USP Fatores Intrinsecos e Extrinsecos

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Fatores que afetam a Fatores que afetam a multiplicação de multiplicação de

microrganismos nos microrganismos nos alimentosalimentos

ProfProf. . DraDra BernadetteBernadette D.G.M. FrancoD.G.M. Franco20062006

ALIMENTOSubstrato

para os microrganismos

Deterioração do alimento

Infecção ou intoxicação

alimentar

Controle? Controle?

11)) Prevenir a contaminaPrevenir a contaminaççãoão

2)2) Eliminar os microrganismos do Eliminar os microrganismos do alimentoalimento

3) Evitar a multiplica3) Evitar a multiplicaçção dos ão dos microrganismosmicrorganismos

Desenvolvimento MicrobianoDesenvolvimento Microbiano

A

B

C

D

TEMPO

LOG

X

A – Fase lag ou de adaptação

B – Fase log ou exponencial

C – Fase estacionária

D – Fase de declínio ou morte

Figura: Curva de desenvolvimento dos microrganismo

QUESTIONAMENTOS ...QUESTIONAMENTOS ...

Por que alguns Por que alguns microrganismos crescem mais microrganismos crescem mais rapidamente em determinado rapidamente em determinado

tipo de alimento?tipo de alimento?

Por que alguns alimentos se Por que alguns alimentos se conservam por um longo conservam por um longo

tempo?tempo?

Capacidade de sobrevivênciaCapacidade de sobrevivênciaou multiplicaou multiplicaççãoão

FatoresFatores FatoresFatoresintrintríínsecosnsecos extrextríínsecosnsecos

FATORES FATORES INTRÍNSECOSINTRÍNSECOS

Fatores intrFatores intríínsecosnsecos

•• pHpH•• Atividade de Atividade de áágua (Aa)gua (Aa)•• Potencial de Potencial de óóxidoxido--redureduçção ão •• ComposiComposiçção quão quíímicamica•• Fatores antimicrobianos naturaisFatores antimicrobianos naturais•• Estrutura biolEstrutura biolóógicagica

pHpH

� É a medida de acidez ou alcalinidade em um alimento.

� A maioria dos microrganismos multiplica melhor em pH próximo da neutralidade (6,5 a 7,5)

� Os microrganismos apresentam valores de pH, mínimo, ótimo e máximo para multiplicação.

pH de multiplicação microbiana pH de multiplicação microbiana

Faixa de multiplicação de alguns microrganismos

1,5 a 3,58,0 a 11,04,5 a 7,0Bolores

1,5 a 3,58,0 a 9,04 a 6,5Leveduras

4,59,06,5 a 7,5Bactérias (a maioria)

pH mínimo

pH máximo

pH ótimoMicrorganismo

-- Tolerância a valores baixos de pHTolerância a valores baixos de pH

boloresbolores >> leveduras leveduras >> bactbactéériasrias

-- Microrganismos patogênicos apresentam Microrganismos patogênicos apresentam um faixa de pH um faixa de pH óótimo mais estreitatimo mais estreita

-- Tipo de Tipo de áácido influencia a tolerância ao pH cido influencia a tolerância ao pH

Efeito dos Efeito dos áácidos nos microrganismoscidos nos microrganismos

-- Maior gasto de energia para manter o pH Maior gasto de energia para manter o pH intracelularintracelular

-- DenaturaDenaturaççãoão de protede proteíínas, DNAnas, DNA

-- AlteraAlteraçção da atividade das enzimas ão da atividade das enzimas responsresponsááveis pelas atividades vitais da veis pelas atividades vitais da ccéélulalula

