Microbiological analysis of organic milk: desirable attributes for its transformation

Gerardo Fuentes-Coto¹, Rocío A. Ruiz-Romero²*, José I. Sánchez-Gómez², Dolores N. Ávila-Ramírez², Jorge Escutia-Sánchez³

¹ Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán. 04510. México, D.F. (gefuco_jerry@hotmail.com)

² Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán. 04510. México, D.F. (rarr2212@unam.mx) (josei@unam.mx) (dnoemi1@yahoo.com.mx)

³ Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán. 04510. México, D.F. (jorge.escutia@gmail.com)

Recibido: agosto, 2013.
Aprobado: octubre, 2013.

Resumen

El objetivo de este estudio fue analizar el proceso de producción de leche de vaca de un sistema familiar con manejo orgánico que sirve de materia prima pata lácteos, con la finalidad de mejorar la eficiencia de su producción a través de un análisis de inocuidad y calidad con un estudio de trazabilidad microbiológico. Se evaluó la calidad e inocuidad de la leche cruda, pasteurizada y sus derivados, identificando los riesgos microbiológicos de la misma desde su obtención hasta su transformación, implementando un sistema de trazabilidad. La metodología consistió en recolectar muestras de leche de vacas Jersey (Bos taurus) en dos etapas: en la primera, en el máximo nivel de producción; en la segunda, los animales se encontraban próximos al secado. Se realizó un conteo de bacterias mesofílicas y coliformes en leche y lácteos, donde se obtuvieron cantidades por encima del límite permitido por la NOM-243-SSA1-2010. En el análisis bacteriológico general de leche se identificó a Staphylococcus aureus y Escherichia coli. Es necesario encaminar al personal que labora en unidad de lácteos en las buenas prácticas de higiene y de manufactura para disminuir las cargas microbiológicas, cumplir con las normas establecidas y asegurar la salud del consumidor.

Palabras clave: bacterias coliformes, bacterias mesofílicas, leche de vaca, producción orgánica.

Abstract

Key words: coliform bacteria, mesophile bacteria, cow milk, organic production.

Introducción

La leche ha sido recomendada por la Organización de las Naciones Unidas para las Agricultura y por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación (FAO y UNESCO, respectivamente) como un alimento indispensable en la alimentación humana, principalmente para niños, por lo que su producción y abasto es parte de las estrategias de seguridad alimentaria en muchos países, de acuerdo con los Fideicomisos Instituidos en Relación con la Agricultura (FIRA) en 2001.

En México, los sistemas campesinos aportan alrededor de 30 % de la producción de leche. El número aproximado de vacas en este sistema es de 1 470 000, distribuidas en más de 100 mil unidades productivas, de acuerdo con estudios realizados por Castro et al. (2001). Uno de los desafíos que éstas enfrentan se relacionan con el cumplimiento de estándares de calidad que establece la Norma Mexicana para leche cruda PROY-NMX-F-700- COFOCALEC-2012, y la competencia con la leche y productos lácteos de otras empresas, como consecuencia de la apertura comercial dentro del marco del Tratado de Libre Comercio de América del Norte, ya sea por el precio o por la calidad.

Los sistemas campesinos de producción de leche en el centro de México se definen como unidades de producción con pequeñas superficies de tierra, aunque pueden no tener tierra de cultivo. Cuentan con un máximo de 20 de vacas y un mínimo de tres; este ganado es producto de cruzas de Suizo, criollo y predominantemente Holstein de acuerdo con informes realizados por Castelán et al. (1997). La producción de leche se vende a agroindustrias locales procesadoras de lácteos, queserías artesanales y empresas transnacionales, o se comercializan mediante intermediarios, quienes la recolectan directamente de la unidad de producción y luego la llevan a las ciudades donde se vende de manera directa al público, sin ningún tratamiento previo de enfriamiento o pasteurización (Lampkin, 1990). En la Ciudad de México, Espinoza-Ortega et al. (2005) reportan que la calidad no es un elemento importante para determinar el precio que se paga a los productores campesinos por la leche, aun si se considera que para los intermediarios es más importante el volumen líquido que la producción de sólidos de leche o la calidad bacteriológica.

