Fatores que controlam a atividade microbiana nos alimentos PDF

SEGURANÇA e MICROBIOLOGIA ALIMENTAR Fatores que controlam a atividade microbiana nos alimentos Universidade de Aveiro 1  Factores...

SEGURANÇA e MICROBIOLOGIA ALIMENTAR Fatores que controlam a atividade microbiana nos alimentos Universidade de Aveiro 1  Factores Características dos Factores que alimentos que caracterizam o influenciam o ambiente em crescimento dos que o alimento microrganismos se encontra Factores que condicionam a Factores Factores intrínsecos extrínsecos actividade microbiana  O conhecimento do modo de MICRORGANISMOS actuação dos vários factores que condicionam a actividade microbiana na microbiologia Prever quais os microrganismos com maior alimentar é muito importante probabilidade de alterar o  No caso dos alimentos estes alimento Conservação factores podem ser do produto extrínsecos ou intrínsecos Agir de forma orientada alimentar ex. escolher o método de tratamento mais adequado para a produção 2  pH Factores intrínsecos  Das características intrínsecas com interesse em Microbiologia dos Alimentos destacam-se:  pH  humidade e aw  potencial de oxidação-redução  nutrientes  substâncias inibidoras  estruturas biológicas 3 pH  Maioria dos microrganismos apresenta faixa estreita de pH óptimo  Neutrófilos – 5,5-8,5  Acidófilos – 1,0-3,0  Alcalófilos – 9,0-11,0  pH regulado por sistemas de transporte de protões na membrana  As bactérias, especialmente as patogénicas, são mais exigentes em relação ao pH do que os fungos  As bactérias crescem melhor na gama de pH 6,5-7,5; a maior parte não cresce a pH < 4  Os fungos crescem melhor na gama de pH 5-6. 4 Adelaide Almeida  pH Microrganismo pH mínimo pH máximo Escherichia coli 4,4 9,0 Salmonella typhi 4,5 8,0 Streptococcus lactis 4,3 - Lactobacillus sp 3,0 7,2 Bolores 1,5-2,0 11,0 Leveduras 1,5 8,0-8,5 Valores máximos e mínimos de pH que permitem o crescimento de algumas estirpes microbianas. 5  pH Como a maior parte das bactérias não crescem em condições ácidas, os alimentos ácidos (caso da fruta) raramente são contaminados por estas As alterações são causadas essencialmente por bolores e leveduras A acidez dos frutos representa uma defesa natural contra microrganismos Os legumes, carnes, pescados e lacticínios tem pH final cerca de 5 ou superiores pelo que sofrem alterações por uma gama variada de microrganismos Há alimentos cujo pH baixo não é devido às suas características próprias mas sim à ação de microrganismos transformadores que os tornam mais ricos e aumentam a sua estabilidade, é o caso dos leites fermentados 6 pH 7 Actividade da água Os microrganismos não se multiplicam na ausência de água Exigências em água medidas em termos de água livre ou de actividade de água (aw - “activity water”) A aw: razão existente entre a pressão do vapor de água do substracto e a pressão do vapor da água pura à mesma temperatura O crescimento diminui quando se reduz a aw A maior parte das bactérias não cresce a aw < 0,91; Staphylococcus aureus cresce a aw > 0,86; fungos crescem a aw ≤ 0,8 8 Adelaide Almeida  aw Actividade da água (aw) Microrganismo aw mínimo Bactérias de deterioração 0,91 Leveduras de deterioração 0,88 Bolores de deterioração 0,80 Bactérias halófilas 0,75 Bolores xerófilas 0,65 Leveduras osmófilas 0,60 Valores mínimos de aw necessários para o crescimento de alguns grupos de microrganismos. 9  aw  Quando se baixa o valor de aw a deterioração dos alimentos diminui, pelo que na indústria alimentar são usados vários métodos para baixar este valor:  aumento da concentração das soluções, a água livre combina-se com os solutos deixando de estar disponível para os microrganismos  aumento da concentração de gelificantes  congelamento dos alimentos  a água solidifica deixando de estar disponível  desidratação dos alimentos  reduz a água livre, exemplo leite  liofilização dos alimentos  o alimento é congelado a temperaturas muito baixas e sublimado em vácuo 10 Pressão osmótica Os microrganismos regulam a osmolaridade através de transporte activo de iões K+ no interior da célula e excreção de putrescina (várias cargas positivas