CONCEPTOS BÁSICOS RELACIONADOS CON LOS MICROORGANISMOS EN LOS ALIMENTOS Y EL MUESTREO: PARTE 2

¿Cómo obtenemos una mejor descripción de los niveles microbianos en nuestro producto alimenticio?

La única manera de obtener una buena descripción de los niveles microbianos en un producto alimenticio es ensayar el alimento, ensayarlo para el organismo objetivo y recopilar y analizar los datos. Simplemente no puede esperar tomar decisiones informadas sin datos relevantes.

Los datos históricos de la monitorización de rutina pueden ser un buen punto de partida. Alternativamente, es necesario recolectar nuevos datos de una o más etapas del proceso de producción (ingredientes crudos, diferentes etapas de producción, producto final) Sobre qué información desea obtener y dónde se debe aplicar el MC. Pero tenga en cuenta que la concentración será de mayor valor y por lo tanto puede ser necesario enumerar el organismo más adecuado para sus circunstancias. Estos datos le permitirán estimar la media, el DE y la prevalencia y determinar la forma de la distribución del recuento microbiano y así evaluar si la distribución log10 normal es apropiada en su situación.

La recogida de pequeños conjuntos de unidades de muestra, por ejemplo, dos veces al día durante unas pocas semanas, dará alguna información para empezar. En el desarrollo de un plan de muestreo para un nuevo producto alimenticio o línea de fabricación, a menudo se realiza un "estudio de control de proceso" para establecer una estimación inicial de desempeño cuando el proceso está "bajo control". Sin embargo, no se puede esperar hacerlo solo una vez y no hacer nada más.

Se debe pensar y evaluar los diversos efectos que otros factores pueden tener sobre los niveles de contaminación microbiana y la variabilidad, por ejemplo. proveedores, personal en diferentes turnos, la estacionalidad, etc. El punto importante es comenzar y refinar el programa de muestreo a medida que se disponga de mejor información.

Un punto clave a recordar es que se necesitan datos para tomar decisiones informadas. Se deben utilizar los datos históricos cuando corresponda, pero se debe tener en cuenta cómo se han recopilado esos datos y cuáles son las limitaciones para interpretarlos.

 

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

A menudo se está interesado ​​en llegar a una conclusión acerca de la calidad microbiana o la seguridad de una gran cantidad de alimentos o el control del proceso de producción subyacente.

Sin embargo, sería poco práctico probar cada unidad de alimentos en el lote o del proceso de producción, porque no habría nada que vender. Por lo tanto, debemos tomar una decisión sobre el lote o proceso basado en una muestra, es decir, un conjunto de unidades obtenidas de alguna manera predeterminada. Las unidades de alimento que constituyen la muestra se denominan unidades de muestra, cada una de un peso, volumen o área particular. Mientras que algunas personas se refieren a este peso, volumen o área como el tamaño de la muestra, es mejor referirse a esto como la cantidad unitaria de la muestra, ya que el término tamaño de la muestra se utiliza más comúnmente para indicar el número de unidades de muestra (n) en la muestra. Una parte de cada unidad de muestra, denominada en este caso la cantidad de unidad analítica (w), se utiliza posteriormente como unidad analítica en el ensayo microbiológico. En la Figura 4 se muestra una representación gráfica del proceso de muestreo y análisis microbiológico, en el que se selecciona una muestra de tamaño n = 5 del lote, es decir, la muestra consta de 5 unidades de muestra. Cada unidad de muestra consta de una sola unidad del producto alimenticio, de manera que para un paquete de 100 g la cantidad unitaria de muestra es por lo tanto de 100 g. Una unidad analítica que pesa 25 g, igual a la cantidad de unidad analítica w, es entonces sub-muestreada de cada unidad de muestra (potencialmente después de homogeneizar la unidad de muestra). La unidad analítica se somete a ensayo para el microorganismo diana utilizando una prueba cuantitativa (enumeración o recuento) o cualitativa (presencia / ausencia). Si la unidad de muestra de 100 g se mezcla primero antes de submuestrear la unidad analítica de 25 g, esto tendrá implicaciones en el resultado de la enumeración o en la probabilidad de detección. Sin embargo, estas situaciones requieren un cálculo de probabilidad adicional (para tener en cuenta la homogeneización y sub-muestreo de la unidad analítica) y están fuera del alcance de este texto.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

figura 4

 

