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Louis Pasteur[a] (Dole, 27 de diciembre de 1822 - Marnes‑la‑Coquette, 28 de septiembre de 1895) fue un químico y microbiólogo francés, miembro de la Academia Francesa (desde 1881; sillón n.º 17). Demostrando la naturaleza microbiológica de la fermentación y de muchas enfermedades de animales y humanos, Pasteur se convirtió en uno de los fundadores de la microbiología y el creador de la base científica para la vacunación y las vacunas contra el carbunco, el cólera aviar y la rabia. Sus trabajos en el campo de la estructura cristalina y el fenómeno de la polarización sentaron las bases de la estereoquímica. Pasteur también puso fin al debate secular sobre la generación espontánea de algunas formas de vida, demostrando experimentalmente su imposibilidad. Su nombre es ampliamente conocido gracias a la tecnología de la pasteurización, que él creó y que más tarde fue bautizada en su honor.
Procedía de una familia de curtidores y recibió una educación variada, que incluía dotes artísticas. Pasteur eligió una carrera científica y se convirtió en profesor de física a los 26 años gracias a su descubrimiento de la estructura de los cristales de ácido tartárico. Pasó algún tiempo trabajando en el Liceo de Dijon y en la Universidad de Estrasburgo, y durante tres años fue decano de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Lille. De 1859 a 1867, fue uno de los líderes de la Escuela Normal Superior. Tras los disturbios estudiantiles, se dedicó plenamente a la investigación y, de 1867 a 1888, dirigió el laboratorio de química fisiológica. Entre 1859 y 1864, Pasteur se centró en el estudio de la teoría de la generación espontánea de microorganismos y simultáneamente se ocupó de los procesos de fermentación en relación con el deterioro masivo del vino y la cerveza durante su preparación y transporte. A partir de 1865, Louis Pasteur comenzó a estudiar las causas de la epidemia de gusanos de seda en el sur de Francia, que causó importantes daños a la sericicultura. A partir de la década de 1870, Pasteur se dedicó casi por completo a los problemas médicos (desde 1873 era miembro de la Academia Nacional de Medicina) debido a una tragedia personal: tres de sus hijos murieron de fiebre tifoidea. En 1868, la Universidad de Bonn concedió a Pasteur el doctorado honoris causa en Medicina, pero tras la guerra franco-prusiana de 1871, lo rechazó por motivos políticos. En 1888 logró la apertura del Instituto Pasteur de París, del que fue el primer director hasta su muerte. Fue enterrado en la cripta del instituto.
Fue honrado con numerosos premios científicos y estatales de distintos países del mundo. El Día Mundial contra la Rabia, una conmemoración anual, coincide con el día de la muerte de Louis Pasteur.[1]
Biografía
Hijo de Jean-Joseph Pasteur y de Jeanne-Étiennette Roqui, Louis Pasteur nació el 27 de diciembre de 1822 en Dole,[2] localidad del Franco Condado donde transcurrió su infancia. Era hijo de un curtidor, y de joven no fue un estudiante prometedor en ciencias naturales; de hecho, si demostraba alguna actitud especial, era en el área artística de la pintura. Su primera ambición fue la de ser profesor de arte. En 1842, tras ser maestro en el Collège royal de Franche-Comté en Besançon, obtuvo su título universitario de Bachelier en Sciences Mathématiques (el equivalente en inglés a Bachelor of Science in Mathematics) en Dijon,[3] con calificación «mediocre» en química. Su padre lo mandó a la Escuela Normal Superior de París, pero allí no duró mucho tiempo ya que regresó a su tierra natal. Pero al año siguiente retornó a París. En agosto de 1847 obtuvo su Doctorado en Ciencias (Docteur en Sciences) en la Facultad de Ciencias de París, con una tesis de Físico-Química titulada (a) Tesis de Química: "Recherches sur la capacité de saturation de l'acide arsénieux. Etudes des arsénites de potasse, de soude et d'ammoniaque / Investigaciones sobre la capacidad de saturación del ácido arsenioso. Estudio de las arsenitos de potasio, de sodio y de amoniaco" (b) Tesis de Física: "1. Études des phénomènes relatifs à la polarisation rotatoire des liquides. 2. Application de la polarisation rotatoire des liquides à la solution de diverses questions de chimie. / 1. Estudios sobre los fenómenos relativos a la polarización rotatoria de los líquidos. 2. Aplicación de la polarización rotatoria de los líquidos a la solución de diversas cuestiones de química".[4] Tras pasar por la École Normale Supérieure, se convirtió en profesor de física en el Liceo de Dijon, aunque su verdadero interés era ya la química. Entre 1847 y 1853, fue profesor de química en Dijon y luego en Estrasburgo, donde conoció a Marie Laurent, la hija del rector de la Universidad, con quien contrajo matrimonio en 1849. El matrimonio tuvo cinco hijos, pero solo sobrevivieron hasta la vida adulta dos de ellos: Jean-Baptiste y Marie-Luise.[5] Los otros tres fallecieron tempranamente, afectados por el tifus.[cita requerida] En 1854, fue nombrado decano de la Facultad de Ciencias en la Universidad de Lille. En 1857, desempeñó el cargo de director de estudios científicos de la Escuela Normal de París, cuyo laboratorio dirigió a partir de 1867. Desde su creación en 1888 y hasta su muerte, fue director del instituto que lleva su nombre.[6]
El académico francés Henri Mondor manifestó: "Louis Pasteur no era médico ni cirujano pero nadie ha hecho tanto como él en favor de la medicina y de la cirugía."[7]
Vida religiosa y fe católica
Pasteur creció en una familia católica de la región del Jura. Su madre, Jeanne-Étiennette Roqui, fue quien le enseñó las oraciones de la infancia y marcó el clima del hogar, en el que la asistencia a misa y la práctica de los sacramentos eran habituales. El biógrafo René Vallery-Radot, yerno del científico, destacó que la formación cristiana recibida en la infancia acompañó a Pasteur durante toda su vida adulta, hasta el punto de que, en palabras recogidas por la biografía de Vallery-Radot, su convencimiento en sus ideas religiosas era «más firme aún que la fe en la eficacia de sus métodos de trabajo».[8]
Matrimonio y vida de piedad