-- Menor velocidade de crescimentoMenor velocidade de crescimento

AlimentoAlimento pHpH

laticínioslaticíniosleiteleite 6,3 a 6,56,3 a 6,5manteigamanteiga 6,1 a 6,46,1 a 6,4creme de leitecreme de leite 6,56,5queijosqueijos 4,9 a 5,94,9 a 5,9

carne bovina e avescarne bovina e avescarne cruacarne crua 5,1 a 6,25,1 a 6,2frangofrango 6,2 a 6,46,2 a 6,4presuntopresunto 5,9 a 6,15,9 a 6,1

pescadopescadopeixe frescopeixe fresco 6,6 a 6,86,6 a 6,8camarãocamarão 6,8 a 7,06,8 a 7,0salmãosalmão 6,1 a 6,36,1 a 6,3ostrasostras 4,8 a 6,34,8 a 6,3

vegetaisvegetais 4,2 a 7,34,2 a 7,3

frutasfrutas 1,8 a 6,71,8 a 6,7

ClassificaClassificaçção dos alimentosão dos alimentos

pH > 4,5pH > 4,5 pouco pouco áácidoscidos mais mais sujeitos ao crescimento microbianosujeitos ao crescimento microbiano

pH entre 4,0 e 4,5pH entre 4,0 e 4,5 áácidoscidoscrescimento de bolores e levedurascrescimento de bolores e leveduraspoucas bactpoucas bactéérias (lrias (lááticas e espticas e espéécies de cies de BacillusBacillus))

pH < 4,0pH < 4,0 muito muito áácidoscidoscrescimento de bolores e levedurascrescimento de bolores e leveduras

Os microrganismos necessitam de Os microrganismos necessitam de áágua livre gua livre para suas atividades metabpara suas atividades metabóólicas. A relalicas. A relaçção ão abaixo demonstra :abaixo demonstra :

P = pressão parcial de vapor da P = pressão parcial de vapor da áágua no alimentogua no alimentoPP00 = pressão parcial de vapor da = pressão parcial de vapor da áágua puragua pura

AwAw varia de 0 a 1varia de 0 a 1

Atividade de Atividade de áágua (gua (AwAw))

PoP

Aw =

����������������� �������������������� ��� ������������������������ ������������������� ��� ����������������������� ������������������ ��� ��������

���������������������������������������� ���������������������������������������������� ������������������������� ����������� �������� ��������

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ATIVIDADE DE ÁGUA MINIMA PARA MULTIPLICAÇÃOATIVIDADE DE ÁGUA MINIMA PARA MULTIPLICAÇÃO

Aa dos alimentosAa dos alimentosAlimentos Aa

Frutas frescas e vegetais > 0,97Aves e pescado frescos > 0,98Carnes frescas > 0,95Ovos 0,97Pão 0,95 a 0,96Queijos (maioria) 0,91 a 0,99Queijo parmesão 0,68 a 0,76Geléia 0,75 a 0,80Frutas secas 0,51 a 0,89Cereais 0,10 a 0,20

ReduReduçção da atividade de ão da atividade de áágua gua no alimentono alimento

salsaladiadiçção de solutoão de soluto aaçúçúcar car

glicerolglicerol

remoremoçção da ão da áágua gua desidratadesidrataççãoãocongelamentocongelamento

Relação entre Relação entre AaAa e concentração de sale concentração de sal

[[NaClNaCl]]--------------------------------------------------

AaAa molalmolal %%

0,9950,995 0,150,15 0,90,90,990,99 0,300,30 1,71,70,980,98 0,610,61 3,53,50,960,96 1,201,20 770,940,94 1,771,77 10100,920,92 2,312,31 13130,900,90 2,832,83 16160,880,88 3,333,33 19190,860,86 3,813,81 2121

Multiplicação de microrganismos em função da Multiplicação de microrganismos em função da AaAa

Classificação em função da Classificação em função da AaAa

00,98 a 0,999 ,98 a 0,999 alimentos ‘in natura”alimentos ‘in natura”

0,93 a 0,98 queijos, pães0,93 a 0,98 queijos, pãesmassa de tomatemassa de tomatefrutas em caldafrutas em calda

0,85 a 0,930,85 a 0,93 embutidos fermentadosembutidos fermentadosembutidos secosembutidos secosleite condensadoleite condensadoalimentos IMFalimentos IMF

