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lOMoARcPSD|27361250 Sintesi Microbiologia 12-2020 Microbiologia (Università telematica San Raffaele Roma) Scansiona per aprire su Studocu Studocu non è sponsorizzato o supportato da nessuna università o ateneo. Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 MICROBIOLOGIA COS’E’ LA MICROBIOLOGIA E DI QUALI TECNICHE SI AVVALE La microbiologia studia i microrganismi e la loro attività. Studia organismi molto piccoli (quali ad esempio i batteri, la cui dimensione è di 1 micrometro) che non possono essere studiati ad occhio nudo (il limite dell’occhio umano è 100-200 micrometri), per cui si utilizzano strumenti quali il microscopio. Si avvale di tecniche di sterilizzazione (es. autoclavi) e di mezzi di coltura (pura) utili per l’isolamento e la crescita dei microrganismi. IMPORTANZA DEI MICRORGANISMI Possono essere: Causa di malattie (nel mondo vegetale o animale) Causa di degradazione di alimenti Sono anche essenziali per la vita (fertilizzazione del suolo e per i cicli geochimici) Importanti per la conservazione (microrganismi protecnologici nelle fermentazioni degli alimenti) Utilizzati come produttori di farmaci e molecole per uso industriale BIOGENESI O ABIOGENESI? Biogenesi: gli organismi viventi si riproducono solo a partire da altri organismi viventi (attraverso la riproduzione). Teoria attribuita a Pasteur (che confuta l’abiogenesi). LA VITA DERIVA DALLA VITA Abiogenesi: generazione spontanea. La vita si origina da sostanze non viventi. Aristotele (384-322 a.C.) pensava che gli animali potessero originarsi spontaneamente dalle piante e dal terreno. POSTULATI DI KOCH 1. L’agente causale di una malattia deve essere PRESENTE IN TUTTI I CASI DI MALATTIA di cui è ritenuto responsabile e deve essere invece assente negli individui sani 2. L’agente causale deve essere ISOLATO dall’individuo aﬀetto e coltivato in coltura pura. 3. L’INOCULO di una coltura pura dell’agente causale deve dare origine alla comparsa della malattia 4. L’agente causale deve essere RE-ISOLATO dall’individuo infettato sperimentalmente. CLASSIFICAZIONE DEGLI ESSERI VIVENTI. DOMINI DOMINIO BACTERIA. Batteri gruppo diversificato e abbondante. Sono procarioti (privi di nucleo). Si trovano ovunque sulla terra DOMINIO ARCHEA. Anche questi sono procarioti, con caratteristiche biochimiche più aﬃni agli eucarioti che ai batteri. Vivono in ambienti estremi DOMINIO EUKARYA. Sono gli eucarioti (4 REGNI: Funghi, Protisti, Piante, Animali). Unicellulari (ad es. lievito come Saccharomyces cerevisiae) o pluricellulari (muﬀe). Riproduzione sessuata. Troviamo funghi, vegetali ed esseri umani. E protisti (che non sono né animali, né piante né funghi) CLASSIFICAZIONE DEGLI ESSERI VIVENTI. TASSONOMIA TASSONOMIA: branca della batteriologia responsabile della caratterizzazione dei m.o. e organizzazione in gruppi aﬃni (TAXA). Si occupa della Nomenclatura, Classificazione e Identificazione dei batteri Unità tassonomica: insieme di ceppi batterici con caratteristiche fenotipiche comuni. CEPPO o clone: insieme di cellule geneticamente identiche, derivate da una subcultura di una singola colonia isolata in purezza. CEPPO TIPO (type strain): coltura da cui è stata descritta originariamente la specie. CEPPO DI REFERENZA: coltura usata in studi di malattie infettive. (Diversi ceppi per diversi usi) ALBERI FILOGENETICI. diagramma che mostra le relazioni di discendenza comune di gruppi tassonomici di organismi. Dominio — > Phylum —> Classe —> Ordine —> Famiglia —> Genere —> Specie 1 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 BIOTIPI O BIOVARS: ceppi caratterizzati da diﬀerenze biochimiche o fisiologiche SIEROPITI O SEROVARS: ceppi caratterizzati da diﬀerenza antigeniche FAGOTIPI o PHAGOVARS: ceppi caratterizzati da diﬀerenze in sensibilità a diversi batteriofagi RESISTOTIPI: ceppi caratterizzati da diﬀerenza nella resistenza agli antibiotici Classificazione di Linneo. 2 parole latine. 1^ (iniziale Maiuscola): GENERE. 2^ (iniziali minuscola): SPECIE: MATODI PER CLASSIFICARE UN BATTERIO 1. Metodi microbiologici tradizionali basati sulla osservazione delle caratteristiche fenotipiche del ceppo isolato (Colorazione di Gram) 2. Metodi microbiologici avanzati basati sullo studio delle sequenze genetiche quindi del carattere genetico legato al DNA specifico del ceppo isolato. (Sequenziamento del DNA – rRNA 16S per i procarioti) Il metodo di sequenziamento del DNA ci permette di identificare la specie batterica di appartenenza. Il 16S è un gene ribosomiale molto conservato nelle specie batteriche procariote. È un gene molto lungo che dopo la trascrizione assume una particolare struttura secondaria. Codifica la subunità piccola del ribosoma procariota (negli eucarioti è il 18S rRNA) È l’orologio molecolare più usato per studiare la filogenesi ed identificare i batteri perché ha un basso tasso di mutazione (la maggior parte delle mutazioni producono ribosomi non funzionanti) Nella sequenza del gene 16S rRNA si riconoscono diverse regioni: Regioni CONSERVATE universali, che hanno la stessa sequenza in tutti i batteri Regioni SEMICONSERVATE, che hanno sequenza uguale tra batteri dello stesso TAXON Regioni VARIABILI, che hanno la stessa sequenza tra batteri della stessa specie Confrontando la sequenza di questo gene di diversi batteri è possibile: Quantificare la distanza filogenetica Determinare la diversità tra gli organismi Identificare un batterio: se 2 organismi hanno 16S rRNA con più del 97% delle base omologhe allora appartengono alla stessa specie. 2 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 PROCARIOTI. PARETE CELLULARE La categoria dei m.o. comprende: virus, batteri, funghi, protozoi ed alcuni tipi di alghe. Le cellule microbiche possono essere PROCARIOTE (archeobatteri, eubatteri) EUCARIOTE (protisti, funghi, piante, animali) queste ultime a differenza delle cellule procariote hanno un nucleo delimitato da una membrana che lo separa dal citoplasma, organelli interni (mitocondri, cloroplasti, ecc.), e complessi di membrane. Nelle cellule procariote è presente un NUCLEOIDE ovvero una zona a maggior densità di cromosoma batterico (DNA circolare) non delimitata da membrana che lo separa dal citoplasma. Il citoplasma è formato da CYTOSOL, ribosomi, particelle insolubili in sospensione. Nel citoplasma avvengono le reazioni biochimiche dei procarioti. Nel citoplasma troviamo inoltre i plasmidi che sono dei piccoli anelli di DNA circolare che portano poche informazioni “geni”. I plasmidi possono passare da una cellula batterica a un’altra (trasformazione batterica). Nella cellula eucariota, abbiamo un nucleo dotato di nucleoli all’interno del quale avviene la sintesi - trascrizione di RNA ribosomali e assemblaggio dei ribosomi. PILI: determinano la capacità di aderire alle superfici. Per esempio, per creare BIOFILM (colonie) che causano contaminazione MEMBRANA PLASMATICA: è una barriera selettiva e semipermeabile. Costituita da un doppio strato di molecole lipidiche, rappresenta la struttura portante. Ha una funzione di scambio con l’esterno di acqua e soluti (proteine di trasporto) ma è anche importante durante la divisione cellulare. È sede di proteine, di enzimi e dei processi di fosforilazione ossidativa nei batteri che producono ATP attraverso la respirazione. (Nelle cellule eucariote tutto questo si trova nei mitocondri). La MP ha una funzione fondamentale nelle attività metaboliche della cellula soprattutto nelle fasi della fermentazione. FLAGELLI: permettono il movimento della cellula procariota. Non tutti i batteri possiedono i flagelli. PARETE CELLULARE ricopre la membrana plasmatica e conferisce forma e rigidità alle cellule batteriche. Dalla diﬀerente parete cellulare deriva la resistenza agli antibiotici. È UNA CARATTERIZZAZIONE MOLTO PRECISA, TIPICA DEI BATTERI. Le sue funzioni sono: Controllo osmotico (anti lisi osmotica) Determina la forma del nostro m.o. (bastoncini, cocchi, a virgola, a virgola, a spirale) Caratteristica tintoria (possiamo distinguere GRAM+: blu-violetto o GRAM-: rosa) Virulenza e patogenicità i diversi strati della parete cellulare determinano anche la resistenza agli antibiotici Costituisce il bersaglio di molti antibiotici. La selettività degli antibiotici dipende dalla capacità di rompere la parete cellulare solo di alcuni m.o. e di altri no. La struttura della parete cellulare diﬀerisce tra i batteri GRAM+ e GRAM- CAPSULA. È il rivestimento più esterno della parete cellulare di alcuni m.o. È un polisaccaride complesso. È presente sia nei GRAM+ sia GRAM-. Conferisce l’adesione al substrato. La capsula o lo strato mucoso contribuiscono alla formazione dei BIOFILM Rappresenta un meccanismo di difesa. Ostacola la fagocitosi, protegge da virus e sostanze tossiche. Determina una capacità di protezione dalla disidratazione (capacità di sopravvivenza anche quando ci sono livelli di acqua liberi molto bassi). Come nel caso del Bacillus cereus (GRAM+ sporigeno), che produce spore termoresistenti (Spore di B. cereus sono state trovate addirittura nel latte in polvere) È spesso costituita da polisaccaridi ad alto peso molecolare (ad es. ESOPOLISACCARIDI, EPS); Polimeri extracellullari secreti nell’ambiente (es. nel latte). Come ad esempio per il L. Bulgaricus e S. Thermophilus. o il Leuconostoc per il pane a pasta acida. Sono emulsionanti. Per questi batteri, gli EPS contribuiscono alla texture (del pane). Sono stati studiati per il loro eﬀetto PREBIOTICO e immunomodulatorio. Producono omopolisacccaridi come fruttani beta glucani. Determina la patogenicità, come nel caso dello Streptococcus pneumoniae. 3 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 GRAM+ E GRAM-. SI DIFFERENZIANO PER LA PARETE CELLULARE GRAM+. La parete cellulare è formata da uno strato SPESSO (e unico) di PEPTIDOGLICANO (MUREINA), con molti legami crociati. Questo è responsabile della ritenzione del colorante viola (trattato con cristalli violetto). Quindi, applicando la fucsina, permane il viola. Per rompere la parete cellulare di alcuni GRAM+ è suﬃciente il LISOZIMA – contenuto nell’albume uovo o nella saliva di alcuni animali - (che ha azione litica). GRAM-. La parete cellulare è formata da uno strato più SOTTILE di PEPTIDOGLICANO (MUREINA), con meno legami crociati. Ecco perché cedono prima la colorazione violetta. Al di sopra dello strato di mureina vi è una MEMBRANA ESTERNA MEMBRANA ESTERNA dei GRAM-. È una membrana a doppio strato, costituita da fosfolipidi. Ma anche di proteine e polisaccaridi (hanno una funzione di protezione). Funge da barriera per il passaggio di sostanze, compresi i farmaci. Determina l’adesione dei m.o. e va ad influire sulla capacità di formare BIOFILM. Per rompere la membrana esterna ed estrarre il DNA può essere necessario l’azoto liquido. I lipidi e i polisaccaridi sono strettamente legati tra loro a formare un complesso lipopolisaccaridico (LPS) Lipopolisaccaride (LPS), una endotossina, un composto tossico che si sviluppa all'interno dei batteri patogeni. Vi è una: LIPIDE A. La porzione lipidica, che aﬀonda nel copro batterico. È la componente tossica dell’endotossina ANTIGENE O, la regione estrema del lipopolisaccaride, polisaccaridica e con funzioni antigeniche. APPROFINDIMENTO COLORAZIONE BATTERICA. Mentre alcuni organismi cellulari sono naturalmente dotati di pigmenti, i batteri per esempio non lo sono e pertanto una volta posizionati sul vetrino del microscopio e una