Desafortunadamente existe poca información sobre la calidad de la leche que se produce en sistemas campesinos, debido a que a los productores nunca se les ha exigido un nivel mínimo de calidad, a pesar de que la legislación mexicana lo establece. Lampkin (1990) define a los sistemas de producción orgánica de leche como un complejo ganadero que aspira a producir leche de alta calidad nutritiva, practicando métodos de producción que rechazan el empleo de productos agroquímicos manufacturados (fertilizantes, pesticidas, reguladores de crecimiento y aditivos a los alimentos), que puede funcionar en forma de ciclo cerrado y recicla residuos orgánicos, protegiendo el medio y la vida natural. Las empresas artesanales requieren la incorporación de análisis microbiológicos con la intención de garantizar la inocuidad y la calidad de los productos, por lo que demandan la participación de los profesionistas y técnicos capacitados para resolver necesidades científico-tecnológicas que contribuyan a mejorar la eficiencia de sus procesos productivos y/o estandarizar los procesos industriales, como lo menciona Muchnik (2006).

La producción de leche en la unidad de estudio presenta un manejo orgánico en cuanto a su alimentación, con la intención de identificar en qué etapa del proceso se encontraron riesgos microbiológicos. Se diseñó una estrategia de trazabilidad de las muestras de leche durante el pico de lactación de las vacas y en la etapa próxima al secado, por lo que el objetivo de este estudio fue analizar el proceso de producción de leche de vaca de un sistema familiar con manejo orgánico que sirve de materia prima para lácteos y para mejorar la eficiencia de su producción a través de un análisis de inocuidad y calidad con un estudio de trazabilidad microbiológico.

Origen de la muestra

Se trabajó con leche de vacas Jersey de tres años de edad en promedio, con desde uno hasta dos partos, clínicamente sanas, criadas bajo un sistema de producción con manejo orgánico en una empresa familiar ubicada en la Delegación Magdalena Con-treras, Distrito Federal, México. La empresa posee la certificación orgánica en los productos agrícolas que produce, como fresa (Fragaria vesca), jitomate (Lyco-persicum esculentum) y tomate (Physalis ixocarpa), por lo que este estudio contribuye a la búsqueda de la certificación orgánica de lácteos. La empresa cuenta con siete vacas Jersey (Bos taurus); la dieta del ganado bovino consta de ensilado de maíz (Zea mays), rastrojo de maíz, heno de ebo (Vicia sativa), zacate de maíz fresco y salvado de trigo (Triticum aestivum). También se les proporciona un concentrado comercial de acuerdo con la edad del animal y, finalmente, se les brindan dos suplementos alimenticios. La ordeña es de tipo mecánica y se realiza dos veces al día; la mayor parte de la producción es para la elaboración artesanal de lácteos. La leche recién obtenida es llevada al taller de lácteos para su refrigeración y se somete a pasteurización lenta, que corresponde a una temperatura de 63° C durante 30 minutos.

Características del muestreo

La toma de muestras se llevó a cabo en dos etapas.

Primera etapa de muestreo "Maxima producción"

Primera etapa. El muestreo se realizó cuando la cantidad de leche se encontraba en su máxima producción. Para lograr que los animales alcanzaran al mismo tiempo el pico máximo de producción de leche, se sincronizó el ciclo estral de las vacas para inseminarlas artificialmente, de modo que la fecha de parto fuera similar y el ciclo de producción de leche fuera homogéneo. Los muestreos consistieron en la desinfección de los pezones con torunda y alcohol a 70 %, y la extracción manual y el desecho de los tres primeros chorros de leche de cada una de las glándulas; posteriormente, se obtuvieron 20 ml de leche de las cuatro glándulas en frascos nuevos, estériles y herméticos. En el taller de lácteos se tomaron 20 ml de leche cruda del tanque de almacenamiento, leche sometida a pasteurización lenta (63 °C/30 min), y se tomaron muestras de queso tipo Oaxaca, panela y yogurt natural; por último, se tomaron muestras de las palmas de las manos y garganta al personal que labora en el taller de lácteos, utilizando hisopos estériles que fueron colocados en medio de transporte de Stuart. Todas las muestras se conservaron en refrigeración hasta que fueron remitidas al Laboratorio de Microbiología del Departamento de Medicina y Zootecnia de Rumiantes de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Nacional Autónoma de México (FMVZ-UNAM) para su análisis microbiológico.

