Fatores i..
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Fatores Intrínsecos e extrínsecos dos Alimentos Fatores Intrínsecos e extrínsecos dos Alimentos
que Influenciam o Crescimento Microbianoque Influenciam o Crescimento Microbiano
IntroduçãoIntrodução
Crescimento e/ou sobrevivência microbiana nos Crescimento e/ou sobrevivência microbiana nos
alimentosalimentos
MultifatorialMultifatorial
Características do alimentoCaracterísticas do alimento
Características do ambienteCaracterísticas do ambiente
Controle da qualidade microbiológicaControle da qualidade microbiológica
Rendimento industrialRendimento industrial
Valor nutricionalValor nutricional
Segurança alimentarSegurança alimentar
Fatores IntrínsecosFatores Intrínsecos
Atividade de água (Aa)Atividade de água (Aa)
Acidez (pH)Acidez (pH)
Potencial de óxido-redução (Eh)Potencial de óxido-redução (Eh)
Composição químicaComposição química
Fatores antimicrobianos naturaisFatores antimicrobianos naturais
Interações entre microrganismosInterações entre microrganismos
Atividade de água (Aa)Atividade de água (Aa)
Água é fonte de vidaÁgua é fonte de vida Aa é uma medida da água disponívelAa é uma medida da água disponível
Fatores que reduzem a AaFatores que reduzem a Aa
Aa = P Po
Adição de sais, açúcares e outros sólidosAdição de sais, açúcares e outros sólidos NaturezaNatureza QuantidadeQuantidade TemperaturaTemperatura
DesidrataçãoDesidratação CongelamentoCongelamento
Fatores intrínsecos
Atividade de água (Aa)Atividade de água (Aa)
Tabela 1: Relação entre a Aa e a concentração Tabela 1: Relação entre a Aa e a concentração de sal do alimentode sal do alimento
AaAa Concentração de sal (%)Concentração de sal (%)
0,9950,995 0,90,9
0,990,99 1,71,7
0,980,98 3,53,5
0,940,94 1010
0,900,90 1616
0,880,88 1919
0,860,86 2222
Fatores intrínsecos
Atividade de água (Aa)Atividade de água (Aa)
Tabela 2: Valores de Aa de alguns alimentosTabela 2: Valores de Aa de alguns alimentos
AlimentoAlimento AaAa
Frutas frescas e vegetaisFrutas frescas e vegetais > 0,97> 0,97
Aves e pescado frescosAves e pescado frescos > 0,98> 0,98
Carnes frescasCarnes frescas > 0,95> 0,95
Carnes curadasCarnes curadas 0,87 a 0,950,87 a 0,95
QueijosQueijos 0,91 a 0,990,91 a 0,99
ArrozArroz 0,80 a 0,870,80 a 0,87
MelMel 0,54 a 0,750,54 a 0,75
AçúcarAçúcar 0,100,10
Fatores intrínsecos
Atividade de água (Aa)Atividade de água (Aa)
Tabela 3: Valores de Aa mínima para multiplicação Tabela 3: Valores de Aa mínima para multiplicação de microrganismos importantes em alimentosde microrganismos importantes em alimentos
OrganismosOrganismos AaAa
Bactérias deteriorantesBactérias deteriorantes 0,90,9
Leveduras deteriorantesLeveduras deteriorantes 0,880,88
Bolores deteriorantesBolores deteriorantes 0,800,80
Bactérias halofílicasBactérias halofílicas 0,750,75
Leveduras osmofílicasLeveduras osmofílicas 0,610,61
PseudomonasPseudomonas spp spp 0,970,97
C. perfringensC. perfringens 0,940,94
S. aureusS. aureus 0,860,86
Fatores intrínsecos
Atividade de água (Aa)Atividade de água (Aa)
Efeitos da redução da Aa sobre o crescimento Efeitos da redução da Aa sobre o crescimento microbianomicrobiano Alterações metabólicasAlterações metabólicas
Aumento da fase lagAumento da fase lag Aumento do tempo de geraçãoAumento do tempo de geração Redução da população finalRedução da população final
Tempo
Po
pu
laçã
o
Fatores intrínsecos
Acidez (pH)Acidez (pH)
Microrganismos tem valores de pH mínimo, Microrganismos tem valores de pH mínimo,
ótimo e máximo para seu crescimentoótimo e máximo para seu crescimento
pH neutro (6,5 –7,5) é mais favorávelpH neutro (6,5 –7,5) é mais favorável
Sensibilidade à acidezSensibilidade à acidez
Bactérias patogênicasBactérias patogênicas
Bactérias deteriorantesBactérias deteriorantes
LevedurasLeveduras
BoloresBolores