0,60 a 0,850,60 a 0,85 frutas secasfrutas secasfarinhas de cereaisfarinhas de cereaisgeléiasgeléiasqueijos maturadosqueijos maturados

< 0,60< 0,60 chocolate, biscoitoschocolate, biscoitos

����������� �������������� ��������� �� ������ �� ��������

���� � �� ��������� �*����+,����� � �� ��������� �*����+,����� � ��)� �������� �*���+,����� � ��)� �������� �*���+,�

��������---- -.�-.�//

���0����*��1����� ���0����*��1����� ���� �������2� ���-34��-4�� �������2� ���-34��-4��� %� % 55

� ���0����*��1����� � ���0����*��1����� ���� ������� �)�����26������� �)�����26//�4��4�� %� % 55

Transferência de elTransferência de eléétrons de trons de um composto para outro gera um composto para outro gera diferendiferençça de potencial (a de potencial (mVmV))

Microrganismo Eh

Aeróbio positivo

Anaeróbio menor que -150

����������� �������������� ��������� �� ������ �� ��������

7 ���8��7 ���8�� �� � � ����� � � ��� //.���.���//4�� %4�� %���������� -..��-3$�� %-..��-3$�� %

��� ����� �� //�4��-.4�� %�4��-.4�� %

%�)�����%�)����� 9�����2�����59�����2�����5 -3�3�-$3�� %-3�3�-$3�� %�� � ������ � ���� -�$� %-�$� %���������� -.44� %-.44� %: ��� �����)�: ��� �����)� //$��� %$��� %����8������8�� -���� %-���� %�����)�������)�� -��4� %-��4� %

" ��� � ���� ������" ��� � ���� ������ �� ������� ����� //��� %��� %��� ��;� ������� ��;� ���� //$$�� %$$�� %

ComposiComposiçção Quão QuíímicamicaNutrientes necessNutrientes necessáários para a rios para a multiplicamultiplicaçção microbiana:ão microbiana:

-- ááguagua-- fonte de energia (carbono)fonte de energia (carbono)-- fonte de nitrogêniofonte de nitrogênio-- vitaminasvitaminas-- sais mineraissais minerais

EnergiaEnergia aaçúçúcar, car, áálcool, aminolcool, aminoáácido, cido, amido, celulose, gorduraamido, celulose, gordura

NitrogênioNitrogênio aminoaminoáácidos, peptcidos, peptíídeos, deos, proteproteíínasnas

MineraisMinerais ssóódio, potdio, potáássio,cssio,cáálcio, lcio, magnmagnéésio, ferro, cobre, sio, ferro, cobre, manganês, fmanganês, fóósforo, zinco, sforo, zinco, enxofre, cobalto e enxofre, cobalto e molibidêniomolibidênio

VitaminasVitaminas complexo B, biotina, complexo B, biotina, áácido cido pantotênicopantotênico

BactBactéérias Gram positivasrias Gram positivas não sintetizamnão sintetizam

BactBactéérias Gram negativasrias Gram negativas sintetizamsintetizamleveduraslevedurasboloresbolores

..

Microrganismos mais exigentes:Microrganismos mais exigentes:

1.1. BactBactéérias Gram positivasrias Gram positivas2.2. BactBactéérias Gram negativasrias Gram negativas3.3. LevedurasLeveduras4.4. BoloresBolores

Constituintes antimicrobianosConstituintes antimicrobianos������ ����������� �����** ��)� ����)� ��2�������� ���52�������� ���5

" ����" ������ <� ����� <� ��� 2�� ���52�� ���5= �� ��2���)� ��= �� ��2���)� ���>�����>����55������������������2���)� �52���)� �5" ���� �" ���� � 2����52����5

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��������** ����@�� �����@�� ��� ����� � ��� ����� � �

� !�"����#��"��� !�"����#��"��*>���*>������ >������� >����

Estrutura BiolEstrutura Biolóógicagica

a cobertura natural de alguns alimentos constitui excelente barreira física contra a entrada dos microrganismos.

