Vertical transmission

La presencia de microorganismos descarboxilasa positivos es determinante para la formación de aminas biógenas en alimentos. No obstante, otros muchos factores como la disponibilidad de aminoácidos libres, pH, NaCl, temperatura y presencia del cofactor piridoxal-5’-fosfato, pueden también influir sobre la síntesis de aminas biógenas (Giuffrida et al., 2006). La disponibilidad de aminoácidos es un factor limitante para la síntesis de aminas biógenas, ya que como se ha descrito anteriormente las aminas biógenas se forman por descarboxilación de aminoácidos (Tabla 3, Figuras 13 y 14). El pH del medio puede afectar tanto al crecimiento microbiano como a la actividad enzimática de las descarboxilasas (cuyo pH óptimo es de 5,0), influyendo además en la regulación de la transcripción de los genes de la descarboxilasa (tdcA) y del transportador (tyrP) que se expresan únicamente a valores de pH ácidos (Linares et al., 2009, Linares et al., 2011). La formación de aminas biógenas por los microorganismos podría ser un mecanismo para contrarrestar el pH del medio cuando se alcanzan condiciones ácidas (Koessler et al., 1928, Bover Cid et al., 2008, Loizzo et al., 2013). Así la acidificación del medio favorece la actividad descarboxilasa provocando un aumento de la concentración de aminas (Chander et al., 1988, Chander et al., 1989, Fernández et al., 2007b), aunque otros estudios indican una reducción de estas debido a un menor crecimiento microbiano (Maijala, 1994, Gardini et al., 2001, Tabanelli et al., 2012). La presencia de altas concentraciones de NaCl en el medio causa una disminución del crecimiento microbiano y de la formación de aminas biógenas (Chander et al., 1988, Chander et al., 1989, Sumner et al., 1990, Gardini et al., 2001, Tabanelli et al., 2012). La temperatura tiene un marcado efecto sobre la formación de aminas biógenas, ya que influye en el crecimiento y multiplicación microbianos y en la actividad enzimática de las descarboxilasas (Chander et al., 1988, Chander et al., 1989, Gardini et al., 2001, Tabanelli

et al., 2012). Así por ejemplo en un estudio realizado con queso madurado durante 56 días a 16 ºC se obtuvo una concentración total de aminas de 800 mg/kg, mientras que después 112 días a 10 ºC la concentración de aminas fue de 350 mg/kg (Pachlová et al., 2012). En otro estudio realizado con extracto de histidina descarboxilasa libre de células,

se obtuvo la máxima actividad descarboxilasa a temperaturas próximas a 50 ºC (Tabanelli et al., 2012). Las descarboxilasas son enzimas piridoxal-fosfato-dependientes, que requieren de este compuesto como cofactor para poder ejercer su actividad (Curtin & McSweeney, 2004). Sin embargo, hay algunos estudios en los que este cofactor tuvo menor influencia sobre la formación de aminas que el resto de factores estudiados (Moreno-Arribas & Lonvaud-Funel, 1999, Gardini et al., 2005, Marcobal et al., 2006).

Un factor indispensable para la formación y acumulación de aminas biógenas en alimentos es la presencia de microorganismos con actividad descarboxilasa. Son muchos los microorganismos capaces de producir aminas en alimentos, incluyendo bacterias gram positivas, gram negativas, levaduras y mohos. En queso las aminas biógenas, especialmente tiramina e histamina, son formadas principalmente por las bacterias lácticas (Linares et al., 2011), que pueden formar parte del cultivo iniciador o pertenecer a la microbiota endógena de la leche (Burdychova & Komprda, 2007, Komprda et al., 2008b). En un caso de intoxicación por histamina debido al consumo de queso Suizo se identificó una cepa de Lactobacillus buchneri como la principal responsable (Sumner et al., 1990). En un estudio de quesos de tipo holandés se aislaron 17 cepas de Lactobacillus y 19 de Enterococcus, y se vio que 14 de las cepas de