volta illuminati non vedremo nulla quindi è necessario colorarli. Esistono due tipi di colorazione: la colorazione semplice e la colorazione di Gram. La colorazione semplice può essere effettuata con il blu di metilene ma è soltanto un esempio di colorante. Si posiziona una coltura di cellule su un vetrino, si disperdono le cellule all'interno di una soluzione fisiologica sterile, si lascia asciugare questa parte acquosa, si passa il vetrino su un becco bunsen per fare in modo che le cellule si attacchino al vetro e dopodiché si aggiunge una goccia di colorante. Una volta asciugato si mette il vetrino nel microscopio. La colorazione di Gram è molto più complessa perché si utilizzano due tipi di coloranti. Grazie a questa colorazione possiamo distinguere batteri Gran positivi e Gram negativi. Si utilizza due coloranti: uno basico e uno acido, questa colorazione è stata inconsapevolmente scoperta da Gram a cui si deve il nome a fine 800. Si utilizza un primo colorante basico tipo il cristalvioletto e tutte le cellule presenti sul vetrino assorbiranno questo colorante, la seconda fase prevede l’aggiunta sul vetrino di una soluzione iodo iodurata per un minuto per andare a formare dei cristalli più grandi. Nella terza fase si utilizza una soluzione decolorante di acetone con alcol al 50%. Alcune cellule subiscono l'azione del decolorante mentre altre cellule trattengono il colore viola. Nella quarta fase si aggiunge un secondo colorante di contrasto la fucsina, le cellule decolorate assorbono il nuovo colorante. Le cellule colorate in rosso sono denominate Gram negativi mentre le cellule che restano colorate in violetto Gram positivi. Questa colorazione è molto importante perché è il primo passo diagnostico per identificare un m.o. 4 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA FORMA La parete cellulare determina la forma di un batterio Sferica. Abbiamo i cocchi quando sono singoli, che possono essere diplococchi (2), tetradi (4), sarcine (8), Streptococchi (a catena), Stafilococchi (a grappolo). Qui troviamo ad es. lo Streptococcus. thermophilus, usato per lo yogurt. Bastoncelli. A bastoncino: Bacilli (singoli), diplobacilli (2), streptobacilli (a catena). O cocco-bacilli se di forma mista Spiralati. Vibrioni (a virgola), come quello del Vibrio colerae. Spirilli (a spirale). Spirochete (con più curve) RIPRODUZIONE PROCARIOTI E LIEVITI I procarioti si riproducono per via ASESSUATA. SCISSIONE BINARIA. Con la scissione binaria si ottengono due cellule di dimensione e contenuto pressoché identico. Questo processo si ripete di continuo, ogni divisione impiega circa 30 minuti. Duplicazione del cromosoma batterico (DNA) Segregazione del cromosoma ai due poli della cellula Divisione cellulare (citodieresi) La gemmazione cioè la produzione di cellulae più piccole da una cellula “madre” è invece propria dei lieviti. GENERAZIONE SPORE: limita lo sviluppo ed entra in una fase di quiescenza. COMUNICAZIONE: la capacità di comunicare viene definita Quorum Sensing delle cellule. È all’interno della capsula e alla presenza di polisaccaridi che avviene questa comunicazione. Le cellule comunicano o interagiscono soprattutto per mezzo di sostanze chimiche rilasciate nell’ambiente o assunte da questo. CLASSIFICAZIONE IN BASE A NUTRIMENTO Batteri autotrofi. Sintetizzano molecole biologiche ad alta energia da molecole inorganiche a bassa energia (es. batteri fotosintetici che utilizzano energia luminosa per produrre energia e batteri chemiosintetici che utilizzano composti inorganici per il loro fabbisogno energetico). PRODUTTORI. Batteri eterotrofi. Utilizzano molecole organiche sintetizzate da altri organismi autotrofi. CONSUMATORI. SVILUPPO DI MICRORGANISMI. CURVA DI CRESCITA Nel corso della produzione, trasformazione, trasporto, conservazione e consumo di un alimento, i m.o. che lo contaminano possono: crescere, sopravvivere e morire in funzione dell’azione esercitata da una serie di fattori ecologici. Quando le condizioni sono favorevoli, i m.o. si moltiplicano, aumentano e come numero e massa. È possibile rappresentare graficamente il ciclo di crescita di una popolazione batterica con una curva approssimativamente sigmoidale per descrivere nelle varie fasi (4) le caratteristiche di sviluppo microbiche. FASE LAG. Di adattamento, latenza. È un adattamento dei microrganismi nel nuovo ambiente. Più breve nei termofili. Molto più dilatata nei psicrofili. È un parametro molto importante, nel controllo dei m.o. indesiderati è preferibile estendere la fase di lag il più possibile. FASE DI CRESCITA (esponenziale). Maggiore nei termofili, minore negli psicrofili. La velocità di crescita è determinata dalla pendenza del segmento. Questa fase termina a causa dell’esaurimento di nutrienti essenziali o per meccanismi connessi al quorum sensing. FASE STAZIONARIA DI SOPRAVVIVENZA. Legata al quorum sensing, la capacità di comunicare e percepire nutrienti. Viene indotta la differenziazione che porterà alla formazione delle endospore FASE DI MORTE il numero dei nuovi organismi è inferiore al numero di organismi che muoiono La fase LAG e di CRESCITA dipendono dai nutrienti e dalla temperatura. 5 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 FATTORI CHE INFLUENZANO LA CRESCITA MICROBICA FATTORI INTRISECI Sono l’espressione delle caratteristiche fisiche e biologiche dell’alimento. Sono: pH, Attività dell’acqua (Aw), Potenziale redox e disponibilità O2, Composizione dell’alimento, Antimicrobici 1. PH DEL SUBSTRATO. La maggior parte dei microrganismi cresce intorno alla neutralità (pH6,5-7,5). La maggior parte dei patogeni non è in grado di svilupparsi a pH inferiori a 4.6. ll pH influenza anche la resistenza alla temperatura e la resistenza di molte spore, la capacità di produrre tossine e di andare incontro a sporulazione. L’ACIDITA’ È UN FATTORE DI CONSERVAZIONE (FERMENTAZIONE) E CONTROLLO DEI PATOGENI. Al di sotto di pH 4.0 riescono a svilupparsi solo lieviti, muﬀe, batteri acidotolleranti. La maggior parte di Psicotrofi Gram- aerobi non crescono a pH< 5.3. CONTROLLO PATOGENI ATTRAVERSO PH: Questo perché la membrana cellulare viene danneggiata. Viene modificato il pH interno e ciò determina una denaturazione delle proteine e acidi nucleici e morte della cellula. L’acidità da sola non è in grado di originare alimenti stabili, questo parametro è usato in associazione con altri poiché molti m.o. soprattutto lieviti e muffe sono in grado di metabolizzare gli acidi organici e quindi innalzare il pH a valori idonei allo sviluppo della microflora alterante. L’incapacità degli sporigeni termoresistenti di crescere a pH 0,98. Possono crescere tutti i patogeni Aw 0,93-0,98. I patogeni inibiti, eccetto lo Staphylococcus aureus (inibito a 0,86. Non produce tossine con Aw Morte Spore—> Morte Tossine —> Inattivazione per la maggior parte. Tranne S. aureus, B cereus Enzimi microbici —> Alcuni denaturati. Altri danno fenomeni alterartivi BASSE TEMPERATURE. Determinano Cellule vegetative —> Arresto crescita. Non la Morte Spore—> Non influenzano la vitalità Tossine —> Non influenzano l’attività Enzimi microbici —> Alcuni svolgono attività anche a basse temperature CONTROLLO DEI MICRORGANISMI CON LE TEMPERATURE BASSE TEMPERATURE: Congelamento, refrigerazione ALTE TEMPERATURE: pastorizzazione, sterilizzazione. 11 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 MONITORAGGIO MICROBIOLOGICO AMBIENTE (MAM) Si tiene in considerazione la contaminazione DIRETTA (da parte dell’uomo, strumentazione non sterile) —> Controllo SUPERFICI INDIRETTA (sistemi di ventilazione) —> Controllo dell’ARIA (agenti microbici che si muovono nell’ambiente) MAM si compone dei due momenti relativi a controllo dell’aria e controllo delle e superfici, CONTROLLO DELLE SUPERFICI TECNICA SWAB: lavaggio attrezzature con impiego detergente. Con un tampone viene fatto campionamento TECNICA DELLA MEMBRANA DI NITROCELLULOSA. Utilizzata la membrana sulla superficie e coltivata su terreno di coltura. CONTROLLO DELL’ARIA I batteri più comuni sono: Bacillus, Pseudomonas, Staphylococcus, Micrococcus, METODI DI CAMPIONAMENTO E CONTROLLO DELL’ARIA: ATTIVO O PASSIVO e PASSIVO. CAMPIONAMENTO PASSIVO: viene fatto attraverso piastre Petri di sedimentazione (PCA Agar). La piastra Petri è un terreno di coltura agarizzato sterile, con elementi nutritivi. Viene tenuto in incubazione a temperature e tempi diversi per determinare la carica batterica mesofila (37°C per 48h) e psicrofila (25°C per altre 24h. I batteri psicrofili si sviluppano più lentamente). La piastra viene tenuta ad 1 mt da terra e da ogni ostacolo, in esposizione per 1 ora. Si calcola IMA (compreso tra 0 e 5), ovvero Indice Microbico ARIA. 3=MEDIOCRE. 4=BUONO misurato in ufc/dm2/h CAMPIONAMENTO ATTIVO: viene effettuato attraverso un SAS (Surface Air System). L’aria viene aspirata in un coperchio sotto il quale è collocata una piastra Petri con terreno agarizzato. Le piastre vengono incubate a 37°C per 48h e a 25°C per altre 24h. Il SAS viene misurato in ufc/m3. CONTROLLO DELLE ACQUE I m.o. possono costituire un BIOFILM all’interno della rete idrica. Vengono utilizzate membrane filtranti che trattengono i m.o. La membrana viene trasferita su terreni di coltura, messa in fase di incubazione, sviluppo e crescita delle colonie. Si contano le UFC (Unità Formanti Colonie). PRPOPRIETA’ ORGANOLETTICHE E QUALITA’ TECNOLOGICA Le proprietà organolettiche di un alimento sono l'insieme delle sue caratteristiche fisiche e chimiche percepite dagli organi di senso. VISTA. TATTO (per valutare la maturazione e corretta conservazione). OLFATTO (se odore sgradevole ci identifica eventuali alterazioni). GUSTO. UDITO (croccantezza). Un prodotto adulterato dal punto di vista organolettico non è necessariamente pericoloso. Qualità tecnologica: pH, colore del tessuto muscolare e adiposo, capacità di legare o trattenere acqua, conducibilità elettrica. QUALITA’ MICROBIOLOGICA: IGIENICO-SANITARIA È correlata alla presenza o assenza di m.o. in grado di provocare FENOMENI ALTERATIVI. Parliamo di QUALITA’ IGIENICA: dove non sono implicati effetti nocivi o tossici QUALITA’ SANITARIA: dove andremo a considerare la presenza di patogeni. Cariche microbiche elevate non incidono necessariamente su questo aspetto. Cariche elevate incidono sulla conservabilità del prodotto (e quindi edibilità). Non esiste una sicurezza assoluta, ma una probabilità 12 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 QUALITA’ IGIENICA Qui consideriamo i GERMI ALTERANTI, UTILI, INERTI GERMI ALTERANTI. La presenza di questa carica batterica porta alla comparsa di alterazioni. Il prodotto è alterato se la carica microbica è 108 UFC/cm2. Se c’è ODORE (molecole volatili che possono essere percepite). CONSISTENZA (data dall’attività proteolitica di degradazione delle proteine). COLORE (germi che producono melanina ad esempio). Talvolta vi è la produzione di polisaccaridi responsabili di filamentosità. Questi germi hanno una buona resistenza ai fattori antimicrobici e una grande capacità di adattamento. Alcuni sono considerati tecnologicamente utili (es. Enterococchi) GERMI UTILI. Sono i germi protecnologici, importanti nell’industria lattiero casearia e degli insaccati. Appartengono questa categoria i BATTERI PROBIOTICI, quei batteri che esercitano effetti positivi sulla salute umana, in grado di sopravvivere nell’intestino. I BATTERI PREBIOTICI non sono invece in grado di superare il tratto