Fatores intrínsecos e extrínsecos do crescimento microbiano nos … · 2010. 7. 16. · 1...

1

Professor: Gabriel Nogueira1o semestre / 2010

Curso Superior de Tecnologia em Alimentos

Fatores intrínsecos e extrínsecos do crescimento microbiano nos alimentos

Disciplina de Microbiologia de Alimentos

Última aula:

� Origem dos micro-organismos

� Fontes de contaminação de alimentos por micro-organismos

� Principais micro-organismos de importância em alimentos



2



MILHÕES DEBACTÉRIAS



Os micro-organismos multiplicam-se nos alimentos quando encontram condições ideais de nutrientes, umidade e temperatura

3



Potencial de risco dos alimentos

Revisão: crescimento bacterianoRevisão: crescimento bacteriano



4

� Crescimento bacteriano



Tempo

Nú

me

ro d

e b

acté

rias

(Lo

g)

Lag

Log

Estacionária

Declínio

Revisão: curva de crescimentoRevisão: curva de crescimento

Curva de Crescimento populacional

• Fase Lag (adaptação)

– Taxa de crescimento = ZERO

– Período de adaptação nutritiva ao meio, duração variável

– Intensa atividade metabólica

– NÃO há divisão celular

– Doenças infecciosas: período de incubação

• Fase Log (exponencial)

– Bactérias estão adaptadas

– Taxa de crescimento populacional constante

– Doenças infecciosas: fase aguda (manifestação dos sintomas)



5

• Fase Estacionária

– Taxa de crescimento = ZERO

– N° de células que morrem = N° de novas células

– Consumo de fatores nutricionais

– Carência destes fatores

– Doenças infecciosas: fase crônica

• Fase de Declínio

– Curva de morte populacional

– N° de células que morrem > N° de novas células

– Nutrientes tornam-se escassos (falta de O2)

– Acúmulo de metabólitos tóxicos (radicais livres, mudança do pH)



Tópicos da aula:

� Fatores intrínsecos

� Fatores extrínsecos

� Efeitos interativos (conceito dos obstáculos)



6

• A sobrevivência ou multiplicação dos micro-organismos dependem de vários

fatores

– Intrínsecos: relacionados com as características do próprio alimento

• Atividade de água (Aa) • Composição química

• Acidez (pH) • Presença de antimicrobianos naturais

• Potencial de óxi-redução (Eh) • Interações entre microorganismos

– Extrínsecos: relacionados com o ambiente em que o alimento se encontra

• Temperatura

• Umidade

• Composição gasosa da atmosfera

Fatores intrínsecos e extrínsecos docrescimento microbiano nos alimentos

• Água: essencial para o metabolismo e multiplicação microbiana

• Nos alimentos a água pode estar livre ou ligada a macromoléculas

– Ligada a macromoléculas: não pode ser aproveitada pelos micro-organismos

– Forma livre: pode agir como solvente ou participar de reações químicas

• Atividade de água: parâmetro que mede a disponibilidade de água em um

alimento

Fatores intrínsecos

→→→→ Atividade de água→→→→ Atividade de água

7

Salinidade (%)0 100

Água destilada

Soro fisiológico

Água do Mar

Mar Morto

Lago do Sal

Halófilos moderados Halófilos extremos

Cr e

scim

ento

Ba c

teri

ano

Não Halófilos

Halófilos facultativos


• Relação existente entre a pressão parcial de vapor da água contida no

alimento (P) e a pressão parcial de vapor da água pura (Po)

– ↑ H2O = ↑ Aa

– Os valores de Aa variam de 0 a 1

– Água pura: Aa = 1,00

• A adição de sais, açúcar e outras substâncias provoca redução na atividade de

água


→→→→ Atividade de água (Aa)→→→→ Atividade de água (Aa)