• Casca de frutas

• Casca de nozes

• Casca de ovo

• Película que envolve as sementes

FATORES FATORES EXTRÍNSECOSEXTRÍNSECOS

�������$ �% �����& �����'���% & �%�������$ �% �����& �����'���% & �%

����+,��>����*����+,��>����*����������>���������������>��������������������� � ���������� � ������

����+,���� � ��2��� � ��� A 5����+,���� � ��2��� � ��� A 5����������������

����+,��>)�����)� ��*����+,��>)�����)� ��*����� ������������ �������������������������������

����+,����� ��������� ����� �������+,����� ��������� ����� ���������� � ���������� �����)� ��� ��������� � ���������� �����)� ��� ��

���� � ����� � ���� ���� ���� ���� �

����+,������������ ������+,������������ ������������>���������������>�����

������,���� �������������,���� �������

Fatores extrFatores extríínsecosnsecos

•• TemperaturaTemperatura•• Umidade relativa do ambienteUmidade relativa do ambiente•• ComposiComposiçção gasosa ambienteão gasosa ambiente

TemperaturaTemperatura

Microrga-nismo

T ótima(oC)

T máxima(oC)

T mínima(oC)

Psicrotróficos 20 a 30 35 0 a 5

Mesófilos 30 a 40 40 a 50 5 a 25

Termófilos 45 a 65 60 a 90 35 a 45

PsicrotrPsicrotróóficosficos

Exemplos:Exemplos:Pseudomonas, Pseudomonas, AlcaligenesAlcaligenes, , FlavobacteriumFlavobacterium, , MicrococcusMicrococcus..

MesMesóófilosfilos

A maioria das espA maioria das espééciesciesMaior parte dos patMaior parte dos patóógenosgenos

TermTermóófilosfilos

Exemplo:Exemplo:Algumas espAlgumas espéécies de cies de BacillusBacillus e e ClostridiumClostridium

BoloresBolores-- faixa ampla de temperaturafaixa ampla de temperatura-- crescem em temperatura de refrigeracrescem em temperatura de refrigeraççãoão

LevedurasLeveduras-- crescem na temperatura de psicrotrcrescem na temperatura de psicrotróóficos ficos e mese mesóófilosfilos

Umidade relativa do ambienteUmidade relativa do ambiente URUR

UReq = umidade relativa de equilíbrio

UR > Aa absorção de água

UR< Aa perda de água

Há uma correlação estreita entre Aa de um alimento e a UR.

Alimento em equilíbrio com a atmosfera:

UR = Aa x 100

��& ������ ����& ������ ��

ComposiComposiçção gasosaão gasosa do ambientedo ambiente

Presença de O2 aeróbios, facultativos

Ausência de O2 anaeróbios, facultativos

Dela decorrem os tipos de microorganismos que poderão predominar no alimento.

MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO GASOSAMODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO GASOSA

São capazes de causar alterações na São capazes de causar alterações na microbiota que sobrevive ou se multiplica microbiota que sobrevive ou se multiplica em determinado alimento.em determinado alimento.

ATMOSFERA MODIFICADAATMOSFERA MODIFICADA é a é a subssubs--tituiçãotituição do oxigênio, total ou parcialmente, por do oxigênio, total ou parcialmente, por outros gases, contendo diferentes combinações outros gases, contendo diferentes combinações entre oxigênio, nitrogênio e gás carbônico.entre oxigênio, nitrogênio e gás carbônico.

EMBALAGEM A VÁCUOEMBALAGEM A VÁCUO bastante bastante empregada, em especial para carnes.empregada, em especial para carnes.