por molécula) Se a concentração de soluto no ambiente for alta as células perdem água e plasmolizam (microrganismos 70% de água) O sal e o açúcar preservam os alimentos porque aumentam a concentração osmótica no ambiente exterior 11 Pressão osmótica Os microrganismos podem ser classificados de acordo com a tolerância à pressão osmótica em: – Xerofílicos, crescem a alta pressão osmótica (gostam de secura, valores de aw baixos) - termo geralmente aplicado a bolores – Osmofílicos, crescem a alta pressão osmótica - termo geralmente aplicado a leveduras – Halófilos, requerem sal para crescer - termo aplicado geralmente a bactérias halófilos extremos, adaptadas a altas concentrações de sal, a maior parte requer pelo menos 30% NaCl para sobreviver halófilos facultativos, toleram concentrações de sal de 2-15%, mas não requerem sal para crescer 12 Potencial oxidação-redução Capacidade de um substracto para perder ou ganhar electrões. Quando os electrões passam de um substracto para outro criasse uma diferença de potencial que é expressa em mv e designada por Eh Os microrganismos tem exigências em Eh muito diferentes – Microrganismos aeróbios - valores Eh + – Microrganismos anaeróbios - valores Eh - Alguns microrganismos são incapazes de se adaptarem a diferenças de potencial de oxidação-redução Existem nos alimentos substâncias que ajudam a manter o Eh negativo – grupos SH nas carnes – Ác. ascórbico e açúcares redutores nos frutos e legumes O Eh varia com os alimentos, valores muito importantes para prevenir degradação dos alimentos: – origem vegetal +300 a +400 mv – carne inteira (em peça) -200 mv – carne picada +200 mv 13 – queijos -20 a 200 mv  Nutrientes Nutrientes Bolores são os menos exigentes, seguindo-se, as leveduras, as bactérias Gram negativas e as bactérias Gram positivas Os microrganismos uam como fontes de energia açúcares, álcoois, peptídeos, aminoácidos, ác orgânicos e os seus sais, raramente amido, celulose e gorduras As principais fontes de energia são os açúcares simples – a maior parte usa a glucose, – alguns não conseguem usar a lactose e não conseguem crescer no leite – outros não conseguem degradar a maltose As principais fontes de azoto são os aminoácidos – alguns microrganismos conseguem usar moléculas mais complexas, como peptídeos e proteínas – outros usam o amoníaco ou nitratos (ex. Pseudomonas) As exigências em vitaminas são essencialmente o complexo B – a maior parte dos microrganismos, excepção bactérias de Gram positivo, são capazes de sintetizar estes compostos 14  Substâncias inibidoras Substâncias inibidoras Alguns alimentos contêm substâncias que inibem ou destroem os microrganismos, exs: lactenina no leite crú lisozima na clara do ovo Outros microrganismos produzem substâncias que podem inibir o crescimento de outros microrganismos bactérias propriónicas do queijo – produzem ácido propriónico que inibe o crescimento de bolores estirpes de Streptococcus lactis produzem nisina que inibe o Clostridium butyricum que aparece em alguns queijos Certos microrganismos destroem compostos inibidores alguns bolores e bactérias degradam compostos fenólicos e o ácido benzóico (que são adicionados aos alimentos) algumas leveduras destroem o dióxido de enxofre 15 Lactobacillus inactiva a nisina  Barreiras físicas Barreiras físicas Algumas estruturas de proteção física dos alimentos impedem a entrada dos microrganismos contaminantes, aumentando a sua conservação tegumentos das sementes casca dos frutos conchas dos bivalves casca dos ovos pele dos animais 16  Temperatura Factores extrínsecos Os fatores extrínsecos são as características do ambiente (principalmente as do armazenamento) e afetam tanto o alimento como a sua microflora Factores extrínsecos mais importantes:  temperatura  humidade relativa  oxigénio  presença e concentração de outros gases 17 Temperatura  Os microrganismos crescem a diferentes temperaturas:  psicrófilos, gama -8-20°C, óptimo 10°C  mésofilos, gama 10-50°C, óptimo 37°C Frio extremo também mata  termófilos, gama 40-73°C, óptimo 65°C  termófilos extremos, gama 68-100°C, óptimo 90°C  Temperatura extrema relacionada com