PAa

Po=

8

• Os micro-organismos possuem um valor mínimo, um valor máximo e um valor

ótimo de Aa para sua multiplicação

• Necessidade de água

– Bactérias > Fungos

• Bactérias deteriorantes: não se multiplicam em valores de Aa < 0,91

• Fungos deteriorantes: resistem em Aa de até 0,80

– Gram negativas > Gram positivas

• Staphylococcus aureus: toleram Aa de até 0,86

• Clostridium perfringens: não se multiplicam em Aa < 0,94





Alimento Aa

Aves e pescado frescos > 0,98

Frutas frescas e vegetais > 0,97

Carnes frescas > 0,95

Ovos 0,97

Pão 0,95 - 0,96

Queijos (maioria) 0,91 - 0,99

Queijo parmesão 0,68 - 0,76

Gelatina 0,82 - 0,94

Arroz 0,80 - 0,87

Mel 0,54 - 0,75

Frutas secas 0,51 - 0,89

Cereais 0,10 - 0,20

Açúcar 0,10

Grupo Aa

Bactérias deteriorantes 0,90

Leveduras deteriorantes 0,88

Bolores deteriorantes 0,80

Bactérias halofílicas 0,75

Leveduras osmofílicas 0,61

Espécie Aa

Clostridium botulinum 0,97

Pseudomonas spp. 0,97

Escherichia coli 0,96

Enterobacter aerogenes 0,95

Candida scottii 0,92

Staphylococcus aureus 0,86

Penicillium patulum 0,81

Aspergillus echinulatus 0,64

9



Aa intermediária 0,60 - 0,85deterioração fúngica e

bactérias halófilas

Aa elevada

deterioração fúngica e

bacteriana, crescimento de

bactérias patogênicas

0,85

Grupos de alimentos Aa Crescimento microbiano

Aa baixa < 0,60 micro-organismos estáveis



• Desidratação, salmoura, congelamento: ↓ Aa ― conservação de alimentos

• Interdependência entre Aa, temperatura e disponibilidade de nutrientes

• pH do meio, potencial de óxi-redução, presença de antimicrobianos: quando algum dos fatores afastam as condições ótimas de crescimento, mais alto será o valor de Aa necessária

• ↓ Aa: ↑ fase lag, ↓ velocidade de multiplicação e tamanho populacional final

10

Cr e

scim

ento

Ba c

teri

ano

pH0

Ácido Neutro Alcalino

Acidófilos extremos

Acidófilos moderados

Alcalinófilosmoderados

Alcalinófilosextremos

3 7 10 14


→→→→ Acidez (pH)→→→→ Acidez (pH)



• pH mínimo, ótimo e máximo

• pH mais favorável ao crescimento microbiano: pH neutro (6,5 – 7,5)

• Tolerância ao pH

– Bolores → Leveduras → Bactérias

– Bactérias patogênicas: mais exigentes

– Bactérias láticas: crescimento favorecido em meio ácido

• Dependente do tipo de ácido utilizado para acidificação do meio

– Cítrico, clorídrico, fosfórico, tartárico × Acético ou lático

11



Mínimo Ótimo Máximo

Bactérias em geral 4,5 6,5 - 7,5 9,0

Clostridium botulinum 4,2 - 4,5 6,8 - 7,2 9,4 - 10,0

Escherichia coli 4,5 6,0 - 8,0 9,0 - 10,0

Lactobacillus (maioria) 3,0 - 4,4 5,5 - 6,0 7,2 - 8,0

Propionibacterium 4,7 6,2 - 7,0 7,5

Pseudomonas (maioria) 5,6 6,6 - 7,0 8,0

Salmonella 4,5 - 5,0 6,0 - 7,5 8,0 - 9,6

Staphylococcus aureus 4,0 - 4,7 6,0 - 7,0 9,5 - 9,8

Leveduras 1,5 - 3,5 4,0 - 6,5 8,0 - 8,5

Saccharomyces cerevisiae 2,0 - 2,4 4,0 - 5,0 ―

Bolores 1,5 - 3,5 4,5 - 6,8 8,0 - 11,0

Penicillium 1,9 4,5 - 6,7 9,3

pHOrganismo

Alimento pH

Vegetais

Alface 6,0

Azeitona 3,6 - 3,8

Batata 5,3 - 5,6

Tomate 4,2 - 4,3

Frutas

Banana 4,5 - 4,7

Maçã 2,9 - 3,3

Melão 6,3 - 6,7

Carnes

Bovina 5,1 - 6,2

Presunto 5,9 - 6,1

Pescado

Camarão 6,8 - 7,0

Peixe fresco 6,6 - 6,8

Laticínios

Leite 6,3 - 6,5

Queijo 4,9 - 5,9



• Frutas, refrigerantes, vinhos: pH inferior ao possível para

multiplicação bacteriana, mas não de bolores e leveduras

• Carnes provenientes de animais fatigados × animais descansados

– Glicogênio é transformado em ácido lático, abaixando o pH

• pH 7,4 → pH 5,6

– Metabolização do glicogênio em animais reduz a quantidade de

ácido lático, resultando em uma carne com pH mais elevado

12



Ácidos 4,0 - 4,5bolores, leveduras,

bactérias láticas

bolores e leveduras< 4,0Muito ácidos

Crescimento microbiano

espécies patogênicas e

deteriorantes> 4,5Baixa acidez

Grupos de alimentos pH

• Classificação:

