DocsTec-4579

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY 
CAMPUS ESTADO DE MÉXICO 
 
 
 
 
 
 
 
USO DE ULTRASONIDO COMO TÉCNICA ALTERNATIVA 
EN LA DESINFECCIÓN DE VEGETALES 
 
 
 
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE 
MAESTRO EN CIENCIAS EN DESARROLLO SOSTENIBLE 
PRESENTA 
 
SARA CHAVESTE LEDESMA 
 
 
 
Asesor: 
Co-asesor: 
Dr. ILANGOVAN KUPPUSAMY AMMAL 
Dr. JESÚS ENRIQUE CHONG QUERO 
 
Comité de tesis: 
 
Dr. MARIO CARRANZA ALVARADO 
Dr. JESÚS ENRIQUE CHONG QUERO 
 
 
Jurado: 
 
Dr. LORENZO LEIJA SALAS 
Dr. ILANGOVAN KUPPUSAMY AMMAL 
Dr. JESÚS ENRIQUE CHONG QUERO 
Presidente 
Secretario 
Vocal 
 
 
 
Atizapán de Zaragoza, Estado de México., Abril de 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS. 
 
 
 
 
 
 
 
 A Enrique, por su apoyo incondicional. 
 
 
 A Wei y Yin, por la fortaleza que me dieron. 
 
 
 
 
RECONOCIMIENTOS. 
 
 
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores 
de Monterrey, Campus Estado de México, por el 
apoyo brindado para la realización de mis 
estudios de maestría, los cuales permiten orientar 
mis esfuerzos en favor del mejoramiento social y 
sustentable de México. 
 
 
 
Centro de Investigación en Calidad Ambiental 
(CICA) del Tecnológico de Monterrey, Campus 
Estado de México, por facilitar la realización del 
presente proyecto mediante el otorgamiento de 
recursos y el uso de sus instalaciones dentro del 
campus. 
 
ABSTRACT 
 
 
 
The increased consumer desire to eat fresh fruits and vegetables also increases the consumer 
demand for new methods of food disinfection. Usually the final consumer uses heat or 
chemical bactericides, but new trends demands the need to reduce or eliminate this chemical 
products and, to use other technologies to disinfect fresh food, that have a reduce impact on 
nutritional content and overall food quality. This commercial challenge has opened up new 
opportunities for alternative technologies for inactivating microorganisms without relying on 
heat, which is not a new concept, but their development for use as disinfection treatments has 
received considerable attention only recently, in response to consumer demands for more 
fresh and natural food products. 
 
Alternative methods for thermal or chemical disinfection (non thermal technologies), of fruits 
and vegetables are gaining importance, due to they are capable to inactivate microorganisms 
at ambient temperatures and without chemical additives, thereby avoiding the deleterious 
effects on the flavor, color and nutrient value of foods. Ultrasound processing or sonication is 
one of the alternative non thermal technologies, that has shown promise in applications in 
food industry. 
 
The purpose of this study was to evaluate quantitatively, the degree to which microorganisms 
in the surface of fruit and vegetables could be inactivated through the administration of 
ultrasonic energy. Also, to compare the results with the germicidal efficacy obtained using 
commercial bactericides (Microdyn and CM) under the same conditions. 
 
Ultrasonic energy at a frequency of 1 MHz, was used to expose samples of either a fruit or a 
vegetable (Fragaria vesca; Lactuca sativa) at ambient temperature, with inoculated aqueous 
suspensions of bacteria (Escherichia coli or Salmonella spp.) in a cylindrical container with 
70 mL of pure water. There were applied three time treatments: 10, 15, 20 minutes for each 
bacteria type, and for each fruit or vegetable. 
 
In all the experiments, the logarithmic reduction increases with the increased duration of 
exposure to ultrasonic waves. Only Microdyn and 20 minutes sonication gave acceptable log 
reductions for food, (over 5 Log), equivalent to 99.999 % of microbe reduction. 
 
Twenty minutes sonication is likely the best method to inactivate microbes that can be used 
by the final consumer, it has the log reduction required to be considered a disinfection process 
and seems to have no secondary effects on the organoleptic properties of evaluated fresh 
foods. The physical mechanism of inactivation appears to be cavitation. 
 
This work could be useful for improving sanitation and preservation treatments of foods, 
especially those which are sensitive to temperature. It also contributes to our knowledge of 
microbial inactivation mechanisms by ultrasonic treatments. 
 
Ultrasound is a sustainable technology for disinfection of fresh products, due to it minimize 
the use of water, and eliminate chemical substances. 
RESUMEN 
 
 
 
El incrementado deseo de los consumidores por consumir frutas y vegetales frescos, ha 
causado la demanda de nuevos métodos de desinfección de alimentos. Usualmente, el 
consumidor final utiliza calor o bactericidas químicos, pero las nuevas tendencias exigen 
reducir o eliminar el uso de productos químicos y utilizar otros procesos, que tengan un 
impacto reducido en el contenido nutricional y la calidad total del alimento. Este reto ha 
abierto nuevas oportunidades para tecnologías alternativas de inactivación microbiana, lo cual 
no es un concepto nuevo, sin embargo, el desarrollo de las mismas para usarlas como 
tratamientos de desinfección, ha recibido hasta hace poco la atención requerida, como 
respuesta a las demandas del consumidor de productos más naturales y frescos. 
 
Las tecnologías no-térmicas de desinfección de frutas y vegetales están ganando importancia, 
debido a que son capaces de inactivar microorganismos a temperatura ambiente sin aditivos 
químicos, evitando así los efectos indeseables en el sabor, color y valor nutricional de los 
productos. La aplicación de ondas ultrasónicas, es una de estas tecnologías alternativas que ha 
mostrado ser prometedora en diversas aplicaciones en la industria alimenticia. 
 
El propósito de este estudio, fue evaluar cuantitativamente, el índice de inactivación 
microbiana en la superficie de frutas y vegetales, inducido por su exposición a ondas 
ultrasónicas de 1 MHz, durante tres diferentes tiempos de aplicación. Comparar los resultados 
obtenidos, con la inactivación microbiana obtenida usando bactericidas comerciales 
(Microdyn y CM) bajo las mismas condiciones. 
 
Se utilizaron ondas ultrasónicas a una frecuencia de 1MHz, para radiar muestras ya sea de 
fruta o vegetal (Fragaria vesca; Lactuca sativa) a temperatura ambiente, con inóculos de 
suspensiones bacterianas (Escherichia coli o Salmonella spp) dentro de un vaso de 
precipitados con 70 mL de agua pura. Se aplicaron 3 tratamientos de 10, 15 y 10 minutos para 
cada tipo de bacteria y para cada fruta o vegetal utilizado. En todos los experimentos la 
reducción logarítmica se incrementa a medida que se incrementa el tiempo de exposición a las 
ondas ultrasónicas. Sólo el Microdyn y la aplicación de ultrasonido por 20 minutos dieron 
reducciones logarítmicas aceptables para alimentos (arriba de 5 Log), equivalente a una 
reducción de la población microbiana en un 99.999%. 
 
La radiación ultrasónica de 20 minutos muestra ser el mejor método de inactivación 
microbiana que puede ser utilizado por el consumidor final, logra la reducción logarítmica 
requerida para ser considerado un proceso de desinfección adecuado y parece no tener efectos 
en las propiedades organolépticas de los productos frescos utilizados. El mecanismo físico de 
inactivación parece ser la cavitación. 
 
Este trabajo puede ser útil para mejorar los procesos de desinfección y conservación de 
alimentos, especialmente de aquellos que son sensibles a la temperatura. También contribuye 
a ampliar el conocimiento de los efectos bactericidas del ultrasonido como tecnología 
sustentable en la desinfección de productos frescos. 
 
CONTENIDO. 
 
 
Abstract. 4 
 
 
Resumen. 5 
 
 
Contenido. 6 
 
 
Lista de figuras. 9 
 
 
Lista de tablas. 11 
 
 
1. Introducción. 12 
 
 
2. Objetivos. 17 
 
2.1 Objetivo general 17 
2.2 Objetivos específicos 17 
 
 
3. Antecedentes. 18 
 
3.1 Enfermedades asociadas alconsumo de alimentos 18 
3.1.1 Toxoinfecciones alimentarias 18 
 
3.2 Microorganismos que causan toxoinfecciones 
alimentarias. 19 
3.2.1 Características generales de Escherichia coli 
 y de Salmonella spp. 19 
3.2.1.1 Características de Escherichia coli 19 
3.2.1.2 Características de Salmonella spp. 21 
3.2.2 Enfermedades Causadas por Escherichia coli 
y Salmonella spp. 22 
3.2.2.1 Enfermedades causadas por E. coli 22 
3.2.2.2 Enfermedades causadas por Salmonella spp. 23 
 
 
3.3 Factores que influyen en la contaminación de los 
Productos Hortofrutícolas 24 
 
3.4 Tecnologías de Desinfección de Productos Hortofrutícolas 25 
3.4.1 Tecnologías Tradicionales de Desinfección de 
Productos Hortofrutícolas 26 
3.4.1.1 Tratamientos Térmicos 26 
3.4.1.2 Tratamientos Químicos 26 
3.4.1.2.1 Dióxido de Cloro 28 
3.4.1.2.2 Plata Coloidal 29 
3.4.2 Tecnologías Alternativas de Desinfección de 
Productos Hortofrutícolas 30 
3.4.2.1 Luz Blanca Pulsante de Alta Intensidad 30 
3.4.2.2 Campo Eléctrico Pulsado 30 
3.4.2.3 Radiofrecuencia 31 
3.4.2.4 Atmósferas Modificadas 31 
3.4.2.5 Luz Ultravioleta 31 
 
3.5 Ultrasonido 33 
3.5.1 Definición 33 
3.5.2 Principios Físicos Básicos 33 
3.5.3 Mecanismo de Inactivación Microbiana 33 
3.5.3.1 Fenómeno de Cavitación 35 
3.5.4 Otras Aplicaciones de la Tecnología Ultrasónica 36 
3.5.5 Factores Críticos en la Aplicación de la 
Tecnología Ultrasónica 36 
3.5.6 Expectativas de las Tecnologías Alternativas 37 
3.5.7 Efecto Sinérgico del Ultrasonido en Combinación 
con otros Tratamientos en la Industria Alimentaria 37 
 
