado desde hace años en la producción de alimentos y en el contexto de la legislación alimentaria. Pero, ¿qué son exactamente? y ¿cómo se aplican?

Según la FAO/OMS, el criterio microbiológico para un alimento define la aceptabilidad de un producto o lote del alimento, o de un proceso para producirlo, basada en la ausencia o presencia, o cantidad de microorganismos, y/o cantidad de sus toxinas/metabolitos, por unidad o unidades de masa, volumen, superficie o lote. 

Casi nada. Desde el punto de vista de la persona con una limitada formación matemática, el criterio microbiológico se queda en eso, un concepto más o menos comprensible sobre aceptabilidad de las muestras microbiológicas, asociado a una cantidad obtenida y expresada muchas veces de forma incomprensible.

De hecho, este es un problema reconocido desde hace tiempo por el Codex Alimentarius: los aspectos matemáticos y estadísticos de los criterios microbiológicos son poco conocidos, lo que dificulta su aplicación coherente y apropiada en la industria alimentaria.

Por este motivo, la FAO/OMS han elaborado y publicado recientemente una guía que tiene por objetivo facilitar la comprensión de estos aspectos.

¿Para qué necesitamos los criterios microbiológicos?

La presencia de ciertos microorganismos en los alimentos puede afectar a la salud pública y a la calidad de los productos. Por este motivo, la toma y análisis de muestras de alimentos para constatar la presencia o ausencia de ciertos microorganismos es una parte habitual de la mayoría de sistemas de seguridad y calidad alimentaria.

Si bien los usos que se hacen de estas muestras son diversos; como el control de procesos en la industria alimentaria o los controles de las autoridades sanitarias, existen unos factores comunes, que son esenciales para comprender el funcionamiento estadístico de un criterio microbiológico.

Vamos a ver algunos de ellos:

El nivel de presencia de microorganismos

Los métodos microbiológicos aplicados, y las estadísticas asociadas, varian según se utilicen para cuantificar niveles altos o bajos de microorganismos.

Detectar los microorganismos es relativamente fácil cuando el grado de contaminación es elevado, sin embargo, cuando la concentración de éstos es muy baja la cosa se complica, ya que, a diferencia de los contaminantes químicos, que suelen estar distribuidos de forma más uniforme, la posibilidad de que el microorganismo esté/no esté presente en la muestra tomada es más variable.

En muchas situaciones, sólo una proporción de todas las unidades de un lote de alimentos contendrá el microorganismo objetivo. Esto es lo que en las áreas de seguridad alimentaria, epidemiología y salud pública se conoce como prevalencia. Es decir, la proporción real, desconocida, de unidades de alimento en un lote que están contaminadas.

Cuanto menor sea la prevalencia, más dificil será detectar los microorganismos. Por lo tanto, es necesario aumentar el número y/o el tamaño de las unidades analíticas para detectar el organismo diana, si es que está presente, o tener una alta confianza de que el organismo no está presente, o está presente sólo a niveles muy bajos.

Por esta razón, cuando los niveles de contaminación son bajos, un enfoque alternativo es utilizar organismos indicadores de higiene. Se trata de microorganismos que de forma habitual están presentes en el alimento, en concentraciones sustancialmente más altas que el patógeno que se intenta detectar. En este caso, los métodos de prueba cuantifican estos niveles, permitiendo así que las decisiones se basen en la concentración del microorganismo en lugar de en su mera presencia.

Distribución de los microorganismos

Otro aspecto relevante es que los microorganismos pueden estar distribuidos, dentro de un lote de alimentos o durante un proceso de la producción, en una diversidad de patrones, que están influenciados por el crecimiento/muerte de los microbios y por el tipo de procesamiento de los alimentos. 

De forma idealizada, podrian definirse 3 tipos posibles de contaminación, aunque los patrones de distribución microbiana en muestras reales de alimentos pueden mostrar combinaciones de estos tres ejemplos:

El conocimiento sobre el proceso y los mecanismos de contaminación es importante para determinar una distribución estadística adecuada y un plan de muestreo apropiado.

• Patrón de contaminación regular: puede ser el resultado de sucesos de contaminación en el proceso de producción, por ejemplo un equipo determinado dentro de la cadena de producción que esté contaminado. La contaminación regular puede relacionarse con el intervalo entre las unidades contaminadas, asi como con el número de organismos en el producto contaminado. Este tipo de patrón se caracteriza por una alta prevalencia de unidades contaminadas en el lote y una baja variabilidad en la concentración.

• Patrón de contaminación aleatoria: suele ser el resultado de una mezcla del producto o cuando ocurren sucesos de contaminación al azar. No existe un patrón específico para la contaminación, lo que puede dificultar la búsqueda de una fuente.

• Patrón de contaminación agrupada: puede ser el resultado de un suceso de contaminación, seguido por el crecimiento del organismo y una mezcla limitada del producto. Como resultado, las células individuales no se propagan ampliamente a través del alimento. La prevalencia de unidades contaminadas en el lote puede ser baja y la variabilidad en la concentración puede ser alta.

¿Qué es el muestreo aleatorio y cuáles son las alternativas?

