Fatores intrínsecos e extrínsecos que controlam o desenvolvimento microbiano nos alimentos

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA DEPARTAMENTO DE PARASITOLOGIA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA Fatores intrínsecos e extrínsecos que controlam o desenvolvimento microbiano nos alimentos Disciplina: Microbiologia Aplicada à Nutrição Professora: Alessandra Machado

2 Fontes de contaminação 1. Solo e água 2. Plantas 3. Utensílios 4. TGI de homens e animais 5. Manipuladores de alimentos 6. Pele dos animais 7. Ar e poeira

3 Sobrevivência/crescimento dos microrganismos em um alimento Fatores intrínsecos relacionados com as características próprias do alimento. Fatores extrínsecos relacionados com o ambiente em que o alimento se encontra.

4 Fatores Intrínsecos Atividade de Água (Aa); ph; Potencial de Oxidorredução; Composição do alimento; Presença de fatores antimicrobianos naturais; Estruturas biológicas; Interações entre os microrganismos no alimento. Fatores Extrínsecos Temperatura; Atmosfera envolvendo o alimento; Umidade relativa do ambiente.

5 Fatores Intrínsecos Atividadede água-aa Os microrganismos necessitam de água para sua sobrevivência => metabolismo e multiplicação - a água deve estar na forma disponível. O parâmetro que mede a disponibilidade de água em um alimento é chamado de Aa. Relação entre a pressão parcial de vapor de água contida no alimento (P) e a pressão parcial de vapor de água pura (Po), a uma dada temperatura. Aa = P/Po

6 Os valores de Aa variam de 0 a 1: Adição de sal, açúcar e outros solventes reduz Aa por reduzir o valor de P Aa = P/Po

7 Solução saturada de NaCl: Aa = 0,75 Adição de açúcar reduz Aa Processos de remoção da água por desidratação e congelamento reduz Aa

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11 Efeito da diminuição da Aa Aumento da fase lag do crescimento microbiano e a diminuição da velocidade de multiplicação e do tamanho da população microbiana final. Este efeito é devido a alterações em todas as atividades metabólicas, pois todas as reações químicas das células são dependentes de água.

12 ph A maioria das bactérias cresce melhor em ph em torno de 6,5 a 7,5. Algumas favorecidas em ph acido, como as bactérias láticas. Bactérias patogênicas em ph emtornode7,0. Bolores e leveduras maior tolerância ao ph

13 Efeito do ph no crescimento microbiano A maioria das bactérias cresce melhor dentro de variações pequenas de ph, sempre perto da neutralidade, entre ph 6,5 e 7,5.

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16 Classificação dos alimentos em relação ao ph *Baseada no ph mínimo para multiplicação e produção da toxina de Clostridium botulinum (ph 4,5) e no ph mínimo para multiplicação da grande maioria doas bactérias (ph 4).

17 Efeito do ph adverso para a célula microbiana O ph adverso afeta principalmente a respiração e o transporte de nutrientes para dentro da célula microbiana. Quando os microrganismos estão em ph diferente do neutro, sua capacidade de multiplicação depende de sua capacidade de modificar o ph adverso. Em ph ácido => ativação de aminoácido-descarboxilases Em ph alcalino => ativação de aminoácido-desaminases

18 Potencial de oxi-redução Eh Facilidade com que determinado substrato ganha ou perde elétrons. Quando o elemento perde eletróns oxidado Quando perde reduzido Quanto mais oxidado um composto, mais positivo é o seu potencial de oxi-redução, e quanto mais reduzido, mais negativo é o potencial.

19 Eh a +500 Eh +30 a -250 Eh + e Eh -100 a +350 Eh + baixo

20 Vegetais +300 a +400 Carne moída + 200

21 Composição Química Água, fonte de energia, fonte de nitrogênio, vitaminas e sais maneirais Devem estar disponível para multiplicação microbiana. Fonte de Energia: Açúcares, álcooise aminoácidos; Amido, celulose; Lipídeos.

22 Fonte de nitrogênio: Aminoácidos, Nucleotídeos, peptídeos. Vitaminas: Complexo B, biotina e acido pantotênico. Minerais: Sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, zinco etc..

23 Fatores antimicrobianos naturais A estabilidade de alguns alimentos frente aos mo pode ser devida a presença de substâncias naturalmente presentes nos alimentos, retardando ou inibindo sua proliferação. Condimentos: óleos essencias (eugenol no cravo e canela, alicina no alho, timol e isotimol no orégano, etc..) Ovos: A clara contem diversos agentes antimicrobianos (lisozima, avidina, conalbumina - inibidores enzimáticos), além do ph desfavorável a multiplicação(9 a 10). Leite de vaca: Contem substâncias antimicrobianas naturais, especificas e inespecíficas (Igs, fatores do complemento, macrófagos e linfócitos), além de lactoferrina, lisozima, nisina. Frutas: taninos, ácidos orgânicos e óleos essenciais

24 Estruturas biológicas Funcionam como barreiras mecânicas para penetração de microorganismos. Ex: casca de nozes, dos ovos, película que envolve as sementes.