Determinación de bacterias mesofílicas. Cada una de las muestras de leche fueron homogenizadas durante 30 segundos, utilizando un agitador automático. Se tomaron 10 ml de leche y 10 g en el caso de los quesos, y cada una de las muestras se mezcló con 90 ml de agua peptonada estéril; ésta constituyó la primera dilución de la muestra (10^-1). Posteriormente se realizaron diluciones decuples seriadas, transfiriendo 1 ml de la dilución inicial a 9 ml de agua peptonada estéril hasta la dilución 10^-8. Una vez terminadas las diluciones, se utilizó la técnica descrita por Miles y Misra, modificada por Slack y Wheldon (1978), en la cual se depositaron 20 |il de cada dilución en la superficie de una placa de agar para cuenta en placa, realizando el goteo desde una altura de 2.5 cm y depositando tres gotas por cada dilución; una vez que se secaron las gotas, se incubaron durante 24 horas a 30 °C. Transcurrido este tiempo se revisó el crecimiento de colonias bacterianas en cada una de las diluciones, descartando aquellas colonias que se encontraban fuera del área de inoculación. Se seleccionaron aquellas diluciones en las que se observó la presencia de colonias lo suficientemente separadas (no confluentes) para realizar el conteo en las tres gotas inoculadas, se obtuvo un promedio de las colonias, y se realizó el cálculo para obtener el número de colonias bacterianas presentes por ml de muestra, ajustando el resultado de acuerdo con la dilución en la que se realizó el conteo.

Determinación de bacterias coliformes. Para determinar la presencia de bacterias coliformes se utilizó la técnica del Número Más Probable (NMP), que consistió en realizar diluciones decuples seriadas, como se mencionó anteriormente, llegando hasta la dilución 10^-8. Se depositó 1 ml de cada dilución a cada uno de los tres tubos, conteniendo 10 ml de caldo lactosado simple con tubo de Durham invertido para determinar la presencia de gas. Los tubos se incubaron durante 24 horas a 37 °C y, transcurrido este tiempo, se revisaron los tubos que presentaron formación de gas, es decir, en los que se observó la presencia de burbujas en los tubos de Durham y aquellos que fueron negativos a la presencia de gas, se incubaron 24 horas más. Transcurrido este tiempo, se procedió a la lectura de los resultados, se seleccionó la dilución más alta en la que se observó la presencia de gas en los tres tubos con caldo lactosado simple, y se tomó una asada de los tubos con gas para sembrar en una placa de agar MacConkey, para determinar si el gas se debió a la presencia de bacterias coliformes fecales. Esta placa se incubó 24 horas a 37 °C y se determinó la presencia de colonias de bacterias coliformes fecales, las cuales se caracterizan por presentar un color rosa.

Aislamiento e identificación bacteriana. Para identificar bacterias facultativas en la leche y en las muestras de hisopos, se colocaron 30 µL de la leche y una muestra de los hisopos, respectivamente, en una placa de agar sangre y agar McConkey en la primera estría para realizar el primocultivo. Ambas placas se incubaron a 37 °C durante 24 horas en condiciones de aerobiosis; en caso de observar crecimiento, se incubaron durante 48 h más hasta descartar crecimiento bacteriano. Los cultivos fueron examinados para identificar la morfología macroscópica de las colonias desarrolladas y estimar su número relativo, de acuerdo con el número de cuadrantes del agar donde se observó crecimiento bacteriano. A partir de las colonias representativas se realizó un frotis fijo teñido con Gram para guiar la identificación bioquímica recomendada por Carter (1984).