La forma más común de seleccionar una muestra es el muestreo aleatorio, donde cada muestra posible tiene la misma probabilidad de ser seleccionada. Esto se debe a que la suposición de muestreo aleatorio sustenta cualquier análisis de datos estadísticos. En términos prácticos, cuando la población de la que tomamos muestras es grande, esto equivale a decir que cada unidad de muestreo tiene la misma posibilidad de ser seleccionada. Para asegurar que los sesgos conscientes o subconscientes no jueguen un papel en la selección de unidades de muestra, la selección aleatoria debe realizarse usando una tabla de números aleatorios o un generador de números aleatorios.

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

Sin embargo, existe un potencial inconveniente en el enfoque sistemático. Si hay un fenómeno periódico subyacente en el proceso, entonces esto podría darnos una visión distorsionada del proceso si la periodicidad del proceso y el intervalo de muestreo están relacionados (o múltiplos entre sí). Otra alternativa al muestreo aleatorio es el muestreo aleatorio estratificado. Esto tiene en cuenta posibles fuentes adicionales de variación en el proceso, Por ejemplo, materias primas, líneas / cabezas de llenado múltiples, desplazamientos, intervalos de tiempo, etc. Estas fuentes de variación suelen denominarse estratos y el objetivo del muestreo estratificado es obtener una muestra representativa en todo el lote o proceso de producción, teniendo en cuenta diferentes estratos.

Obsérvese que los estratos no tienen que ser iguales en tamaño, en cuyo caso las unidades de muestra se asignan proporcionalmente al tamaño del estrato.

La diferencia en los tres tipos de planes de muestreo se representa en la Figura 5. Para el muestreo aleatorio, algunos períodos de una hora requieren más de 3 unidades de muestra mientras que el último intervalo no tiene colección de unidad de muestra asignado. Para el muestreo sistemático se selecciona un tiempo de inicio aleatorio en los primeros 20 minutos y luego se recoge una unidad de muestra cada 20 minutos (3 por hora). Para el muestreo aleatorio estratificado, las tres unidades de muestra requeridas dentro de cada estrato de una hora se seleccionan al azar.

Un punto clave a recordar es que los tres métodos de muestreo - aleatorio, sistemático y estratificado aleatorio - tienen un elemento aleatorio que subyace y apoya cualquier análisis de datos que se realiza posteriormente. Además, los tres tienen sus ventajas y desventajas y estos deben ser evaluados cuidadosamente junto con cualquier información adicional que esté disponible.

 

figura 5

¿Cuáles son los principales tipos de planes de muestreo?

Existen muchos planes de muestreo diferentes que se han desarrollado con el tiempo, a menudo para tener en cuenta las circunstancias específicas en las que se aplica un plan en particular.

Los tipos más comunes de planes de muestreo utilizados en un contexto alimentario son los planes de atributos de dos clases, los planes de atributos de tres clases y los planes de variables. Si bien los orígenes de estos planes de muestreo están en la fabricación de piezas y equipos, tales como piezas de automoción y componentes informáticos, también pueden utilizarse para evaluar los aspectos microbianos de los productos alimenticios.

Como se ha indicado anteriormente, el objetivo de todos estos planes de muestreo es tomar decisiones sobre la aceptabilidad del lote o del proceso de producción. A continuación, se proporciona un breve resumen de estos planes de muestreo y sus características. Los planes de muestreo se presentan en orden de la cantidad de información que se requiere y el nivel de complejidad de su aplicación.

