A Microbiologia dos Alimentos e a Importância dos Microrganismos Úteis, Deteriorantes e Patogênicos

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1 A Microbiologia dos Alimentos e a Importância dos Microrganismos Úteis, Deteriorantes e Patogênicos Profª. Dra. Andyara Lena dos Santos Costa Objetivos: Conhecer os microrganismos de interesse alimentar, através de suas características, seus fatores de virulência, mecanismos de patogenicidade e alimentos associados.

2 Índice Introdução Úteis Bolores Leveduras Bactérias Deteriorantes Bolores Leveduras Bactérias Patogênicos...14

3 Introdução 3 A microbiologia dos alimentos estuda a influência dos microorganismos nas características dos produtos alimentícios de consumo humano ou animal. A qualidade microbiológica dos alimentos está condicionada, primeiro, à quantidade e ao tipo de microrganismos inicialmente presentes (contaminação inicial) e depois à multiplicação destes germes no alimento. A qualidade das matérias - primas e a higiene (de ambientes, manipuladores e superfícies) representam a contaminação inicial. O tipo de alimento e as condições ambientais regulam a multiplicação. Os microrganismos (MO) têm sido utilizados pelo homem em diferentes processos e de diferentes maneiras, sendo que muitas substâncias e de considerável valor econômico são produtos do metabolismo microbiano. Os microrganismos desempenham papéis muito importantes, dependo do tipo de interação existente com o alimento e seus nutrientes, e podem ser classificados em três grupos distintos, através de suas propriedades morfológicas e fisiológicas. Mais recentemente, novos critérios têm sido introduzidos relativos às suas características bioquímicas e genéticas. Silva Júnior (1995, p.25-6) ressalta que existem três tipos específicos de microrganismos: os fungos, os vírus e as bactérias. As bactérias possuem vida própria e preferem ambientes úmidos e alimentos ricos em proteínas como as carnes. Algumas bactérias produzem toxinas durante sua multiplicação com efeito tóxico para o homem. Os vírus não possuem vida própria e só crescem quando estão dentro da célula do organismo do homem e dos animais. Os fungos são divididos em bolores (mofo) e leveduras (fermento). Eles se reproduzem em alimentos secos, frescos e com quantidades de açúcar (frutas e doces em geral), pois possuem vida própria.

4 1.Úteis 4 São MO que quando presentes em um alimento causam alterações benéficas, modificando suas características originais, de forma a transformá-los em um novo alimento. Esta forma de interação MO X alimento é conhecida há muito tempo. A este grupo pertencem os MO s que são intencionalmente adicionados aos alimentos para que determinadas reações químicas ocorram. Muitos, já estão naturalmente presentes, não sendo necessário adicioná-los, mas o que se faz é estimular seletivamente a sua atividade biológica. Os MO são classificados em: 1- Úteis; 2- Deteriorantes; 3- Patogênicos. Lembre-se Neste grupo estão presentes todos os MO s utilizados na fabricação de alimentos fermentados: cerveja, queijos, vinhos, pães, vegetais e muitos outros. Bactérias: - fermentação do leite (iogurtes e queijos) - carnes (salames) - vegetais (picles) Leveduras: - fermento na indústria de panificação - bebidas (cerveja e vinho) - suplemento alimentar Fungos: - fermentação de diversos queijos - consumidos diretamente (champignon e shitake)

5 1.1. Bolores 5 A estrutura básica dos bolores é formada por filamentos denominados hifas, que, em conjunto, formam o micélio. O micélio dos bolores é responsável pelo aspecto característico das colônias que formam. Estas colônias podem ter um aspecto cotonoso, ser secas, úmidas, compactas, aveludadas, gelatinosas, com variadas colorações. As características fisiológicas dos bolores deve-se ao fato de que são menos exigentes que as leveduras e que as bactérias em relação à umidade, ph, temperatura e nutrientes. Os bolores são, em sua absoluta maioria, aeróbios, desenvolvendo-se, portanto na superfície dos alimentos. Lembre-se A microbiota superficial que cobrem muitos embutidos secos ao ar, funciona como proteção ao efeito danoso do oxigênio e da luz, favorecendo a secagem e conferindo um aroma típico ao produto, isso, devido à degradação de gorduras, proteínas e do ácido láctico. Estudos demonstraram que a utilização do Penicillium nalgiovense enriqueceu o aroma e o sabor dos salames em consequência do metabolismo lipídico e protéico da microbiota fúngica encontrada na superfície do salame durante a maturação. Além disso, promoveu uma secagem mais uniforme dos salames, a diminuição da formação da crosta superficial e a redução mais lenta do ph.