intestanale. GERMI INERTI. Sono m.o. che non hanno influenzano sulla conservabilità del prodotto perché non possono svilupparsi in esso. Ma se le condizioni cambiano, possono trasformarsi in ALTERANTI. Oppure anche in PATOGENI. QUALITA’ SANITARIA - PATOGENO Consideriamo i microrganismi PATOGENI, responsabili di INFEZIONI E INTOSSICAZIONI ALIMENTARI. Un alimento contaminato da patogeno, a seconda della contaminazione (ufc) può essere PERICOLOSO. L’agente eziologico responsabile della malattia non è presente in dosi sufficienti per scatenare l’evento morboso (malattia) NOCIVO. L’agente eziologico responsabile della malattia è presente in dosi tali per scatenare sicuramente l’evento morboso (malattia) se l’alimento è ingerito La dose necessaria (a rischio) affinché si sviluppi la malattia dipende anche dalla sensibilità individuale del consumatore. Sono più aa rischio bambini, anziani, persone immunodepresse. BUONA QUALITA’ MICROBIOLOGICA: l’obiettivo è quello di avere ASSENZA di PATOGENO e DELLE LORO TOSSINE e di m.o. ALTERATIVI nell’alimento. Quindi: materia prima a basso carico microbico, trasformazioni in condizioni igieniche idonee, conservazione adeguata. TRE CONCETTI IN MICROBIOLOGIA GLI ALIMENTI NON SONO STERILI. UFC/g UNITA’ DI MISURA PER NUMERO DI BATTERI VITALI Un alimento contaminato Arriva fino a 104 UFC/g Un alimento colonizzato Arriva fino a 106 UFC/g L’ALIMENTO È UN ECOSISTEMA IN CUI FATTORI INTRINSECI ED ESTRINSECI REGOLANO LO SVILUPPO MICROBICO (lo sviluppo quindi è LEGATO a fattori intrinseci ed estrinseci) INTERAZIONI CON FATTORI AMBIENTALI FANNO SI CHE UN M.O. POSSA SVILUPPARSI O MENO COSA CERCANO I M.O. NEGLI ALIMENTI? GLUCIDI. Come riserva energetica PROTEINE. Come contenuto di AA GRASSI. Come riserva energetica, Acidi Grassi Essenziali, Vitamine MINERALI. Calcio, Cloro, Magnesio, Fosforo, Potassio, Sodio Altri micronutrienti. Vitamine ACQUA. FONDAMENTALE PER LA CRESCITA E SOPRAVVIVENZA (Quindi la Aw negli alimenti) 13 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 FERMENTAZIONE - METODO DI CONSERVAZIONE FERMENTAZIONE SPONTANEA. Dovuta alla contaminazione microbiologica della materia prima. Dovuta poi al fatto che tale materia è nell’ambiente. Una parte del prodotto può essere utilizzato come STARTER per le fermentazioni successive. In caso di lo starter naturale la microflora non è controllabile. FERMENTAZIONE GUIDATA. STARTER con microrganismi selezionati in laboratorio, in modo da avere produzioni STANDARDIZZATE. Fermentazioni guidate da tempistiche ben definite. STANDARDIZZAZIONE PROCESSO. La fermentazione è utile per CONTROLLARE PATOGENI E ALTERANTI. E per far crescere i m.o. UTILI (virtuosi) La fermentazione è un processo BIOCHIMICO basato sulla demolizione di carboidrati per formare prodotti finali quali ACIDI (lattico e acetico), ALCOL (etanolo) e CO2. Cosa comporta la trasformazione degli alimenti per via fermentativa? ABBASSAMENTO Ph. Migliora quindi la conservazione. Aumenta Shelf LIFE MODIFICA DEL VALORE NUTRIZIONALE dell’alimento. Processi proteolitici (ad esempio degradazione glutine), lipolitici. Degradazione fattori antinutrizionali. Consumo quasi totale degli zuccheri. Questo determina anche una sicurezza microbiologico maggiore. Arricchisce di proprietà sensoriali.Sapori, odori strutture differenti, grazie alla presenza di acidi grassi a catena corta. Modifica proprietà REOLOGICHE Può favorire la detossificazione dell’alimento. Sapori, odori strutture differenti, grazie alla presenza di acidi grassi a catena corta. I batteri lattici sono in grado di produrre enzimi in grado di detossificare (distruggere) i composti tossici dell’ossigeno (perossidasi) GENERAZIONE COMPOSTI AD AZIONE ANTIMICROBICA. BATTERIOCINE, ad es. NISINA prodotta dai batteri lattici. CLASSIFICAZIONE DELLA FERMENTAZIONE FERMENTAZIONE TRASFORMATIVA. Animale o vegetale FERMENTAZIONE ESTRATTIVA. Caffè cacao BATTERI COINVOLTI BATTERI LATTICI. Formaggi, latte fermentato, olive in salamoia, salami. Qui abbiamo Lactobacillus e Pediococcus LIEVITI. Bevande alcoliche, lievito di birra (FERMENTAZIONE ALCOLICA) MISTI. Es. LIEVITO MADRE Hanno un ruolo importante anche BATTERI PROPIONICI. In alcuni formaggi (Quelli con i buchi). Formazione di buchi per presenza CO2 BATTERI ACETICI. Aceto di vino e di mosto MICROCOCCACEAE. Salami. Micrococcus (TALEGGIO) e Staphylococcus (S. Aureus PATOGENO che produce tossine termo stabili). MUFFE. Salami e alcuni formaggi MATERIA PRIMA DELLA FERMENTAZIONE: Zuccheri fermentescibili e disponibili. Preparazione della materia prima VINO. PIGIATURA DELL’UVA: per eliminare la buccia e e mettere a disposizione zuccheri fermentescibili BIRRA. GERMINAZIONE DELLE CARIOSSIDI: questo permette l’idrolisi dell’amido e mette a disposizione il maltosio, che è fermentescibile, quindi disponibile per la fermentazione FORMAGGIO. PRECIPITAZIONE DELLA CASEINA, dovuta all’aggiunta del caglio (presame) SALAME. TRITURAZIONE DELLA CARNE E LARDO, per avere fermentazione omogenea 14 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 PANE. Miscelazione di acqua e farina: quindi idrolisi degli ammidi e zuccheri fermentescibili. FORAGGI INSILATI. Triturazione dei foraggi BATTERI LATTICI - GRAM+ - ASPORIGENI - OSSIGENO TOLLERANTI Sono una famiglia eterogenea di microrganismi che possono fermentare molti nutrienti. Lactobacillus e Pediococcus. BATTERI LATTICI sono CATALASI -: producono H2O2 (acqua ossigenata). Mesofili e termofili. Sono acidotolleranti. OMOFERMENTANTI OBBLIGATI - VIA GLICOLITICA. Producono esclusivamente acido lattico (fermentano esosi). Non fermentano pentosi. Non producono GAS (CO2). Abbiamo L. bulgaricus, Streptococcus thermophillus, L. acidophilus ETEROFERMENTANTI FACOLTATIVI. Sono omofermentanti che però in particolari condizioni (assenza di glucosio) sono in grado di fare una fermentazione eterolattica (VIA DELLA FOSFOCHETOLASI). Fermentano gli esosi producendo acido lattico (fermentazione omolattica), ma alcune specie producono anche acido acetico, acido formico, etanolo (via acetaldeide), CO2. Fermentano pentosi ad acido lattico e acido acetico. Abbiamo L. casei, L. sake ETEROFERMENTANTI OBBLIGATI - VIA DELLA FOSFOCHETOLASI. Fermentano gli esosi producendo acido lattico, acido acetico, acido formico, etanolo (via acetaldeide), CO2. Sono capaci di fermentare i pentosi, con produzione di acido lattico e acido acetico. Abbiamo L. kefir, L. brevis, Leuconostoc FERMENTAZIONE ACIDI ORGANICI: acido citrico, malico, tartarico, lattico. Dal citrato (AACIDO CITRICO) abbiamo l’acetoino e il DIACETILE, due composti che determinano l’AROMA anche nel parmigiano reggiano. 15 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 GENERE LACTOBACILLUS GRAM +. Abbiamo Omofermentanti facoltativi ed obbligati, ed eterofermentanti obbligati Lactobacillus casei subsp casei. Probioitico. Omofermentante facoltativo. Lactobacillus casei subsp plantarum. Probioitico. Omofermentante facoltativo. Lactobacillus casei subsp rhamnosus. Probioitico. Omofermentante facoltativo. Lactobacillus casei subsp tolerans. Probioitico. Omofermentante facoltativo. Lactobacillus plantarum. Probioitico. Omofermentante facoltativo. Impasti acidi. Lactobacillus acidophilus. Probioitico. Omofermentante obbligato. Lo troviamo nel miso Lactobacillus gasseri. Probioitoco. Omofermentante obbligato. Lactobacillus delbrueckii subspp bulgarricus. Prebioitoco. Omofermentante obbligato. Lo troviamo nello yogurt. Fermenta solo lattosio. Lactobacillus sanfranciscensis. Eterofermentanti obbligato. Lo troviamo nell’impasto acido. Nella birra. Riduce l’arginina con produzione di ossido nitrico, che è essenziale per alcune funzioni del tratto gastrointestinale come stimolazione delle difese immunitarie, Lactobacillus fermentum. Eterofermentanti obbligato. Lo troviamo nell’impasto acido. Riduce l’arginina. Lactobacillus brevis. Eterofermentanti obbligato. Lo troviamo nell’impasto acido. Riduce l’arginina (produce ammoniaca) GENERE STREPTOCOCCUS - A CATENA Omofermentante obbligato. Termofili. Streptococcus thermophilus Prebioitoco. Omofermentante obbligato. Lo troviamo nello yogurt. Fermenta solo lattosio. Appartiene alla famiglia delle Bifidobacteriaceae. Gram-positivo anaerobio aerotollerante. GENERE ENTEROCCOCCUS Omofermentante obbligato. FERMENTA IL LATTOSIO. Ruolo positivo nella fermentazione del formaggio. GENERE LEUCONOSTOC Eterofermentante obbligato. Fermenta il citrato. Per la produzione di burro, formaggi freschi. Lo troviamo negli impasti acidi. GENERE PEDIOCOCCUS Omofermentante. Importante per la stagionatura dei formaggi. Può causare DIIFETTI della birra, vino e prodotti salati GENERE CARNOBACTERIUM Eterofermentante obbligato. Produce sostanze antimicrobiche del tipo carnocine, contro m.o. alterativi e patogeni. BATTERI ACETICI - GRAM-, ASPORIGENI, MESOFILI, AEROBI STRETTI Catalasi+: quindi trasformano H2O2 in H2O. OSSIDANO ETANOLO —> ACETALDEIDE —> ACIDO ACETICO + CO2 + H2O Ossidano anche gli acidi organici ad acido acetico. Troviamo Acetobacter e Gluconobacter. 16 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 BATTERI PROPIONICI - GRAM+, ASPORIGENI, MESOFILI, ANAEROBI Catalasi+- Da zuccheri e acido lattico, producono Acido propionico, più ACETATO. Producono CO2, che determina i BUCHI DEL FORMAGGIO. Propionobacter shermani. Utilizzato come colture starter nella produzione di formaggio con occhiature (tipo Emmenthal), dovute alla produzione di CO2 dalla fermentazione del lattato. 17 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 FUNGHI - CELLULA EUCARIOTA - ETEROTROFI. LIEVITI E MUFFE Abbiamo LIEVITI (unicellulari) e MUFFE (pluricellulari). Riproduzione per via SESSUATA (con produzione di cellule aploidi) o ASESSUATA (MITOSI). La struttura del fungo si organizza in TALLO O MICELIO. Nelle muffe il tallo è PLURICELLULARE. Nei lieviti il TALLO è UNICELLULARE. RIPRODUZIONE ASESSUATA: MITOSI e divisione in due cellule figlie. Una mitosi può essere simultanea alla gemmazione (riproduzione asessuata). OPPURE PRODUZIONE DI SPORE (ad esempio muffe). RIPRODUZIONE SESSUATA PER LE MUFFE: unione di 2 IFE MUFFE - FUNGHI PLURICELLULARI IFE: filamenti lunghi e sottili. Le ife formano il micelio pluricellulare. Nel micelio distinguiamo il MICELIO AEREO (funzione replicativa) e il MICELIO VEGETATIVO (funzione nutritiva). Le ife possono essere SETTATE o CENOTICHE. Possiamo avere lo sviluppo di muffe in tantissime condizioni. RUOLO DELLE MUFFE NEGLI ALIMENTI UTILI. Partecipano alla maturazione di alcuni formaggi. Entrano nella parte finale della fermentazione dei salumi: grazie alle muffe si ha variazione attività lipolitica e proteolitica, ma anche variazioni di pH (lo fa aumentare). ALTERATIVE. Provocano alterazioni dei caratteri organolettici dei prodotti. PATOGENE. Per effetto delle tossine prodotte (MICOTOSSINE) Penicillium. Molte specie appartenenti a questo genere possono produrre MICOTOSSINE (ocratossina e patulina) Il genere Penicillium è usato in formaggi erborinati e in salumi. P. camemberti (formaggio Camembert), P. roqueforti (Gorgonzola e Roquefort). P. nalgiovense (salumi). Aspergillus. è noto per la produzione di AFLATOSSINE. A. Oryzae usato per miso, salsa di soia. TERMORESISTENZA: micelio e spore asessuate sono distrutte dalla pastorizzazione. Le spore sessuate possono presentare elevata termoresistenza. L’effetto condominio dato da ammasso di miceli può rendere difficile la penetrazione del calore, proteggendo quelle all’interno. LIEVITI - FUNGHI UNICELLULARI - FERMENTAZIONE ALCOLICA Sono organismi unicellulari, microscopici, non osservabili ad occhio nudo. Solo nei terreni agarizzati formano aggregati visibili. RIPRODUZIONE: ASESSUATA (GEMMAZIONE e DIVISIONE TRASVERSALE). SESSUATA (FORMAZIONE DI SPORE). Sono importanti per la produzione di pane, vino, birra, formaggi, salsa di soia. E anche altri acidi come acido citrico, malico. Genere Saccharomyces: S. cerevisiae: pane e birra. S. pastorianus: birra. I lieviti si distinguono in AEROBI OBBLIGATI. In assenza di ossigeno non sono in grado di usare il glucosio. ANAEROBI FACOLTATIVI. USANO IL GLUCOSIO SIA IN PRESENZA SIA IN ASSENZA DI OSSIGENO. Ad esempio, il Saccharomyces cerevisiae. In funzione dell’ossigeno, degradano il glucosio in maniera diversa: metabolismo respiratorio o fermentativo. Non tutti i lieviti sono dotati di metabolismo fermentativo. Alcuni hanno solo il metabolismo respiratorio. La respirazione è più vantaggiosa RESPIRAZIONE (in aerobiosi): si ha produzione elevata di ATP (38), e viene liberata CO2. Consumano meno glucosio. Il PIRUVATO viene ossidato e decarbossilato (decarbossilazione ossidativa) ad AcetylCoA. La reazione è catalizzata dalla PIRUVATO DEIDROGENASI. 