Fatores intrínsecos
Acidez (pH)Acidez (pH)
Tabela 4: Valores de pH para multiplicação de Tabela 4: Valores de pH para multiplicação de
alguns microrganismosalguns microrganismos
OrganismoOrganismoValores de pHValores de pH
MínimoMínimo ÓtimoÓtimo MáximoMáximo
BactériasBactérias 4,54,5 6,5 – 7,56,5 – 7,5 9,09,0
C. botulinumC. botulinum 4,54,5 6,0 – 8,06,0 – 8,0 8,88,8
E. coliE. coli 4,34,3 6,0 – 8,06,0 – 8,0 10,010,0
PseudomonasPseudomonas spp spp 5,65,6 6,6 – 7,06,6 – 7,0 8,08,0
SalmonellaSalmonella spp spp 4,54,5 6,0 – 7,56,0 – 7,5 9,69,6
LevedurasLeveduras 1,51,5 4,0 – 6,54,0 – 6,5 8,58,5
Fatores intrínsecos
Acidez (pH)Acidez (pH)
Classificação dos alimentos de acordo com o pHClassificação dos alimentos de acordo com o pH
C. botulinum: 4,5C. botulinum: 4,5
Crescimento bacteriano: 4,0Crescimento bacteriano: 4,0
Alimentos de baixa acidez: pH > 4,5Alimentos de baixa acidez: pH > 4,5
Alimentos ácidos: pH 4,0 a 4,5Alimentos ácidos: pH 4,0 a 4,5
Alimentos muito ácidos: pH < 4,5Alimentos muito ácidos: pH < 4,5
Fatores intrínsecos
Acidez (pH)Acidez (pH)
AlimentoAlimento pHpH
MilhoMilho 7,37,3
TomateTomate 4,2 – 4,34,2 – 4,3
MaçãMaçã 2,9 – 3,32,9 – 3,3
LimaLima 1,8 – 2,01,8 – 2,0
Carne bovinaCarne bovina 5,1 – 6,25,1 – 6,2
Carne de frangoCarne de frango 6,2 – 6,46,2 – 6,4
Peixe frescoPeixe fresco 6,6 – 6,86,6 – 6,8
LeiteLeite 6,3 – 6,56,3 – 6,5
Tabela 5: pH aproximado de alguns alimentosTabela 5: pH aproximado de alguns alimentos
Fatores intrínsecos
Potencial de óxido-redução (Eh)Potencial de óxido-redução (Eh)
Facilidade com que determinado elemento Facilidade com que determinado elemento
ganha ou perde elétronsganha ou perde elétrons
Perde: oxidado (potencial positivo)Perde: oxidado (potencial positivo)
Ganha: reduzido (potencial negativo)Ganha: reduzido (potencial negativo)
Microrganismos aeróbiosMicrorganismos aeróbios
Eh positivo (+350 a +500 mV)Eh positivo (+350 a +500 mV)
BoloresBolores
Leveduras oxidativasLeveduras oxidativas
Bactérias (principalmente deteriorantes)Bactérias (principalmente deteriorantes)
Fatores intrínsecos
Potencial de óxido-redução (Eh)Potencial de óxido-redução (Eh)
Microrganismos anaeróbiosMicrorganismos anaeróbios
Eh negativo ( < -150 mV)Eh negativo ( < -150 mV)
PatogênicasPatogênicas
Bactérias microaerófilasBactérias microaerófilas
ListeriaListeria spp spp
Bactérias anaeróbias facultativasBactérias anaeróbias facultativas
EnterobacteriaceaeEnterobacteriaceae
Fatores intrínsecos
Potencial de óxido-redução (Eh)Potencial de óxido-redução (Eh)
Valores de Eh de alguns alimentosValores de Eh de alguns alimentos
VegetaisVegetais
+300 a +400mV+300 a +400mV
Deterioração por bactérias aeróbias e boloresDeterioração por bactérias aeróbias e bolores
CarnesCarnes
Grandes pedaços: -200 mVGrandes pedaços: -200 mV
Moída: +200 mVMoída: +200 mV
QueijosQueijos
-20 a –200 mV-20 a –200 mV
Fatores intrínsecos
Composição químicaComposição química
Elementos necessários ao crescimento microbianoElementos necessários ao crescimento microbiano ÁguaÁgua
Fonte de energiaFonte de energia Açúcares, álcoois, aminoácidos e lipídeosAçúcares, álcoois, aminoácidos e lipídeos
Fonte de nitrogênioFonte de nitrogênio Aminoácidos e compostos nitrogenadosAminoácidos e compostos nitrogenados
VitaminasVitaminas Complexo B, biotina e ácido pantotênicoComplexo B, biotina e ácido pantotênico
Sais mineraisSais minerais Na, K, Ca, Mg, FeNa, K, Ca, Mg, Fe
Fatores intrínsecos
Fatores antimicrobianos naturaisFatores antimicrobianos naturais
Substâncias naturalmente presentes nos alimentosSubstâncias naturalmente presentes nos alimentos CondimentosCondimentos
Cravo: eugenolCravo: eugenol
Alho: alicinaAlho: alicina
Canela: aldeído cinâmico e eugenolCanela: aldeído cinâmico e eugenol
OvoOvo Lisozima, avidina e conalbuminaLisozima, avidina e conalbumina