El objetivo de todo este entramado estadístico a la búsqueda de microorganismos en los alimentos es poder extraer conclusiones acerca de la calidad y seguridad de un lote de producto o de un proceso de producción. No obstante, sería muy poco práctico analizar cada unidad de producto en el lote o del proceso, en otras palabras: nos quedariamos sin producto para vender.

Por lo tanto, tenemos que tomar decisiones sobre el lote o el proceso basándonos en una muestra, un conjunto de unidades obtenidas de alguna manera predeterminada. Las unidades de alimento que constituyen la muestra se denominan unidades de muestra, y cada una tiene un peso, volumen o área particular.

Posteriormente, de cada unidad de muestra se toman partes, denominadas unidades analíticas, que se utilizan en el ensayo microbiológico para el microorganismo objetivo, utilizando una prueba cuantitativa (enumeración) o cualitativa (presencia / ausencia).

En el muestreo aleatorio , el más habitual, cada muestra tiene la misma probabilidad de ser seleccionada.

Una alternativa al muestreo aleatorio es el muestreo sistemático. En este método, las unidades de muestra se recogen a intervalos fijos e iguales en un lote, donde el intervalo se define por el tiempo o el número de unidades. Este tipo de muestreo se suele aplicar durante el procesamiento o la producción para asegurar la cobertura de todo el lote.

Otra posibilidad es el muestreo aleatorio estratificado, que tiene en cuenta posibles fuentes adicionales de variación en el proceso. Por ejemplo, múltiples linias de relleno, intervalos de tempo, desplazamientos, etc. Estas fuentes de variación suelen denominarse estratos y el objetivo del muestreo estratificado es obtener una muestra representativa en todo el lote o proceso de producción, teniendo en cuenta los diferentes estratos.

¿Cuáles son los principales tipos de planes de muestreo?

Como vemos, determinar la presencia/ausencia y concentración de patógenos en alimentos no es nada fácil, dados los múltiples escenarios posibles y lo arbitraria que puede llegar a ser la ubicación de los microorganismos. Para ello, los microbiólogos se han armado con los llamados planes de muestreo.

Según el documento de la FAO, los planes de muestreo más habituales, en el contexto de la industria alimentaria, son los denominados planes de atributos de dos clases, planes de atributos de tres clases y planes de variables.

Los planes de muestreo de atributos

Se utilizan cuando las unidades de muestreo pueden clasificarse según algún tipo de atributo o característica de interés. 

Planes de muestreo de atributos de dos clases: en el caso más simple, sólo hay dos categorías: aceptable/no aceptable (por ejemplo, cuando se trata de los niveles de un indicador de higiene) o presente/ausente (por ejemplo, cuando se trata de un patógeno). 

• La categoría presente/ausente se utiliza cuando el nivel de presencia del organismo objetivo es tan bajo que una gran proporción de muestras individuales o unidades analíticas no contendrán el organismo. Los patógenos que son más propensos a causar enfermedad a niveles bajos (por ejemplo, E. coli O157: H7) o para los que existe un nivel muy bajo de tolerancia (por ejemplo, Salmonella) se tratan a menudo utilizando este tipo de plan.

• La categoría aceptable/no aceptable suele utilizarse cuando son aceptables unos niveles bajos del microorganismo objetivo. Este plan puede aplicarse a los organismos indicadores de higiene, que están presentes en cantidades mayores, o a patógenos que es poco probable que causen enfermedades en niveles bajos. 

Planes de muestreo de atributos de tres clases: en este caso hay tres categorías: aceptable / marginal / no aceptable.

• Este tipo de plan se utiliza también cuando son aceptables niveles bajos de contaminación del microorganismo objativo.  A diferencia del plan basado en la concentración de dos clases, este tipo de plan es empleado cuando existe un límite superior claro, que define concentraciones inaceptables que no deben ser excedidas.

Planes de muestreo de variables

Los planes de muestreo de variables proporcionan una mayor información que los planes de muestreo de atributos, en los que el nivel específico del microorganismo se utiliza sólo para determinar en qué categoría se asigna cada unidad analítica y las concentraciones reales no se consideran. Esto comporta una pérdida de información que el plan de muestreo de variables intenta superar.

En este método, las concentraciones reales de las unidades analíticas se utilizan para generar estadísticas, que se comparan con un límite predeterminado para decidir si el lote es aceptable. 

Este tipo de plan de muestreo se utiliza cuando niveles bajos de contaminación son tolerables, y se espera que el organismo objetivo esté presente la mayor parte del tiempo, por lo que se puede enumerar. Puede aplicarse a los organismos indicadores de higiene y a los patógenos que son menos propensos a causar enfermedades en niveles bajos.

La información adicional que se obtiene utilizando las concentraciones reales hace que este plan permita una discriminación similar entre lotes aceptables e inaceptables pero con un tamaño de muestra menor que un plan de atributos. Por tanto, puede ser preferible cuando la recolección de muestras es difícil o cara o cuando las pruebas microbiológicas son caras. 

Además, este método aporta información, como la determinación de la media (el recuento microbiano que se puede esperar a largo plazo) y la desviación estándar (la variabilidad entre los recuentos microbianos), que permite evaluar más fácilmente las tendencias de la contaminación microbiana.

Fuente: Statistical Aspects of Microbiological Criteria Related to Foods  FAO/OMS, 2016