18 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 FERMENTAZIONE (in anaerobiosi): il piruvato viene trasformato in CO2, ETANOLO e SUCCINATO. Consuma più glucosio, in quanto produce meno ATP. Quindi ha bisogno di una maggiore glicolisi (anaerobica) per produrre l’energia necessaria. Si ha la decarbossilazione non ossidativa del piruvato ad acetaldeide (PIRUVATO DECARBOSSILASI) e la riduzione della acetaldeide ad ETANOLO (ALCOL DEIDROGENASI), dove interviene il coenzima NADH che viene convertito in NAD+. Respirazione e fermentazione sono regolate da OSSIGENO E GLUCOSIO. EFFETTO PASTEUR: In assenza di ossigeno —> la cellula FERMENTA. In presenza di ossigeno —> la cellula RESPIRA, consumando meno glucosio. Ma la respirazione avviene SOLO A BASSE CONCENTRAZIONI DI GLUCOSIO. Se c’è molto glucosio abbiamo il Contro effetto Pasteur. E’ relazionata con l’azione della Fosfo frutto chinasi (PFK). Alti livelli di ATP INIBISCONO PFK, rallentando la glicolisi. Quindi, in presenza di ossigeno, avviene la respirazione con produzione di molto ATP, che va ad inibire la PFK, riducendo quindi il consumo di glucosio. CONTRO EFFETTO PASTEUR (EFFETTO CRABTREE): In presenza di quantità ELEVATE di glucosio (e PIRUVATO), la respirazione viene inibita, quindi predomina la FERMENTAZIONE, anche in presenza di ossigeno. Quindi, il NADH (NAD ridotto) viene ossidato (NAD+) attraverso la fermentazione. TERMORESISTENZA DEI LIEVITI: NON RESISTONO ALLA PASTORIZZAZIONE. Le cellule sono inattivate a 60- 65°C per 1’. Il tempo di inattivazione (D) diminuisce in ambiente acido. Aumenta con alte concentrazioni di Sale e Zuccheri (bassa Aw). 19 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 MICRORGANISMI PATOGENI NEGLI ALIMENTI L’alimento è il punto centrale di interazione tra batteri e uomo. Dobbiamo distinguere: PERICOLO presenza di agenti microbiologici chimici o fisici. RISCHIO la possibilità che il pericolo si concretizzi. Perché si verifichi una situazione di rischio, il fattore di rischio deve venire a contatto con l’alimento. La contaminazione deve essere sufficiente. Il fattore di rischio (l’agente patogeno) deve permanere fino al consumo. DANNO valutata l’entità del rischio connesso al pericolo, in funzione della probabilità che l’evento negativo si traduca in DANNO. Va considerata la gravità del danno. Distinguiamo inoltre: PATOGENICITA’ è la capacità di causare un danno all’ospite, che si esprima con uno stato di malattia. VIRULENZA è il grado con cui si esprime la patogenicità. Va valutata in base alla gravità del decorso clinico della malattia. INFETTIVITA’ è la capacità di penetrare, moltiplicarsi. È in relazione alla carica infettante. CONTAGIOSITA’ è la capacità del m.o. di passare da un soggetto all’altro. I fattori implicati nell’insorgenza da patogeni possono derivare da inadeguata refrigerazione. È importante la pulizia degli ambienti di lavorazione. Ci può essere il portatore sano. Evitare le contaminazioni crociate. Ci sono sempre nuovi patogeni (variazioni genetiche, antibiotico resistenza) e l’età della popolazione aumenta (quindi sempre più anziani con sistema immunitario più debole. Le malattie trasmesse attraverso gli alimenti rappresentano il 10-15% delle morti. Persone più a rischio sono: BAMBINI (flora intestinale poco competitiva per i patogeni), ANZIANI (sistema immunitario indebolito, DONNE IN GRAVIDANZA (per il feto che non ha sistema immunitario completamente sviluppato). I fattori che influenzano lo sviluppo microbico sono: 1. Caratteristiche del prodotto: fattori intrinseci (relativi al substrato), fattori estrinseci (relativi all’ambiente), impliciti (relativi ai m.o. es vel. di crescita) e tecnologici (relativi alle tecniche di lavorazione utilizzate) 2. Parametri di processo (tempo e temperatura, attività fermentativa degli starter) 3. Caratteristiche dell’agente (sensibilità, attività fisiologiche, infettività) INTOSSICAZIONE: insorge per l’ingestione di un alimento che contiene una TOSSINA. Il batterio può anche essere già morto. Ad es. enterotossina stafilococcica, esotossina botulinica. ENDOTOSSINE sono di natura lipidica. ESOTOSSINE sono di natura proteica. INFEZIONE: ingestione del BATTERIO che, sviluppandosi nel lume intestinale, può causare lesioni ai tessuti. Abbiamo INFEZIONE ENTEROTOSSICA: viene prodotta la tossina nel lume intestinale. Es. colera. INFEZIONE ENTEROINVASIVA: l’organismo si sviluppa nel lume intestinale. Es. Salmonella, Shigella. TOSSINFEZIONE: ingestione TOSSINA E BATTERI. Es. B. cereus, Cl perfigens. PATOGENI ENTEROBATTERI. GRAM-. ASPORIGENI – BATT. ENTERICI Fanno parte della flora intestinale. Sono Aerobi e Anaerobi facoltativi. Quindi, via respiratoria e fermentativa. Solo E. coli è in grado di fermentare il lattosio (perché possiede l’enzima beta-galattosidasi). SENSIBILI ALLE ALTE TEMPERATURE. Non tutti gli enterobatteri sono patogeni: vivono in simbiosi con l’organismo ospite. E possono produrre vitamine, contrastare lo sviluppo di altre flore potenzialmente patogene. Alcune specie presentano invece ceppi patogeni. Quasi tutti sono patogeni in caso di colonizzazioni di superfici diverse da quelle intestinali. La patogenicità degli enterobatteri è legata alla struttura antigenica della parete cellulare. Abbiamo 3 categorie di antigeni: SOSTANZA K (di natura polisaccaridica) che costituisce la capsula. Circonda il batterio. Nella Salmonella viene chiamato Vi. 20 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 ANTIGENE H (proteico): flagellari, sono antigeni deputati alla mobilità (flagello) LIPOPOLISACCARIDE (LPS), tipica dei GRAM-. Viene detta anche ENDOTOSSINA dei batteri gram-negativi. È liberato nell'ambiente quando la cellula lisa. La tossicità si deve al lipide A. Nella parte esterna è presente l’ANTIGENE O (polisaccaride). LPS rappresenta il maggior antigene di superficie delle cellule noto come antigene somatico O. SALMONELLA. ENTERICO. GRAM-. INFEZIONE ENTEROINVASIVA TASSONOMIA Famiglia Enterobacteriaceae genere Salmonella. Contiene 2.400 serovars (sierotipi) che sono collocate in 2 specie: S. enterica e S. bongori. In Italia la Salmonella è la prima causa di malattia associata al consumo di alimenti. CLASSIFICAZIONE serovars SALMONELLE EPIDEMIOLOGICA. Serovars infettive per l’uomo includono S. typhi e S. paratyphi, con febbre tifoide e paratifoide. Queste sono le forme più severe della Salmonella e sono dette maggiori. SIEROTIPICA. Legata al tipo di ANTIGENE: antigene O (somatico), antigene flagellare H, antigene di superficie K (Vi). IN BASE ALLA SINDROME CHE PROVOCANO. I sierotipi tifoidi (S. typhi e S. paratyphi) causano la febbre enterica (tifoide). Sono acquisiti con ingestione del cibo o acqua contaminata con batteri. I sierotipi non tifoidi (S. enteritidis) causano gastroenteriti e sono presenti su pollame, uova. Si trasmettono attraverso l’ingestione di prodotti alimentari crudi o poco cotti. VIRULENZA È responsabile di una INFEZIONE ENTEROINVASIVA. Le strategie utilizzate dalla salmonella sono: produzione di fattori di adesione, produzione di tossine (enterotossina), produzione di altri fattori di virulenza. HABITAT E TRASMISSIONE L’habitat primario è l’intestino degli animali. Lo troviamo anche in acque reflue, mangimi. Trasmissione ORO- FECALE. La contaminazione degli alimenti è in genere di origine fecale. CONDIZIONI DI SVILUPPO Mesofilo: la temperatura ottimale è 37°C. Massimo 46°C. Min. 5-7°C. Sensibile al processo di PASTORIZZAZIONE (60°C). Cresce a pH neutro. Il pH ha effetto battericida. Nella maionese si è visto che il m.o. veniva distrutto se pH 109. MALATTIA 3 diverse forme morbose. 2 SISTEMICHE (infezione di tutto l’organismo) e 1 GASTROENTERICA (la 3). 1. FEBBRE TIFOIDE. SISTEMICA. Causata da S. typhi che ingerito, con il cibo, raggiunge la parte terminale dell’IT e da lì, invadendo la lamina propria, raggiunge il Sistema linfatico. Quindi i germi raggiungono il sistema circolatorio, fegato, cistifellea, milza e altri organi. I sintomi durano 1-8 settimane: setticemia, febbre alta, cefalea, vomito, diarrea, arrossamenti cutanei, emorragie intestinali e nasali. 2. FORMA ENTERICA. SISTEMICA. Causata da S. paratyphi. Sintomi simili a quelli della febbre tifoide, ma meno grave. Durata: 1-3 settimane. 3. SINDROME GASTROENTERICA. Dovuta alle Salmonelle MINORI. Salmonellosi. Processo infiammatorio localizzato a livello del piccolo intestino. Durata 4 giorni. I sintomi compaiono entro le 12 ore dall’ingestione: dolori addominali, diarrea, disidratazione, febbre, brividi, cefalea. Ci possono essere casi di PORTATORI SANI, che continuano a diffondere il batterio attraverso le feci anche dopo la guarigione della malattia. 21 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 MODALITA’ DI TRASMISSIONE Consumo di alimenti contaminati da animali infetti, da soggetti sani, da utensili di cucina non puliti in modo efficace. ALIMENTI Il cibo contaminato non presenta alterazioni. Gli alimenti a rischio sono uova crudo, latte crudo, salse, dolci, gelati, frutta e verdure contaminati da acque reflue o durante il taglio. PREVENZIONE Igiene del personale. COTTURA DEL CIBO (Salmonella è sensibile alla pastorizzazione a 60°C per 12-20’). MANTENERE la catena del freddo (Salmonella è sensibile alle basse temperature). Evitare contaminazioni corciate. Il 50% di epidemie di Salmonellosi è dovuto a uova contaminate. SHIGELLA. ENTERICO. GRAM-. INFEZIONE ENTEROINVASIVA TASSONOMIA Famiglia Enterobacteriaceae genere Shigella. 