El 29 de mayo de 1849 contrajo matrimonio con Marie Laurent en la iglesia de Sainte-Madeleine de Estrasburgo. La educación religiosa de Marie, formada a partir de la influencia de su profesora en la pensión donde estudió y de la lectura cotidiana del Evangelio y de la Imitación de Cristo (de la que hizo sus libros de cabecera), configuró también el clima espiritual del hogar de los Pasteur. Su biógrafo describe el matrimonio como una comunidad de vida marcada por la oración y por la asistencia regular a los sacramentos.[8]
Práctica religiosa ante el dolor
La muerte de tres de sus cinco hijas —Jeanne (1859), Camille (1865) y Cécile (1866), de nueve, dos y trece años respectivamente— fue aceptada por los Pasteur con espíritu cristiano: en sus cartas, Louis describe cómo confiaba a las niñas a la providencia de Dios y agradecía la «bendición del dolor». En una misiva familiar, Pasteur relata cómo el día de la Primera Comunión de Cécile coincidió con la muerte de su propio padre, y presenta la coincidencia como una señal de la comunión de los vivos y los difuntos ante Dios.[8]
Pensamiento sobre ciencia y fe
Pasteur mantuvo a lo largo de su vida una síntesis entre su fe católica y su trabajo científico. En el discurso pronunciado en 1888 con motivo de la inauguración del Instituto Pasteur, contrapuso las «leyes de sangre y de muerte» a las «leyes de paz, de trabajo y de salud», en sintonía con una visión cristiana de la ciencia puesta al servicio de la humanidad. En 1881, al solicitar su ingreso en la Academia Francesa con el apoyo de Ernest Legouvé, resumió así su jerarquía de valores: «Amo a mi patria y la he servido siempre con todas las fuerzas que Dios me ha dado: ésta es mi profesión de fe».[9]
Fallecimiento y sepultura
Falleció el 28 de septiembre de 1895 en Marnes-la-Coquette. Su cuerpo recibió sepultura cristiana en la cripta del Instituto Pasteur de París, en una capilla de columnas de mármol y mosaicos dorados donde su viuda Marie acudía cada mañana a rezar. Cuando Marie murió en 1910, fue enterrada junto a su esposo; la lápida lleva la inscripción latina «Sodalis humanae atque divinae» («esposa en lo humano y en lo divino»), reflejo de la vivencia cristiana del matrimonio.[10]
Contribuciones científicas
Isomería óptica
En 1848, Pasteur resolvió el misterio del ácido tartárico (C4H6O6).[11] Esta sustancia parecía existir en dos formas de idéntica composición química pero con propiedades diferentes, dependiendo de su origen: el ácido tartárico proveniente de seres vivos (por ejemplo, el que existe en el vino) era capaz de polarizar la luz, mientras que el producido sintéticamente no lo hacía a pesar de contar con la misma fórmula química.[cita requerida]
Pasteur examinó al microscopio cristales diminutos de sales formadas a partir de ácido tartárico sintetizado en el laboratorio, y observó algo muy curioso: había cristales de dos tipos distintos, ambos casi exactamente iguales pero con simetría especular, como nuestras manos. La composición era la misma, pero la forma en la que los átomos se asociaban podía tomar dos formas diferentes y simétricas: mientras una forma polarizaba la luz a la derecha, la otra la polarizaba a la izquierda, una era dextrógira y otra levógira.[cita requerida]
Más curioso aún fue que, cuando examinó cristales formados a partir de ácido tartárico natural, solo eran de uno de los dos tipos —los seres vivos producían el ácido de una manera en la que solo se creaba uno de ellos: el que polarizaba la luz a la derecha—. Este hallazgo le valió al joven químico la concesión de la Legión de Honor, a los treinta años de edad.[12]
Pasteurización
Algunos de sus contemporáneos, incluido el eminente químico alemán Justus von Liebig, insistían en que la fermentación era un proceso químico y que no requería la intervención de ningún organismo. Con la ayuda de un microscopio, Pasteur descubrió que, en realidad, intervenían dos organismos —dos variedades de levaduras— que eran la clave del proceso. Uno producía alcohol y el otro, ácido láctico, que agriaba el vino.[cita requerida]
Utilizó un nuevo método para eliminar los microorganismos que pueden degradar el vino, la cerveza o la leche, después de encerrar el líquido en cubas bien selladas y elevando su temperatura hasta los 44 grados centígrados durante un tiempo corto. A pesar del rechazo inicial de la industria ante la idea de calentar vino, un experimento controlado con lotes de vino calentado y sin calentar demostró la efectividad del procedimiento. Había nacido así la pasteurización, el proceso que actualmente garantiza la seguridad de numerosos productos alimenticios del mundo.
¿Cómo puede explicarse el proceso del vino al fermentarse; la masa dejada crecer; o agriarse la leche cortada; o convertirse en humus las hojas muertas y las plantas enterradas en el suelo? Debo de hecho confesar que mis investigaciones han estado imbuidas con intensidad por la idea de que la estructura de las sustancias, desde el punto de vista siniestro y diestro (si todo lo demás es igual), desempeña una parte importante en las leyes más íntimas de la organización de los seres vivos, adentrándose en los más oscuros confines de su fisiología.Louis Pasteur[13]
Omne vivum ex vivo
Demostró que todo proceso de fermentación y descomposición orgánica se debe a la acción de organismos vivos y que el crecimiento de los microorganismos en caldos nutritivos no era debido a la generación espontánea. Para demostrarlo, expuso caldos hervidos en matraces provistos de un filtro que evitaba el paso de partículas de polvo hasta el caldo de cultivo, simultáneamente expuso otros matraces que carecían de ese filtro, pero que poseían un cuello muy alargado y curvado que dificultaba el paso del aire, y por ello de las partículas de polvo, hasta el caldo de cultivo. Al cabo de un tiempo observó que nada crecía en los caldos demostrando así que los organismos vivos que aparecían en los matraces sin filtro o sin cuellos largos provenían del exterior, probablemente del polvo o en forma de esporas. De esta manera Louis Pasteur mostró que los microorganismos no se formaban espontáneamente en el interior del caldo, refutando así la hipótesis de la generación espontánea y demostrando que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior (Omne vivum ex vivo). Este principio científico que fue la base de la teoría germinal de las enfermedades y la teoría celular y significó un cambio conceptual sobre los seres vivos y el inicio de la microbiología moderna. Anunció sus resultados en una gala de la Sorbona en 1864 y obtuvo todo un triunfo.