6 6 O gênero Penicillium contém numerosas espécies, muitas empregadas para a produção de alimentos, especialmente queijos. P. camembertii: utilizado para a fabricação dos queijos camembert e brie. Penicillium camembertii é o mofo responsável pela peptonização (ação proteolítica proteo = proteína, lise do grego lúsis= separação, dissolução), e conseqüente produção do sabor típico do queijo Camembert. P. roquefortii: fabricação dos queijos roquefort e gorgonzola. Penicillium roqueforti é o microrganismo responsável pela coloração azul do queijo tipo Roquefort. Ele atua decompondo a gordura do leite produzindo sabor e aroma típicos. Penicillium nalgiovense: Durante a maturação do salame, há o desenvolvimento de fungos filamentosos na sua superfície, esse crescimento é leva a mudanças bioquímicas envolvidas na maturação do produto. Penicillium camembertii Penicillium roquefortii Penicillium nalgiovense

7 1.2 Leveduras 7 São fungos cuja forma predominante é unicelular. O crescimento é favorecido pelo ph ácido. Elas multiplicam-se melhor quando estão em aerobiose, mas os tipos fermentativos multiplicamse bem em anaerobiose. As fontes de energia, como os açúcares, são, por exemplo, os melhores substratos, embora as leveduras oxidativas sejam capazes de oxidar ácidos orgânicos e álcool. Lembre-se Há dois tipos de fermentação: fermentação azeda, que produz ácido, e fermentação alcoólica. Em ambos os casos, são introduzidos no alimento microorganismos especiais inofensivos, onde permanecem e se multiplicam. Os microorganismos causam mudanças químicas benéficas nos alimentos. Saccharomyces: todas as espécies deste gênero têm intensa atividade fermentativa. Saccharomyces cerevisiae é empregada para a produção de pães e bebidas (cervejas e vinhos).

8 1.3 Bactérias 8 Lactobacillus sp. Os lactobacilos são bactérias que convertem lactose e outros açúcares simples em ácido láctico. São bacilos retos ou curvos, aeróbios ou anaeróbios. A produção do ácido láctico faz com que o ambiente fique ácido, o que inibe o crescimento de outras bactérias nocivas. Algumas espécies de lactobacilos são usadas industrialmente na produção de iogurte, chucrute, picles e outros alimentos fermentados. Bifidobactem A morfologia pode ser variada, incluindo bacilos curtos e curvados, em forma de bastonete, e bacilos bifurcados. O vinagre não é nada mais que o vinho acetificado devido à absorção do oxigênio, sendo assim, o resultado de uma reação química [Lavoisier ( ), químico francês]. E, sem a participação da bactéria acética não há a formação do vinagre. Essas bactérias acéticas necessitam do oxigênio do ar para realizarem a acetificação. Por isso, multiplicam-se mais na parte superior do vinho que está sendo transformado em vinagre. Acetobacter O gênero Acetobacter é composto por bactérias aeróbias estritas, bacilos retos ou levemente curvos. É importante em alimentos, pois é capaz de realizar a fermentação acética, ou seja, oxidar etanol a ácido acético. Pesquisas mostram que os lactobacilos equilibram o funcionamento intestinal, impedem a multiplicação de bactérias nocivas, inibem a produção de toxinas, melhoram a digestão, fortalecem o sistema imunológico, além de colaborarem para a prevenção do câncer de colón (localizado no intestino grosso).