 
4. Materiales y Métodos. 38 
4.1 Bacterias y Condiciones de Crecimiento 38 
4.2 Productos Hortofrutícolas Seleccionados 40 
4.2.1 Lechuga 40 
4.2.2 Fresa 41 
4.3 Preparación del Inóculo 42 
4.3.1 Conteo Bacteriano 43 
4.4 Inoculación de Productos 43 
4.5 Tratamientos de Desinfección Analizados 44 
4.5.1 Tratamiento con Microdyn 44 
4.5.2 Tratamiento con Bactericida CM (Comercial Mexicana) 45 
4.5.3 Tratamiento con Ultrasonido 45 
4.5.4 Evaluación de la Eficacia de los Tratamientos con 
Bactericidas Comerciales 47 
4.5.5 Expresión de los Resultados 48 
4.6 Determinación de las Variaciones de pH y Temperatura 49 
 
 
5. Discusión de Resultados. 51 
 
5.1 Tratamientos de Desinfección Evaluados 51 
5.1.1 Muestras de Fresa (Fragaria vesca) 51 
5.1.1.1 Inóculo de Escherichia coli 52 
5.1.1.2 Inóculo de Salmonella spp. 53 
5.1.2 Muestras de Lechuga (Lactuca sativa) 54 
5.1.2.1 Inóculo de Escherichia coli 54 
5.1.2.2 Inóculo de Salmonella spp. 55 
 
5.2 Variaciones de pH 61 
5.2.1 Control 61 
5.2.2 Lechuga con Inóculo de Escherichia coli 62 
5.2.3 Lechuga con Inóculo de Salmonella spp. 63 
5.2.4 Fresa con Inóculo de Escherichia coli. 64 
5.2.5 Fresa con Inóculo de Salmonella spp. 65 
 
5.3 Variaciones de Temperatura 66 
5.3.1 Control 66 
5.3.2 Lechuga con Inóculo de Escherichia coli. 67 
5.3.3 Lechuga con Inóculo de Salmonella spp. 69 
5.3.4 Fresa con Inóculo de Escherichia coli. 70 
5.3.5 Fresa con Inóculo de Salmonella spp. 71 
 
 
6. Conclusiones. 73 
 
 
7. Referencias y Bibliografía. 75 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
Figura # 3.1 Fotografía de una colonia de Escherichia coli tomada con 
microscopio electrónico. 
 
20 
Figura # 3.2 Imagen de Salmonella enteritidis. 21 
Figura # 3.3 Fenómeno de cavitación inducido por ondas ultrasónicas 
asociadas a la expansión e implosión de burbujas. 
 
34 
Figura # 3.4 Fenómeno de Cavitación inducido en un líquido. 35 
Figura # 4.1 Siembra de Escherichia coli. 38 
Figura # 4.2 Fotografía de tortuga utilizada para la extracción de la cepa 
de Salmonella spp. 
 
39 
Figura # 4.3 Fotografía de lechuga utilizada en los experimentos. 40 
Figura # 4.4 Fotografía de fresas utilizadas en los experimentos. 41 
Figura # 4.5 Toma de colonias para la preparación del inóculo bacteriano. 43 
Figura # 4.6 Equipo amplificador de ondas ultrasónicas, cabezal de 5 cm 
de diámetro sumergido en vaso de precipitado de 100 mL 
con5 mL de líquido 
 
 
46 
Figura # 4.7 Acercamiento del transductor de ondas ultrasónicas. 46 
Figura # 4.8 Gráfico de la muerte o destrucción bacteriana. 49 
Figura # 4.9 Medidor de pH y temperatura utilizado en los experimentos. 49 
Figura # 5.1 Índices de reducción Log resultante de los tratamientos de 
desinfección aplicados a muestras de Fresa con inóculo de E. 
coli. 
 
 
52 
Figura # 5.2 Reducción Log resultante de los tratamientos de desinfección 
aplicados a muestras de Fresa con inóculo de Salmonella 
 
53 
Figura # 5.3 Reducción Log resultante de los tratamientos de desinfección 
aplicados a muestras de Lechuga con inóculo de E. coli 
 
55 
Figura # 5.4 Reducción Log resultante de los tratamientos de desinfección 
aplicados a muestras de Lechuga con inóculo de Salmonella 
sp. 
 
 
56 
Figura # 5.5 Cuadro comparativo de la Reducción logarítmica resultante 
entre los diferentes tratamientos de desinfección aplicados a 
muestras de lechuga y fresa con su inóculo respectivo. 
 
 
57 
Figura # 5.6 Variación del pH del agua corriente estéril con los diferentes 
tratamientos de desinfección aplicados. 
 
61 
Figura # 5.7 Variación del valor de pH de agua estéril con muestra de 
lechuga e inóculo de E. coli. 
 
62 
Figura # 5.8 Variación del pH de agua esterilizada con muestra de 
lechuga e inóculo de Salmonella spp. 
 
63 
Figura # 5.9 Variación del valor de pH de agua estéril con muestra de 
fresa con inóculo de E. coli. 
 
64 
Figura # 5.10 Variación del valor de pH de agua esterilizada con muestra 
de fresa e inóculo de Salmonella spp. 
 
65 
Figura # 5.11 Variación de Temperatura del agua esterilizada con la 
aplicación de diferentes tratamientos de desinfección. 
 
66 
 
 
 
 
 
Figura # 5.12 Variaciones de temperatura del agua esterilizada, 
conteniendo 3 gramos lechuga e inóculo de E. coli., con los 
diferentes tratamientos de desinfección aplicados. 
 
 
67 
Figura # 5.13 Variaciones de temperatura del agua esterilizada, 
conteniendo 3 gramos lechuga e inóculo de Salmonella spp, 
con los diferentes tratamientos de desinfección aplicados. 
 
 
69 
Figura # 5.14 Variaciones de temperatura del agua esterilizada, 
conteniendo 3 gramos fresa e inóculo de E. coli., con los 
diferentes tratamientos de desinfección aplicados. 
 
 
70 
Figura # 5.15 Variaciones de temperatura del agua esterilizada, 
conteniendo 3 gramos fresa e inóculo de Salmonella spp, con 
los diferentes tratamientos de desinfección aplicados. 
 
 
71 
 
LISTA DE TABLAS. 
 
 
 
Tabla # 3.1 Clases de E. coli patógenas, pertenecientes al grupo EEC y 
síntomas que causan. 
 
20 
Tabla # 3.2 Clasificación en grupos de Salmonella sp. 21 
Tabla # 3.3 Fuentes de microorganismos patógenos en productos 
hortofrutícolas frescos y condiciones que influyen en su 
sobrevivencia y crecimiento. 
 
 
24 
Tabla # 3.4 Agentes químicos utilizados para disminuir la carga 
microbiana en productos hortofrutícolas frescos. 
 
27 
Tabla # 3.4a Agentes químicos más utilizados por el consumidor final para 
disminuir la carga microbiana en productos hortofrutícolas 
frescos que se analizarán a detalle en este proyecto de 
investigación. 
 
 
 
28 
Tabla # 4.1 Valor Nutricional de la lechuga por porción de 100 gramos. 41 
Tabla # 4.2 Valor Nutricional de la fresa por porción de 100 gramos 42 
Tabla # 4.3 Matriz de Tratamientos Aplicados a los Productos 
Seleccionados. 
44 
Tabla # 4.4 Equivalencia en Reducción log a el porcentaje de reducción 
microbiana en alimentos. 
47 
 
Tabla # 4.5 Condiciones y variables bajo las cuales se hicieron las 
mediciones de pH y Temperatura. 
 
50 
Tabla # 5.1 Índices de Reducciónlogarítmica de los tratamientos aplicados 
sobre muestras de fresa, con inóculo de Escherichia coli. 
 
52 
Tabla # 5.2 Índices de Reducción logarítmica de los tratamientos aplicados 
sobre muestras de fresa, con inóculo de Salmonella sp. 
 
53 
Tabla # 5.3 Índices de Reducción logarítmica de los tratamientos aplicados 
sobre muestras de lechuga, con inóculo de Escherichia coli. 
 
54 
Tabla # 5.4 Índices de Reducción logarítmica de los tratamientos aplicados 
sobre muestras de fresa, con inóculo de Escherichia coli. 
 
55 
Tabla # 5.5 Comparación de ventajas y desventajas de diversos 
tratamientos de desinfección existentes con el ultrasonido de 1 
MHz aplicado por 20 minutos, evaluadas en escala de 1 a 3 
 
 
59 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 INTRODUCCIÓN. 
 
 
 
A futuro, uno de los problemas que habrán de enfrentarse será el consumo de alimentos 
inocuos1 microbiológicamente hablando. Es prioritario para poder alcanzar un desarrollo 
social y económico sustentable, el cuidar los recursos naturales con los que contamos, 
principalmente el agua. Con el crecimiento de la población, y la actividad industrial, se 
generan mayor cantidad de residuos contaminantes que terminan por contaminar los 
recursos hídricos disponibles, imprescindibles para el cultivo de productos hortofrutícolas. 
 
La introducción de nuevas técnicas de desinfección de vegetales que no involucren el uso 
de sustancias químicas que constituyan contaminantes en sí mismas, es un factor básico a 
tomar en cuenta para cuidar este recurso y para proteger la salud de los consumidores. 
 
El estilo de vida de la población en cuanto al consumo de alimentos, está cambiando en 
diversas partes del mundo. La mayoría de los consumidores, son cada vez más conscientes 
de su salud, por lo que la demanda de alimentos se ha movido a otros grupos alimenticios. 
Uno de los rubros en donde se ha manifestado una demanda creciente en los últimos años 
es en el de los productos hortofrutícolas frescos; debido a que se consideran sanos, 
nutritivos y de fácil preparación para su consumo. (Murano et al., 2002; Siller J., 2003). 
 
Los productos hortofrutícolas suelen ser tratados utilizando desde ácidos orgánicos hasta 
agentes químicos diversos, con la finalidad de reducir o eliminar su carga bacteriana e 
incrementar su vida de anaquel. (USFDA 2001ª). Sin embargo, en los últimos diez años, ha 
habido un incremento en la frecuencia de brotes de enfermedades asociadas a alimentos, 
atribuidas al consumo de frutas y vegetales crudos. Están involucrados diversos productos 
enteros, en corte, y jugos no pasteurizados. (Murano et al., 2002). Y aunque las causas son 
variadas, el hecho es que estos productos representan vehículos potenciales de infección 
(Francis et al., 1999) y que han sido implicados en un gran número de incidentes de 
intoxicaciones alimenticias. (Nguyen & Carlin, 1994; Beuchat L., 1998). 
 
1 inocuo: inofensivo, no nocivo. (Moliner, 2001) 
 
Dentro del mercado de productos hortofrutícolas frescos, se han desarrollado 
presentaciones de productos frescos precortados listos para su consumo, cuyas ventas se 
han incrementado exponencialmente desde que comenzaron a venderse bajo esa 
presentación. La demanda por su conveniencia hace que se manejen como productos con 
valor agregado y se prevé que este mercado seguirá en expansión en el futuro cercano. 
(USFDA, 2001). Aún así, y a pesar de tener un costo incrementado, este tipo de productos 
no tienen una inocuidad garantizada, y representan también vehículos potenciales de 
intoxicación. (USFDA 2001b). 
 
