Disciplina: Controle de Qualidade Série: 2ª Turmas: L/N/M/O Curso: Técnico em Agroindústria Professora: Roberta M. D. Cardozo Alimentos e Microrganismos Todos os alimentos apresentam uma microbiota natural variável, geralmente concentrada na superfície. Nas diferentes etapas da obtenção os alimentos podem ser contaminados por diferentes microrganismos do ambiente, superfícies, utensílios, equipamentos e de manipulação inadequada. A definição dos microrganismos predominantes no alimento depende: fatores inerentes do alimento e das condições ambientais.ais. A capacidade de sobrevivência ou de multiplicação dos mo que estão presentes em um ambiente depende de uma série de fatores. Microrganismos Alimentos como substrato dos microrganismos Gases Microrganismos Temperatura Composição Química Constituintes Antimicrobianos Aa E h Umidade relativa Microrganismos Microrganismos Fatores inerentes ao alimento - Intrínsecos Fatores ambientais Extrínsecos Fatores Intrínsecos Potencial de Oxidação-Redução (Eh) Quantidade de Nutrientes (Composição Química) Constituintes Antimicrobianos Interações entre os mo s presentes no alimento Qual a importância da Aa para a microbiologia???? Todo organismo vivo necessita de água para desenvolver suas funções. Água disponível para mos 1
Índice de disponibilidade da água para utilização em reações químicas e crescimento bacteriano. Aa = P / Pθ P = pressão de vapor contida na solução ou no alimento Pθ = pressão de vapor do solvente puro (água) O valor de Aa da água pura é 1, então os valores de Aa oscilarão entre 0 e 1. A adição de soluto vai diminuir a pressão de vapor da solução e conseqüentemente diminuir a Aa. Assim, concentrações elevadas de NaCl e de sacarose diminuem a Aa. A remoção de água (desidratação) também diminui a Aa. Tabela 1: Valor Mínimo Aproximado de Aa Grupos de Mos Valores mínimos de Aa Maioria das bactérias 0,91 Maioria dos bolores 0,80 Maioria das leveduras 0,88 Bactérias halofílicas 0,75 Fungos xerofílicos 0,65 Leveduras osmofílicas 0,60 Fonte: Jay (2005) Tabela 2: Valores de Aa de alguns alimentos Alimento Frutas frescas e vegetais Aves e pescado frescos Fonte: Jay (2005) Aa > 0,97 > 0,98 Carnes frescas > 0,95 Ovos 0,97 Pão 0,95 a 0,96 Queijos (maioria) 0,91 a 0,99 Queijo parmesão 0,68 a 0,76 Geléia 0,75 a 0,80 Frutas secas 0,51 a 0,89 Cereais 0,10 a 0,20 Potencial Hidrogeniônico Definição = - log [H + ] ou log { 1 / [H + ] } [H + ] = concentração hidrogeniônica do ácido dissociado. 2
Microrganismos têm valores máximos, mínimos e ótimos para multiplicação. próximo da neutralidade favorável para maioria dos microrganismos (6,5-7,5) Exceção Fungos crescem melhor em ácido Microrganismo mínimo ótimo Bactérias 4,5 6,5-7,5 9,0 máximo Bolores 1,5-3,5 4,5-6,8 8-11 Leveduras 1,5-3,5 4,0-6,5 8,0-8,5 Classificação Alimentos de baixa acidez ( > 4,5) Alimentos ácidos ( entre 4,0 e 4,5) Alimentos muito ácidos ( < 4,0) Essa classificação está baseada no mínimo para multiplicação e produção da toxina de Clostridium botulinum e no mínimo para crescimento da maioria das bactérias (4,5) Alimentos de baixa acidez Mais susceptíveis Espécies patogênicas e deteriorantes Alimentos ácidos Predominância de bolores e leveduras Bactérias Láticas Alimentos muito ácidos Bolores e Leveduras Os diferentes ácidos podem exercer efeito inibitório nos microrganismos pela toxicidade do ácido não dissociado ou pela concentração de [H+] que podem afetar a respiração dos mo s por alterar suas enzimas e o transporte de nutrientes para dentro da célula desfavorável aumenta a fase lag 3