Teoría germinal de las enfermedades infecciosas
Luego de resolver el problema de la industria vinícola, Pasteur fue contactado en 1865 por el gobierno francés para que ayudara a resolver la causa de una enfermedad de los gusanos de seda del sur de Francia, la cual estaba arruinando la producción. Pasteur, como él mismo reconoció, no sabía nada de gusanos de seda, sin embargo creía que su ignorancia le significaba una ventaja, pues le permitiría afrontar el problema sin prejuicios. Tras los éxitos obtenidos, confiaba que el método científico sería la herramienta que esclarecería el problema ayudándole a encontrar una solución.[14]
Emprendió una investigación de ensayo y error durante 4 años y tras estudiar meticulosamente las enfermedades del gusano de seda pudo comprender los mecanismos de contagio. Mediante el microscopio descubrió que realmente no tenían una enfermedad, sino dos, provenientes de sendos parásitos que infectaban a los gusanos en su etapa inicial y a las hojas de morera de que se alimentaban: el hongo de la pebrina (nosema bombycis) y diversas bacterias intestinales de la flacidez. Su diagnóstico fue drástico: los huevos y hojas infectadas tenían que ser destruidos y reemplazados por otros nuevos. Mediante una rigurosa selección pudo aislar un grupo sano y cuidó que no se contagiara. Sin embargo, no todo resultaba bien para Pasteur: sufrió una hemorragia cerebral que lo dejó casi hemipléjico del lado izquierdo. En cuanto convaleció publicó un libro en el que detallaba sus ensayos y descubrimientos, conocimiento que otros países no tardaron en aplicar. Ya entonces la industria local de la seda o sericicultura recogía los frutos de su aporte y obtenía ganancias por primera vez en una década, y países como Australia e Italia imitaban ampliamente su técnica de selección.[14]
El descubrimiento de la cura de la enfermedad de los gusanos de seda aumentó su fama y atrajo su atención hacia el resto de enfermedades contagiosas. La idea de que las enfermedades pueden ser trasmitidas entre criaturas vivientes era evidente en las epidemias, como el brote de cólera de 1854 en la calle Broad, Londres, que cobró la vida de 500 personas en un escaso radio de 200 metros. Mediante la interrogación de los infectados y el seguimiento epidemiológico del contagio, John Snow logró identificar el origen del brote una fuente de agua pública. Snow convenció a las autoridades de que clausuraran el pozo y la epidemia cesó. No obstante, la idea de una enfermedad contagiosa no resultaba obvia para la población, pues chocaba con el pensamiento de la época. La pieza que faltaba para dar coherencia a esta línea de pensamiento y resolver sus puntos débiles e inexplicables era descubrir qué era exactamente el transmisor de la enfermedad.[14]
En estas circunstancias demostró experimentalmente y desarrolló la teoría germinal de las enfermedades infecciosas, según la cual toda enfermedad infecciosa tiene su causa (etiología) en un ente vivo microscópico con capacidad para propagarse entre las personas, además de ser el causante de procesos químicos como la descomposición y la fermentación, y su causa no provenía de adentro del cuerpo debido a un desequilibrio de humores como se creía tradicionalmente desde los tiempos de Hipócrates y Galeno. Su teoría fue controvertida e impopular: resultaba ridículo pensar que algo insignificantemente pequeño hasta lo invisible pudiese ocasionar la muerte de seres mucho más «fuertes».[14] De hecho, el médico cirujano Ignaz Semmelweis (1818-1865) ya había pagado un no escaso precio por pretender lo mismo unos años antes. Los cirujanos se negaban a aceptar que la falta de higiene en sus manos había provocado las muertes de cientos de miles de pacientes.
Uno de los más famosos cirujanos que siguió sus consejos fue el británico Joseph Lister, quien desarrolló las ideas de Pasteur y las sistematizó en 1865. Lister es considerado hoy el padre de la antisepsia moderna, y realizó cambios radicales en el modo en el que se realizaban las operaciones: los doctores debían lavarse las manos y utilizar guantes, el instrumental quirúrgico debía esterilizarse justo antes de ser usado, había que limpiar las heridas con disoluciones de ácido carbólico (que mataba los microorganismos). Antes de Lister y Pasteur, pasar por el quirófano era, en muchos casos, una sentencia de gangrena y muerte. El propio Pasteur, en 1871 sugirió a los médicos de los hospitales militares que hirvieran el instrumental y los vendajes. Describió un horno, llamado «horno Pasteur», antecesor del autoclave, útil para esterilizar instrumental quirúrgico y material de laboratorio y en él tuvieron entero apoyo.
Desarrollo de la vacuna
En 1880, Pasteur se encontraba realizando experimentos con pollos para determinar los mecanismos de transmisión de la bacteria responsable del cólera aviar que acababa con muchos de ellos. Junto con su ayudante, Charles Chamberland, inoculaba la bacteria (Pasteurella multocida) a pollos y evaluaba el proceso de la enfermedad.