La presencia permanente en los mercados mundiales de productos de mala calidad y 
contaminados, así como el consiguiente aumento en el rechazo de dichos productos, se 
traduce en graves daños para el desarrollo económico de los países. La contaminación con 
bacterias patógenas afecta la inocuidad de frutas y hortalizas frescas, lo que constituye un 
problema para la salud humana, desencadenando brotes diarreicos e implicaciones clínicas 
de mayor importancia para quienes consumen estos productos, (Siller J., 2003; Bier J et al., 
2001). 
 
 
Entre los factores que pueden contribuir a la presencia de microorganismos patógenos en 
productos hortofrutícolas, están: 
 
 
• El riego con aguas contaminadas y la presencia de residuos fecales en los 
cultivos. 
 
En estudios realizados respecto de la evaluación del riesgo para la salud por el 
uso de aguas residuales, en agricultura se demostró que la contaminación fecal 
proviene principalmente del agua utilizada para riego de los productos y además, 
que existe una relación directa entre el número de coliformes fecales y la 
presencia de Salmonella tanto en aguas residuales como en productos 
hortofrutícolas. (Altekruse S., et al, 1995) 
 
• Falta de una infraestructura sanitaria, de una higiene adecuada entre los 
trabajadores y ausencia de buenas prácticas de manejo y cuidado de los 
alimentos. 
 
Los productores en el campo, o plantas de empacado no siempre están 
controlados por grandes corporaciones que tienen los recursos para aplicar 
efectivamente procedimientos de desinfección de los productos agrícolas, como 
pueden ser los lavados químicos o tratamientos físicos. Existen grupos que 
aportan producción suficiente para abastecer las necesidades alimenticias de 
algunas poblaciones, que no tienen el mismo nivel de recursos y no llevan a cabo 
prácticas para controlar o retirar patógenos de esos productos. 
 
Es común, que en las centrales de abastecimiento hacia los consumidores finales, 
las condiciones sanitarias de recepción, almacenamiento, distribución y las 
deficiencias en la higiene de los trabajadores, son factores que influyen sobre el 
riesgo de contaminación por patógenos humanos y que pueden afectar al 
consumidor final. (Seymour et al, 2002; Murano et al., 2002, USFDA, 2001). 
 
Los principales patógenos que suelen encontrarse en frutas y vegetales frescos son: 
Campylobacter jejuni, Escherichia coli, Shigella, Listeria monocytogenes, Salmonella spp, 
E. coli O157O157:H7, Cryptosporidium parvum, virus de Hepatitis A, los cuales causan 
tan sólo en los Estados Unidos hasta doce millones de casos de infecciones, provocando 
pérdidas económicas anuales que oscilan entre 6.5 y 34.9 miles de millones de dólares. 
(Francis G., et al, 1999). 
 
De todos los organismos patógenos, Salmonella spp. es la bacteria más comúnmente 
reportada de enfermedades originadas por alimentos, originando cientos de casos de 
salmonelosis resultado del consumo de frutas y vegetales contaminados en Estados Unidos 
de Norteamérica, (Murano et al., 2002) y también en México. (Gutiérrez L., et al, 2000). 
La incidencia de enfermedades infecciosas como la salmonelosis, y los brotes diarreicos 
están aumentando en los países industrializados. Los estudios de la Organización Mundial 
de la Salud (OMS) indican que en esos países, entre l5 y 10 por ciento de la población se 
ve afectada anualmente por patologías asociadas al consumo productos hortofrutícolas 
crudos. (Siller J., 2003). 
 
Según la OMS (1998), la frecuencia de los casos de enfermedades causadas por alimentos 
contaminados podría ser entre 300 y 350 veces mayor de lo que los informes reportan. Esta 
mayor incidencia está vinculada directamente a los problemas sanitarios más importantes 
que amenazan a la población mundial y tiene un impacto comercial considerable, ya que la 
globalización y la intensificación de los intercambios de productos hortofrutícolas son 
responsables en cierta medida de la propagación de enfermedades y del aumento de brotes 
infecciosos. De los casi 1,500 millones de casos de diarrea que ocurren anualmente en el 
mundo, la OMS estima que el 70 por ciento son el resultado directo de la contaminación 
química o biológica que presentan algunos de los alimentos que se comercializan. (Siller J., 
2003). 
 
Después de la cosecha y durante la distribución de los productos hortofrutícolas,se puede 
disminuir su carga bacteriana, más no eliminarla por completo, debido a la relación 
existente entre patógenos humanos y la flora nativa del vegetal; ya que se ha sugerido que 
el reducir/controlar las poblaciones de microorganismos nativos mediante el lavado, 
desinfección o almacenamiento en atmósferas controladas facilita las condiciones de 
crecimiento para los microorganismos patógenos en la superficie de los vegetales. La 
reducción de las poblaciones de superficie, reduce la competencia por espacio y nutrientes, 
dando así oportunidad de crecimiento a patógenos contaminantes. (Brackett 1992). 
 
Una proliferación de microorganismos establecidos después de la cosecha puede 
comprometer la integridad de la cáscara y alterar el pH del producto, facilitando así la 
supervivencia y crecimiento de patógenos humanos. (Conway W., et al, 2000) Además, 
existen productos como ciertas moras que no pueden someterse a procesos de lavado 
debido a su delicada textura y problemas asociados con proliferación de levaduras. 
(USFDA, 2001). 
 
El problema de la contaminación de los productos hortofrutícolas, con microorganismo 
patógenos, no puede ser eliminado por completo en ninguna de las etapas desde la 
producción hasta su distribución al consumidor final, esto es porque aún cuando el método 
utilizado de desinfección en alguna etapa sea muy eficaz, no se puede garantizar que habrá 
una recontaminación en alguna etapa posterior de su manejo hasta el consumidor. Por lo 
tanto, la única acción confiable, es el lavado o desinfección realizados por el consumidor 
final. 
 
En respuesta a las preocupaciones actuales de salud pública respecto a la inocuidad 
microbiológica de productos agrícolas frescos enteros o en corte, los científicos han 
investigado la efectividad de numerosos métodos físicos, químicos y biológicos para 
reducir la carga microbiana de vegetales que puedan ser utilizados por el consumidor final 
y que no comprometan la calidad sensorial del producto. 
 
Existe una gran variedad de métodos usados para reducir o inactivar poblaciones de 
microorganismos en vegetales. Cada método tiene distintas ventajas y desventajas 
dependiendo del tipo de producto, protocolo de mitigación, y algunas otras variables. 
 
La eficacia del método utilizado para reducir las poblaciones microbianas, depende del tipo 
de tratamiento, tipo y fisiología de los organismos blanco, características de la superficie 
de los productos (grietas, hendiduras, tendencia hidrofóbica, textura), tiempo de exposición 
y concentración del limpiador o desinfectante, pH y temperatura. 
 
Debe aclararse que el nivel de concentración de los desinfectantes o el tiempo de 
aplicación de otros métodos útiles, puede estar limitado por el impacto sensorial 
inaceptable que producen en los productos hortofrutícolas. (USFDA, 2000). 
 
Actualmente las tecnologías de limpieza existentes no pueden garantizar la seguridad 
microbiológica de los productos hortofrutícola, sin comprometer su calidad. (Seymour, 
2002). 
 
Es así que se requieren nuevos métodos para inactivar poblaciones bacterianas en 
productos frescos, que puedan ser utilizados por el consumidor final, independientemente 
del tipo de productos frescos que se adquiera. 
 
Es así que en la búsqueda de tecnologías alternativas a los métodos químicos existentes, 
surge la investigación de métodos físicos de desinfección como: radiación ultravioleta, 
ósmosis inversa, campo eléctrico, luz pulsada, campos magnéticos oscilantes, 
calentamiento-enfriamiento, radiación de iones y ultrasonido. (Taeymans 2000). 
 
Todos estos métodos están en el foco de investigaciones conducidas a reducir o eliminar 
microorganismos patógenos en alimentos y hay muy pocos trabajos publicados 
directamente relacionados al impacto de estas tecnologías en la seguridad de los productos 
vegetales. (Taeymans, 2000). 
 
 
 
 
En el presente trabajo, en el intento de hacer aportaciones para encontrar un método que 
sea eficiente en la desinfección de productos hortofrutícolas y que pueda ser utilizado por 
el consumidor final, se han estudiado los efectos del ultrasonido con frecuencia de 1 MHz 
y potencia de 3.4 W sobre muestras de lechuga Lattuca sativa y fresa Fragaria vesca 
inoculadas con células de Salmonella spp y Escherichia coli. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 OBJETIVOS. 
 
 
 
2.1 OBJETIVO GENERAL. 
 
 
Comparar los niveles de inactivación de microorganismos patógenos entre tratamientos con 
bactericidas comerciales y el uso de ultrasonido de 1MHz como tecnología alternativa, 
aplicados a lechuga (Lactuca sativa) y fresa (Fragaria vesca). 
 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 
 
 
� Evaluar el efecto del tiempo de irradiación ultrasónica, sobre la inactivación 
bacteriana. 
 
� Determinar cuantitativamente la capacidad desinfectante del ultrasonido bajo tres 
diferentes tiempos de aplicación. 
 
� Comparar los resultados de inactivación microbiana obtenidos con la aplicación del 
ultrasonido, contra los resultados obtenidos con dos bactericidas comerciales. 
 
� Determinar los cambios en dos parámetros fisicoquímicos del agua, (Temperatura y 
pH) inducidos por los tres diferentes tipos de tratamientos de desinfección 
comparados. 
 
• Establecer antecedentes de investigación con el ultrasonido de 1 MHz, como 
tecnología alternativa para la desinfección de vegetales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 ANTECEDENTES. 
 
 
 
3.1 ENFERMEDADES ASOCIADAS AL CONSUMO DE ALIMENTOS 
 
 
Las múltiples enfermedades que se pueden producir por el consumo de alimentos, constituyen 
uno de los principales problemas de salud pública en la mayoría de los países. La OMS, 
define las enfermedades asociadas al consumo de alimentos como "aquellas que, a la luz de 
los conocimientos actuales, pueden ser atribuidas a un alimento específico, a una sustancia 
que se le ha incorporado al alimento, o a la presencia de microorganismos en los mismos”. 
 