– pH 4,5: mínimo para a multiplicação e produção de toxina de Clostridium botulinum

– ph 4,0: pH limitante para a maioria das bactérias



• pH adverso: aumento da fase lag de multiplicação microbiana

• Adaptabilidade dos micro-organismos: capacidade de modificar o

pH adverso

• Enzimas bacterianas

– pH ácido: aminoácido-descarboxilases → aminas → ↑ pH

– pH alcalino: aminoácido-desaminases → ácidos orgânicos → ↓ pH

13


→→→→ Potencial de óxi-redução→→→→ Potencial de óxi-redução

• Oxidação e redução: processos relacionados com a troca de elétrons

– Representado pelo símbolo Eh e expresso em volts (V) ou milivolts (mV)

• Eh positivo → composto oxidado

• Eh negativo → composto reduzido

• Relacionado à disponibilidade de oxigênio no alimento


→→→→ Potencial de óxi-redução→→→→ Potencial de óxi-redução

• Bactérias aeróbias: requerem valores de Eh positivos (entre +350 e

+500 mV)

– Bolores, leveduras, bactérias deteriorantes (Pseudomonas,

Acinetobacter, Flavobacterium) e patogênicas (Bacillus cereus)

• Anaeróbios: requerem valores baixos de Eh (inferiores a -150 mV)

– Bactérias deteriorantes e patogênicas (Clostridium botulinum)

• Microaeróbios: condições de Eh ligeiramente reduzidas

– Lactobacilos e streptococos

14


→→→→ Composição química→→→→ Composição química

• Nutrientes essenciais: água, fonte de energia, fonte de nitrogênio,

vitaminas e sais minerais

• Fonte de energia: açúcares, álcoois, aminoácidos e lipídeos*

• Fonte de nitrogênio: aminoácidos, nucleotídeos

• Vitaminas: fatores de crescimento que atuam como coenzimas

– Bactérias Gram-negativas e bolores: capazes de sintetizar todos os seus fatores

de crescimento

– Bactérias Gram-positivas: mais exigentes

• Sais minerais: sódio, potássio, cálcio, magnésio

– Outros: ferro, zinco, fósforo, enxofre


→→→→ Fatores antimicrobianos naturais→→→→ Fatores antimicrobianos naturais

• Capacidade de retardar ou impedir a multiplicação microbiana

• Condimentos: óleos essenciais com atividade antimicrobiana

– Alicina (alho), eugenol (cravo, canela), alil-isotiocianato (mostarda), timol e

isotimol (orégano)

• Clara de ovo: rica em lisozima (degrada parede celular)

• Leite: imunoglobulinas, fatores do complemento, macrófagos e linfócitos,

lactoferrina, nisina

• Frutas e vegetais: taninos, derivados do ácido hidroxicinâmico

• Barreiras mecânicas: casca de nozes, de frutas e ovos, pele dos animais,

película de sementes

15


→→→→ Interações entre micro-organismos→→→→ Interações entre micro-organismos

• Metabólitos produzidos podem afetar a capacidade de sobrevivência

e multiplicação de outros organismos

• Podem atuar como antagonistas ou sinergistas



• Estreptococos e lactobacilos: água oxigenada

– Inibidor para muitas bactérias, como Pseudomonas, Bacillus e Proteus

• Bactérias láticas: tornam o pH mais ácido

• Leveduras: degradam o ácido lático, tornando o pH mais alcalino

– Favoráveis ao crescimento e produção de toxinas por Clostridium

botulinum

• Pseudomonas aeruginosa: produtos do metabolismo (tiamina e

triptofano) essenciais à proliferação de Staphylococcus aureus

16



• Capacidade de algumas bactérias produzirem bacteriocinas (substâncias

com atividade bactericida)

• Bacteriocinas: produção e resistência mediada por plasmídeos

• Potencial para utilização como recurso tecnológico na produção de

alimentos: conservadores “naturais” contra micro-organismos patogênicos

e deteriorantes

• Exclusão competitiva: utilização de micro-organismos inofensivos que

competem com patógenos, como Salmonella e Campylobacter

• Ração contendo antibióticos: uso racional


fatores






• Temperatura

• Umidade



17

Fatores extrínsecos

→→→→ Temperatura ambiental→→→→ Temperatura ambiental


→→→→ Temperatura ambiental→→→→ Temperatura ambiental

• Fator ambiental mais importante

• Fungos são capazes de crescer em uma faixa mais ampla de temperatura

que bactérias

Mínima Ótima Máxima

Psicrófilos –5 a 5oC 10 a 15

oC 15 a 20

oC Espécies marinhas (ex.: Bacillus globisporus )