termoestabilidade das proteínas 18 Temperatura 19 Adelaide Almeida  Temperatura a maior parte dos microrganismos são mesófilos, são a quase totalidade dos microrganismos patogénicos para o homem e animais de sangue quente e a maior parte das estirpes com interesse em Microbiologia Alimentar algumas microrganismos mesófilos conseguem crescer a temperaturas inferiores à sua gama normal e são chamados de psicotróficos crescem em alimentos refrigerados por longos períodos deteriorando-os (e mesmo nos congelados), exs: – Staphylococci deposita toxinas em saladas, carnes frias, restos alimentares – Campylobacter sp, pode ser infeccioso – Proteus vulgaris, causa enegrecimento dos ovos e cheiro a podre os microrganismos termófilos são contaminantes importantes de produtos derivados do leite porque sobrevivem à pasteurização os géneros Bacillus e Clostridium merecem atenção especial na indústria alimentar porque produzem esporos resistentes ao calor 20  Temperatura Características de resistência à temperatura dos microrganismos  Letalidade em função do tempo de aquecimento a temperatura constante Aquecimento de cultura pura de microrganismos ou dos seus esporos a uma temperatura constante  redução logarítmica ao longo do tempo Esta redução é inversamente proporcional ao tempo de aquecimento, podendo calcular-se através da contagem dos organismos sobreviventes - tempo de redução decimal D Valor de D é característico para um determinado organismo e define-se como: tempo (em minutos) de aquecimento, a temperatura constante, necessário para reduzir a população de um ciclo logarítmico, isto é, 90% da população A temperatura a que D é aplicado é indicada em subscripto, ex. D65 21  Temperatura Graficando em papel semi- logaritmico, o nº de bactérias viáveis no eixo das ordenadas e o tempo no eixo das abcissas obtém-se uma recta sobre a qual se pode calcular o valor de D Tempo de aquecimento a Nº de microrganismos viáveis temperatura constante (min) 0 103 (população inicial) D 102 (10% dos sobreviventes) 2D 101 (10% dos sobreviventes) 3D 102 (10% dos sobreviventes) 4D 100 (10% dos sobreviventes) 5D 10-1 (10% dos sobreviventes) 6D 10-2 (10% dos sobreviventes) 7D 10-3 (10% dos sobreviventes) 22  Temperatura Não é possível destruir a população microbiana e é tanto mais difícil quanto maior for a população inicial Não faz sentido falar de fração de microrganismos sobreviventes, os dados são interpretados como probabilidade de sobrevivência correspondente à hipótese de presença de microrganismos Exemplo: – valores de D de 10-1, 10-2, 10-3 correspondem à probabilidade de existência de um organismo em 10, 100 e 1000, respectivamente, no processo de aquecimento – se o D72 para Salmonella senftenberg no leite for de 1,5 segundos, a pasteurização a 72°C durante 15 segundos reduzirá o teor a 10D; se assumirmos que a incidência de Salmonella no leite é de 1 u.f.c./l, após pasteurização o teor será reduzido a 10-10 o que significa que um pacote de 1 litro em cada 10 biliões contem Salmonella 23  Temperatura Letalidade em função da temperatura de aquecimento Tempo de aquecimento fixo e variando a temperatura observa-se a influência da temperatura no tempo de redução decimal de uma população microbiana Representando graficamente em papel semi-logarítmico os valores de D contra os valores de temperatura obtêm-se uma recta cuja inclinação indica a influência da variação da temperatura no efeito letal dos tratamentos térmicos e permite calcular Z - número de graus que é necessário aumentar a temperatura para que D seja reduzido de um ciclo logarítmico 24  Temperatura Os valores de D e de Z definem a resistência ao calor de um microrganismo permitindo determinar que temperatura e que tempo deve ser aplicado a um determinado alimento para se obter um determinado efeito esterilizador (efeito letal) Resistência microbiana ao calor 25  Temperatura Grupo 1: - pouco ácidos (pH>5,0), produtos animais e alguns vegetais Grupo 2: - mediamente ácidos (pH 4,5-5,0), muitos pratos cozinhados e molhos Grupo 3: - ácidos (pH 3,7-4,5), tomates, pêras, ananás e outros frutos Grupo 4: - muito ácidos (pH