 
3.1.1 TOXOINFECCIONES ALIMENTARIAS 
 
Un trastorno ocasionado por ingestión de alimentos contaminados se conoce como infección 
alimentaria cuando la enfermedad que es causada en el humano, se debe única y 
exclusivamente a la presencia de microorganismos patógenos en los alimentos, como es el 
caso de la salmonelosis. Se utiliza el término intoxicación alimentaria, cuando se ocasiona 
en el humano una enfermedad asociada a la presencia de toxinas microbianas en los alimentos 
consumidos, como es el caso del botulismo. 
 
Al conjunto de estas enfermedades se le conoce como Toxoinfecciones alimentarias (TIA). 
Los microorganismos causantes de trastornos alimentarios son, mayoritariamente, de origen 
exógeno, es decir, proceden de contaminaciones ocurridas durante la obtención, distribución o 
el procesado de los alimentos. (USFDA, 1999). Cuando los microorganismos están presentes 
de forma intrínseca en el alimento, se dice que se trata de una contaminación endógena, si los 
microorganismos llegaron al alimento por agentes externos, se trata de contaminación 
exógena. (Madigan M. et al., 2004). 
 
Entre las enfermedades causadas por la ingesta de alimentos y producidas por 
microorganismos, tienen especial relevancia por su incidencia, un grupo cuyas características 
más representativas son: un corto periodo de incubación, síndrome gastrointestinal (diarrea, 
vómitos, dolor abdominal, fiebre) y en algunos casos aparente recuperación en unos días. De 
estas, destacan la salmonelosis, colibacilosis, estafilococia y botulismo. (USFDA, 2003). 
 
En la mayoría de las TIA, para que se produzca enfermedad, los microorganismos deben 
encontrarse en concentraciones (ufc/g ó mL) altas, es decir, superar una dosis infectiva 
mínima (DI), aunque, en el caso de algunas bacterias, bastan unas pocas células para provocar 
la enfermedad, por lo que no debemos minimizar el riesgo que supone toda contaminación, 
debido a que algunas pueden verse agravadas particularmente en niños, ancianos y pacientes 
con otra enfermedad previamente adquirida.(Beuchat L., 1996). La agudeza de la enfermedad 
que puedan producir depende además de otros factores como: el agente causal, la dosis 
ingerida del microorganismo, la susceptibilidad del individuo hacia determinado 
microorganismo, y el vehículo de ingesta. (USFDA, 2003). 
 
 
3.2 MICROORGANISMOS QUE CAUSAN TOXOINFECCIONES 
ALIMENTARIAS 
 
Una gran cantidad de microorganismos pueden provocar enfermedades relacionadas 
directamente con la ingesta de alimentos. De todos ellos, las bacterias ocupan el primer lugar 
tanto en diversidad como en frecuencia. Así, a diferencia de los virus, protozoos y helmintos, 
que encuentran en los alimentos las condiciones idóneas para su multiplicación, las bacterias 
y los mohos utilizan estos como substrato y medio de vida. (Beuchat L., 1996). 
 
Las bacterias que presentan mayor incidencia en las toxoinfecciones alimentarias en México 
así como en Estados Unidos, son Escherichia coli y Salmonella spp (Gutiérrez L et al, 2000; 
Murano et al., 2002; Blanco et al., 1993); razón por la cual en esta investigación, los 
experimentos se han enfocado al estudio de estas bacterias. 
 
 
3.2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE Escherichia coli Y Salmonella spp. 
 
3.2.1.1 Características de Escherichia coli 
 
Escherichia coli es la cabeza de la familia Enterobacteriaceae, grupo numeroso de bacterias 
entéricas, anaerobias, gram negativas. Un determinado número de géneros dentro de la 
familia son patógenas2 para el humano, y otras son colonizadores normales del tracto 
gastrointestinal de animales y humanos. Sobreviven fácilmente entre 15 y 45 °C (mesófilas) 
y pH de 4.5 a 9, son termosensibles y su DI va de 106 a 1010 bacterias para establecer 
colonización en el intestino, una dosis mayor puede inducir diarrea en 24 horas. (USFDA, 
1999). 
 
2 patógeno(a): Capaz de provocar alguna enfermedad en el ser humano o en los animales. (Madigan M., 2004) 
 
Sin embargo, algunas subespecies de E. coli se asocian con enfermedades como meningitis 
neonatal, infecciones urinarias y gastroenteritis, la cual es de especial interés en este 
estudio, debido a que está asociada al consumo de alimentos contaminados. (Valle M, 2001). 
 
Entre las especies patógenas de E. coli, existen cinco clases de ésta, que pueden causar 
gastroenteritis y son caracterizadas dentro de un grupo conocido como EEC (E. coli 
enterovirulentas). (Tabla 3.1). 
 
 
 
Tabla # 3.1. Clases de E. coli patógenas, pertenecientes al grupo EEC y síntomas que 
causan. (Blanco J., et al, 1993). 
Nombre Efectos provocados 
Enteroinvasivas (EIEC) Invaden y traspasan los intestinos, produciendo 
diarrea severa. 
Enterohemorrágicas (EHEC) A este grupo pertenece E. coli O157:H7 causante de 
la diarrea sangrante, con alto índice de mortalidad a 
nivel mundial. 
Enterotoxigénica (ETEC) Produce una toxina que ataca la mucosa intestinal y 
es la causa más común de la “diarrea del viajero”. 
Entero patogénica (EPEC) Causa diarrea principalmente entre los recién 
nacidos. 
Enteroagregativa (EAggEC) Puede causar diarrea aguda y crónica por largos 
períodos en niños. 
 
 
 
La presencia regular de E. coli en el intestino y heces de animales, ha llevado a rastrear estas 
bacterias en el medio, como indicadores de contaminación fecal en agua y alimentos, esto es, 
donde hay E. coli presente puede haber contaminación fecal con parásitos intestinales de 
humanos. (Kenneth T., 2002). 
 
 
 
 
Fig. 3.1 Fotografía de una colonia de Escherichia coli tomada con microscopio electrónico. 
(Fuente: www.commtechlab.msu.edu) 
 
 
3.2.1.2 Características de Salmonella spp. 
 
Las salmonellas son bacilos gramnegativos de la familia Enterobacteriaceae. Se conocen más 
de 2460 serotipos, muchos de ellos patógenos para el ser humano. Son bacterias invasoras, 
enterotoxigénicas y están ampliamente diseminadas en todo el mundo. Se encuentran 
principalmente en el intestino de personas y animales infectados. Su temperatura ideal de 
sobrevivencia va de 5 a 45 °C (mesófilas) y en un rango de pH de 4.5 a 9. Son termosensibles, 
y su DI va de: 101 - 105 ufg/g ó mL. (USFDA, 1999). Los microorganismos de este género se 
distribuyen en seis grupos (Tabla 3.2) 
 
 
 
Tabla # 3.2. Clasificación en grupos de Salmonella spp. (Gutiérrez L, et al, 2000). 
Grupo Clases 
Grupo A S. paratyphi Al 
Grupo B S. typhimurium y S bredeney 
Grupo C1 S. choleraesuis, S.montevideo y S. oranienburg 
Grupo C2 S. newport 
Grupo D S. typhi, S. enteritidis, S. dublin, S. fallinarum 
Grupo E S. butanan S. anatum y S. give 
 
 
 
La Salmonella serotipo typhi es la causante de la fiebre tifoidea, los demás serotipos 
considerados no tifoídicos, ocasionan el estado de portador asintomático, gastroenteritis, 
bacteriemia e infecciones focales como meningitis. En el año 2000, los serotipos aislados con 
mayor frecuencia en Estados Unidos fueron Salmonella typhimurium, S enteritidis y S 
newport. (USFDA, 2001b). En México, los serotipos de Salmonella sp. identificados con 
mayor frecuencia en los servicios de salud fueron: S. typhimurium (20.4%) y S. enteritidis 
(18.3%). (Gutiérrez L., et al., 2000). 
 
 
 
 
Fig. 3.2 Imagen de Salmonella enteritidis. 
(Fuente: www.nature.com) 
 
 
 
3.2.2 ENFERMEDADES CAUSADAS POR Escherichia coli Y Salmonella spp. 
 
 
Al incrementarse el consumo de frutas y vegetales crudos, se ha incrementado el índice de 
enfermedades relacionadas con el consumo de productos hortofrutícolas frescos. El riesgo de 
contaminación ha aumentado no sólo la baja calidad sanitaria del agua utilizada para riego, si 
no que además, debido a que actualmente se ofrecen productos frescos todo el año, los 
consumidores está comprando productos importados de países que no utilizan ningún tipo de 
tratamiento para remover microorganismos patógenos. 
 
Los brotes de enfermedades causadas por alimentos, asociadas a productos frescos y 
reportadas en los Centros para el Control de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos se han 
incrementado en los últimos años (CDC, 1999). Este incremento además de estar asociado 
con diversas fuentes de contaminación, también se relaciona directamente con el aumento 
significativo en el consumo per cápita de frutas y hortalizas que se que ha dado en Estados 
Unidos desde principios de los setentas y en México a partir de los años noventas. Tan sólo en 
Estados Unidos, el consumo per cápita de 1982 a 1997, pasó de 91.6 a 121 kg, un incremento 
del 32%.(Nguyen-the E., et al, 2000). 
 
Así mismo, el aumento en las importaciones y exportaciones de este tipo de productos a todo 
el mundo, facilita la diseminación de organismos patógenos y con esto la incidencia de brotes 
infecciosos. Por ejemplo para 1991, existían un promedio de 345 productos vegetales 
diferentes para escoger en un supermercado típico cuando en 1987 era de 173. (USFDA, 
2001b). 
 
Hay una gran variación en el número de microorganismos en los vegetales provenientes de 
campos de cultivo. Todas las plantas poseen una microflora residente que subsiste 
normalmente en el agua de condensación de las mismas. Las poblaciones de 
microorganismos en vegetales, varían ampliamente y a menudo dependen del tipo de vegetal 
y de condiciones ambientales. En vegetales que están en contacto con el suelo los recuentos 
totales pueden ser tan altos como 107 ufc por gramo. (FDA, 1998). 
 
 
3.2.2.1 Enfermedades causadas por E. coli 
 
La principal enfermedad producida por la bacteria Escherichia. coli, es la gastroenteritis, el 
síndrome clínico incluye diarrea acuosa, calambres abdominales, febrículas, náusea y 
malestar. La enfermedad puede ser aguda o crónica y se presenta entre el primer y octavo día 
del ingreso de la bacteria al organismo. Los niños menores de 5 años y los adultos mayores, 
son los grupos más vulnerables. Durante la fase de infección, se excretan gran cantidad de 
células enterotoxigénicas en las heces lo que hace más fácil su diseminación. (USFDA, 
2003). 
 
