Atividade de Água no controle microbiológico

Transcrição

1 Atividade de Água no controle microbiológico Tânia M. M. Shibata Decagon Devices LatAm.

2 Queremos conhecer um pouco do seu trabalho e produto. Por favor, selecione uma ou mais opções nas perguntas a seguir e nos envie.

3 Atividade de água Umidade Atividade de água Medida do estado da energia da água em um sistema. (Qualitativa). Uma qualidade interna que não depende da quantidade de amostra. Umidade Quantidade de água presente em uma amostra sobre base seca ou úmida. Uma propriedade extensiva que depende da quantidade de amostra.

4 Atividade de água = Estado de energia da água Qual a diferença entre a água na esponja e a água no béquer? Entre tantas respostas uma delas é a energia da água. O estado da energia da água na esponja é menor do que o estado da energia da água no béquer.

5 Definindo Atividade de água - a w

6 Definições de a w Potencial químico Constante Gases Temperatura µ = µ o + RT ln (f/f o ) Potencial químico de uma substância pura Fugacidade

7 Definição de atividade Lewis e Randall (1961) : conceito de atividade. A fugacidade é igual a pressão vapor (f = p) a w = f/f o = p/p o Pressão de vapor da água na amostra a ºC a w = Pressão de vapor da água pura ºC a w = URE (%) /100

8 Atividade de água Água pura

9 Por que medir atividade de água? Prever o desenvolvimento microbiano Avaliar as reações químicas e vida de prateleira Estabilidade física Embalagem proteção contra umidade ambiente. Transferência de umidade entre ingredientes Intercâmbio de umidade com o meio ambiente Predição da curva de isoterma umidade vs aw

10 Controle de a w para propósito de preservação Produtos desidratados, em pó, liofilizado, ou seja com redução de a w são convenientes economicamente tendo a vida de prateleira aumentada, diminuição de custos com a redução de embalagens, melhora nas propriedades para manuseio, transporte. Produtos minimamente processados podem ter a a w reduzida com adição de mínimo de umectantes.

11 a w e Microbiologia

12 Micro-organismos benéficos Lactobacillus Streptoccus Penicillium Sacharomyces

13 Micro-organismos patogênicos Aspergillus S. aureus Fusarium Salmonella Clostridium

14 Efeito da atividade de água na estabilidade microbiológica A a w é um dos principais fatores para prevenir ou limitar o desenvolvimento microbiano. Em vários casos, o parâmetro a w é responsável pela estabilidade do produto, modula a resposta microbiana e determina qual o tipo de micro-organismo desenvolverá no produto. Condições adversas de a w poderá causar estresse osmótico e provocar a esporulação nos micro-organismos que esporulam e em condições ótimas de a w induzem a germinação e crescimento. A produção de metabólitos secundários (toxinas) também são afetadas pelo valor de a w do meio.

15 Fatores que influenciam o desenvolvimento, sobrevivência e morte dos micro-organismos Atividade de água Temperatura ph Oxigênio Nutrientes Inibidores naturais/preservantes Etc.

16 Proliferação Microbiana Tecnologia de Barreiras

17 a w e micro-organismos : 56 anos!! Scott, WJ (pesquisador australiano) 1957 Water Relations of Food Spoilage Microorganisms Advances Food Research, 7:83-127

18 Proliferação microbiana Efeito de vários níveis de a w na curva de crescimento e fase estacionária de Staphylococcus aureus.

19 Proliferação microbiana Efeito de a w na redução do crescimento da bactéria Fase estacionária Fase de proliferação exponencial Fase de latência Adaptado de Troller, J. A. (1987). Adaptation and growth of microorganisms in environments with reduced water activity. In: Water activity: Theory and applications to food Rockland, L. B. and Beuchat, L. R. eds. Marcel Dekker, Inc.New York p

20 Interação a w -ph

21 Efeito osmótico Célula microbianas têm pressão osmótica interna mais elevada do que o meio ao seu redor, resultando em pressão túrgica exercida sobre a parede da célula, provendo uma força mecânica necessária para a expansão da célula e crescimento. Quando um micro-organismo é colocado em um ambiente com a w reduzida, a água migra do citoplasma da célula e a membrana perde o turgor. A homeostasia (equilíbrio interno) é perturbada e o microorganismo não se multiplicará e permanecerá na fase lag até o equilíbrio ser re-estabelecido.