Estrategia de muestreo. Este muestreo corresponde al periodo donde la producción de leche se encontraba en declive. Se recolectaron 20 ml de leche de las últimas vacas en producción y leche del tanque de almacenamiento y, posteriormente, las muestras fueron transportadas de la misma manera descrita anteriormente. Se realizó un segundo hisopado de manos y garganta al personal del taller de lácteos, así como en la máquina ordeñadora, el tanque de almacenamiento y la mesa de trabajo; los hisopos fueron transportados en medio de Stuart a temperatura de refrigeración al Laboratorio de Microbiología del Departamento de Medicina y Zootecnia de Rumiantes de la FMVZ-UNAM para su análisis micro-biológico, realizando el mismo método para determinar bacterias mesofílicas, coliformes y análisis bacteriológico, como se describió anteriormente.

Evaluación de los atributos de calidad para la transformación de la leche. La evaluación de calidad de la leche como materia prima se realizó mediante implementación de pruebas rápidas de campo en el área de ordeña y de andén en el taller de lácteos.

Prueba de California. Esta prueba se utilizó para diagnosticar mastitis subclínica, siguiendo la metodología descrita por Blowey y Edmondson (1995); consistió en recolectar aproximadamente 3 ml de leche de cada glándula y colocarlos en cada una de las placas de la paleta utilizada en esta prueba, a la cual se le adiciona igual volumen del reactivo de California compuesto por un detergente aniónico (alquil-aril-sulfonato de sodio), que provoca la liberación de ADN de las células somáticas (células inflamatorias y epiteliales) presentes en la glándula mamaria y púrpura de bromocresol como indicador de pH. Con esta prueba se diagnosticó a las vacas que presentaban procesos inflamatorios en una o varias glándulas mamarias.

Pruebas rápidas de andén en leche. En lo que refiere al análisis de la calidad de la leche para la transformación de lácteos, se realizaron pruebas sensoriales como olor, color, sabor y textura y pruebas fisicoquímicas, como medición de temperatura, pH, densidad y termoestabilidad (prueba de alcohol).

Análisis sensorial. Se tomaron de 5 a 10 ml de la muestra, colocándola en un vaso de plástico transparente, de preferencia con un fondo, y se evaluó olor, color, sabor y textura.

Determinación de temperatura. Se tomaron 30 ml de muestra de leche de vaca, previamente homogeneizada, y la temperatura se registró con un termómetro digital calibrado.

Determinación de pH. Se colocaron 30 ml de la muestra en un vaso de precipitado, se encendió el potenciómetro y se introdujo en la muestra analizada para registrar la lectura obtenida.

Prueba de acidez. Se tomaron 9 ml de leche cruda o pasteurizada, colocándola en un matraz Erlenmeyer de 50 ml, titulando con hidróxido de sodio al 0.1 N, hasta observar un viraje a color rosa.

Prueba de densidad. La muestra se homogenizó totalmente y se vertió en una probeta de 250 ml hasta el aforo, evitando hacer espuma. Se introdujo el lactodensímetro, dejándolo flotar libremente hasta un nivel constante; se realizó la lectura en la parte superior del menisco y se registró la temperatura del termómetro interno del lactodensímetro.

Resultados y Discusión

Primera etapa de muestreo

Determinación de bacterias mesofílicas. Para la leche del tanque de almacenamiento para leche bronca 1 se obtuvo un total de 135x10⁶ UFC/ml, para la del tanque 2 se registraron 32 x 10² UFC/ml, y para la sometida a pasteurización lenta se obtuvieron 92x10¹ UFC/ml.

Determinación de bacterias coliformes. Todas las muestras de leche presentaron menos de 3 NMP/ml de leche, excepto en el caso da una muestra de leche cruda donde se obtuvieron 23 NMP/ml de muestra y la leche del tanque de almacenamiento donde se obtuvieron 15x10⁷ NMP/ml de muestra.