La historia cuenta que Pasteur iba a tomarse unas vacaciones, y encargó a Chamberland que inoculase a un grupo de pollos un cultivo de la bacteria. Pero Chamberland olvidó hacerlo, y se fue también de vacaciones. Cuando ambos volvieron al cabo de un mes, los pollos estaban sin infectar y el cultivo de bacterias continuaba donde lo dejaron, pero muy debilitado. Chamberland inoculó a los pollos de todos modos y los animales no murieron. Desarrollaron algunos síntomas, y una versión leve de la enfermedad, pero sobrevivieron.
El ayudante, abochornado, iba a matar a los animales y empezar de nuevo, cuando Pasteur lo detuvo: la idea de una versión débil de la enfermedad causante de la inmunidad a su símil virulenta era conocida desde 1796 gracias a Edward Jenner, y Pasteur estaba al tanto. Expuso a los pollos una vez más al cólera, y nuevamente sobrevivieron, pues habían desarrollado una respuesta inmune. Llamó a esta técnica vacunación, en honor a Edward Jenner. La diferencia entre la vacuna de Jenner y la del ántrax y el cólera aviar es que estas fueron las primeras vacunas de patógenos artificialmente debilitados. A partir de ese momento ya no hacía falta encontrar bacterias adecuadas para las vacunas: las propias bacterias de la enfermedad podían ser debilitadas y vacunadas.
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Pasteur puso este descubrimiento en práctica casi inmediatamente en el caso de otras enfermedades causadas por agentes bacterianos. En 1881, hizo una demostración dramática de la eficacia de su vacuna contra el carbunco, inoculando la mitad de un rebaño de ovejas mientras inyectaba la enfermedad (Bacillus anthracis) a la otra mitad. Las inoculadas con la vacuna sobrevivieron, el resto, murió.
En sus estudios contra la rabia, utilizaba conejos infectados con la enfermedad y, cuando estos morían, secaba su tejido nervioso para debilitar el agente patógeno que la producía, el cual hoy sabemos que es un virus. Experimentó ese ente patógeno debilitado con otros animales distintos. En 1885, un niño, Joseph Meister, fue mordido por un perro rabioso cuando la vacuna de Pasteur solo se había probado con unos cuantos perros. El niño iba a morir sin ninguna duda cuando desarrollase la enfermedad; pero Pasteur no era médico, de modo que, si lo trataba con una vacuna sin probar suficientemente, podía acarrear un problema legal. Sin embargo, tras consultar con sus colegas y un par de médicos, el químico se decidió a inocular la vacuna al muchacho. El tratamiento tuvo un éxito absoluto, el niño se recuperó de las heridas y nunca desarrolló la rabia; Pasteur, nuevamente, fue alabado como un héroe de la especie humana.
Algunas publicaciones
- Pasteur Vallery-Radot (eds.) Œuvres de Pasteur. Masson, París
- Dissymétrie moléculaire[15]
- Fermentations et générations dites spontanées [16]
- Études sur le vinaigre et sur le vin[17]
- Études sur la maladie des vers à soie.[18]
- Etudes sur la bière [19]
- Maladies virulentes, virus-vaccins et prophylaxie de la rage[20]
- Mélanges scientifiques et littéraires[21]
- Pasteur Vallery-Radot (eds.) Correspondance de Pasteur. Flammarion, París
- Vol. 1: Lettres de jeunesse. L’Étape de la cristallographie 1840–1857. 1946
- Vol. 2: La seconde étape. Fermentations, générations spontanées, maladies des vins, des vers à soie, de la bière 1857–1877. 1951
- Vol. 3: L’Étape des maladies virulentes. Virus-vaccins du choléra des poules, du charbon, du rouget, de la rage 1877–1884. 1951
- Vaccination de l’homme contre la rage.[22]
Cuadernos de laboratorio
En respuesta a experiencias desagradables para Pasteur, entre ellas sus polémicas con el químico Antoine Béchamp, le rogó a su familia, en 1878, nunca mostrar sus cuadernos de laboratorio a nadie. Después de la muerte del fisiólogo Claude Bernard, tenía uno publicado con notas de estudiantes, y Bernard había dudado de la teoría de la fermentación de Pasteur. Eso obligó a Pasteur a posicionarse públicamente contra las teorías de Bernard. Con el fin de no provocarse una situación similar a sí mismo, prohibió publicar sus cuadernos de laboratorio.[23]
En 1964, el último sobreviviente descendiente directo varón del famoso bacteriólogo, Pasteur Vallery, entregó los cuadernos de laboratorio a la Biblioteca Nacional de Francia, de forma que quedaron disponibles y consultables con la muerte de Pasteur Vallery-Radot en 1971, y ya figuraban en el catálogo de 1985.[24] En general, son 144 cuadernos, 42 de ellos recortes de periódicos, apuntes de clase, etc. Los 102 cuadernos restantes, son notas de laboratorio reales, y 40 documentos de investigación anual.
EPONIMO :
La pasteurización o pasterización[1] es un proceso térmico que es realizado en líquidos (generalmente alimentos, como por ejemplo la leche), con la intención de reducir la presencia de agentes patógenos (como por ejemplo ciertas bacterias, protozoos, mohos, levaduras, etcétera) que puedan contener. Debido a las altas temperaturas (80 grados), la gran mayoría de los agentes bacterianos mueren. Este proceso fue descubierto por el científico químico francés Louis Pasteur, junto a Claude Bernard, el 20 de abril de 1864.
Uno de los motivos del tratamiento térmico es un método de control de microorganismos de los alimentos líquidos, alterando lo menos posible su estructura física, sus componentes químicos y sus propiedades organolépticas. Tras la operación de pasteurización, los productos tratados se enfrían rápidamente y se sellan herméticamente con fines de seguridad alimentaria; por esta razón, es básico en la pasteurización el conocimiento del mecanismo de la transferencia de calor en los alimentos. A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye completamente las esporas de los microorganismos, ni elimina todas las células de microorganismos termófilos.