9 2. Deteriorantes 9 São microrganismos (MO) presentes nos alimentos que causam alterações químicas prejudiciais, resultando na chamada deterioração microbiana. A deterioração resulta na alteração de cor, odor, sabor, textura e aspecto do alimento. Essas alterações são consequência das atividades metabólicas naturais dos MO s, os quais estão apenas tentando perpetuar a espécie, utilizando o alimento como fonte de energia. Bactérias, Bolores e Leveduras são os microrganismos de maior destaque como agentes potenciais de deterioração, e como eventuais patógenos ao homem. Na grande maioria das situações, as bactérias são os microrganismos numericamente predominantes nos alimentos, principalmente por: Apresentarem um tempo de geração bastante reduzido; Serem capazes de utilizar uma diversidade de substratos; Apresentarem ampla variação de comportamento dos diferentes gêneros frente aos fatores ambientais. 2.1 Bolores Em condições atmosféricas favoráveis poderá haver proliferação dos fungos (quente: acima de 25 C, e úmida: de 70% a 100% de umidade), pois os esporos são abundantes e amplamente encontrados, e crescem rapidamente no solo, em plantas, em alimentos, em papel e até em vidros. Os alimentos armazenados, principalmente em países onde os princípios básicos de secagem adequada e armazenamento correto, ainda são desconhecidos ou desprezados poderão representar um elevado risco de contaminação.

10 Aspergillus glaucus Participam da deterioração do trigo, milho, cevada, soja, arroz e aveia. 10 Botrytis cinerea - Podridão cinza O desenvolvimento e propagação deste fungo é favorecido por: Ambientes com precipitação pluviométrica elevada; Alta umidade relativa do ar; Apresença de teores elevados de matéria orgânica no solo, sendo que essas condições são ainda mais favoráveis à sua sobrevivência. Aspergillus glaucus Rhyzopus stolonifer - Podridão mole Produz uma podridão aquosa e mole que pode atacar o alimento em qualquer fase do desenvolvimento, sendo mais séria durante o armazenamento e comercialização. Botrytis cinerea Lembre-se Provocam danos consideráveis nas colheitas, constituindo a chamada podridão cinzenta, o que provoca a deterioração antes da colheita. O gênero Botrytis é muito versátil, causando a podridão fúngica em pelo menos 26 tipos de vegetais. Rhyzopus stolonifer O fungo da Podridão Mole, ao desenvolver-se sobre o fruto, produz um micélio, inicialmente esbranquiçado; depois, com a produção de esporos, fica escuro. O fungo produz enzimas termoresistentes e sobrevive no solo e em restos de culturas. Os cuidados durante a colheita são importantes.

11 11 Lembre-se Outras espécies (ex. P. cyclopium e P. viridicatum) causam a deterioração de grãos e cereais. Penicillium Algumas espécies são úteis, como citado acima, porém várias espécies de Penicillium (ex. P. expansum, P. digitatum, P. italicum) estão envolvidas em processos degradativos de frutas e de cereais (P. cyclopium e P. viridicatum). Mucor No ovo: provoca uma deterioração fúngica superficial e, em seguida, o micélio atinge o interior do ovo através de seus poros ou ranhuras, levando à podridão. Mucor é um microrganismo bastante encontrado nas etapas de processamento das carnes. Também, possui como hospedeiros os seguintes alimentos: trigo, arroz, soja, algodão, feijão, milho, sorgo, cenoura, tomate, girassol, ervilha e cebola, causando podridões de frutos e hortaliças em armazenamento. Mucor 2.2 Leveduras Saccharomyces cerevisiae Além de agir como um microrganismo (MO) útil na produção de pães, cerveja e vinho, é frequentemente envolvido em alterações indesejáveis em muitos alimentos como frutas, laticínios (leite, manteiga, etc.), maioneses, mel, vinagre e produtos fermentados. 2.3 Bactérias Escherichia coli A presença de Escherichia coli na água ou em alimentos é indicativa de contaminação por fezes humanas ou animal. São anaeróbias facultativas, e podem causar reações indesejáveis nos alimentos, além de várias espécies serem patogênicas ao homem e aos animais. Lactobacillus sake Crescem em temperatura de refrigeração, onde no leite ocorre alteração da viscosidade e na carne levam à formação do limo superficial.