4 specie responsabili di gastroenteriti alimentari, di cui la S. dysenteriaae è la più patogena. Provoca DISSENTERIA BACILLARE (o sghigellosi) che si manifesta nei bambini più piccoli (ad es. asili). Ha molte affinità con E. coli: alcuni ceppi producono lo stesso tipo di tossina. HABITAT E TRASMISSIONE Al contrario della Salmonella, che si trova nell’intestino degli animali, la Shigella si trova nell’intestino degli uomini. Come per la Salmonella, i PORTATORI SANI rappresentano la fonte principale di contaminazione. Trasmissione ORO-FECALE (come per Salmonella) CONDIZIONI DI SVILUPPO Sono mesofili (con temperatura molto ampia). Condizioni di crescita molto simili alla Salmonella: pH e Aw molto alti. Non riesce a svilupparsi a pH < 5. Quindi l’infezione può essere tenuta sotto controllo con la fermentazione. PATOGENICITA’. Bastano poche cellule per contrarre la malattia: 10-100 ufc per la più patogena. E’ responsabile di INFEZIONE ENTEROINVASIVA. Si moltiplica e produce nell’intestino una tossina che inattiva la sintesi proteica, interferendo con ala subunità maggiore dei ribosomi. MALATTIA: Si chiama Dissenteria bacillare (Shigellosi). I sintomi appaiono dopo 7-36h (con incubazione anche fino a 7 gg). Sintomatologia può durare 2-14 gg. E’ caratterizzata da diarrea, dolori addominali, febbre, vomito. Ci possono essere PORTATORI SANI (anche per mesi). MODALITA’ DI TRASMISSIONE L’unica fonte di contaminazione è l’uomo: contatto personale o contaminazione crociata. ALIMENTI. Tutti gli alimenti manipolati dall’uomo: insalate, pollame, prodotti ittici (pesci e mitili). PREVENZIONE Scrupolose norme igieniche (soprattuto nella ristorazione collettiva). La Shigella è resistente: viene uccisa a T > 70°C. Per i cibi crudi è importante conservare la catena del freddo con T pastorizzazione. Non si sviluppano a pH inferiori a 4 (fermentazione). Mantenimento della catena del freddo. ENTEROBACTER SAKAZAKII. ENTERICO. GRAM-. È considerato un PATOGENO EMERGENTE. Enterobacter sakazakii è responsabile di INFEZIONI NEONATALI (soprattutto meningite ed enterocolite necrotizzante) che cronicizzano con alto tasso di mortalità. TASSONOMIA: Famiglia Enterobacteriaceae HABITAT E TRASMISSIONE È un m.o. ubiquitario: suolo, acqua, ambiente ospedaliero, industria alimentare, intestino di insetti, sangue, urina, feci, ecc. Il principale veicolo della sua trasmissione fino ad oggi riconosciuto è il latte in polvere per l’infanzia. CONDIZIONI DI SVILUPPO Sono mesofili. Temperatura minima di crescita: 5°C e massima 45°C. Non sono in grado di crescere a 4°C. Hanno una resistenza termica elevata rispetto alla maggior parte dei GRAM- Riescono a sopravvivere anche a bassi valori di Aw: quindi sono molto resistenti all’essiccamento (non a caso, il principale veicolo è il latte in polvere) MALATTIA: Responsabile di gravi stati di setticemia, meningite ed enterocolite. MODALITA’ DI TRASMISSIONE Arriva all’apparato digerente con l’alimentazione artificiale. Passa nel circolo sanguigno e nel circolo cerebro spinale: quindi meningite. 24 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 SINTOMI: inappetenza, irritabilità, ittero, respiro affannoso, pallore, cianosi, collasso, spasmi, instabilità della temperatura corporea. Per i neonati la dose infettante è molto bassa: poche cellule su 100 gr di alimento disidratato. ALIMENTI: LATTE IN POLVERE. La contaminazione avverrebbe dopo la pastorizzazione. È stato comunque isolato da una vasta gamma di alimenti: formaggi, tofu, carne affumicata, salsiccia, tè, riso, cereali, cioccolato, farina, pasta, ecc. PREVENZIONE: devono essere adottate norme igieniche adeguate. Non lasciare a T. ambiente il latte ricostruito, assicurando raffreddamento rapido del prodotto ricostruito e la conservazione dello stesso in frigorifero BATTERI ACETICI BRUCELLA. ACETICO. GRAM- TASSONOMIA Al genere Brucella non è ancora stata assegnata una famiglia. Ci sono 6 specie, di cui 3 sono di interesse alimentare: Br. abortus, Br. suis, Br. melitensis. Brucella melitensis è patogeno per gli uomini: la malattia si chiama BRUCELLOSI. CONDIZIONI DI SVILUPPO Mesofilo. Con un range di sviluppo molto ampio (6-42°C). Viene eliminato con la PASTORIZZAZIONE Poco acido tollerante. Il pH ottimale è 7. Lo possiamo controllare con la FERMENTAZIONE. Sono esigenti nutrizionalmente. MALATTIA: BRUCELLOSI O FEBBRE MALTESE. È una malattia infettiva a decorso lento, con incubazione di 2-4 settimane. Può essere asintomatica, oppure si manifesta con brividi, febbre, sudorazioni anoressia, affaticamento, diminuzione di peso, depressione. ALIMENTI: LATTE NON PASTORIZZATO. Derivati del latte(Burro formaggi molli). Sono stati riscontrati casi anche in alimenti carnei. PREVENZIONE: PASTORIZZAZIONE DEL LATTE E COTTURA ALIMENTI CARNEI VIBRIO. GRAM-. INFEZIONE ENTEROTOSSICA. TASSONOMIA Famiglia Vibrionaceae. Genere Vibrio. Le specie più comuni per le tossinfezioni alimentari sono Vibrio cholerae (AEROBIO) e Vibrio parahaemolyticus (AEROBIO-anaerobio facoltativo). HABITAT E TRASMISSIONE Sono ubiquitari nell’ambiente. Lo ritroviamo nelle acque salmastre, soprattutto nei mesi estivi e nelle zone temperate. CONDIZIONI DI SVILUPPO Temperatura minima di crescita: 10°C. TERMOLABILI. Poco esigenti in termini di Aw (nonostante l’habitat siano le acque) Poco acidotolleranti. A pH quindi ad un pH acido si può controllare. Aw. Per la crescita: 0,83(più basso in AEORBIOSI)-0,99. Per la produzione di tossina: 0,87-0,99 Può svilupparsi anche in condizioni elevate di NaCl (fino al 10% di NaCl). Il sale non determina una sicurezza microbiologica. TOSSINA S. aureus può produrre enterotossine durante lo sviluppo negli alimenti. La quantità di tossine prodotte nell’alimento è in relazione alla moltiplicazione cellulare, che è regolata da temperatura, pH, composizione chimica alimento, ecc. Per produrre tossina S. aureus deve avere una crescita MAGGIORE di 105-6 ufc/g. La MAGGIORE PRODUZIONE DI TOSSINA avviene a 40°C (T. ottimale) in 4-5 ore. A 18°C Tossina trovata dopo 3 gg. A 9°C dopo 7 gg non è stata trovata. LE TOSSINE SONO RESISTENTI AI TRATTAMENTI TERMICI. A 121°C per 60’ si riduce SOLO del 50%. La concentrazione di NaCl influenza negativ. la produzione di tossina (sopra il 10% - al 12% la tossina non viene prodotta). LA PRESENZA DI OSSIGENO influenza positivamente la produzione di tossina (a differenza del C. Botulinum) PATOGENICITA’ La patogenicità è legata alla produzione di ENTEROTOSSINA termostabile. La quantità di tossina necessaria per causare malattia dipende dal peso corporeo e sensibilità della persona. 28 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 MALATTIA Gastroenterite dal decorso benigno. L’incubazione è breve: 2-4 gg. Sintomi: nausea, vomito, crampi addominali, diarrea, ipotermia. In soggetti con DISBIOSI intestinale, le cellule di S. aureus arrivano all’intestino e possono moltiplicarsi e produrre tossine in vivo. (direttamente nell’organismo umano) ALIMENTI LO TROVIAMO PREVAELNTEMENTE NEI SALUMI. Circa il 75% di intossicazione da S. aureus avviene per inadeguato raffreddamento degli alimenti. Alimenti soprattuto a base di carne, pesce, uova, latte. Laddove nell’alimento viene mantenuta una T. alta idonea alla produzione di tossina (40°C). La moltiplicazione può avvenire nei bar, ristoranti, macchine distributrici che mantengono cibi caldi. PREVENZIONE Scrupolose norme igieniche e controllo della catena del freddo. Questo è un patogeno che è possibile trovare nei salumi e quindi va tenuto sotto controllo perché il prodotto già in partenza possiede circa 103 ufc. LISTERIA. GRAM + TASSONOMIA È un organismo patogeno molto presente negli alimenti. Al genere Listeria appartengono 7 specie, di cui 3 patogene per l’uomo. La più conosciuta è la L. monococytogenes. Vi sono 17 serovars, quindi varietà antigenica dovuta ai diversi ospiti animali che può infettare. Questo tipo di patogeno è diverso dagli altri GRAM+: questo risiede nel CITOSOL (è intracellulare), dove si replica. La sindrome non è a carico dell’apparato gastroenterico. HABITAT E TRASMISSIONE Ha un’ampia distribuzione ambientale. Suolo, materiale vegetale in decomposizione, insilati e feci di molti animali sani, normale flora intestinale e vaginale (5% delle persone adulte). CONDIZIONI DI SVILUPPO È in grado di sopravvivere anche in condizioni avverse per lunghi periodi (anche congelati) Ha temperature di sviluppo molto ampie: da -0,4°C a + 45°C. È PSICOTROFO: si trova anche in alimenti refrigerati. Resiste al congelamento e all’essiccamento (fino ad Aw=0,86). Si sviluppa anche a concentrazioni di NaCl >10%. Ph min. 4.4 Spesso lo troviamo nei salami insieme allo S. aureus. PATOGENICITA’ Non tutti i ceppi di L. monococytogenes sono patogeni. La patogenicità è correlata alla moltiplicazione nell’individuo. La patogenicità del Listeria è legata alla produzione di EMOLISINA: il microrganismo penetra nelle cellule epiteliali e la tossina viene diffusa da una cellula all’altra. La malattia (listeriosi) non si sviluppa in tutte le persone che vengono a contatto con il microrganismo: si pensa a meccanismi di resistenza genetica oppure a risposte immunitarie adeguate. MALATTIA La listeriosi si manifesta sotto forma di MENINGITE, aborti, setticemia, ma anche con problematiche gastroenteriche. L’incubazione varia tra 2 e 6 settimane. La dose infettante (superiore a 100 ufc) varia dal prodotto e sensibilità individuale. Possiamo trovare una: FASE ENTERICA. Può essere anche asintomatica. Ceppi virulenti si moltiplicano e distruggono i macrofagi. Si ha setticemia e il microrganismo può invadere anche altri organi. FASE SISTEMICA. Morte del 30% degli immunodepressi MODALITA’ DI TRASMISSIONE Per via alimentare o contratto diretto tra uomo e fonti di contaminazione. L. monococytogenes è più abbondante sulla superficie dei formaggi (ad esempio la crosta del Gorgonzola non è edibile). La presenza di muffe determina un aumento del pH sulla crosta (parte esterna della crosta) e questo determina condizioni ottimali per lo sviluppo di listeria. 29 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 ALIMENTI Alimenti pronti all’uso come quelli di IV gamma. Vegetali, latte (non pastorizzato). PRODOTTI LATTIERO CASEARI. PRODOTTI DI SALUMERIA. Prodotti ittici ma anche prodotti crudi e in genere salumi. PREVENZIONE COTTURA DEL CIBO. PASTORIZZAZIONE DEL LATTE. SCARTARE CROSTA DEL LATTE. PULIZIA DELLE VERDURE Spesso è possibile trovare listeria insieme allo Staphylococcus aureus nei salami ma anche nei prodotti a base di latte. Essendo SPICOTROFO può sopravvivere nei vegetali conservati. Nel 2018 molti vegetali congelati sono stati ritirati dal mercato perché presentavano tracce di listeria. Il pericolo è dato dal fatto che il consumatore potrebbe consumare i prodotti senza effettuare una cottura adeguata. BACILLUS CEREUS. GRAM +. TOSSINFEZIONE - SPORIGENO TASSONOMIA È un microrganismo responsabile di tossinfezione (ovvero responsabile di ingestione sia di tossine sia di batteri), a volte sotto forma di spore. Come per il Clostridium perfrigens (l’altro m.o. responsabile di tossinfezione), la sindrome tossica è causata sia dall’ingestione di tossine performate nel cibo, sia da tossine prodotte nell’ospite dopo l’ingestione. E’ anche in grado di produrre molti enzimi responsabili di alterazioni negli alimenti. HABITAT E TRASMISSIONE Ubiquitario. Maggiormente diffuso nella polvere, nel terreno. Presente in cereali e vegetali. Rappresenta la flora transiente intestinale umana. I batteri transienti sono quei germi amici che non colonizzano, non si insediano per formare colonie ma sono ugualmente importantissimi in quanto hanno la funzione di acidificare l’ambiente contribuendo a renderlo inospitale per i patogeni: in questo senso svolgono una potente azione sinergica con i batteri colonizzatori. CONDIZIONI DI SVILUPPO T: min 4°C, max 55°C. pH: 5-8,8. Aw > 0,93. SPORE La germinazione delle spore avviene a T° 5-50°C (optimum 30°C). pH: 4,5-9,3 (molto ampio). Aw ottimale di 0,95. Le spore sono abbastanza termoresistenti (121°C per 2 minuti). Le spore sopravvivono a livello intestinale e diventano parte della flora intestinale per un certo periodo di tempo. PATOGENICITA’ La