Potencial de Oxidação-Redução Potencial de Oxidação-Redução Definição: Mede a facilidade com que determinado substrato /alimento ganha (reduzido) ou perde elétrons (oxidado). A diferença de potencial pode ser medida em voltz (v) ou milivoltz (mv) e o símbolo é Eh Quanto mais oxidado mais positivo é o potencial e quanto mais reduzido mais negativo. OXIGÊNIO geralmente é o aceptor final de elétrons Potencial de Oxidação-Redução Microrganismos aeróbicos: maioria dos bolores, leveduras oxidativas e muitas bactérias requerem Eh positivo para multiplicação. Microrganismos anaeróbios: bactérias patogênicas e bactérias deteriorantes requerem valores baixos -150 mv Potencial de Oxidação-Redução Microrganismo Eh de crescimento em mv Aeróbios + 350 a + 500 Anaeróbios + 30 a 250 (melhor 150) Microaerófilos: crescem melhor em condições reduzidas (Eh negativo) Anaeróbios facultativos + 100 a + 350 Potencial de Oxidação-Redução Determinação de Eh em alimentos é difícil porque ocorre a interação da tensão de oxigênio que envolve o alimento com a presença de compostos químicos que agem sobre o valor de Eh. Quantidade de Nutrientes Para crescimento mos precisam de: Água Fonte de Energia (carbono) açúcar, álcool e aminoácidos. Utilização de açúcares complexos transformação em açúcar simples Lipídeos número reduzido de mo s 4
Quantidade de Nutrientes Quantidade de Nutrientes Vitaminas: importante fator de crescimento. As mais importantes são do complexo B, a biotina e o ácido pantôtenico G+ são mais exigentes quanto aos fatores de crescimento. G- e bolores os sintetizam. Fonte de nitrogênio: aminoácidos e vários compostos nitrogenados. Alguns mo s são capazes de metabolizar nucleotídeos, peptídeos e proteínas complexas Minerais: necessários em quantidades reduzidas, mas indispensáveis por participar de reações enzimáticas. Na, K, Ca e Mg / Fe, Cu, Mn, Zn, Co, P, S Quantidade de Nutrientes Nutrientes ------ produção de energia e síntese celular Bolor = cresce em uma grande variedade de substratos; Leveduras = melhor crescimento em substratos ricos em açúcar. Constituintes Antimicrobianos Substâncias presentes nos alimentos Retarda ou Impedi a multiplicação microbiana Estabilidade destes alimentos Ex.: Casca de Ovos, frutas e nozes; pele de animais Conservadores Constituintes Antimicrobianos Óleos essenciais dos condimentos (eugenol/cravo, alicina/alho, isotimol/orégano). Clara do ovo lisozima (destrói a parede bacteriana), (9-10) desfavorável à multiplicação de mo s Leite lactoperoxidase (oxida enzimas vitais), lactoferrina (priva a bactéria de Fe), anticorpos e complemento (destroem microrganismos). Constituintes Antimicrobianos Frutas - ácido hidroxicinâmico. Estruturas biológicas que funcionam como barreira mecânica: casca de ovos, frutas e nozes; pele de animais, película das sementes Conservadores antimicrobianos 5
Presença e atividade de outros microrganismos Interações entre microrganismos Multiplicação de determinado mo Produção de metabólitos Afeta outros mo s presentes no alimento Produtos tóxicos para outros microrganismos - água oxigenada produzida por do Streptococcus inibe Pseudomonas, Bacillus e Proteus. Bacteriocinas Interação benéfica Interação maléfica Produção de metabólitos. Ex bac. Lácticas ( ), certas leveduras ( ) Interações entre microrganismos Produtos benéficos para outros microrganismos - tiamina e triptofano de Pseudomonas favorecem S. aureus Exclusão competitiva Alguns gêneros produtores de bacteriocinas Acinetobacter Haemophilus Shigella Actinobacillus Lactobacillus Serratia Bacillus Listeria Staphylococcus Brevibacterium Leuconostoc Streptococcus Clostridium Lactococcus Yersinia Corynebacterium Propionibacterium Enterococcus Pseudomonas Erwinia Salmonella Algumas bacteriocinas úteis para alimentos Gênero Bactericina Pediococcus Pediocinas P. acidilactici Pediocina PA-1, AcH P. pentosaceus Pediocina A Lactococcus lactis spp lactis Nisina A, E Lactobacillus sake Sacacina A L. plantarum Plantaricina L. helveticus Halveticina Fatores Extrínsecos Temperatura de Armazenamento Umidade Relativa do Meio Presença e Concentração de gases 6
Temperatura de Armazenamento Temperatura de Armazenamento Fator ambiental muito importante Os microrganismos podem multiplicar em ampla faixa de temperatura A mais baixa temperatura conhecida é -34 C A mais alta é acima de 100 C Classificação de acordo com a temperatura ótima de multiplicação: - Psicrófilos (-5º C a 20º C) Ambientes frios como oceanos, pólos, solos - Mesófilos (20º C a 45º C) Maioria, inclusive os patógenos Temperatura de Armazenamento - Termófilos (40º C a 90º C) Alguns patógenos e deteriorantes. - Hipertermófilos (80 a 113 C) - 105 C Pyrodictium brockii - Psicrotróficos Temp. Ótima (20º C a 30º C) resistem 