FrutasFrutas Ácidos orgânicos e óleos essenciaisÁcidos orgânicos e óleos essenciais
Barreiras mecânicasBarreiras mecânicas
Fatores intrínsecos
Fatores antimicrobianos naturaisFatores antimicrobianos naturais
LeiteLeite
Ação específicaAção específica
AnticorposAnticorpos
Ação inespecíficaAção inespecífica
Celulares e humoraisCelulares e humorais
• Macrófagos, linfócitos e sistema complementoMacrófagos, linfócitos e sistema complemento
BioquímicosBioquímicos
• Sistema lactoperoxidaseSistema lactoperoxidase
• LactoferrinaLactoferrina
• LisozimaLisozima
Fatores intrínsecos
Interações entre microrganismosInterações entre microrganismos
Metabolismo bacterianoMetabolismo bacteriano
Alteração do pHAlteração do pH
Estimula ou inibe outras espéciesEstimula ou inibe outras espécies
Produtos metabólicosProdutos metabólicos
Tiamina, triptofano, peróxido de hidrogênioTiamina, triptofano, peróxido de hidrogênio
Exclusão competitivaExclusão competitiva
Microrganismos inofensivosMicrorganismos inofensivos
• Lactobacillus sppLactobacillus spp
Fatores intrínsecos
Interações entre microrganismosInterações entre microrganismos
Produção de bacteriocinasProdução de bacteriocinas
Atividade bactericidaAtividade bactericida
LantibióticosLantibióticos
Não-lantibióticosNão-lantibióticos
• Alteração da permeabilidade celularAlteração da permeabilidade celular
• Degradação de macromoléculasDegradação de macromoléculas
• Inibição da síntese protéicaInibição da síntese protéica
Fatores intrínsecos
Interações entre microrganismosInterações entre microrganismos
Tabela 6: Alguns microrganismos e bacteriocinas Tabela 6: Alguns microrganismos e bacteriocinas
úteis para a área de alimentosúteis para a área de alimentosGênero bacterianoGênero bacteriano BacteriocinaBacteriocina
Lactococcus lactis Lactococcus lactis sppspp. lactis. lactis Nisina A, ENisina A, E
PediococcusPediococcus PediocinaPediocina
Lactobacillus sakeLactobacillus sake Sacacina ASacacina A
Fatores intrínsecos
Fatores extrínsecosFatores extrínsecos
Temperatura ambienteTemperatura ambiente
GruposGruposTemperatura de Crescimento (º C)Temperatura de Crescimento (º C)
MínimaMínima ÓtimaÓtima MáximaMáxima
PsicrófilosPsicrófilos < 0< 0 10 - 1510 - 15 2020
PsicrotróficosPsicrotróficos 00 3030 4040
MesófilosMesófilos 1010 25 - 4025 - 40 5050
TermófilosTermófilos 4040 50 - 6050 - 60 9090
Térmófilos extremosTérmófilos extremos 6565 80 - 9080 - 90 110110
Tabela 7: Tabela 7: Valores médios da temperatura mínima, ótima e Valores médios da temperatura mínima, ótima e máxima para o crescimento, de acordo com o grupo máxima para o crescimento, de acordo com o grupo bacterianobacteriano
Fonte: TORTORA et al., 2000Fonte: TORTORA et al., 2000
Temperatura ambienteTemperatura ambiente
Fatores extrínsecos
Fonte: MARSHALL, 1991Fonte: MARSHALL, 1991
horas
4,4 ºC
10,0 ºC
15,5 ºC
Po
pu
laçã
o (
log
UF
C/m
L)
Temperatura ambienteTemperatura ambiente
Fatores extrínsecos
Intervalo Intervalo
de Classede Classe
Número de AmostrasNúmero de Amostras
Tanques coletivosTanques coletivos Tanques individuaisTanques individuais TotalTotal
FrequênciaFrequência %% FrequênciaFrequência %% FrequênciaFrequência %%
4,0ºC4,0ºC 166166 46,6346,63 505505 58,7958,79 671671 55,2355,23
4,1 – 7,0ºC4,1 – 7,0ºC 9494 26,4026,40 258258 30,0330,03 352352 28,9728,97
> 7,0ºC> 7,0ºC 9696 26,9726,97 9696 11,1811,18 192192 15,8015,80
TOTALTOTAL 356356 100,0100,0 859859 100,0100,0 1.2151.215 100,0100,0
Tabela 8: Distribuição do número de amostras conforme a Tabela 8: Distribuição do número de amostras conforme a
temperatura e o sistema de utilização do tanque de refrigeração, temperatura e o sistema de utilização do tanque de refrigeração,
entre novembro de 2002 a março de 2003, no Estado de Goiás.entre novembro de 2002 a março de 2003, no Estado de Goiás.