Psicrotróficos 0 a 7oC 25 a 30

oC 30 a 35

oC

Pseudomonas, Lactobacillus, Flavobacterium,

Listeria, Yersinia

Mesófilos 5 a 25oC 25 a 40

oC 40 a 50

oC

Maioria dos micro-organismos de importânca

em alimentos, incluindo patogênicos

Termófilos 35 a 45oC 45 a 60

oC 60 a 90

oC

Bacillus coagulans, Clostridium perfringens,

Clostridium botulinum

OrganismosClassificaçãoTemperatura

18


→→→→ Umidade relativa do ambiente→→→→ Umidade relativa do ambiente

• Correlação estreita entre atividade de água (Aa) e umidade relativa do

ambiente

– UR > Aa: tendência a absorver umidade = ↑ Aa

– UR < Aa: tendência a perder água = ↓ Aa

• Aa em equilíbrio com o ambiente: determina a multiplicação dos micro-

organismos

• Conservação: parâmetro difícil → pode comprometer a qualidade do

alimento


→→→→ Umidade relativa do ambiente→→→→ Umidade relativa do ambiente

19


→→→→ Composição gasosa do ambiente→→→→ Composição gasosa do ambiente

• Interfere na predominância de micro-organismos aeróbios e anaeróbios

• Modificação da atmosfera que envolve o alimento: substituição do

oxigênio por outros gases (nitrogênio, ozônio) ou embalagens a vácuo

(carnes)

• Gás carbônico (CO2): efeito antimicrobiano (dependente de temperatura,

pH, Aa do alimento)

– ↑ tempo de armazenamento de frutas e carnes vermelhas

– Frutas: age por competição com o etileno (amadurecimento das frutas)


fatores






• Temperatura

• Umidade



20

Condições para evitar o desenvolvimento de micro-organismos nos alimentos


Efeitos interativos

→→→→ Conceito dos obstáculos de Leistner→→→→ Conceito dos obstáculos de Leistner

• Fatores intrínsecos e extrínsecos: permitem prever a “vida de prateleira”, a

estabilidade microbiológica, conhecer capacidade de crescimento ou a

produção de toxinas por micro-organismos

• Características isoladas: pouco útil

• Efeitos interativos: podem ser aditivos, sinergísticos ou antagônicos

• Obstáculos de Leistner: alimentos com fatores intrínsecos e extrínsecos

atuando com diferentes intensidades no controle microbiano

21

Efeitos interativos


• Fatores contribuindo com parcelas iguais no controle microbiano, até que

este seja bloqueado

• Modelo teórico, de ocorrência pouco provável

Efeitos interativos


• Fatores contribuindo com parcelas diferentes

• Em conjunto, são suficientes para garantir a estabilidade microbiana

22

Efeitos interativos



• Um único fator pode ser suficiente para manter a estabilidade de um

alimento (↓ carga microbiana inicial)

Efeitos interativos



• ↑ carga microbiana: fatores insuficientes para manter a estabilidade

microbiana – alimento não seguro (vida útil curta ou toxinfecção alimentar)

23

Efeitos interativos



• Produto enriquecido com mais nutrientes: efeito trampolim no

desenvolvimento microbiano

Efeitos interativos



• Micro-organismos injuriados (metabolismo afetado): menos obstáculos

podem ser necessários para conter o crescimento microbiano

24

Efeitos interativos


• Obstáculos agindo sinergicamente: efeito final mais eficiente

• Exemplo: ↓ Aa― ↓ pH ― ↑ controle microbiano

Efeitos interativos


• Tecnologia dos obstáculos: utilização simultânea de mais de uma forma de

controle microbiano nos alimentos

– Salga, acidificação, processo térmico, adição de conservadores químicos

• Objetivo: obtenção de produtos estáveis, de prolongada vida de prateleira

e seguros à saúde

25

A combinação de fatores intrínsecos e extrínsecos pode servir como obstáculosou barreiras ao desenvolvimento microbiano nos alimentos


Fluxo do processo produtivo: do material bruto para o produto finalFluxo do processo produtivo: do material bruto para o produto final

pH

Reduçãode Aa

Adição de conservadores

Tratamentotérmico

Práticas de higiene

Condições de embalagem

Armazenamento refrigerado

Produto livre de micro-organismos

Fatores intrínsecos e extrínsecos do crescimento microbiano nos … · 2010. 7. 16. · 1...

Documents

Transcript of Fatores intrínsecos e extrínsecos do crescimento microbiano nos … · 2010. 7. 16. · 1...