soglia di pericolosità è data da 105 ufc/g di alimento. Sopra quota soglia vengono prodotte ENTEROTOSSINE liberate in seguito alla lisi del batterio. La pericolosità dipende dal livello di enterotossine prodotte. È legata a presenza di ENTEROTOSSINA EMETICA. Ha caratteristiche simili al S. aureus. Viene prodotta quando la cellula produce spore (sporifica). È una tossina termoresistente e resistente a pH estremi (2-11). Provoca la sindrome emetica. È necessaria una concentrazione di 109 ENTEROTOSSINA DIARREOGENA. Ha caratteristiche simili al C. perfrigens, ma con tossicità maggiore. Viene prodotta durante la fase esponenziale della crescita (la max produzione si ha a i 107). La tossina viene prodotta anche a 4°C. La tossina è TERMOLABILE: 56°C per 5’ per denaturarla. MALATTIA Due intossicazioni a seconda della tossina. SINDROME EMETICA. Causata dall’ENTEROTOSSINA EMETICA, prodotta nella fase STAZIONARIA di crescita. Serve una carica microbica molto alta. I sintomi compaiono dopo 1-6h, durano 12-24h e sono caratterizzati da nausea e vomito violenti. E’ la forma più grave. Sembra che l’alimento principalmente responsabile sia il RISO. 30 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 SINDROME DIARROICA. Causata dall’ENTEROTOSSINA DIARROGENA, prodotta nella fase ESPONENZIALE di crescita. I sintomi compaiono dopo 8-24 ore dall’ingestione di un numero elevato di cellule. Si manifesta con colite acute e diarrea. La durata è di 12-24h con guarigione spontanea. Alimenti incriminati: vegetali, carne, prodotti in scatola. ALIMENTI Come per il C. perfrigens, si tratta di cibi cotti consumati parecchie ore dopo la preparazione e mantenuti ad alte temperature. Nella DIARROICA: POLLO ARROSTO, purea di patate. Nella EMETICA: riso cotto. Si trova anche in prodotti essiccati come farine, legumi secchi, LATTE IN POLVERE. Gli alimenti sono l’unica fonte di trasmissione della malattia. CLOSTRIDIUM BOTULINUM. GRAM +. INTOSSICAZIONE. SPORIGENO TASSONOMIA: Tutti i m.o. che producono tossine botuliniche sono assegnati al genere Clostridium specie botulinum. Sulla base della specificità antigenica dell’ESOTOSSINA prodotta si distinguono 7 sierotipi, che producono altrettanti tipi di tossine. Alcuni di questi causano malattia all’uomo. Il sierotipo A è il più tossico, di origine vegetale. Il sierotipo B è quello che causa il maggior numero di episodi di intossicazione. I ceppi di C. Botulinum possono essere proteolitici (sierotipi A, B, F) o non proteolitici (sierotipi E, B, F) in base alla capacità di idrolizzare o meno la caseina, la carne, l’uovo coagulato, il siero coagulato. HABITAT E TRASMISSIONE: Ubiquitario. Lo troviamo in terreno, acqua, carcasse di animali, feci di animali. Residui vegetali. CONDIZIONI DI SVILUPPO: La termoresistenza delle spore è influenzata dal sierotipo (le più resistenti sono quelle del sierotipo A), numero di spore presenti, substrato. Al di sotto di pH 4,6 non si sviluppa. Analogamente con concentrazione di sale pari all 10% (per i proteolitici) e del 5% per i non proteolitici. PATOGENICITA’. Il C. Botulinum viene inibito dal contemporaneo intervento di più EFFETTI (ad eccezione conserve acide) La patogenicità è data dalle tossine, che sono proteine NEUROTOSSICHE. La tossina viene prodotta durante la crescita vegetativa, mai viene rilasciata solo con la lisi delle cellule, ovvero durante la sporulazione (durante la produzione delle spore). La tossina, una volta ingerita, non viene inattivata dal pH dello stomaco, viene assorbita intatta a livello intestinale e trasportata per via ematica alle cellule nervose dove agiscono sulla placca motrice. Inibisce il rilascio dell’acetilcolina dalle vescicole presinaptiche, con conseguente assenza di stimolo alla fibra muscolare: determina PARALISI FLACCIDA. EFFETTO TEMPERATURA. Il congelamento (o T inferiori alla minima di crescita: 10-3°C) previene la produzione di tossina, ma è inefficace sullo sviluppo delle spore. LE spore, quando si troveranno in condizioni favorevoli, germineranno e rilasciano la tossina. Fortunatamente, la tossina performata non presenta grande resistenza al calore e viene distrutta a T > 80°C (BOLLITURA per ALMENO 15’ disattiva la TOSSINA). La termoresistenza della tossina si riduce quando il pH si riduce. Quindi T e tempi inferiori EFFETTO pH. Lo sviluppo del m.o. è favorito da pH prossimi alla neutralità. La massima produzione della tossina si osserva in substrati compresi tra 5 ed 8. A pH 4,6 per i proteolitici e 5 per i non proteolitici non avremo germinazione della spora e produzione della tossina. L’ambiente acido favorisce la distruzione delle spore. EFFETTO Aw. Per la germinazione di spore, sviluppo e produzione di tossina, i valori di Aw sono 0,94 per i ceppi proteolitici e 0,97 per i ceppi non proteolitici. Le richieste di Acqua libera aumentano a pH acidi e al diminuire della temperatura. Uno dei più importanti fattori per il controllo dell’intossicazione di C. Botulinum è il SALE. Le concentrazioni inibenti sono 10% per i proteolitici e 5% per i non proteolitici. EFFETTO Eh (potenziale redox). Il C. Botulinum è un m.o. ANAEROBIO. Tuttavia, è in grado di svilupparsi anche in presenza di modeste concentrazioni di O2. Quindi il confezionamento sottovuoto risulta più PERICOLOSO, anche perché in queste condizioni vengono inibiti m.o. che hanno effetto antagonista sul C. botulinum (ad esempio i batteri lattici). Se l’atmosfera che circonda l’alimento è costituita per il 100% da CO2, questo rallenta lo sviluppo del m.o. Questo effetto è potenziato della conservazione in ambiente refrigerato. 31 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 EFFETTO FLORA COMPETITIVA. I BATTERI LATTICI hanno AZIONE SFAVOREVOLE. Questo perché producono acido lattico e quindi abbassano il pH. Ma anche perché producono NISINA, che è una batteriocina. La nisina (prodotta ad esempio dal Lactococcus lactis, omofermentante obbligato) è in grado di inibire le spore di Bacillus cereus e C. botulinum. MUFFE svolgono un’azione FAVOREVOLE perché aumentano il pH. ALCUNI ENZIMI prodotti da batteri proteolitici (B. cereus) metabolizzano la tossina preformata. MALATTIA. Possiamo distinguere tre forme di botulismo BOTULISMO ALIMENTARE. Ingestione della TOSSINA. Si manifesta dopo 2h.8 gg da ingestione. Paralisi flaccida. Può portare a decesso per insufficienza respiratoria BOTULISMO INFANTILE. Vengono ingerite spore vitali che sintetizzano la tossina nell’intestino (è associata alla assunzione di miele). Questo in genere nei bimbi tra 6 e 24 mesi la cui flora intestinale non è in grado di contrastare la colonizzazione del clostridio. Causa costipazione, anoressia, sonnolenza e mancanza di controllo del movimento della testa. BOTULISMO DA FERITA. Sviluppo del m.o. in lesioni infette e produzione di tossine in vivo ALIMENTI Prodotti vegetali e ittici possono veicolare la tossina. Le spore sopportano il congelamento. Dopo lo scongelamento, le spore possono germinare e produrre tossine PREVENZIONE BOTULINO Trattamenti termici per eliminare le spore: possono essere più blando se gli alimenti vengono addizionati con NaCl. Tossina disattivata con bollitura a 85°C per 5-6’. Refrigerazione a T 37°C): S. cerevisiae Il metabolismo del lievito può essere AEROBICO. Respirazione. Avviene in presenza di ossigeno. Si produce ATP, CO2 e H2O. Sappiamo anche che il ciclo di Krebs si attiva in presenza di ossigeno SOLO se la concentrazione di zuccheri è bassa (EFFETTO PASTEUR). La respirazione viene favorita per la PRODUZIONE DELLO STARTER (propagazione del lievito). Viene fornito ossigeno e controllato il livello zuccherino per ottenere la crescita cellulare senza la produzione di ETANOLO (che, in quantità eccessive, sarebbe tossico per il lievito). L’ETANOLO è quindi da EVITARE PER LO SVILUPPO DEL LIEVITO. ANAEROBICO. Fermentazione. In assenza di ossigeno. Produce meno ATP, ETANOLO (ALCOL) e CO2 e altri sottoprodotti. Questa è la modalità utilizzata per la PRODUZIONE DELLA BIRRA: non si passa mai per la respirazione ma solo per la fermentazione alcolica. PRODOTTI DELLA FERMENTAZIONE ETANOLO. Si arriva a questo composto attraverso l’acetaldeide ACETALDEIDE. Viene impiegato nel processo metabolico di fermentazione. Ma talvolta può uscire dalla cellula e causare un DIFETTO della birra detto di MELA VERDE o vernice, dato da un eccesso di acetaldeide. ESTERI. Conferiscono aroma fruttato ACIDI GRASSI. Prodotti in presenza di ossigeno (a partire dall’Acetyl CoA). Sono utilizzati dal lievito per rinforzare la membrana cellulare. L’apporto iniziale di ossigeno è quindi importante. ACIDO ACETICO. Solitamente non lo troviamo in quantità significative nella birra. DIACETILE. Conferisce alla birra un aroma burroso (INDESIDERATO). Se presente, è un DIFETTO TECNOLOGICO. 34 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 GLICEROLO. Conferisce viscosità e sapore dolciastro. Viene prodotto da tutti i Saccharomyces VINIFENOLO. Questi fenoli conferiscono un aroma speziato (aroma di pepe, chiodi di garofano). FASI DEL PROCESSO DI PRODUZIONE DELLA BIRRA. FERM. ALCOLICA 1. MALTAZIONE. L’orzo viene fatto germinare in particolari condizioni di umidità. Quindi, la cariosside viene bagnata, avviene la germinazione e avviene l’essiccamento e torrefazione per bloccare la germinazione. Scopo di questa fase è: Produrre ENZIMI amiolitici e proteolitici, indispensabili nella fase di ammostamento, per saccarificare (idrolizzare) l’amido. Vi è inoltre una maggiore facilità della lavorazione dell’orzo e uno sviluppo di aromi e colore caratteristici. La fase di germogliazione si conclude quando la radichetta ha lunghezza 2 o 3 volte superiore a quella del seme. La torrefazione produce sostanze aromatiche (a seguito della Reazione di Maillard): l’aria calda non deve superare i 50°C per non denaturare gli enzimi. Poi il malto viene pulito e la radichetta viene allontanata. Si possono ottenere anche MALTI ADDITIVI, di colore scuro, che sono stati cotti parecchio e hanno perso il potere enzimatico. Vengono usati in piccole quantità per influire sul colore e gusto della birra. I MALTI MISTI sono malti tostati maggiormente rispetto ai malti base, che conservano tuttavia le proprietà enzimatiche. MALTI DI ALTRI CEREALI: sono malti non maltati, quindi non derivanti da fase di germinazione. NOTA: L’orzo è da sempre il cereale più idoneo nella produzione della birra questo perché: 1. la composizione chimica dell’orzo, considerando le più importanti classi di composti (amidi, proteine e grassi), è la più conveniente fra tutti i cereali per la produzione della birra. 2. il seme dell’orzo è protetto dalle glumelle e quindi è protetto dagli urti e danneggiamenti vari a cui potrebbe andare incontro 3. l’orzo è una pianta rustica, cioè che può essere coltivata in climi estremamente differenti con caratteristiche del suolo diverse e quindi è molto più coltivata nel mondo rispetto agli altri cereali 2. MACINAZIONE. L’orzo maltato viene macinato. 