Enterococcus eran tirosina descarboxilasa positivas, pertenecientes a las especies

Enterococcus durans, faecalis, faecium y casseliflavus. De las cepas de Lactobacillus

aisladas 3 fueron histidina descarboxilasa positivas, entre las cuales se identificó una cepa de Lactobacillus helveticus que pertenecía al cultivo iniciador (Burdychova & Komprda, 2007). En queso Montasio se aislaron 1237 bacterias lácticas y 200 enterobacterias, de las cuales 182 bacterias lácticas y 181 enterobacterias mostraron capacidad de descarboxilar al menos uno de los aminoácidos ensayados (Marino et al., 2008). En queso azul (Marino et al., 2000) se aislaron 104 cepas de Enterobacteriaceae y todas ellas mostraron capacidad para descarboxilar al menos dos aminoácidos. Se observó además que la mayoría de estos aislados pertenecían al género Enterobacter

(especies gergoviae, cloacae y aerogenes), seguido de Serratia liquefaciens y Escherichia coli. Las cepas de Enterobacteraerogenes fueron las que produjeron mayor cantidad de cadaverina, y las de Enterobacter cloacae de putrescina. Histamina y tiramina se produjeron en menor cantidad y únicamente un aislado de Arizona spp. produjo una

concentración de tiramina superior a 100 ppm. En un estudio realizado con diferentes variedades de quesos españoles se obtuvieron 694 aislados, de los cuales 125 se clasificaron como bacterias gram positivas con actividad descarboxilasa y 44 como gram negativas con actividad descarboxilasa. De las 125 bacterias gram positivas con actividad descarboxilasa, se vio que 117 eran formadoras de tiramina y únicamente 10 de histamina, identificándose 63 como Enterococcus faecalis. De los 44 aislados de bacterias gram negativas con actividad descarboxilasa, 43 eran formadoras de histamina y únicamente 2 de tiramina, identificándose 20 de estos aislados como Hafnia alvei. Además se aislaron 2 mohos formadores de histamina, uno de los cuales fue identificado como Geotrichum candidum (Roig-Sagués et al., 2002). En leche y quesos de distintas regiones de Francia se aislaron 173 bacterias gram negativas, de las cuales el 64 % presentó capacidad de producir al menos una amina biógena, principalmente putrescina o cadaverina. Los principales microorganismos productores de histamina fueron Morganella morganii, Hafnia alvei, Klebsiella spp. y Enterobacter spp., mientras que los principales productores de tiramina fueron fundamentalmente especies de los géneros de Enterobacter, Proteus y Pseudomonas (Coton et al., 2012). En general se considera que la mayoría de las bacterias gram negativas descritas como contaminantes de la leche, como Escherichia coli, Hafnia alvei, Morganella morganii o Pseudomonas, pueden tener la capacidad de producir histamina, putrescina o cadaverina, mientras que los principales microorganismos formadores de aminas biógenas en queso son las bacterias gram positivas, siendo las bacterias lácticas las principales formadoras de histamina y tiramina (Linares et al., 2012). Algunas levaduras han sido descritas como productoras de aminas biógenas. Así, el empleo de las levaduras Pichia jadinii, Yarrowia lipolytica o Debaryomyces hansenii en la elaboración de queso Raclette provocó un aumento en la concentración de aminas biógenas (Wyder et al., 1999). En queso Pecorino Crotonese se aislaron cepas de Debaryomyces hansenii capaces de descarboxilar ornitina e histidina, así como cepas de Yersinia lipolytica capaces de descarboxilar ornitina, tirosina, lisina y fenilalanina (Gardini et al., 2006)

En pescado los principales microorganismos productores de histamina son

Morganella morganii, Klebsiella pneumoniae y Hafnia alvei (López-Sabater et al., 1994b, Özoğul, 2004). Se han aislado además cepas capaces de producir aminas biógenas

pertenecientes a los géneros Enterobacter, Staphylococcus, Proteus, Acinetobacter,

Rahnella, Plesiomonas, Pseudomonas, Serratia, Shewanella y Aeromonas (López-Sabater

et al., 1994a, Tsai et al., 2004, Allen et al., 2005, Dalgaard et al., 2006). Algunos de estos estudios se han realizado sobre muestras implicadas en episodios de intoxicación, como por ejemplo atún ahumado en frío en Dinamarca en 2004 (Emborg & Dalgaard, 2006) o iwashi maruboshi (sardina secada) en Japón en 2002 (Kanki et al., 2004).