Louis Pasteur mejoró la calidad de vida al hacer posible que productos alimenticios básicos, como la leche, se pudieran transportar largas distancias sin ser afectados por la descomposición.[2] En la pasteurización, el objetivo primordial no es la «eliminación completa de los agentes patógenos» sino la disminución sustancial de sus poblaciones, reduciéndolas a niveles que no causen intoxicaciones alimentarias a los humanos (siempre que el producto pasteurizado se mantenga refrigerado correctamente y que se consuma antes de la fecha de caducidad indicada).
Primeros procesos
Los primeros procesos para esterilizar alimentos en envases cerrados, se han atribuido históricamente al inventor francés Nicholas Appert en sus investigaciones realizadas en el siglo XVIII.[3][4] No obstante, algunas investigaciones demuestran que con anterioridad ya se había intentado esterilizar alimentos en recipientes sellados.[5] Hacia finales de siglo XIX, químicos alemanes trasladaron este procedimiento a la leche cruda, y ya por entonces (antes de Pasteur) se empezó a «sospechar» que los tratamientos térmicos resultaban eficaces para destruir las bacterias presentes en la leche. De este modo, se dio origen no solo a un importante método de conservación, sino también a una medida de higiene fundamental para proteger la salud de las personas y conservar la calidad de los alimentos. Estos trabajos sentaron las bases de lo que Pasteur posteriormente descubriría y explicaría científicamente.
Algunos de los contemporáneos de Pasteur, incluido el eminente químico alemán Justus von Liebig, insistían en que la fermentación era un proceso puramente químico y que no requería en absoluto de la intervención de ningún organismo vivo. En el año 1864, a instancias del emperador Napoleón III, Pasteur investigó la causa por la que el vino y la cerveza se agriaban con el paso del tiempo, causando grandes pérdidas económicas a las empresas francesas debido a lo perecedero de estas mercancías. Pasteur regresó al pueblo de su infancia, Arbois, con el objetivo de resolver el problema definitivamente. Allí estudió el problema que afectaba a las viñas. Con ayuda de un microscopio, descubrió que, en realidad, intervenían dos tipos de organismos —una levadura y una bacteria de la familia acetobacter— que eran la clave del proceso de fermentación. Uno producía alcohol y el otro ácido acético, que agriaba el vino produciendo el vinagre.
Pasteur utilizó un nuevo método para eliminar los microorganismos que pudieran degradar el vino o la cerveza: después de almacenar el líquido en cubas bien selladas se elevaba su temperatura hasta los 44 °C durante un breve periodo de tiempo. Comprobó experimentalmente que las poblaciones de bacterias del género Acetobacter se reducían en extremo hasta quedar «casi esterilizado» el alimento. A pesar del horror inicial de la industria ante la idea de calentar el vino, un experimento controlado con lotes de vino calentado y sin calentar demostró de forma contundente la efectividad del procedimiento. Con posterioridad, Charles North aplicó con éxito el mismo método de Pasteur a la leche en el año 1907.[6] Pasteur dio el primer paso en el que sería este nuevo método, denominado posteriormente «pasteurización» en su honor, y lo fue aplicando a otros alimentos líquidos. Este proceso se aplica hoy en día como norma de higiene en muchos procesos básicos de la industria alimentaria y proporciona una garantía de la seguridad de muchos productos alimenticios de manera eficaz en todo el mundo.
La historia de la esterilización de los alimentos fue revisada por Harold Burton (1988).[7] Los esterilizadores fueron patentados y construidos para calentar leche a temperaturas que van desde los 54.4 °C hasta los 60 °C antes del siglo XIX, curiosamente antes de que sus beneficios fueran entendidos completamente. La leche esterilizada se desarrolló industrialmente en el año 1921, y el proceso de inyección de vapor fue desarrollado en 1927 por G. Grindrod en Estados Unidos.[8] Sin embargo, las iniciativas más relevantes que dieron lugar a la comercialización del método UHT se empezaron a desarrollar a fines del decenio de 1940, debido a la técnica desarrollada en los esterilizadores de tubos concéntricos y de vapor de uperización en los sistemas de producción de leche. Debe entenderse que los esfuerzos de aquella época eran muy grandes en la industria para lograr envasar asépticamente la leche, hasta que finalmente se logró con éxito en el año 1961.
Procesos de pasteurización
La pasteurización es un proceso térmico químico realizado a los alimentos: los procesos térmicos se pueden realizar con la intención de disminuir las poblaciones patógenas de microorganismos o para desactivar las enzimas que modifican los sabores de ciertos alimentos. No obstante, en la pasteurización se emplean generalmente temperaturas por debajo del punto de ebullición (en cualquier tipo de alimento), ya que en la mayoría de los casos las temperaturas superiores a este valor afectan irreversiblemente ciertas características físicas y químicas del producto alimenticio. Así, por ejemplo, si en la leche se sobrepasa el punto de ebullición, las micelas de la caseína se «coagulan» irreversiblemente (o dicho de otra forma, la leche se «cuaja»). El proceso de calentamiento de la pasteurización, si se hace a bajas temperaturas, tiene además la función de detener los procesos enzimáticos.[9] Hoy en día, la pasteurización se realiza a los alimentos en un proceso industrial continuo aplicado a alimentos viscosos, con la intención de utilizar la energía de manera eficiente y disminuir así también costes de producción.
Existen tres tipos de procesos bien diferenciados: pasteurización VAT o lenta, pasteurización a altas temperaturas durante un breve período (HTST, High Temperature/Short Time) y proceso a altas temperaturas (UHT, Ultra-High Temperature).
Proceso VAT
Del inglés «vat» (‘tina, tinaja’), por hacerse en recipientes grandes. Llamada también pasteurización lenta. Fue el primer método de pasteurización, aunque la industria alimentaria lo ha ido renovando por otros sistemas más eficaces. El proceso consiste en calentar grandes cantidades de leche en un recipiente estando a 63 °C durante 30 minutos, para luego dejar enfriar lentamente. Debe pasar mucho tiempo para continuar con el proceso de envasado del producto, a veces más de 24 horas.