3. AMMOSTAMENTO O SACCARIFICAZIONE. Questa fase permette la scomposizione degli zuccheri complessi (presenti nell’amido) in zuccheri semplici (zuccheri fermentescibili, utilizzabili dal lievito nella fase di fermentazione), ad opera degli enzimi amiolitici. Ci sono particolari enzimi, come le fitasi (prodotti sempre in fase di maltazione) abbassano il pH del mosto. Per avere una buona saccarificazione è necessario avere un pH compreso tra 5.1 e 5.8. In questa fase, il malto viene miscelato con acqua calda. Avviene la gelatinizzazione, ovvero il rigonfiamento dei granuli di amido che viene quindi più facilmente attaccato dalle amilasi. Vengono usate temperature specifiche per favorire l’attività enzimatica (ogni enzima opera in maniera ottimale ad una certa temperatura). Notiamo anche l’azione degli enzimi proteolitici che forniscono al mosto un buon contenuto di AA liberi, necessari per la crescita del lievito. Questo consente di RIDURRE LE PROTEINE che, se in eccesso danneggiano la birra finita. 4. FILTRAZIONE DEL MOSTO. Viene separata la parte solida dalla parte liquida. 5. COTTURA E AGGIUNTA LUPPOLO. La parte liquida viene bollita, per sterilizzare, concentrare il mosto. Durante questa fase si ha miglioramento dell’aroma grazie all’aggiunta di luppolo e eventuali spezie. Si fanno precipitare eventuali proteine o impurità rimaste dalle fasi precedenti. Viene effettuata una blanda centrifugazione. Quindi il mosto viene raffreddato. 6. FERMENTAZIONE PRIMARIA. Il mosto viene trasferito nei tini di fermentazione, dove viene aggiunto un lievito starter. Qui avviene una fermentazione primaria che dura 2-10 gg. Distinguiamo BIRRE AD ALTA FERMENTAZIONE, chiamate anche Ale. È stato aggiunto Saccharomyces cerevisiae comunemente detto “lievito di birra” e Saccharomyces paradoxus. È un lievito che lavora bene ad alte temperature, tra i 15 e i 23° C. Viene definita alta, oltre per la temperatura, anche per il fatto che sulla superficie le cellule del lievito formano uno strato schiumoso, a seguito della forte spinta di risalita da parte dell’anidride carbonica. BIRRE A BASSA FERMENTAZIONE, chiamate anche Lager. Sono tra le più diffuse al mondo. È stato aggiunto Saccharomyces pastoriamus e Saccharomyces bayanus. Solitamente la lavorazione avviene a temperature tra i 7 e i 9°C. Non c’è lievito sulla superficie, ma floccula sul fondo. 35 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 BIRRE FERMENTAZIONE SPONTANEA, sfrutta i lieviti e i batteri che si trovano nell’aria. Sono birre di nicchia tipo Lambic. La fermentazione avviene in barili di legno per circa 3 ANNI. FERMENTAZIONE BATTERICA: È consentito usare anche Batteri lattici appartenenti al genere Lactobacillus. Ad esempio L. Plantarum. L’acido lattico prodotto determina un abbassamento del pH, inibendo la crescita di altri batteri. Riduce la durezza dell’ACQUA, intensifica il sapore e mantiene la schiuma. 7. FERMENTAZIONE SECONDARIA. Al termine della fermentazione principale la birra è travasata nei serbatoi di deposito dove subisce la fermentazione secondaria o stagionatura. Serve a far depositare quanto è ancora in sospensione e far amalgamare i sapori. Si ha l’affinamento del gusto. Durante questa fase la temperatura viene abbassata fino a 0-2 °C (qualche settimana/alcuni mesi) per birre lager a bassa fermentazione e 8-10 °C (poche settimane) per le birre ale ad alta fermentazione. 8. FILTRAZIONE. Per separare i solidi ancora in sospensione, comprese proteine e polifenoli che sono responsabili dell’instabilità chimico fisica del prodotto finito. 8. PASTORIZZAZIONE E CONFEZIONAMENTO. Si procede con il trattamento termico al fine di inattivare i microrganismi ed enzimi presenti, in maniera tale da ottenere un prodotto stabile. Il confezionamento viene fatto in modo tale che non entri l’aria, in quanto l’ossigeno ha effetti negativi sulla qualità della birra. PROCESSI DI ALTERAZIONE La birra può andare incontro a processi di alterazione. Può essere alterata da lieviti selvaggi, batteri lattici ecc. Alterazioni possono essere FILAMENTSITA’, MAL DI SARCINA (la birra acquisisce odore di miele, derivante dalla reazione del diacetile e alcuni aromi della birra). INACIDIMENTO (per la concentrazione di acido acetico), INTORBIDIMENTO. MALTAZIONE ED ENZIMI PRODOTTI Vediamo gli enzimi prodotti durante la maltazione, utili per la produzione della birra. Per far sì che tutti gli enzimi lavorino correttamente, è necessario avere un pH compreso tra 5,1 e 5,8 (pH ACIDO). L’AMIDO è un polisaccaride di riserva costituito da: amilosio. Costituito dalla ripetizione di n unità di glucosio, legate con mediante legami a(1-4) amilopectina. Costituita da residui di glucosio uniti da legami a(1-4) e ogni 20-30 residui presenta dei punti di ramificazione generati da legami a(1-6) α-amilasi. Portano alla degradazione dell’amido in zuccheri NON FERMENTESCIBILI. Possono idrolizzare l’amido a destrine o molecole ancora più piccole (tre residui o più). LE DESTRINE SONO RESPONSABILI DEL CORPO DEL PRODOTTO FINITO. Non intaccano i legami a(1—>6) delle amilopectine (strutture ramificate dell’amido). La produzione di questi zuccheri è dovuta proprio all’azione di questi enzimi. Più zuccheri ci sono, più ALCOL viene prodotto. TEMPERATURA OTTIMALE: 72-75°C - pH OTTIMALE: 5,6-5,8 β-amilasi. Portano alla degradazione dell’amido in zuccheri FERMENTESCIBILI, principalmente maltosio. Non intaccano i legami a(1—>6) delle amilopectine (strutture ramificate dell’amido). TEMPERATURA OTTIMALE: 62-65°C - pH OTTIMALE: 5,4-5,6 β-glucanasi. Sono in grado di idrolizzare la parete polisaccaridica dell’endosperma (β-glucani), ovvero quella che avvolge i granuli di amido. Questo determina la liberazione dei granuli di amido, che risultano quindi più attaccabili dalle amilasi, consentendo quindi la saccarificazione (idrolisi) del mosto. TEMPERATURA OTTIMALE: 36-45°C - pH OTTIMALE: 4,5-5 FITASI. La miscela iniziale di acqua e malto ha un pH di circa 6, per abbassare questo valore si sfrutta l’attività catalitica delle fitasi degradano la fitina, un composto di riserva di fosforo delle piante (l’acido fitico si trova sotto forma di fitina o fitati, anioni dell’acido fitico). Gran parte dei fosfati del malto sono legati all’acido fitico. Rilasciando fosfati nel mosto, avremo una riduzione del pH. TEMPERATURA OTTIMALE: 30-52°C- pH OTTIMALE: 4,4-5,5 36 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 PEPTIDASI E PROTEASI. (ENZIMI PROTEOLITICI). Degradano le proteine. un buon contenuto di AA liberi, necessari per la crescita del lievito Riduzione delle proteine che, se in eccesso, danneggiano la birra finita. Considerando comunque che una RIDUZIONE ECCESSIVA DI PROTEINE POTREBBE PORTARE AD UN IMPATTO NEGATIVO SUL PRODOTTO (SCHIUMA) TEMPERATURA OTTIMALE: 46-57°C - pH OTTIMALE: 4,6-5,2 LIEVITO MADRE O MADRE ACIDA Il lievito madre o lievito naturale o lievito acido o madre acida è un impasto costituito da farina, acqua e fermentato dai microrganismi presenti nell’aria, nella farina e nell’acqua. L’impasto prodotto subisce aggiunte successive di acqua e farina “rinfreschi” per ottimizzare la capacità di acidificazione e lievitazione. Il lievito madre è uno degli starter microbici più antichi. L’uso del lievito madre pare risalga all’antico Egitto (2.500 aC). Si ottiene un pane più gustoso, digeribile e conservabile del pane non lievitato (pane azzimo) ma anche rispetto a quello con LB. Nel 1800 dC, si introdusse la lievitazione con il LB, che si è sviluppato a livello industriale poiché offre uno STANDARD. LIEVITO DI BIRRA. È una coltura pura di Saccharomyces cerevisiae, con presenza di 109 cellule per gr. LIEVITO MADRE. È un complesso ecosistema biologico in cui troviamo lieviti e anche batteri lattici. Abbiamo: Più di 20 specie di LIEVITI selvaggi (prevalentemente appartenenti ai generi Saccharomyces, Candida). Più di 50 specie di BATTERI LATTICI selvaggi (prevalentemente appartenenti al genere Lactobacillus). La LIEVITAZIONE CON PASTA MADRE è effettuata SIA DA LIEVITI (alcolica), SIA DA BATTERI LATTICI (lattica). BATTERI LATTICI NEL LIEVITO MADRE Prevalentemente Lactobacillus. Acido tolleranti. Ad esempio, ritroviamo L. brevis, L. sanfranciscensis, L. fermentum, eterofermentanti obbligati, che riducono l’arginina. L. plantarum (eterofermentante facoltativo) e L. acidophilus (omofermentante obbligato), Probiotici. Quindi, avremo produzione di SOLO ACIDO LATTICO (da parte degli omofermentanti obbligati), o anche acido acetico/etanolo, e CO2. Ritroviamo anche Leuconostoc. Con la presenza di Esopolisaccaridi (EPS) sulla capsula. Questi composti sono stati studiati per il loro effetto PREBIOTICO. Lattobacilli omofermentanti: fermentano glucosio presente nell’impasto quasi esclusivamente in ACIDO LATTICO. Es. Delbruekii, Bulgaricus, Acidophilus, Helveticus Lattobacilli eterofermentanti facoltativi: fermentano il glucosio e producono quasi esclusivamente in ACIDO LATTICO ma anche in presenza limitata di glucosio, producono anche ACIDO ACETICO ed ETANOLO. Es. Casei, Plantarum, Sakey Lattobacilli eterofermentanti obbligati: fermentano il glucosio ad ACIDO LATTICO, ACIDO ACETICO (o etanolo) e CO2. Es. Brevis, Fermentum, Sanfranciscencis VANTAGGI PASTA MADRE Capacità di produrre sostanze aromatiche e antimicotiche (come la nisina in grado di inibire le spore di Bacillus cereus e C. botulinum). L’ambiente acido rallenta la formazione di acrilammide. Il lievito madre metabolizza direttamente l’asparagina e rilascia asparaginasi nella matrice; il procedimento permette di ridurre l’acrilammide dal 20 al 75%. 37 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 Capacità PROTEOLITICHE, in grado di degradare le proteine del glutine. Le proteine possono essere degradate sia dagli enzimi endogeni presenti nella parete cellulare della cellula vegetale (farina), sia dagli enzimi dei batteri lattici. GLI ENZIMI PROTEOLITICI DEI BATTERI LATTICI SONO IN GRADO DI AGIRE IN MANIERA SPECIFICA SULLA GLIADINA (una delle due proteine di riserva (gliadine e glutenine) che costituiscono il glutine e la principale responsabile della risposta immunitaria). La riduzione della gliadina in amminoacidi e peptidi a minor peso molecolare fa sì che il nostro organismo non riconosca questa proteina come tossica, riducendo quindi la risposta immunitaria. Questo può essere utile nel controllo dell’incidenza della sensibilità al glutine. NEL CASO DEL LIEVITO DI BIRRA, LE PROTEINE DI RISERVA NON VENGONO TOCCATE. La presenza FITASI BATTERICHE rende più biodisponbili i sali minerali chetati dall’acido fitico. Con il LM si è osservata una riduzione pari al 62% del contenuto di acido fitico (rispetto al 38% con utilizzo di LB). Il pane si conserva più a lungo, per la presenza di batteriocine, ma anche per la riduzione del pH. Il prodotto è più fresco, aumentando la shelf life: questo per la presenza degli esopolisaccaridi, in grado di trattenere l’acqua. Questo migliora la texture del prodotto. L’acidità (dovuta alla produzione di ACIDO LATTICO), come anche la presenza di EPS (esopolisaccaridi), essendo polisaccaridi non disponibili, sono in grado di ridurre l’indice glicemico. Pare che la presenza di acido lattico durante la cottura modifichi le interazioni tra amido e proteine del glutine riducendo così la quantità di zuccheri disponibili per l’organismo COME AVVIENE LA LIEVITAZIONE Unendo acqua e farina, vi è una degradazione degli amidi che vengono trasformati in zuccheri (IDROLISI): questo grazie alla presenza di enzimi presenti nella farina. Quindi, interviene anche il LIEVITO e i BATTERI LATTICI che utilizzano gli zuccheri FERMENTESCIBILI, trasformandoli, i primi, in ETANOLO e ANIDRIDE CARBONICA. I secondi in ACIDO LATTICO, o anche ACIDO ACETICO, ETANOLO, CO2 (a seconda del metabolismo). Sia con LB sia con LM si ha la produzione del gas (CO2). L’ANIDRIDE CARBONICA tenderà ad andare verso l’alto e, in questa sua ascesa, sarà trattenuta dalla maglia