Crescita microbica negli alimenti

Fattori che influenzano la crescita microbica negli alimenti

• I microrganismi hanno bisogno di nutrienti per crescere negli alimenti, soprattutto carboidrati e amminoacidi, per poi passare a forme nutrizionali complesse se necessari.
• La composizione dell'alimento influenza quale tipo di microrganismo cresce e prevale. (Microrganismi gram-positivi hanno esigenze maggiori rispetto ai gram-negativi, che hanno entrambe esigenze maggiori rispetto a lieviti e muffe.)
• Alcuni alimenti hanno naturalmente sostanze antimicrobiche (es. oli essenziali, tannini, glicosidi, resine nei vegetali; lisozima nelle uova).
• L'alimento è un ecosistema con fattori intrinseci (pH, acqua disponibile, nutrienti) ed estrinseci (temperatura, altri microrganismi) che regolano la crescita microbica.

Temperatura e crescita microbica

• Ogni microrganismo ha un range di temperature in cui può crescere. I limiti sono:
  • Temperatura minima: Sotto questo limite, la crescita si arresta per alterazioni di membrana che inibiscono il trasporto di nutrienti e rallentamento di attività enzimatiche.
  • Temperatura ottimale: Temperatura per il massimo tasso di crescita. Range solitamente ampio.
  • Temperatura massima: Superato questo limite, gli enzimi si denaturano, con danni alle proteine e ai lipidi di membrana, interrompendo lo sviluppo microbico.
• La resistenza termica dipende da: tipo di cellula, età della cellula, temperatura di crescita, contenuto d'acqua, composizione del substrato, pH, presenza di inibitori, presenza di lipidi, sali, carboidrati e proteine disciolte. Le temperature superiori alla massima provocano morte cellulare per danni irrimediabili, coagulazione delle proteine e rottura della parete cellulare.

Classi di microrganismi in base alla temperatura di crescita

• Termo-fili: Ciclo vitale rapido (8-9 ore), carico massimo in poche ore (4-5). Lag phase e stasi veloci, log phase e fase di morte rapide.
• Meso-fili: Ciclo vitale più lento (48-72 ore). Lag phase e phasestazionaria più lunghe, log phase e fase di morte meno ripida rispetto ai termo-fili.
• Psico-fili: Si sviluppano a temperature di refrigerazione (-5°C/+7°C), alterano alimenti refrigerati e sono responsabili di questo tipo di contaminazione. Con acidi grassi insaturi che permettono alla membrana cellulare di lavorare a queste basse temperature.
• I lipidi di membrana in psicrofili contengono una quantità maggiore di acidi grassi insaturi. Questo abbassa il punto di fusione della membrana, permettendo alle funzioni di assorbimento e trasporto di nutrienti di avvenire anche a basse temperature.

Definizioni: Psicrofilo e Psicrotrofo

• Psicrofilo: (1902) Cresce nell'intervallo 0°C – 15°C, con optimum a circa 10°C.
• Psicrotrofo: (1960) Cresce tra 0°C e 7°C, ma con optimum intorno ai 25-30°C. La maggior parte sono mesofili.

Microrganismi Mesofili

• Comprendono microrganismi patogeni per animali e umani, rappresentando un rischio per l'alimento.
• Sono largamente presenti in acqua e suolo. Alcuni possono proliferare anche a temperature sotto i 10°C, ma con tempi di duplicazione più lunghi.

Microrganismi Termofili

• Di scarsa importanza in microbiologia alimentare nei climi temperati, ma rappresentano rischio d’alterazione in luoghi con temperature ambientali elevate (conserve). Importanti in processi tecnologici (colture starter).

Alte e Basse temperature

• Alte temperature:
  • Le cellule vegetali e tossine muoiono ad alte temperature. Gli enzimi microbici vengono in gran parte inattivati (eccezioni).
• Basse temperature:
  • Le cellule vegetali vanno in arresto di crescita, ma le spore non sono influenzate. Gli enzimi microbici possono continuare a svolgere la loro attività anche a basse temperature. Le tossine non vengono influenzate.

Controllo della crescita microbica con la temperatura

• Basse temperature (congelamento, refrigerazione)
• Alte temperature (pastorizzazione, sterilizzazione)
• Applicazione di entrambe a seconda del prodotto e conservazione.

Atmosfera di conservazione

• Il confezionamento può controllare l'atmosfera intorno all'alimento, limitando lo sviluppo microbico.
• La composizione gassosa dipende dalla permeabilità dell'imballaggio.
• Le confezioni permeabili permettono un’atmosfera aerobica, mentre quelle impermeabili (o selettivamente permeabili) permettono di controllare l'atmosfera (aria modificata con concentrazioni di gas come O2, CO2 e azoto).