microbiologia - fatores que controlam o to no nos alimentos
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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