del glutine (proteine di riserva presenti nella farina) che, sotto la spinta dell’anidride carbonica, si espande (il glutine è elastico), formando delle bolle di aria (ALVEOLI). ENZIMI PRESENTI NELLA CARIOSSIDE Oltre alle amilasi, agli enzimi proteolitici, nella cariosside (embrione e parte già esterna della cariosside) sono presenti anche le FITASI che permettono l’idrolisi dei legami fosforici dell’acido fitico. Condizioni idonee all’enzima sono Lunghe fermentazioni Temperatura di cottura non alta (PER NON DENATURARE L’ENZIMA) 38 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 VINO. FERMENTAZIONE ALCOLICA Il vino è una bevanda ottenuta dalla fermentazione totale o parziale di UVE pigiate o non pigiate o di MOSTI uva. Il mosto è ricavato dall’uva fresca, pigiata con o senza raspi attraverso la pigiatura o la torchiatura. RASPO (grappolo d’uva senza chicchi), è povero di zuccheri, ricco di SALI. Nella vinificazione, la presenza di raspi AUMENTA IL PH (riduzione di ACIDITA’) per via dei SALI. Il raspo è ricco di acidi organici, ceneri e polifenoli (tannini). VINACCIOLI (SEMI), acqua, zuccheri, sostanze azotate, sali minerali, e polifenoli. BUCCIA (PERICARPO). Contiene polifenoli (ANTOCIANI), ACIDI ORGANICI (che aumentano il pH): ACIDO CITRICO, MALICO, TARTARICO esterificato). Qui c’è la concentrazione maggiore di SOSTANZE AZOTATE IMPORTANTI PER LO SVILUPPO DEL LIEVITO. POLPA (MESOCARPO). Contiene zuccheri (Glocosio e Fruttosio PREVALE IL FRUTTOSIO). Vi sono zuccheri PENTOSI (ribosio, xilosio, arabinosio) che entrano nella fermentazione malolattica. La polpa confine solo il 20-25% dell’azoto totale dell’acino. I peptidi e amminoacidi sono utilizzati sia dai lieviti sia dai Batteri lattici Lactobacilli. I composti ammoniacali sono utilizzati solo dai lieviti. Non sono presenti tannini. Vediamo gli ACIDI ORGANICI (GLI ACIDI ORGANICI ABBASSANO IL Ph). ACIDO TARTARICO (prevale nei climi caldi). Può essere prodotto in piccola quantità dal metabolismo dei lieviti. Non è utilizzato dai lieviti e dai batteri e precipita sotto forma di tartrato (CREMOR TARTARO). L’acido Tartarico non fermenta ma PRECIPITA. SE FERMENTA È UN DIFETTO. ACIDO MALICO (prevale nei climi freddi). Subisce fermentazione malo-alcolica da parte dei lieviti e malo- lattica da parte dei batteri lattici. ACIDO CITRICO. Non è fermentato dai lieviti, ma può essere utilizzato dai Batteri Lattici. L’acidità del VINO è data dagli acidi naturali contenuti nell’uva (ACIDI ORGANICI) e dagli acidi di origine fermentativa. La mancanza di azoto è una delle cause più frequenti dell’arresto della fermentazione alcolica. I MICRORGANISMI IN VINIFICAZIONE LIEVITI. Possono seguire la via della respirazione (con produzione di 6H2O e 6CO2: favorita inizialmente per avere lo sviluppo cellulare) o la via della fermentazione (in caso di alte concentrazioni di glucosio e bassa concentrazione di ossigeno-Effetto Crabtree). In caso di fermentazione (il lievito si moltiplica pochissimo), il NADH (NAD ridotto) viene trasformato in NAD+. Si produce ACETALDEIDE Possiamo avere FERMENTAZIONE ALCOLICA. ACETALDEIDE viene poi trasformata in ETANOLO. Generalmente per il 92%. Dopo una prima fermentazione tumultuosa, la fermentazione alcolica procede in modo più lento ed è seguita da una fermentazione malolattica. FERMENTAZIONE GLICEROPIRUVICA. In presenza di solfito, l’acetaldeide non può essere trasformata in etanolo=> produzione di GLICEROLO (è un liquido inodore, incolore, oleoso, viscoso e con un sapore dolce). Generalmente per l’8%. La presenza di glicerolo può avere dei vantaggi, dato dal sapore dolce. Ma può portare alla formazione di ACIDO ACETICO (NEGATIVO). Questa fermentazione è più veloce all’inizio, Aumenta infatti all’aumentare degli zuccheri e temperatura (a inizio fermentazione). Diminuisce all’aumentare di AZOTO. Ecco che, per evitare alla produzione di acido acetico talvolta vengono aggiunti sali di ammonio. Queste due fermentazioni sono legate durante tutta la vinificazione. BATTERI LATTICI. In grado di tollerare bassi livelli di pH, la presenza di etanolo e una scarsa presenza di nutrienti. Qui troviamo batteri lattici appartenenti ai generi Leuconostoc e Lactobacillus. (es. oenococcus oeni e lactococcus lactis). FERMENTAZIONE MALOLATTICA. Questa fermentazione è fondamentale per la qualità del vino (poco opportuna nei vini bianchi). Con questa fermentazione si ha il passaggio da ACIDO MALICO —> ACDIO LATTICO, con produzione di CO2. Il vino perde il sapore acre, acerbo e duro. La diminuzione dell’acidità è dovuta anche alla precipitazione dell’acido tartarico sotto forma di cremar tartaro. 39 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 BATTERI ACETICI: determinano effetti NEGATIVI MUFFE: possono determinare effetti negativi (tranne eccezioni) TIPOLOGIA DI STARTER NATURALE. Una parte di prodotto viene utilizzato come inoculo SELEZIONATO. Per ottenere un prodotto finale STANDARD. ZUCCHERI USATI NELLA VIA FERMENTATIVA Vengono fermentati solo i monosaccaridi ESOSI. NESSUN LIEVITO FERMENTA I PENTOSI. Il galattosio viene fermentato solo da alcuni lieviti. I DISACCARIDI vengono fermentati da quei lieviti che sintetizzano i corrispondenti enzimi idrolitici. Il raffinosio (fruttosio e due di melibiosio) può essere fermentato da quei lieviti che sintetizzano la raffinasi. I POLISACCARIDI in genere non sono fermentati. APPROFONDIMENTI: La fermentazione malolattica è detta anche conversione malolattica, in quanto per essere rigorosi, non è una vera e propria fermentazione, ma, dal punto di vista chimico, una reazione di decarbossilazione, ossia di trasformazione di un gruppo acido (-COOH) proveniente dalla molecola di acido malico in acqua e anidride carbonica (H2O e CO2) ad opera dei lattobatteri oenococcus oeni e lactococcus lactis, mentre l’acido malico si trasforma in acido lattico. La formazione di CO2 può rendere il vino leggermente frizzante e si allontana spontaneamente con l’affinamento. I batteri lattici tendono a metabolizzare non solo l’acido malico, ma anche gli zuccheri residui se essi sono ancora presenti nel mosto dopo la fermentazione alcolica. Inoltre, la maggior parte dei batteri lattici sono eterofermentativi, ossi non generano solo acido lattico o suoi sali, ma anche molteplici prodotti secondari che sono in grado di alterare il profilo aromatico del vino positivamente o negativamente. In ogni modo, l’impatto principale della fermentazione malolattica dal punto di vista organolettico su qualsiasi tipologia di vino è quello di ridurne l’acidità, essendo l’acido lattico un acido più debole rispetto all’acido malico. La fermentazione malolattica dà al vino maggiore equilibrio, persistenza, corpo e profumi più fini. La malolattica è un evento successivo alla fermentazione alcolica e avviene quindi nel contesto dell’affinamento/maturazione del vino, e può seguire sia la vinificazione in bianco (solo alcuni vini) che quella in rosso. I batteri lattici a causa del rialzo termico che solitamente si viene a creare in primavera (18-20 °C) innescano la fermentazione malolattica del vino. Perché la fermentazione malolattica abbia inizio sono necessarie le seguenti condizioni: pH del vino non eccessivamente basso, quindi vini non eccessivamente acidi; bassa concentrazione di anidride solforosa; alcol etilico inferiore a 15%; temperatura tra i 18° e i 20°. Durante la fermentazione malolattica nel vino, l’acido malico, più aspro, si trasforma in acido lattico, più debole del malico, percepito come più delicato e meno acre. Per evitare la fermentazione malolattica si può ricorrere ad alte dosi di solforosa o alla filtrazione sterile, entrambe con un impatto negativo sul profilo organolettico del vino. Nei climi temperati o caldi la malolattica tende ad avvenire spontaneamente nei vini rossi, che generalmente ne beneficiano dipendentemente dallo stile che si vuole ottenere. Se il vino deve essere maturato in legno, molti produttori ritengono che vi sia migliore e più armoniosa integrazione degli aromi terziari nel vino quando la malolattica avviene nelle botti. Per ottenere la fermentazione malolattica, come per quella alcolica, ci si può affidare ai batteri naturalmente presenti nel mosto e riattivati dalla variazione delle condizioni ambientali, oppure ricorrere a ceppi batterici selezionati (appartenenti ai generi Oenococcus o Lactobacillus). L’anidride solforosa ha un costo è relativamente basso e le sue molteplici funzioni permettono di risolvere molti problemi nel corso della trasformazione del vino, oltre ad esaltare le caratteristiche organolettiche e a consentire una conservazione prolungata. Sappiamo che gli zuccheri possono essere trasformati in etanolo grazie ad alcuni lieviti che attuano fermentazione alcolica. Tuttavia, il mosto ospita inizialmente migliaia di microrganismi diversi in cui si confondono questi lieviti utili. Le comunità microbiche possono avviare fermentazioni spontanee che hanno andamenti imprevedibili, talvolta indesiderati o poco redditizi. Infatti, dipende tutto da quali specie microbiche prendono il sopravvento sulle altre. Gestire la temperatura e le condizioni ambientali non è sufficiente ad ottenere il miglior risultato o comunque non garantisce al produttore la qualità attesa e l’omogeneità del prodotto finito. L’anidride solforosa ha anzitutto un’azione antisettica selettiva nei confronti di batteri e muffe. 40 Scaricato da Davide Viscusi ([email protected]) lOMoARcPSD|27361250 Non solo, ci sono lieviti più o meno idonei alla trasformazione del mosto in vino. In questo senso si parla di potere alcoligeno, cioè la concentrazione massima di alcol etilico che una specie di lievito è in grado di raggiungere senza rimanere intossicato dall’alcol da lui stesso prodotto. Alcuni lieviti hanno basso potere alcoligeno e sono di scarso interesse, perché arrivati a concentrazioni di alcol del 3-4% arrestano la loro attività. Altri, invece, riescono ad arrivare anche oltre il 14% in volume di etanolo. Altri ancora, infine, contribuiscono a far insorgere malattie del vino. I risultati di molte ricerche condotte in questi anni hanno evidenziato come la solfitazione favorisca i lieviti ad alto potere alcoligeno, ad esempio i lieviti ellittici del genere Saccharomyces, come S. cerevisiae e S. bayanus. Gioca invece a sfavore degli apiculati, tipologia di lieviti a basso potere alcoligeno, o di quelli del genere Pichia e Candida che contribuiscono alla malattia della fioretta, la quale si manifesta con la formazione di una pellicola sulla superficie del vino. Per dirigere la trasformazione verso la fermentazione desiderata, oltre all’anidride solforosa, possono essere addizionati ceppi di lieviti selezionati. Un altro problema che si può presentare è l’ossidazione. Presente principalmente nei vini bianchi, si tratta dell’alterazione più insidiosa, che porta all’imbrunimento e ne altera le altre caratteristiche organolettiche. In presenza di sostanze ossidanti l’anidride solforosa si ossida preferenzialmente rispetto ad altre componenti del vino. Questa ha poi un’azione bloccante nei confronti delle fenolossidasi, enzimi prodotti da muffe che vanno ad alterare i fenoli, molecole che conferiscono i colori caratteristici, come gli antociani nel vino rosso, ed hanno potenziali effetti benefici sulla salute. Non sono gli unici elementi che blocca: l’anidride solforosa ha infatti la capacità di blocc

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