Efeito microbiano do COEfeito microbiano do CO22 depende de :depende de :

-- Temperatura Temperatura �������� quanto mais baixa mais quanto mais baixa mais intenso o efeito. intenso o efeito. OBS: OBS: armazenamento em armazenamento em temperatura inadequada pode cancelar atemperatura inadequada pode cancelar açção ão biostbiostááticatica do do COCO22-- pHpH

-- AwAw

-- Tipos e das condiTipos e das condiçções metabões metabóólicas dos licas dos microrganismos presentesmicrorganismos presentes-- ConcentraConcentraçção de ão de COCO22

Nitrogênio Nitrogênio �������� éé um gum gáás inerte, com pouco s inerte, com pouco ou nenhum efeito microbiano, exceto pela ou nenhum efeito microbiano, exceto pela substituisubstituiçção do Oão do O22..

Atmosferas contendo 10% de COAtmosferas contendo 10% de CO22 são são utilizadas, hutilizadas, háá muito tempo, para prolongar muito tempo, para prolongar o tempo de armazenamento de frutas, o tempo de armazenamento de frutas, especialmente maespecialmente maççãs e peras.ãs e peras.

O mecanismo deste processo não O mecanismo deste processo não éé bem bem conhecido, acreditaconhecido, acredita--se que o COse que o CO22 aja por aja por competicompetiçção com o etileno, que ão com o etileno, que éé responrespon--ssáávelvel pelo amadurecimento das frutas.pelo amadurecimento das frutas.

EMBALAGENS BIOATIVAS EMBALAGENS BIOATIVAS PARA ALIMENTOS PARA ALIMENTOS

Tradicionalmente, as embalagens para alimentos têm Tradicionalmente, as embalagens para alimentos têm sido planejadas para proteger o produto. sido planejadas para proteger o produto.

Um de seus principais requisitos é a não interação Um de seus principais requisitos é a não interação com o alimento acondicionado, funcionando como com o alimento acondicionado, funcionando como uma barreira entre o alimento/ ambiente. uma barreira entre o alimento/ ambiente.

Entretanto, as tecnologias envolvendo embalagens Entretanto, as tecnologias envolvendo embalagens ativas visam o planejamento de embalagens que ativas visam o planejamento de embalagens que apresentem interações desejáveis com o produto, apresentem interações desejáveis com o produto, aumentando ou monitorando sua vidaaumentando ou monitorando sua vida--dede--prateleiraprateleira..

ALGUMAS APLICAALGUMAS APLICAÇÇÕES ÕES EMBALAGENS ATIVASEMBALAGENS ATIVAS

Sistemas de atmosfera modificada: Sistemas de atmosfera modificada: consistem na consistem na estocagem de produtos ainda em respiraestocagem de produtos ainda em respiraçção em ão em ambiente com nambiente com nííveis geralmente reduzidos de Oveis geralmente reduzidos de O22

e elevados de COe elevados de CO22, comparativamente ao ar. , comparativamente ao ar.

Reduzindo as taxas de respiraReduzindo as taxas de respiraçção e de produão e de produçção de ão de etileno, promovendo um retardamento na etileno, promovendo um retardamento na

deterioradeterioraçção desses produtos .ão desses produtos .

As embalagens ativas constituem uma As embalagens ativas constituem uma importante ferramenta tecnolimportante ferramenta tecnolóógica para gica para aumentar a vidaaumentar a vida--dede--prateleira de alimentos prateleira de alimentos acondicionados, em especial no caso dos acondicionados, em especial no caso dos minimamente processados e dos produtos minimamente processados e dos produtos susceptsusceptííveis a oxidaveis a oxidaçção. ão.

As embalagens são ativas na manutenAs embalagens são ativas na manutençção ão das mais importantes caracterdas mais importantes caracteríísticas de um sticas de um alimento: alimento: qualidade e seguranqualidade e segurançça.a.

Teoria das Teoria das BarreirasBarreiras

CC = calor= calorR = refrigeraçãoR = refrigeraçãoAaAa = atividade de água= atividade de águaEhEh = potencial = potencial oxioxi--redredCo = conservador Co = conservador V = vitaminasV = vitaminasN = nutrientesN = nutrientesmcmc = microbiota de competição= microbiota de competição

Bacteria are far more resourceful in surviving than

we give them credit for.

Bob Brackett, 2005