Planes de muestreo de atributos

Los planes de atributos se utilizan cuando cada unidad de muestreo puede clasificarse de acuerdo con algún tipo de atributo o característica de interés. En el caso más simple, sólo hay dos categorías, como aceptable / no aceptable (por ejemplo, cuando se trata de los niveles de un indicador de higiene) o presente / ausente (por ejemplo, cuando se trata de un patógeno), lo que da lugar a planes de muestreo atributos de dos clases. Cuando hay tres categorías, como aceptable / marginal / no aceptable, entonces estamos tratando de planes de muestreo de atributos con tres clases.

Planes de muestreo de atributos para pruebas que detecten la presencia de al menos un organismo por unidad de muestreo (planes de muestreo de presencia de dos clases)

La prueba de ausencia de presencia se basa en la detección del organismo de interés sin intentar cuantificar los niveles de contaminación. Esto se usa con frecuencia cuando se realizan pruebas para detectar patógenos y normalmente implica el enriquecimiento de la muestra para mejorar la sensibilidad del método.

Cuando se detecta el organismo, la unidad analítica (y por lo tanto la unidad de muestra) se describe a menudo como "positiva" y cuando está ausente, se le llama "negativo". Sin embargo, es importante recordar que un resultado negativo significa "el Organismo de interés no se detectó en la unidad analítica por el método utilizado", en lugar de "no hay contaminación (en el lote)".

Debido a que cada unidad analítica se clasifica de acuerdo con uno de los dos posibles resultados - presente o ausente - un plan de muestreo de atributos de dos clases es apropiado. Este tipo de plan de muestreo se define por:

  • la cantidad de unidad analítica (masa, volumen, área) de cada unidad analítica (w),

  • el tamaño de la muestra, es decir, el número de unidades de muestra a recoger (n), y

  • el número de unidades analíticas (c) que están permitidas para contener el organismo diana mientras consideran que el lote es aceptable

 

Para algunos patógenos, por ejemplo, Salmonella, para que el lote se considere aceptable y, por tanto, c = 0, a menudo ninguna de las unidades de muestra puede contener el organismo de interés. Un plan de muestreo con c = 0 también se conoce comúnmente como un plan de muestreo de tolerancia cero, que sin embargo no significa que no haya Salmonella en el lote. De hecho, se prefiere el término plan de muestreo de número de aceptación cero, que también es utilizado por el Codex (CAC 2004), para evitar esta inferencia incorrecta. De hecho, los planes de muestreo pueden ser fácilmente diseñados para permitir que algunas unidades de muestra estén contaminadas (C> 0), pero puede ser más estricto (es decir, rechazar más lotes) que los planes de muestreo de número de aceptación cero.

Planes de muestreo de atributos para pruebas que miden el nivel de contaminación en cada muestra (planes de muestreo de atributos basados en la concentración)

Los planes de muestreo basados ​​en la concentración requieren la determinación de la concentración de microorganismos en cada unidad analítica. Estos niveles se comparan luego, unidad por unidad, con uno o más límites cuantitativos y este proceso determina cómo se categoriza la muestra. Cuando sólo se especifica un límite microbiológico (m), las unidades analíticas se clasifican como aceptables o no aceptables y se utiliza un plan de muestreo de atributos basado en la concentración de dos clases. Por el contrario, se utiliza un plan de muestreo de atributos de tres clases cuando hay dos límites microbiológicos - un límite marginal (m) y un límite inaceptable (M). En este caso, cada unidad analítica puede clasificarse como aceptable, marginalmente aceptable o inaceptable. Debe tenerse en cuenta que, si los límites microbiológicos se especifican en la escala aritmética, entonces pueden ser simplemente transformados en registro sin ajuste complicado.

Es decir, el mismo porcentaje de unidades analíticas excedería de M si se evaluara en la escala aritmética como si excediera log10 M cuando se usa la escala log10.

Plan de dos clases basado en la concentración

Si sólo se especifica un límite microbiológico (m), la unidad analítica puede tomar sólo uno de dos posibles resultados; La concentración del organismo es inferior o igual al límite (la unidad analítica es aceptable), o la concentración es superior al límite m (la unidad analítica es inaceptable). Un ejemplo posible de tal distribución se representa gráficamente en la Figura 6. Por lo tanto, el plan de muestreo es también un plan de atributos de dos clases o más específicamente un plan de atributos basado en la concentración de dos clases para resaltar que se utiliza un ensayo microbiológico basado en concentración.