12 Bacillus subtilis, B. coagulans e B. stearothermophilus São bacilos formadores de esporos e por isso adquirem uma resistência térmica. Geralmente estão associadas à deterioração de produtos processados, e acondicionados em embalagens herméticas (produtos comercialmente estéreis). Sua introdução nesses alimentos se dá principalmente através da matéria-prima, como os condimentos, por exemplo: açúcar, amido, farinhas e leite em pó, utilizados na formulação. Os Bacillus subtilis aumentam a viscosidade de sucos concentrados e podem causar alterações em pães, como amolecimento e odor desagradável. E, ainda os B. coagulans e B. stearothermophilus produzem ácidos, mas não produzem gás durante o crescimento. Curiosidades... Já, os Bacillus coagulans possuem algumas características próprias: Podem contaminar conservas alimentícias produzindo um sabor ácido; Ocorrem principalmente em produtos levemente ácidos, como os derivados de tomate: tomates enlatados, suco, purê, sopa; Podem estar presentes em creme, queijos, leite (formando coágulos) e nas esteiras transportadoras de latas. 12 Desta forma, o produto deteriora, mas a lata não estufa, isso ocorre em consequência do ataque aos carboidratos com produção de ácido, mas não de gás. Por último, os Bacillus stearothermophilus produzem esporos de alta resistência térmica, podendo resistir ao tratamento térmico, causando uma deterioração de baixa acidez e não são patogênicos para o homem. Pseudomonas São aeróbios estritos que crescem rapidamente em temperaturas de refrigeração e são capazes de dominar a flora microbiana das carnes embaladas. Estão amplamente distribuídos na natureza, podendo ser encontrados em alimentos de origem animal e vegetal. Causam a rancificação do leite, putrefação de carnes, e provocam alterações na coloração da gema. São as principais responsáveis pelas alterações dos pescados, de crustáceos e moluscos. Pseudomonas mucidolens: provoca cheiro de batata no leite deteriorado; Pseudomonas syncyanea: propicia a coloração azul na parte mais aquosa do leite e coloração amarela na parte mais cremosa. Pseudomonas mephitica: produz H2S1 promovendo a descoloração da carne, levando ao surgimento de pigmentos de cor verde. Pseudomonas fluorescens: produz o aparecimento de pontos verdes na clara.

13 13 Clostridium São produtores de esporos e anaeróbios. São a causa mais comum da putrefação da carne. No leite, causam a rancificação, ou seja, a deterioração da gordura, alterando odor e sabor e participam da deterioração de ostras Clostridium pasteurianum: deterioram alimentos levemente ácidos, como alguns derivados de tomates e outras frutas pouco ácidas. Clostridium sporogenes: deterioram produtos enlatados, com produção de gás, estufando a lata. Esterilidade comercial esterilidade absoluta Acetobacter Realizam a fermentação acética, ou seja, oxidam etanol a ácido acético. Por outro lado, são responsáveis pela deterioração de frutas e bebidas alcoólicas (vinhos e cervejas). Xanthomonas campestris Possuem grande impacto em diversas culturas de produtos de origem vegetal. A podridão negra da couve-flor e do repolho é causada por esta espécie. Responsável também pelo cancro bacteriano ou cancro cítrico - em tecidos vegetais.

14 14 Curiosidades... Tabela 1. Número de Microrganismos no Momento de Aparecimento do Odor e Limosidade em Alimentos Protéicos. Alimento Odor Evidente Números Limosidade evidente Carne de frango 2,5-100x10 6 /cm x10 6 /cm 2 Carne de vaca 1,2-100x10 6 /cm x10 6 /cm 2 Salsichas 1-1,3x10 6 /cm 2 1-1,3x10 6 /cm 2 Peixes 1-130x10 6 /cm 2 - Ovos 10x10 6 /cm 2 - Fonte: Frazier Westhoff,1988 A deterioração refere-se aos estragos causados por microrganismos (bactérias, bolores e/ou leveduras) no alimento, e em consequência da grande distribuição no ambiente sempre haverá o risco de deterioração microbiológica. Além disso, existem milhares de microrganismos e a sua multiplicação depende do tipo de alimento (nutrientes) temperatura e outros fatores. 3. Patogênicos São microrganismos (MO) presentes nos alimentos que podem causar as doenças transmitidas por alimentos (DTA s), sérios problemas econômicos e que representam um risco à saúde. São genericamente denominados de patogênicos, podendo afetar tanto o homem, como animais. As características das doenças que causam, dependem dos fatores inerentes ao alimento, do MO patogênico envolvido, e do indivíduo a ser afetado.