0 a 7º C Alimentos refrigerados. Deterioração de pescados, carnes, frangos. Grande importância na microbiologia de alimentos Temperatura de Armazenamento Faixa de Temperatura de Crescimento de Microrganismos Temperatura ( C) Grupo Mínima Ótima Máxima Termófilos 40-45 55-65 60-90 Mesófilos 20-25 30-40 35-45 Psicrófilos -5 a +5 10-15 15-20 Psicrotróficos 7 ou abaixo 20-30 30-35 Fonte: Jay (2005) e FRANCO & LADGRAF (2003) Tipos de bactérias em relação à temperatura Grupos de microrganismos baseados na temperatura ótima de crescimento Microrganismo Temp. ºC Termófilos (Bacillus e Clostridium) 62 Termófilos e Hipertermófilos: interesse biotecnológico = processos mais rápidos, menos contaminação e enzimas termoestáveis Mesófilos (bactérias patogênicas, alguns bolores e leveduras deteriorantes) Psicrotróficos (Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Micrococcus) Psicrófilos (Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Micrococcus) 37 25 a 30 15 7
Temperaturas cardeais dos microrganismos Umidade Relativa (UR) Correlação estreita entre Aa e UR Alimento em equilíbrio com Atm UR = Aa x 100 UR maior que Aa alimento absorve umidade e Aa Deterioração fúngica UR menor que Aa alimento perde umidade e Aa Desidratação superficial do alimento alteração sensorial Estas alterações interferem na capacidade de multiplicação dos mo s Presença e Concentração de Gases Composição gasosa Determina os tipos de mo s que poderão predominar Modificações na composição de gases causam alterações na microbiota Recurso tecnológico Substituição de Oxigênio por outros gases Dióxido de carbono, ozônio, nitrogênio Presença e Concentração de Gases A atmosfera controlada pode retardar o processo de deterioração. O CO 2 : diminuição da deterioração de frutas e carnes. 10% reduz em 50% 15% dobra tempo de multiplicação dos psicrotróficos a 0º C O 2 : desenvolvimento de anaeróbios. Presença e Concentração de Gases Presença e Concentração de Gases M.O. aeróbios: requerem oxigênio para sua multiplicação. Ex: Bolores, leveduras oxidativas e bactérias (Pseudomonas, Moraxella) M.O. anaeróbios estritos: não requerem oxigênio para sua multiplicação. Ex: Clostridium. de anaeróbios. M.O. anaeróbios facultativos. Crescem tanto na ausência como na presença de oxigênio. Ex: Enterobactérias. M.O. microaerófilos: Crescem em pequena concentração de oxigênio (+/- 10 %) Ex: Lactobacilos e Estreptococos. de anaeróbios. 8
Presença e Concentração de Gases de anaeróbios. Composição Gasosa Eh Antimicrobianos Aa Interação Microbiana Temperatura Aeróbios Anaeróbios Estritos Anaeróbios Facultativos Microaerófilos Umidade Composição Química Estudo das interações entre os vários fatores intrínsecos e extrínsecos que afetam a sobrevivência e multiplicação dos microrganismos nos alimentos - Conceito dos obstáculos de Leistner. A ação conjunta de dois ou mais fatores podem potencializar ou não e até limitar, o efeito isolado dos fatores sobre os microrganismos. Os resultados obtidos com o modelo tem correlação com os observados na prática, por exemplo: Impede a deterioração e veiculação de doenças Aumenta a vida útil dos produtos Garante a qualidade dos alimentos Principais parâmetros e processos PARÂMETRO F: temperatura alta t: baixa temperatura aw: atividade de água : acidez Eh: pot. Óxido-redução Aditivos (preservativos) Flora competitiva PROCESSO CORRESPONDENTE Cozimento Resfriamento, congelamento Secagem, salga, açúcar Acidificação. Renovação de oxigênio. Cura, defumação, Cons. Fermentação. 1) Os fatores apresentam intensidades diferentes. t e Eh: não são essenciais : alguma importância Aw e pres.: são os principais fatores responsáveis pela estabilidade do produto 9
2) Com contaminação inicial baixa, poucos fatores de obstáculos são necessários. 3) Com contaminação inicial alta os microorganismos ultrapassam qualquer fator de obstáculos, desencadeando processo de deterioração ou possibilidade de envenenamento alimentar. 4) Efeito Trampolim: altos teores de vitaminas e nutrientes possibilitam o desenvolvimento de microrganismos. Os fatores de obstáculos devem agir intensamente para garantir a estabilidade microbiológica. 10