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23 a w Limite para desenvolvimento e toxicidade a w mínima para Micro-organismos Desenvolvimento Produção Toxina Clostridium botulinum (E) 0,95-0,97 0,97 Clostridium botulinum (A) 0,93-0,95 0,94-0,95 Clostridium botulinum (B) 0,94 0,93-0,94 Staphylococcus aureus 0,86 0,87-0,90 enterotoxina A Escherichia coli 0,95 Salmonella 0,93 Listeria monocytogenes 0,93 Bacillus cereus 0,93 0,97 enterotoxina B

24 Efeito do NaCl e glicerol na a w mínima para desenvolvimento de bactérias patogências Bactéria a w ajustada com NaCl a w ajustada com Glicerol Clostridium botulinum E 0,966 0,943 Escherichia coli 0,949 0,940 Clostridium perfringens 0,945 0,930 Clostridium botulinum A e B 0,940 0,930 Vibrio parahaemolyticus 0,932 0,911 Bacillus cereus 0,930 0,920 Listeria monocytogenes 0,920 0,900 Staphylococcus aureus 0,860 0,890 Fonte: Chirife, J specific solute effects with special reference to S. aureus. Journal of Food Engeineering 22: Tapia, M. Villegas, Y. & Martinez, A Minimal water activity for grwoth of Listeria monocytogenes as affected by solute and temperature. International Journal of Food Microbiology 14:

25 a w mínima para desenvolvimento de bactérias patogências em meio de cultura com ajuste de a w com sais e açúcares Bactéria NaCl KCl Sacarose Glucose Listeria monocytogenes 0,92-0,92 - Vibrio parahaemolyticus 0,936 0,936 0,940 - Clostridium botulinum G 0,965-0,965 - Clostridium botulinum E 0,972 0,972 0,972 0,975 Clostridium perfringens 0, ,945 Staphylococcus aureus 0,864-0,867 - Fonte: Chirife, J Physicochemical aspects of food preservation by combined factors. Food Control 4:

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27 Espécie Micotoxina a w mínima Desenvolvimento a w mínima Produção micotoxina Aspergillus flavus Aflatoxina 0,78-0,80 0,83-0,87 Aspergillus parasiticus Aflatoxina 0,82 0,87 Penicillium citrinum Citrinina 0,80 - Aspergillus ochraceus Ocratoxina 0,77-0,83 0,83-0,87 Penicillium cyclopium Ocratoxina 0,81-0,85 0,87-0,90 Penicillium martensii Ácido penicílico 0,79-0,83 0,99 Penicillium cyclopium Ácido penicílico 0,82-0,87 0,97 Penicillium patulum Patulina 0,81-0,85 0,85-0,95 Penicillium expansum Patulina 0,83-0,85 0,99 Aspergillus clavatus Patulina 0,85 0,99 Trichothecium roseum Tricotecina 0,90 -

28 Influência de a w e tipo de soluto no valor de D para alguns bolores, leveduras Bolor / Levedura a w Temperatura C Soluto Valor D (min) Aspergillus flavus (conidia) 0,99 55 Não 3 0,90 NaCl 70 0,90 Sacarose 66 0,85 Glucose 66 Penicillium puberulum (conidia) 0,99 48 Não 31 0,89 Sacarose 30 0,93 NaCl 30 Byssochlamys nivea (ascosporo) 0,98 75 Sacarose 60 0,92 Sacarose 260 0,84 Sacarose 470 0,99 80 Controle 39 0,93 NaCl 48 0,89 Sacarose 49 Saccharomyces cerevisiae 0,99 51 Não 21 (célula vegetativa) 0,97 NaCl 24 0,93 NaCl 13 0,97 Sacarose 49 0,89 Sacarose 53

29 Proliferação Microbiana Todo micro-organismo tem um nível de a w limitante para sua proliferação. a w limite Micro-organismos 0,91 Bactéria Gram Negativa 0,86 Bactéria Gram Positiva 0,88 Leveduras (limite prática) 0,80 Produção de micotoxinas 0,70 Fungos (limite prática) 0,62 Leveduras osmofilícias 0,61 Bolores xerofílicos 0,60 Limite absoluto para micro-organismos

30 Controle de atividade de água Antimicrobianos: nitrito de sódio; nitrato de sódio sorbato de potássio; benzoato de sódio; sulfito; óleos essenciais; defumação Tratamento térmico Refrigeração Flora competitiva Agentes modificadores de a w Sais: NaCl; KCl. Açúcares: Sacarose; Glucose; Umectantes: Gliceróis; Sorbitol. Antiumectantes: Alumínio Silicato de Sódio; Carbonato de Cálcio; Carbonato de Magnésio. Plastificantes: Monoglicerídeos acetilados; Citratos de alquila (embalagens); Óleos vegetais.

31 Instrumentos Decagon

32 AquaLab Series 4TE Duo = atividade de água e umidade

33 Ponto de Orvalho O espelho se resfria até que se forme o orvalho. Célula fotoelétrica detecta o ponto exato da primeira condensação no espelho. Um termopar grava a temperatura na qual ocorreu a condensação. AquaLab então emite um sinal sonoro e apresenta os valores de atividade de água final e temperatura.

34 Agradecemos a sua participação Decagon Devices LatAm R. José Alves dos Santos, 281 Sala 102 Floradas de S. José S.J dos Campos SP Fone: (12) [email protected]