En carne y productos cárnicos se debe distinguir entre productos frescos y fermentados. En carne fresca, la cadaverina se ha asociado principalmente a la presencia de Enterobacteriaceae, mientras que la putrescina se ha asociado con altos recuentos de microorganismos aerobios totales (Ruiz-Capillas & Jiménez-Colmenero, 2004a). En productos cárnicos frescos se han realizado distintos estudios en función del tipo de envasado durante distintos tiempos de conservación, con el fin de identificar los microorganismos productores de aminas biógenas. En estos estudios se han aislado e identificado diferentes cepas de Pseudomonas, Serratia, Staphylococcus, Enterobacter, Yersinia, Escherichia coli, Morganella, Proteus, Klebsiella, Citrobacter y Hafnia (Durlu- Özkaya et al., 2001, Balamatsia et al., 2006, Curiel et al., 2011). Por otro lado, en productos cárnicos fermentados los principales microorganismos productores de aminas biógenas suelen ser las bacterias lácticas, siendo la tiramina la amina más abundante (Ruiz-Capillas & Jiménez-Colmenero, 2004a, Latorre-Moratalla et al., 2012). Se han aislado microorganismos productores de aminas biógenas procedentes del cultivo iniciador o de la microbiota endógena de la carne, que fueron identificados como Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Weissella, Enterococcus, Staphylococcus, Carnobacterium, Citrobacter, Oenococcus, Enterobacter, Klebsiella, Proteus, Serratia y

Morganella, e incluso Pseudomonas (Bover-Cid et al., 2001, Suzzi & Gardini, 2003, de las Rivas et al., 2008, Latorre-Moratalla et al., 2010).

En los productos vegetales también debemos distinguir entre producto fresco y fermentado. En vegetales frescos las aminas biógenas se pueden formar principalmente por la presencia de distintas cepas de Enterobacteriaceae y Pseudomonas. Se han aislado e identificado distintas cepas de Klebsiella, Pantoea, Hafnia, Enterobacter, Serratia, Morganella y Aeromonas con capacidad de producir histamina, putrescina y/o cadaverina durante el almacenamiento en refrigeración de vegetales (Halász et al., 1994,

Lavizzari et al., 2010). En productos fermentados los principales productores de aminas biógenas suelen ser las bacterias lácticas, como Lactobacillus y Leuconostoc, que pueden pertenecer al cultivo iniciador o formar parte de la microbiota endógena del producto fresco (Shalaby, 1996, Penas et al., 2010).

El vino puede contener aminas biógenas que, al igual que en otros productos fermentados, suelen formarse por la actividad enzimática de las bacterias lácticas responsables de la fermentación maloláctica. Uno de los principales microorganismos formadores de aminas en vino es Oenococcus oeni, junto con cepas de Lactobacillus,

Leuconostoc y Pediococcus (Gardini et al., 2005, Landete et al., 2005, Beneduce et al., 2010, Spano et al., 2010). En la cerveza la formación de aminas biógenas sucede principalmente por la actividad de las bacterias lácticas durante la fermentación, pero también pueden estar implicadas algunas cepas de Enterobacteriaceae y de

Saccharomyces (Bokulich & Bamforth, 2013). Se han identificado cepas de Lactobacillus

y Pediococcus con actividad descarboxilasa en diversos tipos de cerveza (Izquierdo- Pulido et al., 1996a, Kalač & Křı́žek, 2003).