Fatores que controlam o desenvolvimento microbiano nos alimentos

ALIMENTOSubstrato para os microrganismos

Deterioração do alimento

Infecção ou intoxicação alimentar

Por que alguns microrganismos crescem mais rapidamente em determinado tipo de alimento? Por que alguns alimentos se conservam por um longo tempo? 

Capacidade de sobrevivênciaou multiplicação

Fatores intrínsecos

Fatores extrínsecos

FATORES INTRÍNSECOSFATORES INTRÍNSECOS

Atividade de Água (Aw; Aa)

Acidez (pH)

Potencial de Óxido-Redução (Eh)

Composição Química

Fatores Antimicrobianos

Interação entre Microrganismos

FATORES EXTRÍNSECOSFATORES EXTRÍNSECOS

Temperatura

Umidade

Oxigenação

Atividade de ÁguaAtividade de Água

Mede a disponibilidade de água em um alimento

Os valores de Aa variam de 0 a 1

Aa da água pura é de 1,00

Os microrganismos necessitam de água livre

para suas atividades metabólicas

Redução da Aa no alimento:

adição de soluto: sal, açúcar, glicerol

remoção da água: desidratação congelamento

 

CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS

Atividade de ÁguaAtividade de Água

Microrganismos: Aa mínima, ótima e máxima

Bactérias Aa > fungos

Produção de toxina estafilocóccica ~ 0.91

Valores mínimos de Aa para o crescimento de microrganismos

Grupo Aw

Bactérias deterioradoras 0,9

Leveduras deterioradoras 0,88

Bolores 0,8

Bactérias halofílicas 0,75

Bolores xerofílicos 0,65

Leveduras osmofílicas 0,61

0,60 valor limite de Aa para multiplicação de qualquer microrganismo

Valores mínimos de Aa para o crescimento de microrganismos

Aw Bactérias Leveduras Bolores

0,95 Bacillus Clostridium Enterobacter Escherichia Salmonella Pseudomonas

0,92 L. monocytogenes Pichia Rhodotorula Saccharomyces

0,90 Lactobacillus Micrococcus Vibrio

0,86 Estafilococos

0,75 Halococos Aspergillus

Aa dos alimentos

Alimento Aw

Frutas frescas e vegetais > 0,97

Aves e pescado frescos > 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

Mel 0,54 a 0,75

Cereais 0,10 a 0,20

Acidez (pH)Acidez (pH)

Microrganismos: pH mínimo, ótimo e máximo para

sua multiplicação

Faixa de pH mais favorável: 6,5 a 7,5

Tolerância a valores baixos de pH

Bolores > leveduras > bactérias > bactérias patogênicas

Tipo de ácido influencia a tolerância ao pH

 -       

Efeito dos ácidos nos microrganismos

maior gasto de energia para manter o pH intracelular

desnaturação de proteínas, DNA

alteração da atividade das enzimas responsáveis pelas atividades vitais da célula

menor velocidade de crescimento

Faixa de crescimento de alguns microrganismos

Microrganismo pH ótimo pH máximo pH mínimo

Bactérias (a maioria)

6,5 a 7,5 9,0 4,5

Leveduras 4 a 6,5 8,0 a 9,0 1,5 a 3,5

Bolores 4,5 a 7,0 8,0 a 11,0 1,5 a 3,5

Faixa de crescimento de alguns microrganismos

Microrganismo pH máximo pH mínimo

E. coli 4,4 9,0

S. Typhimurium 4,0 – 4,5 8,0 – 9,6

S. aureus 4,0 – 4,7 9,5 – 9,8

C. botulinum 4,8 – 5,0 8,5 – 8,8

B. subtillis 4,5 8,5

A. oryzae 1,6 9,3

S. cerevisae 2,15 8,6

Grupos de alimentos de acordo com o pH

pH > 4,5 Alimentos de baixa acidez

Mais sujeitos ao crescimento microbiano

pH 4,0 a 4,5 Alimentos ácidos

Predominância do crescimento de bolores e

leveduras; poucas bactérias (lácticas e espécies de Bacillus)

pH < 4,0 Alimentos muito ácidos

Crescimento de bolores e leveduras

pH dos alimentos

Alimento pH

Carne 5,5 – 6,2

Frango 6,2 – 6,4

Peixe 6,6 – 6,8

Leite 6,3 – 6,5

Queijo 4,9 - 5,9

Clara de ovo 9 -10

Tomate 4,2 – 4,3

Maçã 2,9 – 3,3

Banana 4,5 – 4,7

Milho 7,3

Alface 6,0

Cenoura 4,9 –6,0

Potencial de Óxido-Redução (Eh)