Esta bacteria, al ser un habitante regulary normal del intestino se usa desde hace más de un 
siglo como el mejor indicador de contaminación de los alimentos con materia fecal; y puede 
indicar la presencia de bacterias perjudiciales o patógenas para el hombre que tienen hábitat 
en común, como por ejemplo la Salmonella. 
 
El serotipo E. coli O157:H7 causa colitis hemorrágica la cual puede derivar en una falla 
aguda del riñón o en Síndrome Urémico Hemolítico (SUH) en el 5 % de los infectados. Del 
3 al 5% de los infectados mueren. Los que consiguen recuperarse padecen fallas renales, 
complicaciones neurológicas y otras secuelas durante largos periodos de tiempo. (FAO, 
2003). 
 
 
3.2.2.2 Enfermedades causadas por Salmonella spp. 
 
La bacteria Salmonella spp., es uno de los principales agentes etiológicos involucrados en 
intoxicaciones alimentarias a nivel mundial; puede causar infecciones sistémicas como Fiebre 
Tifoidea y Paratifoidea o Salmonelosis, enfermedades zoonóticas.3 
 
La más común de ellas, es la salmonelosis, adquirida por la ingestión de alimentos o bebidas 
contaminadas, se manifiesta como una enterocolitis aguda, y se caracteriza por presentar 
síndromes febriles asociados a manifestaciones gastrointestinales o sistémicas, con frecuencia 
severas. El cuadro se localiza básicamente en el íleo terminal y en el intestino grueso. La 
enfermedad se manifiesta a través de diferentes fases. En la primera fase, la infección se 
limita a la mucosa intestinal, y en la siguiente, la bacteria invade el tejido linfático local. Este 
primer paso es seguido por una fase de bacterimia, durante la cual la mayoría de las bacterias 
son fagocitadas por macrófagos del hígado y del bazo. 
 
La ingestión de Salmonella por los macrófagos no elimina la infección, al contrario, inicia una 
fase de crecimiento bacteriano intracelular, el cual, después de varios días, provoca la 
liberación de gran cantidad de Salmonella al torrente sanguíneo. Las manifestaciones clínicas 
más frecuentes son vómitos, diarrea, dolores abdominales, fiebre elevada, y dolor a la 
palpación en el vientre. (Gutiérrez L., 2000). 
 
La salmonelosis es una enfermedad aguda de distribución mundial. Afecta a todos los grupos 
de edad, con mayor incidencia en los extremos de la vida, menores de 5 y mayores de 60 
años. Esta bacteria causa infecciones en el ser humano en forma endémica o en brotes 
epidémicos de intoxicación alimentaria que abarcan, en ocasiones, amplias zonas geográficas 
debido a las extensas cadenas de distribución comercial de los alimentos existentes hoy en 
día. El periodo de incubación es de 6 a 48 hrs. En el caso de la fiebre tifoidea, el periodo de 
incubación es de 3 a 60 días. (USFDA, 1999). 
 
Se considera una infección de importancia en salud pública debido al impacto 
socioeconómico que ocasiona tanto en los países en desarrollo, así como en los países 
desarrollados. (Francis G., et al, 1999). Además si no se recibe tratamiento puede ser causante 
del síndrome de Reiter, el cual se manifiesta por dolor en las articulaciones, irritación en los 
ojos, dolor al orinar y puede durar meses o años, desencadenándose una artritis crónica. 
(CDC, 1999) 
 
 
 
 
3 zoonótica: Transmisible de los animales al ser humano.(Moliner M., 2001) 
Desde la década de los ochentas, la incidencia de salmonelosis de origen alimentario ha 
aumentado considerablemente en México. Este incremento es resultado de una combinación 
de factores como la calidad del agua utilizada para riego, el manejo, almacenamiento, 
distribución y preparación de los alimentos principalmente. (Gutiérrez L et al., 2000). 
 
 
3.3 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CONTAMINACIÓN DE LOS 
PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS. 
 
 
Los factores que influyen en la contaminación de los productos hortofrutícolas con bacterias 
patógenas se detallan en la tabla # 3.3. 
 
 
 
Tabla #3.3 Fuentes de microorganismos patógenos en productos hortofrutícolas frescos y 
condiciones que influyen en su sobrevivencia y crecimiento. 
(Murano et al, 2002; USFDA, 2001). 
Antes de la Cosecha: 
 
Características de la tierra 
Calidad del Agua de Irrigación 
Uso de residuos orgánicos sin procesar en composta adecuada 
Aire (polvo) 
Animales salvajes o domésticos en el área 
Manipulación humana 
Calidad del agua utilizada para otro uso diferente al riego 
(por ejemplo, pesticidas, tratamientos foliares, crecimiento hormonal) 
Después de la cosecha 
 
Manipulación humana (trabajadores y consumidores) 
Equipo de cosecha 
Contenedores de transporte 
Animales domésticos en el área 
Aire (polvo) 
Calidad del agua de lavado 
Procesos de separación, empacado, corte y otros 
Higiene de los vehículos de transporte 
Almacenamiento inadecuado (temperatura, ambiente físico) 
Embalaje inadecuado (incluye las nuevas tecnologías de embalaje) 
Contaminación cruzada (por otros alimentos, utensilios o 
áreas de preparación contaminadas) 
Manejo inadecuado después de su compra 
 
 
 
 
3.4 TECNOLOGÍAS DE DESINFECCIÓN4 DE PRODUCTOS 
HORTOFRUTÍCOLAS 
 
 
Es importante destacar, que el presente trabajo está dirigido a estudiar los tratamientos de 
desinfección que pueden ser aplicados por el consumidor final. Esto es básicamente porque 
está demostrado que aunque los tratamientos de desinfección aplicados en las plantas de 
empacado o centros de distribución sean los adecuados, no hay forma de garantizar que los 
productos no se contaminen durante el almacenamiento, venta y distribución hasta el 
consumidor final. Debido a lo anterior, que se busca ofrecer otras alternativas de desinfección 
que sean seguras y prácticas para el consumidor. 
 
En el presente, los consumidores están buscando incluir en su dieta mayor cantidad de frutas y 
hortalizas crudas, debido a sus expectativas de comer de forma más nutritiva y baja en 
calorías. Incluso recientemente vemos como la forma de venta de estos productos está 
cambiando, ahora se ofrecen pelados, precortados, y en algunos casos pre-lavados y 
desinfectados. Aún así, la mayoría tienen que ser lavados y desinfectados antes de su 
consumo. Con el fin de facilitar el proceso de una manera eficaz, se han desarrollado nuevas 
tecnologías cuyos propósitos son: 
 
 
 1) Satisfacer los nuevos atributos de calidad demandados por los consumidores y 
 
 2) Asegurar la inocuidad5 microbiológica de los productos. 
 
 
En la búsqueda de ofrecer al consumidor, productos seguros en lo que a la presencia de 
microorganismos patógenos se refiere, se han desarrollado y se utilizan actualmente, gran 
variedad de técnicas físicas y químicas que buscan disminuir la carga bacteriana de los 
productos a niveles aceptables ó desinfectarlos completamente. 
 
Cuando se busca desarrollar un protocolo para la desinfección de hortalizas, quizás el factor 
más crítico es determinar la dosis que debe ser usada. Una dosis baja podría no ser efectiva, 
mientras que una muy alta podría reducir considerablemente el número de microorganismos 
pero podría producir decoloración y acelerar la descomposición del producto. 
 
 
 
 
 
 
4 Desinfección: Conjunto de operaciones destinadas a eliminar o reducir sustancialmente el número de 
microorganismos de significancia en salud pública, así como otros microorganismos indeseables. (Bracket R., 
1992) 
 
5 inocuo: que no causa daño.( Moliner M., 2000) que no afecta la seguridad para el consumidor (Bracket R., 
1992) 
3.4.1 TECNOLOGÍAS TRADICIONALES DE DESINFECCIÓN DE PRODUCTOS 
HORTOFRUTÍCOLAS. 
 
 
3.4.1.1 Tratamientos Térmicos 
 
Los tratamientos térmicos eliminan microorganismos vegetativos y algunas esporas, su 
efectividad depende de la temperatura y el tiempo de tratamiento. Desafortunadamente, la 
magnitud del tratamiento, es proporcional a la pérdida de nutrientes, al desarrollo de sabores 
indeseables y al deterioro de propiedades funcionales de los productos. (Piyasena P., 2003). 
 
Con este tipo de tratamientos se pierde la posibilidad de consumirlos productos frescos y 
aprovechar todas sus propiedades nutricionales. 
 
 
3.4.1.2 Tratamientos Químicos 
 
Los agentes químicos utilizados para desinfectar los productos vegetales frescos, abarcan 
desde la aplicación de ácidos orgánicos hasta el tratamiento con agentes derivados del cloro, 
el yodo ó la plata. (Barach J., 2004). 
 
Tienen la desventaja de tener efectos secundarios asociados, como el desarrollo de sabores o 
colores indeseables, pérdida de las propiedades organolépticas, en algunos casos la formación 
de compuestos químicos tóxicos para el organismo, o estar limitados a determinadas 
cantidades debido a que su uso continuo es riesgoso para la salud. Además, la mayoría no 
puede utilizarse en productos delicados como las frutillas y las moras, debido al daño que 
ocasionarían en su textura y apariencia. 
 
Existen estudios que reportan la supervivencia de ciertos microorganismos y esporas a los 
tratamientos con desinfectantes químicos aplicados, lo que ha sugerido que los medios 
químicos no son 100% seguros. (Scherba et al., 1991). A continuación se detallan las ventajas 
y desventajas de los más utilizados comercialmente. (Tabla 3.4). 
 
Para este proyecto de investigación se tomaron dos de los desinfectantes comerciales más 
comúnmente utilizados por el consumidor en México, para analizarlos a detalle y comparar su 
efectividad con la del ultrasonido. (Tabla # 3.4ª) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla # 3.4 Agentes químicos utilizados por el consumidor final para disminuir la carga 
microbiana en productos hortofrutícolas frescos. 
Agente 
Químico 
 Ventajas Limitaciones Comentarios 
sobre su uso 
Resultados de 
investigaciones 
Hipoclorito Largo historial de 
uso. 
Fácil de obtener. 
Económico. 
Forma cloraminas6 
Corrosivo 
Sensible a la 
temperatura, luz, 
aire, metales y 
materiales 
orgánicos 
Usado en el rango 
de 50 a 200 ppm7 
con un tiempo de 
contacto de hasta 
20 min. Útil en 
agua y alimentos. 
Debe enjuagarse 
con agua limpia. 
Concentraciones muy 
altas no eliminan 
patógenos de los 
productos. En 
concentraciones comunes 
producen una reducción 
máxima de 2 log8. 
Ácidos 
Orgánicos 
(Ácidos 
láctico, acético 
y cítrico) 
Económicos 
dependiendo del 
tipo de ácido y uso. 
 