Temperatura ambienteTemperatura ambienteFatores
extrínsecos
Condições de Condições de ProduçãoProdução T (º C)T (º C)
Contagem Bacteriana (UFC/mL)Contagem Bacteriana (UFC/mL)
0 h0 h 24 h 24 h 48 h48 h 72 h72 h
Vacas, meio Vacas, meio ambiente e ambiente e utensílios limposutensílios limpos
4,4 4,4 4.2954.295 4.1384.138 4.5664.566 8.4278.427
10,010,0 4.2954.295 13.96113.961 127.727127.727 5.725.2775.725.277
15,515,5 4.2954.295 1.587.3331.587.333 33.011.11133.011.111 326.500.000326.500.000
Vacas limpas, Vacas limpas, meio ambiente e meio ambiente e utensílios sujosutensílios sujos
4,4 4,4 39.08239.082 88.02888.028 121.864121.864 186.245186.245
10,010,0 39.08239.082 177.437177.437 831.615831.615 1.761.4581.761.458
15,515,5 39.08239.082 4.461.1114.461.111 99.120.00099.120.000 633.375.000633.375.000
Vacas, meio Vacas, meio ambiente e ambiente e utensílios sujosutensílios sujos
4,4 4,4 136.533136.533 281.546281.546 538.775538.775 749.030749.030
10,010,0 136.533136.533 1.170.5461.170.546 13.662.11513.662.115 25.687.54125.687.541
15,515,5 136.533136.533 24.673.57124.673.571 639.884.615639.884.615 2.047.083.3302.047.083.330
Tabela 9: Crescimento bacteriano no leite em função das Tabela 9: Crescimento bacteriano no leite em função das condições de produção e temperatura de armazenamentocondições de produção e temperatura de armazenamento
Fonte: DEMETER, 1971Fonte: DEMETER, 1971
Umidade relativa do ambiente (UR)Umidade relativa do ambiente (UR)
UR = Aa x 100UR = Aa x 100
Fatores extrínsecos
Estocagem com UR superior à umidade do ambienteEstocagem com UR superior à umidade do ambiente
Absorção de umidadeAbsorção de umidade
• Aumento da AaAumento da Aa
Favorece crescimento microbianoFavorece crescimento microbiano
Estocagem com UR inferior à umidade do ambienteEstocagem com UR inferior à umidade do ambiente
Perda de umidadePerda de umidade
• Redução da AaRedução da Aa
Restrição do crescimento microbianoRestrição do crescimento microbiano
Composição gasosa do ambienteComposição gasosa do ambiente
OxigênioOxigênio PresençaPresença
AeróbiosAeróbios AusênciaAusência
AnaeróbiosAnaeróbios
Fatores extrínsecos
Atmosfera modificadaAtmosfera modificada Ativa ou passivaAtiva ou passiva Associação de O2, CO2 e/ou N2Associação de O2, CO2 e/ou N2
Aumento da vida útil dos alimentosAumento da vida útil dos alimentos Queijo, 70% de CO2 e 30% de N2, 30 dias Queijo, 70% de CO2 e 30% de N2, 30 dias (ROSA et al.,2003)(ROSA et al.,2003)
• Não evitou crescimento de Não evitou crescimento de StaphylococcusStaphylococcus coagulase coagulase positiva, coliformes, psicrotróficos e mesófilospositiva, coliformes, psicrotróficos e mesófilos
Conceito dos obstáculos de LeistnerConceito dos obstáculos de Leistner
Interação entre os fatores intrínsecos e extrínsecosInteração entre os fatores intrínsecos e extrínsecos
Efeito aditivoEfeito aditivo
Efeito antagônicoEfeito antagônico
Efeito sinérgicoEfeito sinérgico
Teoria dos obstáculos (“Hurdle Theory”)Teoria dos obstáculos (“Hurdle Theory”)
Tecnologia dos obstáculos Tecnologia dos obstáculos
(“Hurdle Technology”)(“Hurdle Technology”)
Utilização simultânea de diferentes fatoresUtilização simultânea de diferentes fatores
Produtos estáveis, seguros e maior vida de prateleiraProdutos estáveis, seguros e maior vida de prateleira
Previsão da estabilidade através de modelos Previsão da estabilidade através de modelos
matemáticosmatemáticos