Processos de oxidação e redução troca de elétrons entre compostos químicos

Substrato perde elétrons Substrato ganha elétrons 

Oxidado Reduzido

Potencial de Óxido-Redução (Eh)

Eh: facilidade com que um substrato ganha ou perde elétrons

Quanto + oxidado um composto mais (+) é seu potencial Eh Quanto + reduzido é um composto mais (-) é seu potencial Eh

Microrganismo Eh

Aeróbio Positivo

+ 350 a + 500 Mv

Anaeróbio menor que -150

Eh dos alimentos

Alimento Eh (mV)

Frutas frescas e vegetais 300 a 400

Carnes em grandes pedaços - 200

Carne moída 200

Queijos -20 a -200

 

Reduzem o Eh do alimento

Microrganismos aeróbios durante o crescimento

Composição QuímicaComposição Química

Nutrientes necessários para a multiplicação microbiana:

        água

        fonte de energia (carbono)

        fonte de nitrogênio

        vitaminas

        sais minerais

Composição QuímicaComposição Química

Fonte energia: açúcares, álcoois e aminoácidos, lipídeos

Fonte nitrogênio: fonte mais importante são os aminoácidos nucleotídios e peptídeos

Vitaminas: complexo B, biotina, ácido pantotênico

Sais minerais: sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês, zinco, cobalto, fósforo e enxofre

Substância Alimento

eugenol cravo, canela

alicina alho

aldeído cinâmico canela

timol e isotimol orégano

alil-isotiocianato mostarda

clara de ovo lisozima

avidina, conalbumina

lactoferrina leite

lisozima leite

nisina leite

Sistema lactoperoxidase - lactoperoxidase

- tiocianato e H2O2

leite

Naturais

Fatores AntimicrobianosFatores Antimicrobianos

Fatores AntimicrobianosFatores Antimicrobianos

- Frutas: contém ácidos orgânicos e óleos essências

- Barreiras mecânicas:

Casca de frutasCasca de nozesCasca de ovoPelícula que envolve sementes

 Exs:-  ácidos-  nitratos e nitritos-  dióxido de enxofre e sulfitos nisina

Adicionados ao alimento (conservantes)

Conservantes - compostos químicos adicionados propositalmente aos alimentos

Fatores AntimicrobianosFatores Antimicrobianos

Interação entre MicrorganismosInteração entre Microrganismos

- Um MO quando se multiplica em um alimento, produz metabólitos que podem afetar a capacidade de sobrevivência e de multiplicação de outros MO

presentes nesse alimentos.

- Bactérias láticas ácido láctico pH ácido

- Tiamina e triptofano produzidos por P. aeruginosa favorece o crescimento de S. aureus

Estreptococos e lactobacilos H2O2 inibe Pseudomonas spp; Bacillus spp e Proteus spp

Interação entre MicrorganismosInteração entre Microrganismos

Bacteriocinas: substâncias com atividade bactericida produzida por diferentes microrganismos

Ex: Nisina

- Exclusão competitiva

Competição entre microrganismos

A adição de microrganismos inofensivos

Estímulo do processo competitivo

FATORES EXTRÍNSECOSFATORES EXTRÍNSECOS

Temperatura

Umidade

Oxigenação

Temperatura

Microrganismo T ótimo (oC) T máximo (oC) T mínimo (oC)

Psicrotróficos 20 a 30 35 0 a + 5

mesófilo 30 a 40 5 a 25 40 a 50

termófilo 45 a 65 60 a 90 35 a 45

PsicrotróficosPseudomonas, Aeromonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus. MesófilosA maioria das espéciesMaior parte dos patógenos TermófilosAlgumas espécies de Bacillus e Clostridium Bolores-    faixa ampla de temperatura-    crescem em temperatura de refrigeração Leveduras-    crescem na temperatura de psicrotróficos e mesófilos

Umidade relativa do Ambiente

Correlação entre Aa de um alimento e a umidade relativa

do ambiente.