25 Interações entre microrganismos Um determinado mo ao se multiplicar em um alimento produz metabólitos que podem afetar a capacidade de sobrevivência /multiplicação de outros mos presentes ou favorecer o crescimento de outros. Produção de metabólitos por mo. Ex bactérias lácticas ( ph do alimento); Contaminação de certos alimentos por Pseudomonas - produz tiamina e triptofano, essencial para S. aureus. Estreptococos e lactobacilos produzem peróxido de hidrogênio que é inibidor para muitas bactérias. Muitos microrganismos produzem substâncias bactericidas (bacteriocinas).

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27 Fatores Extrínsecos Temperatura Ambiental Os microrganismos podem se multiplicar em uma faixa que varia de -10 ºC a 110ºC. Grupo Temperatura(C) Mínima Ótima Máxima Termófilos Mesófilos Psicrófilos -5 a Psicrotróficos -5 a

28 Psicrófilos e psicrotróficos (Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus) multiplicam-se bem em alimentos refrigerados, principais agentes de deterioração de carnes, pescado, ovos, frangos. Mesófilos grande importância em alimentos, maior parte dos patógenos. Bactérias termófilas importantes em alimentos (patogênicas e deteriorantes) gêneros Bacillus e Clostridium. Fungos crescem em faixa de temperatura mais ampla do que bactérias muitos são capazes de se multiplicar em alimentos refrigerados. Leveduras não toleram bem temperaturas altas, preferindo as faixas mesófila e psicrófila.

29 Umidade Relativa do Ambiente (UR) FATORES EXTRÍNSECOS HáumacorrelaçãoestreitaentreaAadeumalimentoea UR. A umidade relativa interfere diretamente na atividade de água do alimento. Se armazenamos um alimento de baixa Aa em ambiente com alta umidade relativa, a Aa do alimento aumentará, podendo levar a deterioração do alimento.

30 Composição Gasosa do ambiente Fatores Extrínsecos A composição gasosa do ambiente que envolve o alimento pode determinar os tipos de microrganismos que poderão nele predominar. Microrganismos aeróbios: presença de oxigênio favorece a multiplicação. Ex: Bolores, leveduras oxidativas e bactérias(pseudomonas, Moraxella, etc.) Microrganismos anaeróbios: ausência de oxigênio causará a predominância Ex: Clostridium.

31 Modificações na composição gasosa são capazes de causar alterações na microbiota de determinado alimento. Atmosfera modificada => ambiente em que o oxigênio é total ou parcialmente substituído por outros gases => aumento da vida útil dos alimentos. => atmosfera contendo 10% de CO 2 (frutas, carnes vermelhas) => atmosfera contendo O 2, N 2 e CO 2, NO e SO 2

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33 - Quais mo são capazes de crescer neste alimento? -Patogênico? Produção de toxina? Deteriorante? - Qual vida de prateleira do alimento? -É seguro? É importante conhecer esses fatores em conjunto e não isoladamente efeitos interativos. O estudo das interações entre os vários fatores intrínsecos e extrínsecos que afetam a capacidade de sobrevivência e de multiplicação dos mo nos alimentos deu origem ao Conceito dos obstáculos.

34 Conceito dos obstáculos de Leistner A combinação de fatores extrínsecos e fatores intrínsecos pode servir como obstáculo ou barreira aos ataques dos microrganismos.

35 Conceito dos obstáculos de Leistner 1. Cada um dos fatores contribui com parcela igual no retardamento do crescimento, até que seja bloqueado. Alimento seguro. 2. Os quatro fatores são suficientes para garantir a segurança do alimento. 3. Aa é suficiente para manter a segurança do alimento, se a carga microbiana for baixa. 4. Se a carga inicial for alta, os 4 fatores serão insuficiente para controlar o desenvolvimento microbiano. 5. O produto é enriquecido com mais nutriente, o que causa um efeito trampolim no crescimento microbiano. A intensidade dos obstáculos deve ser aumentada para que sejam eficientes e impeçam o desenvolvimento microbiano.

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37 O conceito dos obstáculos deu origem a tecnologia dos obstáculos Utilização simultânea de mais de uma forma de controle microbiano nos alimentos (ex: salga, acidificação, processamento térmico, adição de conservantes, etc). Objetivo: obtenção de produtos alimentícios de prolongada vida de prateleira e seguros à saúde.