Útiles sólo en 
rangos de pH 
bajos. Su 
efectividad 
depende del tipo de 
ácido y cepa del 
microorganismo. 
Cambios de 
calidad en términos 
de pérdida de 
firmeza y sabor. 
Se utiliza 
principalmente 
para acidificar el 
medio y preservar 
los productos por 
más tiempo 
Jugo de limón, y 
vinagre pueden 
ser útiles para uso 
doméstico. 
Efectivos para controlar 
las poblaciones nativas y 
patógenas como 
Salmonella, Listeria o 
Yersinia en grandes 
cantidades de productos. 
El ácido acético en 
concentraciones arriba de 
200 ppm es muy efectivo. 
Ozono Efectivo a bajas 
concentraciones, y 
requiere cortos 
periodos de 
contacto. 
Amplio espectro. 
Buena capacidad de 
penetración. 
Se descompone en 
productos no 
tóxicos. 
Puede dañar 
textura, apariencia, 
sabor y color del 
producto. 
Corrosivo. 
Inestable y muy 
reactivo. 
Posibles efectos 
tóxicos para 
humanos durante el 
tratamiento. 
Se usa más para el 
tratamiento de 
agua. 
Efectivo contra gran 
variedad de patógenos 
reportados en frutas y 
vegetales. 
Tiene una reducción log 
para Salmonella y E. coli 
de 3 a 4 log. 
Se requiere más 
investigación sobre sus 
efectos secundarios. 
 
 
 
 
 
 
 
6 Cloraminas: Subproducto adverso formado por el cloro en presencia de materia orgánica. Cancerígenas. 
7 ppm: partes por millón. 
8 log: índice logarítmico. En alimentos para que una desinfección sea confiable debe ser por arriba de un índice 
de 4 log de reducción de población microbiana. 
Tabla # 3.4a Agentes químicos más utilizados por el consumidor final para disminuir la carga 
microbiana en productos hortofrutícolas frescos que se analizarán a detalle en este proyecto de 
investigación. 
Agente 
Químico 
 Ventajas Limitaciones Comentarios 
sobre su uso 
Resultados de 
investigaciones 
Dióxido de 
Cloro 
Menor reactividad, 
menor formación de 
subproductos y 
mejor actividad 
desinfectante a pH 
neutro que el 
hipoclorito 
 Poca Estabilidad. 
No se permite su 
uso en productos 
en corte. 
Hasta 5 ppm se 
permite en frutas y 
vegetales enteros 
y 1 ppm máximo 
en papas peladas. 
Poco efectivo en la 
destrucción de Listeria 
monocytogenes, E. coli, 
Salmonella y 
Criptosporidium 
reportándose reducciones 
Log muy bajas. (1-2.5) 
Plata Coloidal Útil contra todas las 
especies de hongos, 
bacterias, 
protozoarios, 
parásitos y ciertos 
virus. 
 
Su consumo en 
grandes cantidades 
durante largos 
períodos de tiempo 
puede llegar a 
destruir la flora 
bacteriana en el 
intestino. 
El pH de la plata 
coloidal debe de 
ser de 6.5 y el 
rango de 
seguridad de su 
concentración 
debe de ser de 3 a 
5 ppm. 
Se ha detectado que un 
consumo muy prolongado 
puede causar con el 
tiempo una deficiencia de 
selenio en el organismo 
inducida por la plata. 
 
 
 
3.4.1.2.1 Dióxido de Cloro 
 
El dióxido de cloro ( ClO2 ) es una forma de cloro a la que se le han encontrado nuevas 
aplicaciones como agente desinfectante ya que tiene la ventaja de no formar trihalometanos. 
Actualmente ya se comercializan diversos desinfectantes a base de ClO2 par ser utilizados por 
el consumidor final. 
 
La ionización de la molécula de ClO2 y formación de ión Cl
- (vía HCl) en presencia de agua, 
se acelera en presencia de bacterias o compuestos orgánicos que contienen compuestos 
parecidos a los azúcares, lo que facilita el proceso de desinfección. Es efectivo en soluciones 
con altos valores de pH, pero es más efectivo en soluciones con un rango de valores de pH 
bajos. 
 
La concentración máxima permitida de ClO2 es de 2 ppm para frutas y vegetales con cáscara 
y solo 1ppm para productos sin cáscara o en corte. Después del tratamiento deben enjuagarse 
de forma abundante o sumergirse en agua hirviendo para eliminar los residuos de cloro, que 
pueden ser tóxicos para el organismo. La susceptibilidad al tratamiento depende de la cepa 
microbiana presente en el producto y las condiciones ambientales. 
 
La desinfección a base de cloro es un método que ha sido ampliamente usado en la 
descontaminación de agua y vegetales, sin embargo se han encontrado microorganismos 
resistentes al cloro tales como Aeromonas y Cryptosporidium. 
 
 
Tiene además la desventaja de que en presencia de materia orgánica, hay formación de 
cloraminas las cuales causan sabores y olores indeseables (el olor de las albercas se atribuye a 
las cloraminas), y las que se ha demostrado son cancerígenas. Así, su capacidad de 
desinfección se ve limitada. Ejemplos de microbicidas a base de ClO2 que se comercializan en 
México son: Microbicida CM (Comercial Mexicana); Microbicida Great Value. 
 
Otros productos a base de cloro, como las soluciones de hipoclorito no se recomiendan para 
ser utilizadas en frutas y vegetales frescos pues son muy corrosivas, son estables sólo en 
rangos de valores de pH por arriba de 8, y tienen un alto índice de formación de cloraminas. 
(NACMF, 1999). 
 
 
3.4.1.2.2 Plata Coloidal 
 
La plata fue usada como un germicida efectivo desde el año de 1900 Se ha comprobado que la 
plata coloidal es útil contra todas las especies de hongos, bacterias, protozoarios, parásitos y 
ciertos virus. 
 
Consiste en plata pura metálica en estado coloidal, esto es partículas ultra finas dentro del 
rango de 0.005 a 0.015 micrones de diámetro suspendidas en un medio acuoso. En un 
verdadero coloide, estas partículas no pueden verse a simple vista y permanecen suspendidas 
ya que están eléctricamente cargadas. El tamaño de las partículas determina la calidad 
germicida de la plata. 
 
La presencia de plata coloidal cerca de un virus, hongo, bacteria o cualquierotro 
microorganismo, incapacita a su enzima metabolizadora de oxígeno, en aproximadamente 5 
minutos, el microorganismo se sofoca, muere y luego es eliminado del cuerpo por los 
sistemas inmunológico y linfático. La plata coloidal no daña enzimas celulares o tisulares, ya 
que son radicalmente diferentes de las enzimas de microbianas. 
 
Presenta la desventaja de que pueden sobrecargarse los sistemas corporales de eliminación, y 
almacenarse de forma excesiva en nuestro cuerpo. Su consumo en grandes cantidades durante 
largos períodos de tiempo puede llegar a destruir la flora bacteriana en el intestino. 
 
Bajo ciertas circunstancias, una persona puede se más susceptible a intoxicación con plata, 
por ejemplo si se tienen bajos niveles de vitamina E y/o Selenio. El selenio se enlaza a los 
metales pesados como la plata y se elimina junto con ellos. También en individuos cuyo 
metabolismo es lento o están ingiriendo medicamentos que disminuyen el metabolismo basal, 
quienes pueden sufrir argiria9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 Argiria: Intoxicación con Plata. 
3.4.2 TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS DE DESINFECCIÓN DE PRODUCTOS 
HORTOFRUTÍCOLAS. 
 
Más allá de los métodos físicos y químicos tradicionales de desinfección, se está trabajando 
en la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías con alta eficacia desinfectante y que 
presenten mínimo o nulo efecto sobre las propiedades sensoriales de los productos, además de 
ser seguros para el consumidor. 
 
Las tecnologías alternativas para inactivar microorganismos buscan en general eliminar el uso 
de elevadas temperaturas o agentes químicos y evitar así los efectos adversos producidos por 
estos, en las propiedades organolépticas y en valor nutricional de los alimentos. (Barbosa-
Canovas, 2002) 
 
Estas tecnologías no son conceptos que se han desarrollado recientemente, como lo 
demuestran los estudios realizados por Hite en 1899 o Jacobs y Thornley en 1954; pero la 
adaptación para utilizarlas como tratamientos de desinfección de alimentos ha recibido gran 
atención últimamente, en respuesta a las demandas del consumidor de productos alimenticios 
más frescos y naturales (Ross et al, 2003). 
 
A continuación se detallan algunas de estas tecnologías que están bajo investigación para su 
aplicación en alimentos. 
 
 
3.4.2.1 Luz blanca pulsante de alta intensidad. 
 
La luz blanca pulsante es un método de inactivación bacteriana que involucra el uso de pulsos 
intensos y cortos de luz blanca de amplio espectro. El espectro del tratamiento abarca hasta 
longitudes de onda en el rango del UV cerca de la región infrarroja. El material tratado es 
expuesto a por lo menos 1 pulso (1 a 20 flashes por segundo (s)) que tiene una densidad de 
energía en el rango de 0.01 a 50 J/cm2 en la superficie, en un rango de duración de 1µs a 0.1 s 
En la mayoría de los casos, se requiere aplicar un número bajo de flashes en una fracción de 
segundo para lograr altos niveles de inactivación microbiana. Niveles más altos de energía 
pueden llegar a inactivar esporas. El mecanismo de inactivación es fotoquímico a través de un 
calentamiento rápido en la superficie, sin cocinado real del producto. Es deficiente en la 
penetración de superficies opacas e irregulares. (USFDA, 2000). 
 
 
3.4.2.2 Campo eléctrico pulsado. 
 
El tratamiento de campo eléctrico pulsado de alta intensidad (CEP), se realiza con la 
aplicación de pulsos de alto voltaje (20 a 80 kV/cm) a alimentos colocados entre dos 
electrodos por lapsos menores de 1 segundo. Sin embargo, los pulsos con intensidad de 
campo de 10 a 20 kV/cm son capaces de romper membranas celulares de microorganismos, 
creando una distribución no uniforme de la carga eléctrica a lo largo de la membrana celular, 
lo que lleva a la inactivación microbiana en los alimentos. Esta tecnología se considera 
superior a los tratamientos tradicionales debido a que los cambios en las propiedades 
sensoriales o físicas de los alimentos son mínimos o nulos. Algunos estudios sugieren que el 
CEP preserva las propiedades nutricionales, sin embargo, aún siguen bajo estudio sus efectos 
sobre las características químicas y nutricionales de los alimentos. (Barbosa-Canovas G., 
2002; USFDA, 2000). 
 