Exemplos de conservação:

UR > Aa - absorção de águaUR < Aa - perda de água

Seleção do ambiente adequado para a conservação dos alimentos (T e UR).

Composição gasosa do ambiente

- MO aeróbios- MO anaeróbios

Atmosferas ModificadasO2 substituído por outros gases (CO2; N2)

Embalagem a vácuo

Atmosferas com 10% de CO2 tempo de armazenamento de frutas

Permitem prever:

- Vida de prateleira

- Estabilidade Microbiológica

- Capacidade de crescimento e/ou produção de toxinas por MO patogênicos

Fatores intrínsecos e extrínsecos

Interações entre FI e FE Tecnologia dos obstáculos Preservação dos alimentos

Obstáculos de Leistner

Tecnologia dos obstáculos:

Utilização simultânea de mais de uma forma de controle microbianos nos alimentos (salga, acidificação, processamento térmico, adição de conservantes químicos etc.)

Objetivo: obtenção de alimentos saudáveis, seguros e vida de prateleira prolongada,.

77°C °C

40 ppm NO40 ppm NO22

pH 5.9pH 5.9

AAww 0.99 0.99

77°C°C

40 ppm NO40 ppm NO22

pH 5.3pH 5.3

AAww 0.975 0.975

L. monocytogenes

Pizza Controle de C. botulinum aa/pH/sorbato

0.9

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

5 5.2 5.4 5.6 5.8 6

pH

Aw

produção de toxina O sem produção de toxina

Produtos com 0.3% de sorbatoProdutos com 0.3% de sorbato

Objetivos:

Eliminar os riscos à saúde do consumidor

Prevenir ou retardar o surgimento de alterações indesejáveis

Princípios envolvidos na conservação dos alimentos:

Prevenção ou remoção da contaminação

Inibição do crescimento e do metabolismo microbiano

Destruição de microrganismos

Processo FI FE Mecanismo de ação

Salga Inibição pelo cloreto PO Aa

/ Alteração da atividade enzimática Alteração do mecanismo de transporte Indisponibilização de água

Secagem Aa PO

/ Idem Idem

Fatores intrínsecos e extrínsecos

processos de conservação

Processo FI FE Mecanismo de ação

Adição de açúcar

Aa PO

/ Idem Idem

Defumação Deposição de formaldeídos, fenóis, cresóis, ácidos, álcoois, cetonas, aldeídos, etc

/ Efeitos bioquímicos diversos: microbicidas e microbiostáticos

Refrigeração / temp. taxa de crescimento microbiano

Processo FI FE Mecanismo de ação

Congelamento Aa temperatura Idem

Aquecimento (esterilização; pasteurização)

/ temperatura Desnaturação e coagulação de proteínas

Processo FI FE Mecanismo de ação

Embalagem a vácuo

Eh / Inibição da microbiota com metabolismo dependente de Eh elevado Inibição de aeróbios estritos

Fermentação Aumento de acidez ( pH) Eh

/ Inibição da atividade enzimática, inibição de MO ácido lábeis

Processo FI FE Mecanismo de ação

Aditivos preservativos

Uso de ácidos e outras substâncias microbicidas e/ou microbiostáticas

/ Alteração no metabolismo microbiano

Objetivo Agente de conservação Modo de execução

Inibição parcial ou completa do crescimento microbiano

temperatura Refrigeração Congelamento

Aa osmolaridade Desidratação e liofilização Cura e salga Adição de açúcares e outros solutos

O2 Embalagem a vácuo e com N2

concentração CO2 Embalagem com ATM controlada ou modificada

Acidificação Adição de ácidos e fermentação

Conservantes Adição de conservantes Inorgânicos: sulfito, nitrito Orgânicos: sorbato, propionato, “parabéns”, bacteriocinas

Processos de conservação

Objetivo Agente de conservação Modo de execução

Inativação de microrganismos

temperatura Pasteurização Esterilização

Radiação ionizante

Agentes químicos Tratamento de ingredientes (óxido de etileno) Tratamento de materiais de embalagem (peróxido de hidrogênio, calor, irradiação)

Enzimas Lisozima

Pressão pressão hidrostática

Choque elétrico Alta voltagem

Restrição do acesso de MO aos alimentos

Embalagem

Processamento asséptico