Proceso HTST
Este método es el empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta, la cerveza, etc. Por regla general, es el más práctico, ya que expone al alimento a altas temperaturas durante un período breve y además se necesita poco equipamiento industrial para poder realizarlo, reduciendo de esta manera los costes de mantenimiento de equipos. Entre las desventajas del proceso está la necesidad de contar con personal altamente calificado para la realización de este trabajo, que necesita controles estrictos durante todo el proceso de producción.
Existen dos métodos distintos bajo la categoría de pasteurización HTST: en batch (lote) y en «flujo continuo». Para ambos métodos la temperatura es la misma (72 °C durante 15 segundos).
- En el proceso batch una gran cantidad de leche se calienta en un recipiente estanco (autoclave industrial). Es un método empleado hoy en día sobre todo por los pequeños productores debido a que es un proceso más sencillo.
- En el proceso de «flujo continuo», el alimento se hace circular entre dos placas de metal, también denominadas intercambiador de calor de placas o de forma tubular (PHE).[10] Este método es el más aplicado por la industria alimentaria a gran escala, ya que permite realizar la pasteurización de grandes cantidades de alimento en relativamente poco tiempo.
Proceso UHT
El proceso UHT es de flujo continuo y mantiene la leche a una temperatura superior más alta que la empleada en el proceso HTST, y puede rondar los 138 °C durante un período de al menos dos segundos. Debido a este muy breve periodo de exposición, se produce una mínima degradación del alimento. La leche cuando se etiqueta como «pasteurizada» generalmente se ha tratado con el proceso HTST, mientras que la leche etiquetada como «ultrapasteurizada» o simplemente UHT, se debe entender que ha sido tratada por el método UHT.[11]
El reto tecnológico del siglo XXI es poder disminuir lo más posible el período de exposición a altas temperaturas de los alimentos, haciendo la transición de altas a bajas temperaturas lo más rápida posible, disminuyendo el impacto en la degradación de las propiedades organolépticas de los alimentos; por esta razón, se está investigando la tecnología basada en microondas, que permite este tipo de efectos (es empleado incluso en carnes).[12] Este método es muy adecuado para los alimentos líquidos ligeramente ácidos (la acidez se mide con el pH), tal como los zumos de frutas y los zumos de verduras (como el gazpacho), ya que permite períodos de conservación de 10 a 45 días si se almacenan refrigerados a 10 °C.
Organismos reguladores de la norma
Los métodos de pasteurización corresponden a una serie de métodos normativizados por los responsables de alimentación de cada país y son controlados por las agencias encargadas de vigilar la calidad de la alimentación (algunos ejemplos son la USDA en Estados Unidos y la Food Standards Agency en el Reino Unido) mediante la implementación de un derecho alimentario específico. Estas agencias requieren y vigilan que, por ejemplo, los lácteos pasteurizados mediante HTST lleven la etiqueta alimentaria adecuada.[13] Por regla general existen diferentes estándares en función de los lácteos a procesar. El principal factor a tener en cuenta es el contenido graso del producto. De esta forma, los parámetros de pasteurización de la nata difieren de los parámetros empleados para la leche desnatada, y los parámetros para pasteurizar queso se diseñan e implementan de tal forma que no se destruyan las enzimas que procesan los fosfatos, útiles para mantener las propiedades de corte y textura de los quesos.
Los métodos estándares de pasteurización HTST han sido designados para alcanzar una extensión del periodo de caducidad de cerca de 5 días (es decir 0.00001 veces el período original) reduciendo el número de microorganismos en la leche y otros alimentos. Este método es considerado adecuado para la reducción de poblaciones de células vegetativas de casi todas las bacterias patógenas, incluyendo aquellas bacterias resistentes a las altas temperaturas (particularmente las especies Mycobacterium tuberculosis, causante de la tuberculosis, y Coxiella burnetii, causante de la fiebre Q en la leche). El proceso de pasteurización HTST no elimina las esporas bacterianas debido a que el proceso emplea un régimen temperatura-tiempo de 75 °C por 15 segundos, siendo insuficiente para la reducción de esporas bacterianas, debido a su alta resistencia frente al calor, requiriéndose normalmente temperaturas mayores a 100 °C para que el tiempo de exposición sea relativamente corto y evitar daños en los componentes nutricionales y sensoriales de los alimentos. Sin embargo, el proceso se diseña de manera que los productos sean calentados uniformemente, evitando que mientras que algunas partes sean sometidas a excesivas temperaturas durante demasiado tiempo, otras no lleguen a los parámetros necesarios.
Dinámica de la pasteurización
La pasteurización es un proceso que sigue una cinética química de primer orden. Denominamos N al número de microorganismos vivos a una temperatura dada de exposición T, y No a la población de microorganismos inicialmente. Si Kd es la constante cinética de muerte debido a la temperatura (velocidad de muerte de los microorganismos), la disminución en la población (cultivo) depende de la siguiente fórmula exponencial:)
Esta fórmula es fundamental para determinar la evolución de un cultivo en función de la temperatura. Se puede ver en ella una gran dependencia con la temperatura de exposición T. La fórmula es el fundamento, además, de los denominados «diagramas de supervivencia» en la industria de la alimentación, donde log(N/No) es el tiempo de exposición a una temperatura T fija. Típicamente las gráficas de supervivencia de los microorganismos al calor aparecen como líneas rectas en una escala semilogarítmica. La correlación existente entre la velocidad (o ratio) de muerte de microorganismos y la temperatura cumple la ecuación de Arrhenius.