 
3.4.2.3 Radiofrecuencia. 
 
La radiofrecuencia se refiere al uso de ondas electromagnéticas con frecuencias de 13.56, 
27.12 y 40.68 MHz, para generar calor en un material. Las frecuencias Usadas en Estados 
Unidos con fines de calentamiento son: 13.56 MHz ± 6.68 kHz; 27.12 MHz ± 160.00 kHz; 
40.68 MHz ± 20.00 kHz. 
 
El alimento se coloca en un campo eléctrico que consiste en pulsos de ondas de alta 
frecuencia. Esto genera calor mediante una rápida inversión de la polaridad de las moléculas, 
logrando que el proceso sea muy similar a una pasteurización. Tiene especial aplicación en la 
destrucción de patógenos en jugos de frutas frescas. (USFDA, 2000). 
 
 
3.4.2.4 Atmósferas Modificadas. 
 
Esta técnica involucra ya sea modificar o controlar activa o pasivamente la atmósfera que 
rodea al producto dentro de un empaque elaborado de varios tipos y/o combinaciones de 
películas. Una atmósfera modificada puede definirse como una creada alterando la 
composición normal del aire, para proveer de una atmósfera óptima para incrementar la vida 
de anaquel y calidad del producto. 
 
El almacenamiento en atmósferas controladas es una tecnología ampliamente utilizada para 
productos hortofrutícolas frescos. En Norte América una de sus primeras aplicaciones para 
productos frescos en corte fue utilizada por McDonalds para distribuir la lechuga en 
empaques predeterminados La utilización de gases inertes, reactivos o vacío le permite tener 
aplicaciones diversas en el control de microorganismos así como mantener el color y la 
frescura del producto. (Barach J et al., 2004; Berrang M. et al., 1989). 
 
 
3.4.2.5 Luz Ultravioleta. 
 
El tratamiento con luz ultravioleta involucra el uso de radiación de la región ultravioleta del 
espectro electromagnético para propósitos de desinfección. La longitud de onda para de la 
región ultravioleta va en el rango de 100 a 400nm. 
 
La región ultravioleta se divide en: 
 
 UVA (315-400nm) responsable de los cambio de coloración de la piel humana. 
 
 UVB (280-315nm) puede causar quemaduras en la piel y eventualmente causa 
cáncer de piel. 
 
 UVC (200-280nm) llamado el rango germicida debido a su efectividad para 
inactivar bacterias y virus. 
 
 UV de vacío (100-200nm) puede ser absorbido por casi todas las sustancias y 
puede ser sólo transmitida en el vacío. 
 
Las propiedades germicidas de la radiación UV se deben principalmente, a que puede inducir 
mutaciones en las moléculas de ADN. Para lograr la inactivación microbiana la radiación de 
luz UV debe ser de al menos 400 J/m2 en toda la superficie del producto. Tiene como 
desventajas: su pobre profundidad de penetración10, por lo que en la mayoría de los casos en 
la industria alimentaria su uso se limita a la desinfección de áreas de trabajo; y el hecho de 
que cataliza cambios oxidativos que resultan en rancidez y decoloración de los productos. 
(USFDA, 2000; Munkacsi F., et al., 1976). 
 
 
En general cualquiera que sea la tecnología de desinfección utilizada, se sabe que su eficacia 
varía en diferentes frutas y vegetales, dependiendo de sus características de superficie, 
temperatura y tipo de patógeno que se desee eliminar. 
 
 
 
 
10 Profundidad de Penetración: La distancia que las ondas electromagnéticas de una cierta frecuencia viajan en 
un material antes de perder el 63% de su energía. (US-FDA, 2000) 
 
3.5 Ultrasonido. 
 
 
3.5.1 DEFINICIÓN. 
 
Ultrasonido es el término usado para describir una onda de vibración de una frecuencia 
superior a la frecuencia límite superior del oído humano (ondas ultrasónicas), incluyen todas 
las frecuencias por arriba de los 20 KHz. (Butz et al., 2002, Hughes et al., 1962). 
 
 
3.5.2 PRINCIPIOS FÍSICOS BÁSICOS. 
 
Esnecesario entender lo que es el sonido antes de intentar comprender que es el ultrasonido. 
Sonido es nuestra experiencia de la propagación de una onda de presión a través de un medio 
físico elástico, que usualmente es aire, pero también puede ser un líquido. Las ondas de 
presión son generadas por algún tipo de perturbación mecánica. Así, el sonido es transferencia 
de energía; la energía mecánica es convertida en una onda que irradia energía lejos de la 
perturbación mecánica. Las vibraciones mecánicas se convierten en ondas de presión 
vibrantes, transfiriendo energía al medio y a los objetos que contacta la onda. (USFDA, 2000; 
Dunn F., 1976). 
 
Sin embargo, el oído humano es limitado. El oído humano no puede escuchar arriba de 20,000 
vibraciones por segundo o 20 kHz. La frecuencia de vibración del ultrasonido es muy rápida, 
es decir muy alta, nosotros no podemos oírla. Aunque existen mamíferos que sí pueden 
hacerlo como los murciélagos y las ballenas que utilizan la eco-localización y escuchan 
frecuencias incluso por arriba de los 100kHz. Esto es el ultrasonido, vibraciones demasiado 
rápidas para que podamos escucharlas. (Coupland J., 2004). 
 
A mayor frecuencia se tiene una menor longitud de onda, lo que les permite reflejarse de los 
objetos de mejor manera y dar más información acerca de esos objetos. Frecuencias 
extremadamente altas son difíciles de generar y medir. En los trabajos científicos sólo han 
logrado transmitir hasta 10 GHz de frecuencia. (Coupland J., 2004). 
 
Generalmente las frecuencias altas son utilizadas para imágenes médicas tales como la 
observación del feto en el vientre materno. Las frecuencias de 1 MHz y menores, tienen 
mayor longitud de onda y mayor amplitud para una energía dada, por lo que producen mayor 
desorganización (destrucción) del medio; esta mayor desorganización lleva a incrementar el 
movimiento y en un líquido conduce al fenómeno de cavitación que se explicará con mayor 
detalle posteriormente. (Scanlon M., 2004; Hughes D., 1962). 
 
 
3.5.3 MECANISMO DE INACTIVACIÓN MICROBIANA. 
 
La investigación del ultrasonido como un método potencial de inactivación microbiana 
comenzó a principio de los años sesentas, después de que se descubrió que el sonar usado en 
los submarinos mataba los peces. (Earnshaw et al., 1995). El mecanismo de inactivación 
microbiana se debe principalmente al adelgazamiento de la membrana celular, calor 
localizado y producción de radicales libres como OH, HO2 y O. (Butz et al., 2002; Fellows, 
2000; Furuta et al., 2003). La inactivación microbiana con ultrasonido fue reportada por 
primera vez, por Sala et al en 1995 (Álvarez, 2003). 
 
A través de los años se ha avanzado considerablemente en vislumbrar cuales son los 
mecanismos responsables de la interacción del ultrasonido con las biomoléculas en medios 
acuosos. Los efectos producidos por el ultrasonido contribuyen al rompimiento físicos de las 
estructuras microbianas así como a la descomposición de químicos tóxicos (Furuta et al, 
2003) 
 
Sonicar es el proceso de generar un campo ultrasónico en un medio líquido, con lo que se 
crean ondas longitudinales, y por tanto, regiones alternadas de compresión y expansión. Las 
ondas ultrasónicas inducen la formación de burbujas, las cuales al estar sometidas a regiones 
alternadas de compresión y expansión, crecen, se contraen y eventualmente implotan. Con la 
implosión, se producen inmensas cantidades de calor y presión durante lapsos muy cortos de 
tiempo. A este fenómeno se le conoce como cavitación. 
 
 
 
Fig. 3.3 Fenómeno de cavitación inducido por ondas ultrasónicas asociadas a la expansión e 
implosión de burbujas. 
 
 
Los cambios de presión resultantes de las implosiones ocurridas durante la cavitación, son la 
principal causa del efecto bactericida del ultrasonido, que resulta en lisis celular. (Sala et al., 
1995). Se propone que shocks micromecánicos son creados al formarse y romperse burbujas 
microscópicas inducidas por presiones fluctuantes bajo el proceso de ultrasonido. Estos 
shocks rompen los componentes estructurales y funcionales hasta el punto de lisis celular. 
 
Se sabe que el ultrasonido interactúa con varios agentes físicos y químicos de manera 
sinérgica, aunque los mecanismos de esta sinergia, aún no están claramente definidos. (Petin 
V., et al, 1999). 
 
La aplicación de ondas ultrasónicas que generan cavitación en suspensiones que contienen 
microorganismos y enzimas frecuentemente logra resultados letales. Muchos autores reportan 
que este fenómeno es responsable de la dispersión de colonias de microorganismos, de la 
modificación de su actividad celular, rompimiento de la pared celular y una incrementada 
sensibilidad al calor. (DeGennaro L et al 1999). 
 
 
3.5.3.1 Fenómeno de Cavitación. 
 
La cavitación se refiere a actividad ultrasónica inducida que ocurre en un líquido o material 
sólido de consistencia casi líquida que consiste en la formación de cavidades o burbujas, que 
contienen gas o vapor. (Scherba et al, 1991). Estas burbujas tienen una mayor área de 
superficie durante el ciclo de expansión, lo cual incrementa la difusión del gas, causando que 
la burbuja se expanda. Se alcanza un punto en el cual la energía ultrasónica no es suficiente 
para retener la fase de vapor en la burbuja ocurriendo una rápida condensación. Las moléculas 
condensadas implotan violentamente, creando ondas de choque. Estas ondas de choque 
provocan regiones de muy alta presión y temperatura alcanzado hasta los 50,000 KPa y los 
5500 ºC. (Piyasena P., 2003). 
 
La cavitación puede afectar un sistema biológico en virtud de un incremento localizado de 
stress mecánico, temperatura, y/o producción de radicales libres (como OH- y O-), todo esto 
iniciado mediante un mecanismo no-térmico. (Esche R. 1962; Scherba et al, 1991). Para 
lograr el efecto de cavitación, la frecuencia de ultrasonido utilizada, deber estar por debajo de 
los 2.5MHz, ya que no ocurre cavitación por encima de ese nivel. (Alliger, 1975). 
 
 
 
Fig. 3.4. Fenómeno de Cavitación inducido en un líquido. 
Fuente: www.sonolintec.com 
 
 
La cavitación puede entenderse en términos de dos categorías generales: cavitación transiente 
y cavitación estable. 
 