15 15 Uma infecção e uma intoxicação alimentar são causadas pela ingestão de microrganismos patogênicos ou toxinas produzidas por alguns destes organismos. O vômito e a diarréia ocorrem quando os organismos liberam toxinas nos alimentos (intoxicação), ou quando eles se multiplicam dentro de certos níveis no intestino (infecção). O nível a partir do qual aparecem os sintomas varia de pessoa para pessoa, dependendo da idade, estado de saúde e um número variado de fatores. Alguns fungos podem produzir durante seu ciclo de vida, substâncias tóxicas conhecidas como micotoxinas. Existem toxinas bastante deletérias como é o caso das aflatoxinas (produzida por Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus) e das ocratoxinas do tipo A (produzida por Aspergillus ochraceus). Estas substâncias metabólicas podem ser liberadas ou não em substratos. Os grãos mais suscetíveis as micotoxinas são: o milho, o amendoim, a semente de algodão, sorgo, trigo, cevada, aveia e grãos de cereais. A presença de micotoxinas em produtos alimentícios depende do crescimento desses MO s. Lembre-se Fatores relacionados com a multiplicação microbiana: Armazenamento em temperatura ambiente; Resfriamento inadequado; Preparação com excessiva antecedência à distribuição; Manutenção de temperatura incorreta; Utilização de sobras; Descongelamento incorreto e posterior armazenamento; Preparalçao de quantidades excessivas. Fatores relacionados com a sobrevivência microbiana: Resquecimento incorreto; Cocção inadequada. Fatores relacionados com a Contaminação: Manipuladores de Alimentos; Alimentos processados, não enlatados, contaminados; Alimentos enlatados contaminados; Alimentos crus contaminados; Contaminação cruzada; Limpeza inadequada do equipamento; Origem insegura dos alimentos.

16 16 Para Refletir... A Organização Mundial de Saúde (OMS) ALERTA: Em 2000, 2.1 milhões de pessoas morreram no mundo de diarréia; Nos países industrializados estima-se que 30% da população sofram de doenças ligadas à contaminação por alimentos e bebidas; Nos EUA 76 milhões de hab/ano- apresentaram sintomas de intoxicação; As doenças causadas por bactérias desenvolvidas em alimentos custam 9.3 a 12.9 bilhões de dólares (todos os anos); Os custos médicos variam de 3.8 a 5.8 bilhões de dólares e a perda de produtividade totaliza entre 5.5 e 7.1 bilhões de dólares. No estado de São Paulo (2002), cerca de 1,5 milhões de pessoas apresentaram alguma doença veiculada por alimento, entretanto, foram registrados apenas 3950 casos, segundo dados do Centro de Vigilância Epidemiológica do Estado de São Paulo (CVE/SP). Esses dados estão demonstrados a seguir.

17 17 Leituras recomendadas FRANCO, B. D. G. M; LANDGRAF M. Microbiologia dos Alimentos. São Paulo: Atheneu, 1996, GERMANO, P. M. L; GERMANO, M. I. S. Higiene e Vigilância Sanitária dos Alimentos. 3 ed. São Paulo: Manole, JUCENE, C. Manual de Segurança Alimentar. Rio de Janeiro: Rubio, 2008 SILVA Jr. E.A. Manual de controle higiênico-sanitário em alimentos. 6 ed. São Paulo: Varela, 1995, *Alertamos que estes conteúdos são de uso exclusivo da Universidade Anhembi Morumbi, estão protegidos pela Lei de Direito Autoral e não devem ser copiados, divulgados ou utilizados para outros fins que não os pretendidos pelo autor ou por ele expressamente autorizado.

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