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Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica  Maria Luisa Savo Sardaro FATTORI CHE INCIDONO SULLA CRESCITA DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI...

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica  Maria Luisa Savo Sardaro FATTORI CHE INCIDONO SULLA CRESCITA DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI pH DEL SUBSTRATO Aw INTRINSECI POTENZIALE REDOX E DISPONIBILITÀ DI O2 COMPOSIZIONE ALIMENTO- CONTENUTO DI NUTRIENTI TEMPERATURA ESTRINSECI ATMOSFERA DI CONSERVAZIONE DELL’ ALIMENTO Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 2 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro COMPOSIZIONE DELL’ALIMENTO I microrganismi per crescere negli alimenti hanno bisogno di una sorgente di energia e di composti chimici Negli alimenti: MICRORGANISMI CHEMIOETEROTROFI I microrganismi trovano negli alimenti il nutrimento necessario per il proprio metabolismo plastico ed energetico La composizione di un alimento influisce sulla crescita e selezione microbica Tutti gli alimenti presentano una composizione chimica in grado di permettere lo sviluppo di quasi tutti i microrganismi Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 3 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro COMPOSIZIONE DELL’ALIMENTO Gram-positivi più esigenti di Gram-negativi entrambi i gruppi sono più esigenti di lieviti e muffe I microrganismi predominanti negli alimenti sono quelli che più facilmente sono in grado di utilizzare i nutrienti presenti. In genere i carboidrati e gli amminoacidi sono utilizzati per primi e solo quando essi diventano limitanti vengono utilizzate le forme più complesse di nutrienti Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 4 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro COMPOSIZIONE DELL’ALIMENTO Alcuni alimenti sono provvisti di strutture esterne che rappresentano una barriera efficace contro la penetrazione dei microrganismi proteggendoli dalle alterazioni: Pelle degli animali Cuticola della frutta Guscio di noci Guscio dell’uovo La raccolta, la macellazione e i trattamenti tecnologici a cui sono sottoposte le materie prime diminuiscono o eliminano l’efficacia di queste barriere. Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 5 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro COMPOSIZIONE DELL’ALIMENTO Molti alimenti possiedono naturalmente delle sostanze dotate di attività antimicrobica, che gli conferiscono un certo livello di stabilità microbiologica I vegetali sono ricchi di costituenti antimicrobici, come gli oli essenziali, i tannini, i glicosidi e le resine Anche alimenti di origine animale possiedono naturalmente sostanze con azione antimicrobica. Alcuni esempi sono rappresentati dal lisozima nelle uova Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 6 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro COMPOSIZIONE DELL’ALIMENTO Gli alimenti sono un ecosistema costituito dall’ambiente e dai microrganismi che vivono in esso. L’alimento è un ecosistema nel quale fattori intrinseci (pH, aw, nutrienti) ed estrinseci (temperatura, presenza di altri microrganismi) regolano lo sviluppo microbico Le interazioni dei fattori ambientali determinano che un microrganismo possa o no svilupparsi in quell’ecosistema Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 7 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro FATTORI CHE INCIDONO SULLA CRESCITA DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI pH DEL SUBSTRATO Aw INTRINSECI POTENZIALE REDOX E DISPONIBILITÀ DI O2 COMPOSIZIONE ALIMENTO- CONTENUTO DI NUTRIENTI TEMPERATURA ESTRINSECI ATMOSFERA DI CONSERVAZIONE DELL’ ALIMENTO Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 8 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro TEMPERATURA E COMPORTAMENTO DEI MICRORGANISMI Ogni microrganismo presenta un intervallo di temperature entro cui può crescere Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 9 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro TEMPERATURA E COMPORTAMENTO DEI MICRORGANISMI Si possono individuare tre limiti di temperatura (temperature cardinali): Minima: al di sotto non vi è più crescita in quanto le proprietà della membrana sono alterate non consentendo più il trasporto dei materiali all’interno della cellula. Attività enzimatiche rallentate Ottimale: massimo tasso di crescita temperatura. Range piuttosto ampio, anche di 5-7°C Massima: al di sopra non vi è più crescita in quanto gli enzimi sono denaturati. Anche proteine e lipidi di membrana sono danneggiati. Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 10 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro FATTORI CHE INFLUENZANO LA RESISTENZA TERMICA Tipo di cellula Età della cellula Tenore in grasso Temperatura di crescita Presenza di sali Contenuto in acqua Presenza di carboidrati Composizione substrato Presenza sostanze proteiche pH Presenza sostanze inibenti Temperature superiori alla massima di crescita provocano la morte delle cellule (azione microbicida) a seguito di: Danni irreversibili a carico di strutture vitali Fenomeni di coagulazione delle proteine Rottura della parete Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 11 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro TEMPERATURA Non sono le temperature di resistenza!!! Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 12 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro CURVA DI CRESCITA TERMOFILI Il ciclo vitale è molto breve (8-9 ore) ed i massimi livelli di carica vengono raggiunti in poche ore (4-5). Caratterizzata da una lag fase e da una fase stazionaria molto brevi, e da una log fase e fase di morte veloce MESOFILI Il ciclo vitale ha un andamento più lento (48-72 ore) Caratterizzata da una lag fase e da una fase stazionaria più lunghe, e la pendenza della log fase e fase di morte è meno ripida dei termofili PSICROFILI Il ciclo vitale è molto lungo (120 ore), tutte le fasi durano di più, i massimi livelli di carica raggiunti sono inferiori a quelli raggiunti dagli altri due gruppi Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 13 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro MICRORGANISMI PSICROFILI Si sviluppano alle temperature di refrigerazione degli alimenti (-5°C/+7°C). Quindi importanti perché responsabili delle alterazioni degli alimenti refrigerati. Fanno parte di questo gruppo alcuni batteri, lieviti, muffe. Perché possono crescere anche a basse temperature? I lipidi di membrana contengono un’alta percentuale di acidi grassi insaturi i quali abbassando il punto di solidificazione consentono alla membrana citoplasmatica di svolgere le proprie funzioni di assorbimento e trasporto dei nutrienti anche a bassa temperatura. Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 14 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro DEFINIZIONI “PSICROFILO” termine coniato nel 1902 da Schmidt-Nielsen per i microrganismi che crescono nel range di temperature compreso tra 0°C e non superiore a 15°C, con un optimum di circa 10°C “PSICROTROFO” termine coniato nel 1960 per i microrganismi in grado di crescere tra 0° e 7°C. ma con un optimum maggiore 25-30°C La maggior parte degli psicrotrofi sono mesofili. Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 15 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro MICRORGANISMI MESOFILI Questo gruppo comprende tutti i microrganismi patogeni per l’uomo e gli animali per cui la loro presenza in un alimento rappresenta sempre un fattore di rischio Sono largamente diffusi nell’ambiente (suolo e acqua). Molti di questi microrganismi patogeni sono in grado tuttavia di riprodursi, anche se con tempi di duplicazione lunghi, a temperature inferiori a 10°C Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 16 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro MICRORGANISMI TERMOFILI E’ un gruppo di microrganismi di scarsa importanza pratica in microbiologia alimentare (alterativa o patogena), almeno nei nostri climi. Tuttavia la loro presenza può rappresentare una causa di alterazione per quei prodotti, in particolare conserve, commercializzati in luoghi dove la temperatura ambiente può raggiungere valori elevati. Questi microrganismi invece sono importanti come protecnologici (colture starter) Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 17 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro EFFETTO TEMPERATURA ALTE TEMPERATURE BASSE TEMPERATURE Cell. vegetative morte Cell. vegetative Arresto crescita Spore Ne determinano morte Spore Non ne influenzano vitalità Tossine Vengono inattivate per la maggior Tossine Non ne influenzano l’attività parte (eccezione: tossina S. aureus, E. coli, B. cereus) Enzimi microbici Enzimi microbici Alcuni svolgono attività anche a basse Alcuni sopportano trattamenti sterilizzanti e danno temperature (sotto 0°C) fenomeni alterativi nei prodotti finiti durante la conservazione Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 18 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro CONTROLLO DEI MICRORGANISMI CON LA TEMPERATURA congelamento Utilizzo di basse temperature refrigerazione pastorizzazione Utilizzo di alte temperature sterilizzazione Nel settore dell’industria alimentare vengono utilizzate sia le basse che le alte temperature, singolarmente oppure associate tra loro quando ad esempio un alimento sottoposto a trattamento termico elevato viene successivamente conservato a bassa temperatura fino al momento del consumo Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 19 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro FATTORI CHE INCIDONO SULLA CRESCITA DEI MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI pH DEL SUBSTRATO Aw INTRINSECI POTENZIALE REDOX E DISPONIBILITÀ DI O2 COMPOSIZIONE ALIMENTO- CONTENUTO DI NUTRIENTI TEMPERATURA ESTRINSECI ATMOSFERA DI CONSERVAZIONE DELL’ ALIMENTO Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 20 di 21  Maria Luisa Savo Sardaro ATMOSFERA DI CONSERVAZIONE DELL’ ALIMENTO Il confezionamento degli alimenti, oltre a proteggerli da alterazioni di natura chimica, fisica e biologica, consente di controllare il tipo di atmosfera che circonda l’alimento stesso, influenzando così lo sviluppo microbico. La composizione e la concentrazione dei gas dell’ambiente di conservazione di un alimento, dipende dalla permeabilità della confezione ai diversi tipi di gas utilizzati. Gli alimenti conservati in imballaggi permeabili ai gas, le condizioni sono quelle tipicamente aerobiche, con le note conseguenze sullo sviluppo microbico. Utilizzando imballaggi in materiale impermeabile o con permeabilità selettiva a diversi gas, è possibile sostituire l’aria della confezione con concentrazioni note di ossigeno, anidride carbonica e azoto. confezionamento in atmosfera modificata o protettiva Parametri estrinseci che influenzano la crescita microbica 21 di 21