En este tipo de plan de muestreo se define

  • la cantidad de unidad analítica (masa, volumen, área) de cada unidad analítica (w),

  • el tamaño de la muestra, es decir, el número de unidades de muestra a recoger (n),

  • el límite microbiológico (m) que determina si una unidad analítica es aceptable o no aceptable, y

  • el número de unidades analíticas (c) que se permite exceder el límite m mientras considera que el lote es aceptable.

 

figura 6

Plan de tres clases (basado en la concentración)

En algunos casos, se desarrollará un plan de muestreo que utiliza dos límites cuantitativos, creando así tres categorías posibles para cada unidad analítica, y dicho plan se denomina un plan de muestreo de tres clases. La figura 7 es una presentación gráfica de los tres posibles resultados (para una posible distribución subyacente). Se considera que una unidad analítica es

  • aceptable si la concentración (log10) es inferior o igual al límite marginal (m),

  • marginalmente aceptable si la concentración (log10) es mayor que el límite marginal (m) pero menor o igual al límite inaceptable (M), e

  • inaceptable si la concentración (log10) excede el límite inaceptable (M).

 

En este tipo de plan de muestreo se define:

  • la cantidad de unidad analítica (masa, volumen o área) de cada unidad analítica (w),

  • el tamaño de la muestra, es decir, el número de unidades de muestra a recoger (n),

  • los límites microbiológicos marginales e inaceptables (m y M) que determinan si una unidad analítica es aceptable, marginal o inaceptable y

  • el número de unidades analíticas (c) que se permite exceder el límite m, pero no M, mientras se considera que el lote es aceptable.

 

Tenga en cuenta que es posible crear planes de muestreo que permitan que algunas unidades analíticas excedan a M sin rechazar el lote, pero éstas no se usan comúnmente en relación con MC en los alimentos.

Pueden rechazarse lotes porque más de c unidades analíticas superan m (pero son menores que M) o porque al menos una unidad analítica excede M. Esta distinción no es importante para la aplicación de los planes de muestreo ya que cada lote será aceptado o rechazado - pero esta información puede ser útil en términos de análisis de tendencias y al decidir si existe la necesidad de encontrar la raíz de cualquier unidad analítica inaceptable.

figura 7 

Planes de muestreo de variables

Los planes de muestreo de variables proporcionan una extensión natural a los planes de muestreo de atributos basados ​​en la concentración. En los planes de muestreo de atributos, el nivel específico del microorganismo se utiliza sólo para determinar en qué categoría se asigna cada unidad analítica y las concentraciones reales no se consideran. Esto resulta en una pérdida de información que los planes variables tratan de superar.

Este tipo de plan de muestreo se define como:

  • la cantidad de unidad analítica (masa, volumen, área) de cada unidad analítica (w),

  • el tamaño de la muestra, es decir, el número de unidades de muestra a recoger (n),

  • el límite microbiológico (m) que determina si una unidad analítica es aceptable o no aceptable, y

  • un valor crítico que se calcula a partir del tamaño de la muestra (n) y un punto de riesgo del consumidor, es decir, una combinación de una probabilidad tolerable de aceptación y porcentaje de concentraciones que exceden el límite m.

 

En los planes de muestreo de variables, las concentraciones reales de las unidades analíticas se utilizan para generar estadísticas resumidas, que describen todos los resultados de la muestra.

Estos estadísticos (media de muestra y DE) se comparan con un límite predeterminado para decidir si el lote es aceptable. De esta manera, las concentraciones reales tienen una influencia directa sobre si un lote es aceptable o no.

Un punto clave a recordar es que el plan de muestreo de variables hace un mejor uso de la información disponible que un plan de muestreo de atributos de dos o tres clases y por lo tanto requiere un tamaño de muestra menor para un plan de muestreo de atributos comparables.

¿Qué factores debemos considerar al elegir un plan de muestreo?

