Potenziale Redox e Ossigeno in Microbiologia

Potenziale Redox e Disponibilità di Ossigeno

• Eh (Potenziale di ossido-riduzione): misura della tendenza di un substrato ad acquisire (ridotto) o cedere (ossidato) elettroni, espresso in mVolt.
• Eh+: valori positivi in presenza di ossigeno atmosferico.
• Eh-: valori negativi in assenza di ossigeno.
• La classificazione microbica in base all'ossigeno è correlata al potenziale redox richiesto per la crescita.

Ossigeno (O2)

• La maggior parte dei microrganismi necessita di O2 per la crescita, come accettore finale di elettroni (aerobi).
• Alcuni microrganismi trovano l'O2 tossico e non possono svilupparsi in sua presenza (anaerobi).
• Gli anaerobi: utilizzano processi fermentativi per trarre energia, utilizzando sostanze come l'acido piruvico come accettori di elettroni.
• Gli aerobi: possiedono enzimi (catalasi e superossido dismutasi) che distruggono le forme tossiche dell'ossigeno (acqua ossigenata e anione superossido).
• Anche i batteri ossigeno-tolleranti (batteri lattici) e anaerobi facoltativi possiedono alcuni di questi enzimi, mentre gli anaerobi non li hanno.

Classificazione Microbica in base alla Richiesta di Ossigeno

• Aerobi stretti: richiedono ossigeno per la crescita, usano la respirazione aerobica: glicolisi, ciclo di Krebs e sistema di trasporto degli elettroni. Esempi: Pseudomonas, micrococchi, muffe.
• Microaerofili: richiedono ossigeno per la crescita, ma in concentrazione minore rispetto a quella presente nell'aria.
• Anaerobi facoltativi: crescono sia in presenza che in assenza di ossigeno, respirano in presenza di O2 e fermentano in sua assenza. Esempi: Enterobacteriaceae, molti lieviti.
• Anaerobi obbligati: crescono solo in assenza di ossigeno libero, che è tossico per le cellule. Traggono energia da fermentazione o respirazione anaerobia. Esempi: Clostridium.
• Ossigeno-tolleranti: non utilizzano l'ossigeno per ottenere energia, ma lo tollerano grazie alla produzione di enzimi che detossificano i composti tossici dell'ossigeno (perossidasi). Esempi: batteri lattici.

Fattori che Influenzano il Potenziale Redox

• Composizione Chimica dell'Alimento: sostanze che contribuiscono a mantenere un ambiente riducente (Eh-): acido ascorbico in frutta e verdura, gruppi -SH associati alle proteine della carne.
• Presenza di Ossigeno e Capacità di Penetrazione: i valori di Eh sono più elevati (Eh+) in superficie a contatto con l'aria, mentre diventano negativi in profondità.
• Metabolismo Microbico:
  • Gli aerobi stretti riducono rapidamente l'Eh; gli anaerobi facoltativi e ossigeno-tolleranti iniziano la crescita con O2 e continuano anche in sua assenza.
  • Gli anaerobi stretti crescono solo in assenza di O2 e riducono l'Eh durante la crescita.
• Processi di Trasformazione:
  • Omogeneizzazione: aumenta l'Eh a causa della miscelazione di materie prime in presenza di aria.
  • Macinazione: aumenta la superficie di esposizione all'aria, elevando l'Eh (es. carne macinata).
  • Trattamenti Termici: riducono l'Eh (es. alimenti in scatola hanno Eh negativo).

Potenziale Redox negli Alimenti

• I valori di Eh variano a seconda delle operazioni tecnologiche applicate al prodotto.

Controllo del Potenziale Redox

• Il controllo di Eh avviene limitando l'accesso dell'ossigeno tramite il confezionamento:
  • Confezioni impermeabili o parzialmente permeabili ai gas.
  • Modifica dell'atmosfera intorno agli alimenti tramite la manipolazione di O2, azoto e anidride carbonica.

Questo quiz esplora il potenziale redox e la disponibilità di ossigeno per la crescita microbica. Scoprirai le differenze tra microrganismi aerobi e anaerobi, e il ruolo cruciale dell'ossigeno nelle loro attività metaboliche. Preparati a testare le tue conoscenze su questi importanti concetti microbiologici.