La cavitación transiente connota una actividad relativamente violenta en el cual ocurren 
rápidos incrementos de presión y temperatura en pequeños puntos del medio durante lapsos 
muy cortos de tiempo (del orden de microsegundos) causados por estallidos (colapso de 
burbujas) en regiones altamente localizadas dentro del medio sonicado. El colapso de tales 
cavidades causa ondas de choque hidrodinámicas intensas, estableciéndose pulsos de presión 
intensos, los cuales pueden desbaratar el material en la vecindad de la cavidad, siendo 
destructivos para los microorganismos. (Scherba et al., 1991). Estos estallidos pueden estar 
acompañados por la generación de especies químicas altamente reactivas. 
 
En contraste, la cavitación estable es una forma mucho menos violenta, y se asocia con 
cuerpos gaseosos vibrantes. La naturaleza de esta forma de cavitación consiste en un cuerpo 
gaseoso que permanece espacialmente estabilizado dentro de- pero no necesariamente debido 
a- el campo ultrasónico, y debido a este campo de ultrasonido, oscila o pulsa. Cuando tales 
oscilaciones volumétricas se vuelven estables, el medio líquido inmediato adyacente a la 
burbuja de gas fluye o corre (micro-flujo). Se ha demostrado que este microflujo produce 
stress suficiente para destruir membranas celulares. (Scherba et al., 1991; Alliger H., 1975). 
 
Se piensa que ambas propiedades biofísicas de la cavitación son el principal mecanismo que 
influye en la actividad bactericida del ultrasonido. (Williams A., 1983; Dunn F. et al, 1976). 
 
 
3.5.4 OTRAS APLICACIONES DE LA TECNOLOGÍA ULTRASÓNICA. 
 
La tecnología ultrasónica tiene un amplio rango de aplicaciones actuales y a futuro en la 
industria de alimentos. Desde la clasificación de la carne hasta la esterilización, y en años 
recientesse ha incursionado en la caracterización ultrasónica de alimentos y bebidas en la que 
por medio del ultrasonido se obtiene información sobre las propiedades fisicoquímicas de los 
alimentos. (Pakrash M., et al, 2003; McClements D., 1997; McClements D., 1995). 
 
Se han llevado a cabo estudios de investigación con radiación ultrasónica, para realizar 
evaluaciones no destructivas de la calidad interna y defectos latentes de frutas y vegetales 
enteros. (Mason T., 1996). Algunos otros están dirigidos a monitorear los procesos de 
producción de alimentos debido a su acelerada difusión. (Pakrash M., et al, 2003). 
 
Otras aplicaciones incluyen análisis de la textura, viscosidad y concentración para muchos 
alimentos sólidos y líquidos, determinación de la composición de huevos, carnes, frutas, 
vegetales y lácteos entre otros. También puede mejorar procesos tales como la limpieza de 
superficies, decantado, secado y filtración, inactivación de microorganismos y enzimas, 
ruptura celular, de-gasificación de líquidos, transferencia de calor y procesos de extracción. 
(Señorans F., 2003; Zenker M. et al., 2003). 
 
Generalmente los equipos de ultrasonido de aplicación en alimentos, usan frecuencias de entre 
20 kHz y 10 MHz. (Piyasena P., 2003). 
 
 
3.5.5. FACTORES CRÍTICOS EN LA APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA 
ULTRASÓNICA. 
 
Se asumen como factores críticos del proceso aquellos que son determinantes para un 
tratamiento exitoso. Estos son: la amplitud de las ondas ultrasónicas, la potencia, el tiempo de 
exposición/contacto con los microorganismos y/o el vegetal, el tipo de microorganismo, el 
volumen, las características de superficie, y la composición del producto a ser procesado el 
pH y la temperatura del tratamiento. La temperatura del agua utilizada para el tratamiento es 
muy importante, ya que esta de be ser mayor a la temperatura del producto hortofrutícola bajo 
tratamiento, ya que con esto se minimiza la introducción de los microorganismos al tejido. 
(CDC, 1999) 
 
Cuando el ultrasonido se usa en combinación con otros procesos, entonces los factores de 
proceso críticos de esos métodos deben tomarse en cuenta, para evaluar la posiblidad de que 
interfieran con el tratamiento ultrasónico. (DeGennaro, 1999). 
 
3.5.6 EXPECTATIVAS DE LAS TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS. 
 
La eficacia de inactivación microbiana varía en cada una de las técnicas descritas. Algunas de 
ellas requieren tratamientos de alta intensidad, lo que puede ocasionar efectos adversos en las 
propiedades funcionales o sensoriales de los productos hortofrutícolas. (Sala et al 1995) 
Algunas otras fueron diseñadas para su aplicación durante la manufactura de alimentos a gran 
escala, por lo que demandan demasiada energía o tienen altos costos para ser utilizadas de 
manera práctica en menor escala. (Raso et al 2003; Señorans F., 2003). 
 
Aún cuando estas tecnologías alternativas están bajo investigación, existen muy pocas 
publicaciones relacionadas directamente con el impacto de estas en la desinfección de 
productos hortofrutícolas frescos enteros o en corte. (USFDA, 2000). Entre las técnicas más 
prometedoras en el área de desinfección de alimentos están el Campo Eléctrico Pulsado y la 
Radiación Ultrasónica. (Ross et al 2003). 
 
En este proyecto de investigación se realizaron pruebas para determinar la eficacia de la 
inactivación microbiana de la Radiación Ultrasónica con el fin de establecer antecedentes en 
protocolos de desinfección aplicables a vegetales. Se escogió esta técnica debido a que no 
utiliza calor y al requerir menor cantidad de energía y no utilizar agentes químicos, es un 
proceso sustentable. 
 
 
3.5.7 EFECTO SINÉRGICO DEL ULTRASONIDO EN COMBINACIÓN CON 
OTROS TRATAMIENTOS. 
 
El ultrasonido puede ser usado en combinación con otros procesos de preservación 
básicamente para resaltar la inactivación microbiana en alimentos. Tales aplicaciones 
requieren de mayor exploración; por ejemplo estudios de validación, o análisis de los efectos 
sinergísticos. (Scouten A., 2002). 
 
Combinado con el calor, éste puede acelerar el índice de esterilización de los alimentos. Las 
ventajas del ultrasonido sobre la pasteurización o esterilización incluyen: la minimización de 
pérdida de sabor, especialmente en jugos de frutas; mayor homogeneidad, y significativos 
ahorros de energía. La combinación de ultrasonido y calor a temperaturas moderadas puede 
optimizar la inactivación microbiana. Esto puede ser particularmente útil para pasteurización 
de ciertas bebidas donde son deseables temperaturas reducidas. El ultrasonido tiene 
aplicaciones potenciales en emulsiones, especialmente cuando las cualidades reológicas 
pueden ser mejoradas con tratamientos a base de ultrasonido. (Zenker M., 2003). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. MATERIALES Y METODOS. 
 
 
 
4.1 BACTERIAS Y CONDICIONES DE CRECIMIENTO. 
 
 
Las bacterias utilizadas fueron: Escherichia coli (Cepa obtenida de cultivo liofilizado, E. coli 
AT922 de QUANTI-CULTPLUS(TM)) y Salmonella spp. (aislada en el laboratorio de 
Tratamiento de Aguas del ITESM CEM, a partir de excremento de tortuga). 
 
La cepa de Escherichia coli fue rehidratada según especificaciones del liofilizado y 
almacenada en de agua-glicerol en proporción 1:1. Se tomó con asa estéril un inóculo de la 
cepa y se colocó en un tubo de ensaye con 10 mL de Caldo BRILA de Bioxón, el cual fue 
incubado a 36.5 ± 1 ºC por 48 horas. De este cultivo inicial se realizaron tres resiembras 
posteriores, para lograr un crecimiento estable de la bacteria. Posteriormente se tomó 1 ml de 
diferentes tubos de ensaye conteniendo el cultivo y se sembraron en diferentes cajas petri con 
10 mL de Agar Bilis Verde Brillante las cuales fueron incubadas a a 36 ± 1 ºC por 24 horas, y 
almacenadas a 4 ±1 ºC hasta su utilización en los experimentos. 
 
 
 
Fig. 4.1. Siembra de Escherichia coli. (original en colores) 
 
El Agar Bilis Verde Brillante (ABVB) utilizado fue de Bioxón, código 214500; éste es un 
medio de enriquecimiento selectivo de E. coli. Las colonias típicas de E. coli, son verdes con 
brillo metálico a la luz reflejada. 
 
La cepa de Escherichia coli utilizada en esta investigación fue adquirida de Eleco S.A. Remer 
S.R.L. Oxoid Products con el código C 7050-L. Este código es equivalente a la cepa de E. coli 
ATCC- 25922, la cual es comúnmente utilizada en varios estudios con alimentos como 
microorganismo subrogado a E coli O157:H7 la cual es la cepa causante de diarreas 
sangrantes por intoxicación con alimentos. 
 
Para obtener la cepa de Salmonella spp., se utilizó una tortuga casera conocida como Tortuga 
de Orejas Rojas o Californiana (Trachemys scripta elegans). Se tomó con ayuda de hisopos 
estériles muestras del excremento de la tortuga. Las muestras tomadas fueron sembradas en 
“Agar Salmonella y Shigella” (ASS) de Bioxón código 214400. Este agar es un medio 
selectivo para aislamiento de Salmonella excepto S. typhi., e incubadas a 36.5 ±1 ºC por 24 
horas. 
 
Las colonias típicas de Salmonella fueron tomadas y resembradas en agar 5 veces con la 
intención de lograr un cultivo puro; el cual se almacenó a 4 ºC ±1 ºC hasta su caracterización. 
Se confirmo la caracterización de la colonia como Salmonella sp., en el Centro de 
Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. 
 
 
 
 
 
Fig. 4.2. Fotografía de tortuga utilizada para la extracción de la cepa de Salmonella spp. 
 
 
 
 
 
4.2 PRODUCTOS HORTOFRUTÍCOLAS SELECCIONADOS. 
 
 
Para el presente proyecto de investigación, se seleccionaron un fruta y una hortaliza. La fruta 
seleccionada fue fresa (Fragaria vesca) y la hortaliza seleccionada fue: lechuga (Lactuca 
sativa variedad longifolia). 
 
Ambos productos se seleccionaron en base a dos criterios: 
 
 1) El alto índice de consumo en México sin un lavado o desinfección previos. 
 2) La gran reticencia existente en hacia su consumo debido a la frecuente presencia de 
microorganismos patógenos en los mismos. 
 
Ambos productos fueron adquiridos en un