Aislamiento e identificación bacteriana. Se aislaron e identificaron dos agentes microbianos específicos: Escherichia coli, en todas la muestras, incluyendo la leche de tanque y leche pasteurizada, y Staphylococcus aureus, que se aisló únicamente en la muestra de leche bronca. (Cuadro 1).

Evaluaciones microbiológicas en lácteos

Determinación de bacterias mesofílicas. En el caso del queso panela se obtuvieron 105 x10⁶ UFC/g y en el tipo Oaxaca, 11x10⁷ UFC/g.

Determinación de bacterias coliformes. Para el queso Oaxaca se obtuvieron 7x10⁴ NMP/g y en el panela, 9x10⁷ NMP/g.

Segunda etapa de muestreo

Determinación de bacterias mesofílicas. En uno de los animales se obtuvieron 5x10⁴ UFC/ml de leche bronca; para la muestra de leche cruda de tanque de almacenamiento se contabilizaron 15x10⁶ UFC/ml.

Determinación de bacterias coliformes. Para la muestra de leche cruda del tanque de almacenamiento se obtuvieron 150x10³ NMP/ml. (Cuadro 3).

Evaluaciones microbiológicas en el personal y los implementos. De todo el personal que labora en el taller de lácteos, se logró aislar a Streptococcus spp de la garganta; en las pezoneras de la máquina ordeñadora se detectó la presencia de E. coli.

Pruebas rápidas de andén e implicaciones en la calidad de la leche como materia prima

Los resultados obtenidos en el conteo de bacterias mesofílicas y coliformes, tanto en muestras de leche como en los productos lácteos, exceden los límites máximos permitidos por la NOM-243-SSA1-2010 "Productos y servicios. Leche, fórmula láctea, producto lácteo combinado y derivados lácteos", que indica que no deberán contener más de 100 UFC/g de microorganismos no patógenos y 0 UFC/g de organismos patógenos, como Salmonella spp, Staphylococcus aureus y Listeria monocytogenes y, además, contener menos de 3 NMP/g por ml de producto; esto es un indicador de que hay problemas de contaminación durante el proceso, pudiendo ser los utensilios para la elaboración de productos lácteos, agua, empaquetado, higiene de la mesa de trabajo, operador o refrigeración inadecuada. El conteo de mesofílicos aerobios para leche cruda directa de las vacas, con respecto al obtenido en el primer mues-treo, reflejan un manejo inadecuado de la rutina del ordeño; por ello, se requiere la desinfección de los pezones antes y después del ordeño, lavado y secado. La mala higiene de las manos del operador, maquina ordeñadora y el entorno, son un medio de contaminación más factible para la leche cruda. El área de almacenamiento de la unidad de lácteos es una fuente de contaminación principal para la leche cruda, debido a que en el conteo bacteriológico para la determinación de bacterias mesofílicas realizado en las dos etapas de muestreo del presente trabajo, no hubo mejora alguna, debido a la falta de limpieza de los tanques de almacenamiento, malos hábitos de higiene de los operarios y una deficiente refrigeración de la leche. Al realizar un comparativo con los resultados obtenidos en la primera etapa de muestreo para la determinación de bacterias coliformes, se aprecia que la cuenta es significativamente menor, haciendo hincapié en la importancia de las prácticas de limpieza de los tanques de almacenamiento y desinfección de manos por parte del personal que labora en la unidad de lácteos. Los animales de esta unidad cuentan con certificado de hato libre de brucelosis y tuberculosis; ambas enfermedades se asocian a la introducción de animales nuevos al hato, por lo que la contaminación que se encuentra en los productos de esta empresa se debe al manejo inadecuado del producto. En un estudio similar realizado por Perdomo (2010) en cuatro abastecedores de productos lácteos, se obtuvieron datos donde la leche con mayor grado de contaminación se encontraba por encima de los 3 000 000 UFC/mL.

