MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

Factores ambientales que afectan al crecimiento: temperatura

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2.5.- Factores ambientales que afectan al crecimiento de microorganismos

     Una vez visto cómo podemos seguir la evolución de un cultivo, vamos a recordar que en un proceso de crecimiento equilibrado todos los parámetros del cultivo evolucionan manteniendo unas proporciones constantes. Por tanto, la medida (seguimiento) de cualquiera de los factores nos permite seguir la evolución de los otros.

     ¿Qué factores ambientales influyen en el crecimiento microbiano?. A continuación vamos a revisar los que son estrictamente ambientales y más adelante revisaremos los relacionados con los nutrientes del cultivo. Entre los factores ambinetales destacan los siguientes:

Temperatura

     Cada microorganismo tiene una temperatura de crecimiento adecuada. Si consideramos la variación de la velocidad de crecimiento (m) en función de la temperatura de cultivo, podemos observar una temperatura mínima por debajo de la cual no hay crecimiento (dX/dt = 0); a temperaturas mayores se produce un incremento lineal de la velocidad de crecimiento con la temperatura de cultivo hasta que se alcanza la temperatura óptima a la que m es máxima (para las condiciones de concentración de substrato en que se trabaja, ver la discusión anterior al respecto). Por encima de esta temperatura óptima, la velocidad de crecimiento decae bruscamente (µ ® 0) y se produce la muerte celular.

     El incremento de µ con la temperatura se debe al incremeto generalizado de la velocidad de las reacciones enzimáticas con la temperatura. Se denomina coeficiente de temperatura a la relación entre el incremento de la velocidad de reacción y el de tempertaura. En términos generales, la velocidad de las reacciones bioquíicas suele aumentar entre 1.5 y 2.5 veces al aumentar 10ºC la temperatura a la que tienen lugar. La ausencia de crecimiento (µ=0) a temperaturas muy bajas se debe a la reducción de la velocidad de crecimeinto y al cambio de estado de los lípidos de la membrana celular que pasan de ser fluidos a cristalinos (algo parecido a la precipitación del aceite a bajas temperaturas) impidiendo el funcionamiento de la membrana celular. La muerte celular a altas temperaturas se debe a la desnaturalización de proteínas y a las alteraciones producidas en las membranas lipídicas a esas temperaturas.

     Es importante tener en cuenta que a temperaturas muy bajas, el metabolismo celular es muy bajo y las células paran de crecer; aunque no tienen porqué comenzar a morir. Sin embargo, cuando la temperatura es superior a la óptima, se produce la muerte celular rápidamente (como veremos más adelante) y las células no pueden recuperar su capacidad de división si baja posteriormente la temperatura. Esto permite esterilizar por calor y no por frío.

     Hay varios tipos de microorganismos en función de sus temperaturas de crecimiento mínima, máxima y óptima.

Tipode microorganismo Temp. mínima Temp. óptima Temp. máxima
Psicrófilo -5  +5 12 - 15 15 - 20
Psicrótrofo -5  +5 25 - 30 30 - 35
Mesófilo 5 - 15 30 - 45 35 - 47
Termófilo 40 - 45 55 - 75 60 - 90

     Además de los indicados existen organismos hipertermófilos que pueden crecer a temperaturas ceracnas o incluso superiores a 100ºC en condiciones de alta presión. Son miroorganismos muy importantes desde el punto de vista ambiental; pero no teienen aplicaciones actuales en agronomía o en microbiología industrial.

     Los microorganismos psicrótrofos son mesófilos que pueden crecer a temperaturas bajas. Esto es importante desde el punto de vista aplicado porque cuando se encuentran contaminando alimentos, son capaces de crcer en condiciones de refrigeración (4 - 8ºC) y de producir infecciones en los consumidores del alimento (30 - 35 ºC).

     Los microorganismos deben ser cultivados a la temperatura adecuada para que su crecimiento sea el desaeado. En cualquier caso, hay que tener en cuenta los problemas derivados de las altas temperaturas y controlar la de los ferementadores para evitar la esterilización de los cultivos. Estas altas temperaturas, por otro lado, tienen interés aplicado en el campo de la termodestrucción de microorganismos y en algunos procesos de fermentación en los que el incremeto de temperatura que se produce es capaz de eliminar los microorganisos mesófilos patógenos presentes.

Importancia de los microorganismos de ambientes extremos

     La mayor parte de los microorganismos de importancia aplicada tanto en microbiología industrial como alimetaria son mesófilos, psicrófilos o psicrótrofos. En los procesos de compostaje, el papel de los termófilos es importante, y también hay que conisderar la presencia de esporas termorresistentes en el estudio de los tratamientos térmicos de termodestrucción de microorganismos en alimentos.

     Sin embargo, es creciente el número de productos que se producen partiendo de microorganismos termófilos porque producen proteínas termorresistentes que tienen gran utilidad en procesos aplicados. Quizá el mejor ejemplo de esto es la ADN polimerasa Taq obtenida a partir de la eubacteria termófila Thermus aquaticus. Esta enzima permite sintetizar in vitro ADN a alata temperatura lo que ha sido esencial para el desarrollo de la tecnología de la reacción en cadena de la polimerasa (conocida por sus iniciales en inglés: PCR) lo cual ha supuesto un avance en la biología molecular, el diagnóstico y la detección de microorganismos en los ambientes más variados.


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