Hay muchos factores que afectan la selección de un plan de muestreo (y, por tanto, MC) y estos factores pueden diferir de una aplicación a otra. Por ejemplo, la ICMSF desarrolló 15 casos de planes de muestreo en relación con los peligros microbianos (ICMSF, 2002). Sin embargo, no hay reglas definitivas que dicten qué tipo de plan debe ser utilizado, pero algunos de los factores que deben ser considerados incluyen los siguientes:

  • Concentración del organismo objetivo: Si se espera que la concentración del organismo objetivo sea muy baja, puede ser preferible un ensayo de ausencia / presencia, utilizando enriquecimiento y una gran unidad analítica, p. Para un microorganismo altamente infeccioso lo que preocupa es una baja concentración.

  • Sin embargo, también puede ser adecuado un método de ensayo de recuento adecuado con un límite de detección bajo.

  • Capacidad de pruebas microbiológicas: La disponibilidad de una prueba microbiológica adecuada (validada) que pueda enumerar el organismo objetivo es un requisito para cualquier plan basado en la concentración.

  • Capacidad para discriminar: Dado el mismo tamaño de muestra (n), los planes de muestreo de dos clases de atributos son menos capaces de discriminar entre lotes aceptables e inaceptables que un plan de muestreo de tres clases o variables.

  • Información adicional: ¿La información generada a partir de las pruebas microbiológicas debe utilizarse para el análisis de tendencias o para el control estadístico de procesos?

  • Si es así, entonces la información sobre las concentraciones microbianas reales es preferible a una simple indicación de si el organismo es detectado.

  • Costo de la recolección de muestras y pruebas microbiológicas: Si el costo de la recolección de muestras o de las pruebas microbiológicas es alto, entonces puede ser preferible utilizar un plan en el que se necesiten menos unidades de muestra para lograr un rendimiento deseado, p. Planes de muestreo de tres clases o variables.

 

Además, la siguiente información puede ayudarle a elegir un plan apropiado en una situación particular.

Planes de muestreo de presencia-ausencia de dos clases

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

 

Planes de muestreo basados ​​en la concentración de dos clases

Este tipo de plan suele utilizarse cuando son aceptables niveles bajos de contaminación del organismo objetivo. Este plan puede aplicarse a los organismos indicadores de higiene que ocurren con números más altos o patógenos que es poco probable que causen enfermedades en niveles bajos.

Planes de muestreo de tres clases

Este tipo de plan también se utiliza cuando los bajos niveles de contaminación con el organismo objetivo son aceptables. Esto puede aplicarse a los organismos indicadores de la higiene y a los patógenos que probablemente no causen enfermedades a niveles bajos. En contraste con el plan basado en la concentración de dos clases, este tipo de plan es empleado donde existe un límite superior claro que define concentraciones inaceptables que no deben ser excedidas.

 

Planes de muestreo de variables

Este tipo de plan también se utiliza cuando se toleran niveles bajos de contaminación y se espera que el organismo objetivo esté presente la mayor parte del tiempo (por lo que se puede enumerar).

Esto puede aplicarse a los organismos indicadores de higiene y a los patógenos que son menos propensos a causar enfermedades a niveles bajos. En particular, la información adicional que se obtiene utilizando las concentraciones reales, es decir, la determinación de la media y la DE, permite que este plan produzca una discriminación similar entre lotes aceptables e inaceptables con un tamaño de muestra menor (n) que un plan de atributos. Como tal, puede ser preferible cuando la recolección de muestras es difícil o costosa o cuando las pruebas microbiológicas son costosas. Además, las tendencias pueden ser más fácilmente evaluadas cuando la media y la DE de la contaminación microbiana están disponibles.

Un punto clave a recordar es que hay una serie de factores que afectarán la decisión en cuanto a qué plan de muestreo es el más apropiado en cualquier circunstancia particular. Estos factores deben ser considerados juntos para asegurar que el plan de muestreo será capaz de satisfacer sus necesidades.

Fuente:

  • Statistical aspects of microbiological criteria related to foods: a risk manager’s guide. WHO – FAO. 2016.