Un factor importante asignado a cada microorganismo es el denominado «tiempo de reducción decimal» o también «valor D» de un microorganismo, y se define como el tiempo necesario para que a una temperatura determinada se pueda reducir el 90 % su población en el producto tratado. Es una expresión de la resistencia de un microorganismo al efecto de la temperatura. Su expresión es:
Donde es el período al que se expone la muestra, No es la población inicial y N la población final. Pueden obtenerse diferentes valores D para un microorganismo dado, o para un proceso particular de un alimento, determinando los sobrevivientes a diferentes temperaturas. Altos valores de D indican que el microorganismo es más resistente que otros que poseen un valor inferior. Existen otros valores como la constante de resistencia térmica, conocida frecuentemente como valor z, que se define como la diferencia en temperaturas necesaria para causar una reducción de un 90 % en el valor D. Esta pasteurización elimina en un 98 % de bacterias como Vibrio cholerae, Shigella o E. coli.[cita requerida].
Factores que afectan al proceso
Acidez del alimento
La acidez tiene mucha influencia en el grado de supervivencia de cada organismo bacteriano.[14] El principal parámetro para caracterizar la acidez es el pH. En general la mayoría de alimentos se consideran ácidos o poco ácidos. Hay que considerar que la mayoría de las bacterias tóxicas como las de la especie Clostridium botulinum ya no están activas por debajo de un valor de pH de 4.5 (es decir que un simple zumo de limón las desactiva).[15] Los alimentos se pueden considerar como ácidos si están por debajo de este valor de pH. La mayoría de los glúcidos se encuentran en este rango, sobre todo los monosacáridos. En el caso de alimentos con un pH superior, es necesario un tratamiento térmico de 121 °C durante tres minutos (o un proceso equivalente) como procesamiento mínimo (es decir, la leche, las verduras, las carnes, el pescado, etc.). No obstante, muchos de estos alimentos se convierten en ácidos cuando se les añade vinagre, zumo de limón, etc., o simplemente fermentan cambiando su valor de acidez. La causa de este efecto reside en la desactivación de la actividad microbiana debida a la simple influencia que posee por el valor de la acidez, indicada por el pH, sobre la condición de vida de estos microorganismos.
Organismos resistentes
Algunos organismos y bacterias cultivados en los alimentos son resistentes a la pasteurización, como los bacilos de las especies Bacillus cereus (pudiendo llegar a prosperar cultivos de éstos incluso a bajas temperaturas), y Geobacillus stearothermophilus. No obstante la resistencia a la eliminación térmica depende en gran medida del pH, actividad acuosa, o simplemente de la composición química de los alimentos, la facilidad o probabilidad de volver a ser contaminados (en lo que se denomina en inglés postprocessing contamination, o PPC)
Forma física del alimento
Mencionar la forma como un factor a tener en cuenta en la pasteurización del alimento es equivalente a decir que lo que influye es la superficie exterior del alimento. Cabe pensar que el principal objetivo del proceso de pasteurización es el incremento de la razón entre la capacidad de enfriamiento y la superficie del mismo. De esta forma, el peor ratio corresponde a los alimentos similares a una esfera. En el caso de los alimentos líquidos, se procura que tengan formas óptimas para que la variación de temperatura, tanto en calentamiento como en enfriamiento, pueda obtener ratio óptimo.
Propiedades térmicas del alimento
Algunas propiedades térmicas del alimento afectan de forma indirecta al rendimiento final de la pasteurización sobre el mismo, como la capacidad calorífica (la cantidad de energía que hay que «inyectar» por unidad de masa de alimento para que suba de temperatura), la conductividad térmica (garantiza la homogeneidad del proceso en el alimento), la inercia térmica (los alimentos con menor inercia térmica son más susceptibles de ser pasteurizados que los que poseen mayor inercia).
Pasteurización de la leche
Desde sus orígenes, la pasteurización se ha asociado con la leche. El primer investigador que sugirió este proceso para el producto lácteo fue el químico agrícola alemán Franz von Soxhlet en el año 1886, siendo Charles North quien aplicó dicho método a la leche por primera vez en el año 1907.[6] Los microorganismos activan sus poblaciones creciendo de forma óptima en el intervalo de temperatura de 25 °C a 37 °C. Por esta razón, durante el proceso de manufacturación y envasado de la industria láctea se evita que la temperatura de la leche esté en este intervalo después de la pasteurización. La leche es por regla general un medio ligeramente ácido con un pH menor que 7 (6.7). La leche de vaca pasteurizada por el método HTST y que ha sido correctamente refrigerada tiene un periodo de caducidad extendido que puede llegar a dos o tres semanas, mientras que la leche ultra pasteurizada puede tener una vida extendida que oscila entre dos y tres meses. Se puede llegar a períodos de conservación mayores (incluso sin refrigeración) cuando se combina la pasteurización UHT con manipulación adecuada y tecnologías de envases esterilizados. Al mismo tiempo que se reducen las colonias, se eliminan también de la leche los microorganismos más termosensibles, como los coliformes, inactivándose la fosfatasa alcalina (el nivel de esta enzima define el grado de eficiencia aplicado a la pasteurización de la leche; véase test de la fosfatasa). A pesar de aplicar la pasteurización, la leche tratada sigue conteniendo una cierta actividad microbiana, por regla general bacterias lácticas (no patógenas, aunque sí capaces de hacer fermentar la leche) y es necesaria la refrigeración.
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Enfermedades que previene
Consumir leche cruda de animales, sin pasteurizar, expone a ciertos riesgos de contacto con organismos y bacterias causantes de enfermedades.[16] En algunos países se ha llegado a prohibir su venta. Algunas de las enfermedades evitadas con la pasteurización de la leche son la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis),[17] la difteria, la polio, la salmonelosis, la fiebre escarlata,la brucelosis y las fiebres tifoideas. Hoy en día, muchas de estas enfermedades no tienen una gran relevancia debido al empleo generalizado de los procesos de pasteurización en las primeras etapas de manipulación de la leche.
Organismos afectados
Entre las especies de organismos cuyas poblaciones se pueden reducir considerablemente con la pasteurización de la leche se cuentan los siguientes:[18]
¿Son adecuados los métodos de pasteurización actuales?