Esto nos muestra que en lo que respecta a la calidad higiénico-sanitaria en plantas procesadoras de leche de otras regiones del país, también existe el mismo problema, lo que se traduce en productos lácteos de mala calidad sanitaria que están a la venta en el mercado, y que ponen en riesgo la salud del consumidor.

En un estudio realizado por Félix y Meza (2004) en Ciudad Obregón, Sonora, se encontró que en productos alimenticios de consumo fresco, 32 % de las muestras de lácteos rebasaron la especificación micro-biológica para microorganismos mesofílicos aerobios, y más de 70 % de las muestras analizadas superaron las especificaciones sanitarias para coliformes totales y fecales. En 2005, Vargas y Hernández (2005) realizaron un estudio en el estado de Tabasco sobre la calidad microbiológica de los quesos, en el que se encontró que 41.7 % de las muestras se encuentran contaminadas por coliformes fecales, sin presencia de microorganismos patógenos. Esto nos indica que en los sistemas lecheros de producción de lácteos a nivel nacional existe un importante aumento en el cumplimiento de la normatividad, sobre todo en la aplicación de las prácticas de higiene y sanidad por parte del personal que manipula los lácteos, la adquisición de material y equipo inocuo para el proceso de los quesos, así como el mejoramiento de la infraestructura del taller de lácteos de esta empresa familiar.

A partir del desarrollo de esta investigación, la empresa incorporó la prueba de California para la detección de mastitis subclínica. Los resultados de la misma evidenciaron que la salud de la ubre de las vacas es buena, pues solamente uno de los animales presentó mastitis subclínica y, al mezclarse su leche con la de los otros, repercute en los análisis de procesos posteriores, debido a que la pezonera de la máquina de ordeño es utilizada en todo el hato y sólo se realiza una limpieza al final del mismo; se recomienda que el animal que presente inflamación en alguna glándula sea ordeñado manualmente. La vaca con mastitis subclínica fue tratada hasta recuperarse la salud de la ubre: sin embargo, antes de diagnosticar al animal con mastitis subclínica, la leche producida por éste no fue separada y se utilizó en el proceso de la elaboración de lácteos. El mezclar la leche pudo impactar la calidad de sus derivados, principalmente en la elaboración de queso, debido a que las leches que presentan un alto contenido de células somáticas tienen un porcentaje elevado de microorganismos, y las enzimas proteolíticas dañan la caseína y los glóbulos de grasa se vuelven más susceptibles a la lipolisis, provocando sabores rancios y una vida de anaquel menor. La mayor parte del daño enzimático ocurre dentro de la ubre, antes del ordeño; por lo tanto, al aumentar la concentración de células somáticas, las pérdidas de proteínas y de materia grasa se elevan.

Conclusiones

El conteo microbiológico para mesofílicos y coliformes es bajo en la leche cruda, pero aun así está por encima de lo especificado en la NOM-243-SSA1-2010. El conteo microbiológico para mesofílicos y coliformes, en las dos etapas de muestreo, se incrementa cuando la leche bronca es depositada en los tanques de almacenamiento. Es necesario que el personal que labora en la unidad de lácteos conozca las buenas prácticas de higiene y de manufactura para disminuir las cargas microbiológicas y cumplir con las normas establecidas, para asegurar así la salud del consumidor. La contaminación durante el manejo de la leche ejemplifica la situación de producción de lácteos artesanales. Consideramos que se requiere continuar con el apoyo técnico para la mejora de estos procesos, ya que la producción artesanal de leche es un volumen importante de la producción y el consumo del país. Los resultados obtenidos son sólo una muestra de lo que ocurre en varias unidades de producción de leche en el país, donde no se cumple con las especificaciones microbiológicas de las normas oficiales mexicanas, poniendo en riesgo la salud de la población al vender productos contaminados con bacterias causantes de enfermedades zoonóticas, como brucelosis o tuberculosis, entre otras.

Literatura Citada

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