La pasteurización de la leche ha sido objeto poco a poco de una polémica creciente.[19] Por una parte, se ha descubierto que algunos organismos patógenos han desarrollado una resistencia a la disminución de población con la temperatura, consiguiendo sobrevivir a la pasteurización en cantidades significativas.[20] Se ha detectado que la pasteurización en ciertas condiciones incorrectas destruye la vitamina A y la vitamina B pero estas condiciones no se producen en los procesos actuales de pasteurización.[21][22]
Pasteurización de zumos
Los zumos envasados (e incluso los néctares) se someten a dos tipos diferentes de procesos de pasteurización: por un lado existen los zumos sin procesar (crudos); por otro, los zumos ultrapasteurizados o zumos estériles.
Los productores de zumos están familiarizados con los procesos de pasteurización y con ambos métodos: el VAT o proceso batch (empleado en los productores de pequeño tamaño de producción) y el UHT (empleado en los productores de mayor producción). El método HTST es aceptado en la industria, ya que no produce una degeneración apreciable del sabor. La pasteurización es muy efectiva en los zumos debido a que son medios ácidos[23] y evitan la proliferación de microorganismos esporulados, los más resistentes a las altas temperaturas. En muchos países, como Estados Unidos, el 95 % de los zumos comercializados son pasteurizados. En algunas ocasiones se exige por parte de los organismos encargados de la vigilancia e higiene alimentaria que se le indique al consumidor que está tomando un «zumo crudo». Los zumos suelen ser tratados térmicamente por el método de pasteurización a 70 °C durante 30 minutos, pero la temperatura ideal en función del pH es en la actualidad objeto de investigación.[24]
Microorganismos frecuentes en los zumos
Dependiendo de su origen, los zumos contienen diversos microorganismos y es necesario reducir la concentración total de sus poblaciones mediante la pasteurización. De esta forma, se sabe que el zumo de manzana puede contener las especies Salmonella typhimurium, Cryptosporidium y Escherichia coli. En el zumo de naranja es habitual encontrar las especies Bacillus cereus, Salmonella typhi y Salmonella hartford. En algunos zumos de verduras, generalmente en los zumos poco ácidos, como el zumo de zanahoria, existe un riesgo particular de permanencia de la especie Clostridium botulinum.
Efectos de la pasteurización en zumos
Los zumos pueden sufrir alteraciones en su color y tienden al marrón debido al deterioro enzimático de la polifenoloxidasa.[25] Esto obedece en parte a la presencia de oxígeno en el líquido. Por ello, a los zumos y los néctares se les suele eliminar el aire antes de comenzar el proceso de pasteurización. De la misma forma, la pérdida de vitamina C y de caroteno se ve disminuida mediante desaireación previa. Dado que en el proceso se pierden estos nutrientes, en muchos casos se suelen reincorporar de manera artificial (zumos enriquecidos).
Investigaciones recientes
Se ha descubierto que ciertas poblaciones de la especie Mycobacterium avium (pertenecientes a la subespecie M. avium paratuberculosis), causante de la enfermedad de Johne en los animales de sacrificio —y se sospecha que también de la enfermedad de Crohn en los humanos—, han sobrevivido a pasteurizaciones de ciertos alimentos lácteos en los Estados Unidos, el Reino Unido, Grecia y la República Checa.[cita requerida] A la vista de la supervivencia de ciertas especies además de la anterior, las autoridades del Reino Unido encargadas de vigilar la calidad de los alimentos decidieron revaluar los estándares de pasteurización.
Un método actual es la pasteurización flash o instantánea, que utiliza menores tiempos de exposición a altas temperaturas y parece ser un método adecuado para conservar las propiedades organolépticas de los alimentos, pues preserva mejor el sabor y la textura de los mismos. La pasteurización fría es una denominación usada a veces como sinónimo de radiación ionizante (véase irradiación de alimentos) u otros significados (por ejemplo, químicos) para reducir las poblaciones de bacterias en los alimentos. La irradiación de alimentos también se denomina a veces «pasteurización electrónica». Se ha investigado la posibilidad de extender la pasteurización a alimentos no fluidos, como la carne de ternera.[26] Un avance en la pasteurización no intrusiva que soluciona muchos problemas de la industria conservera es la denominada pasteurización electromagnética de alimentos líquidos, que emplea microondas a 2.45 GHz de frecuencia para activar los procesos térmicos. Este método ha demostrado su eficiencia en la pasteurización del agua.
Existen estudios orientados al Tercer Mundo en los que es posible realizar lo que se denomina pasteurización solar.[27] La idea está fundamentada en la cocina solar y en el hecho de que no es necesario llevar los líquidos a ebullición para lograr la pasteurización, pudiendo pasteurizar con este método con temperaturas sobre los 56 °C. Con esta medida se intenta prevenir la causa de enfermedades causadas por la ingesta de aguas contaminadas.[28] El método es conocido como «pasteurización del agua», en el que se han desarrollado ciertos elementos capaces de indicar el estado de pasteurización del agua y su posibilidad de ingesta segura. Uno de los más empleados es el water pasteurization indicator (WAPI). La pasteurización solar requiere exponer el agua en recipientes durante seis horas.[29] El programa que se aplicó en ciertas regiones de África se denominó SODIS (abreviación de solar disinfection).
Alimentos pasteurizados
Aparte de la leche y los zumos, otros alimentos son pasteurizados por la industria alimenticia; por regla general, son aquellos que poseen una estructura líquida o semilíquida. Algunos de los más mencionados son los siguientes:
- Aguas
- Bebidas en botella (refrescos)
- Cerveza
- Helados
- Lácteos (leche, mantequillas, etc.)
- Mieles
- Ovoproductos[30] (evita Salmonella)
- Olivas[31]
- Pepinillos en vinagre (encurtidos)
- Salsas (kétchup, mayonesa, salsa de tomate, etc.)
- sopas de verduras, gazpacho, etc.
- Sidra
- Vino
- Zumos de frutas y verduras
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