MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOSMICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS

A microbiologia de alimentos estuda a influência dos microorganismos

nas características dos produtos alimentícios de consumo humano ou

animal.

A qualidade microbiológica dos alimentos está condicionada, primeiro, à

quantidade e ao tipo de microrganismos inicialmente presentes

(contaminação inicial) e depois à multiplicação destes germes no

alimento. A qualidade das matérias - primas e a higiene (de ambientes,

manipuladores e superfícies) representam a contaminação inicial. O tipo

de alimento e as condições ambientais regulam a multiplicação

Microrganismos de interesse em alimentos:

1) Deteriorantes 2) Patogênicos

3) Produtores de alimentos 4) Indicadores

Bactérias deteriorantes:

– Psicrotrófilas entre as mais importantes

• Exemplos

– Pseudomonas produz odores desagradáveis em carnes refrigeradas

– Leuconostoc produz “limo” em sucos

– Lactococcus produz ácidos em leite

Se considera alimento deteriorado aquele que sofreu danos por agentes

microbianos, químicos ou físicos tornando-o inaceitável para o consumo humano.

A deterioração de alimentos causa importantes perdas econômicas. Os agentes

microbianos causadores de deterioração podem ser bactérias, fungos ou

leveduras.

Microorganismos patogênicos transmitidos por alimentos.

Alguns patógenos podem ser veiculados por alimentos contaminados. Os

problemas causados vão desde complicações gastrointestinais, quadros

mais graves de septicemia, intoxicação e até morte.

Principais patógenos bacterianos veiculados por

alimentos:

• Salmonella

• Clostridium botulinum

• Escherichia coli O157:H7

• Campylobacter

• Staphylococcus aureus

• Listeria monocytogenes

• Vibrio cholerae

• Yersinia enterocolitica

• Infecção alimentar: ingestão dos

microrganismos patogênicos

presentes nos alimentos, que vão

crescer, invadir os tecidos e

provocar efeitos indesejáveis.

• Intoxicação alimentar: ingestão

de alimentos contaminados com

toxinas produzidas por

patógenos. Toxina estafilocócica,

toxina botulínica.

• Toxi-infecção alimentar: ingestão

de microrganismos que se

multiplicam e produzem toxinas.

Problemas causados por patógenos em alimentos

Microrganismos causadores de doenças associadas

ao consumo de alimentos

Doenças Zoonóticas (entre animais e o homem) e o agente causador

antraz - Bacillus anthracis

tuberculose - Mycobacterium tuberculosis, M. bovis

listeriose - Listeria monocytogenes

brucelose - Brucella abortus, B. melitensis

febre de Query - Coxiella burnetti

Intoxicações Alimentares

botulismo - Clostridium botulinum (patogênica)

intoxicações estafilocócica - Staphylococcus aureus

Infecções Alimentares

Enterobactérias : Shigella (shigelose); Salmonella (salmonelose, febre tifóide,

febre paratifóide); Yersinia enterocolitica (yersiniose); Escherichia coli

Bactérias de importância na saúde pública : Campylobacter; Vibrio cholerae;

Vibrio parahaemolyticus

Bactérias Gram-positivas esporuladas patogênicas : Clostridium perfringes;

Bacillus cereus; (gastroenterites)

poliomelite - Poliovirus

hepatite - Vírus da hepatite

MicotoxinasProduzidas por bolores (fungos filamentosos) - Aspergillus, Penicillium,

- Ergotismo: intoxicação causada por Claviceps purpurea em centeio

- Aflatoxinas: compostos cancerígenos produzidos em grãos e sementes

oleaginosas (castanha, amendoim, avelã)

- Fumonisinas: compostos cancerígenos produzidos em milho

Os microorganismos na produção de alimentos.

Desde os primórdios da humanidade há registros do

uso de microorganismos para produção de

alimentos, mesmo antes do conhecimento de sua

existência.

Em alguns casos os processos microbianos

promovem alterações nos alimentos que lhes confere

maior resistência a deterioração e também o

desenvolvimento de características organolépticas

(sabor, aroma, textura) mais desejáveis.

Muitos processos de fabricação de alimentos

envolvendo microorganismos se baseiam na

fermentação onde se destacam a fermentação lática

e a fermentação alcoólica (bebidas).

Culturas “starter” : • Utilizadas na produção de alimentos fermentados

• Exemplos :

– Lactococcus lactis e Lactobacillus bulgaricus (Iogurte)

– Propionibacterium shermanii (Queijo suiço)

Responsáveis pelo aroma e textura distintas

ProbióticosOrganismos que colonizam o organismo e promovem

benefício a saúde do hospedeiro.

• Exemplos:

– Bifidobacteria

– Lactobacillus casei

– Lactobacillus acidophilus

• Associados com:

– Prevenção câncer de intestino

– Redução placas colesterol das artérias

Microorganismos do Iogurte: Lactococcus thermophilus, e Lactobacillus bulgaricus

Microrganismos indicadores

• Grupos de microrganismos os quais o número ou presença é usado como

indicativo da qualidade e segurança dos alimentos

– Contagem total mesófilos, contagem bolores e leveduras

Indicam o nível de bactérias e fungos presentes no alimento

– Coliformes totais

• indica a adoção ou não de boas práticas de fabricação durante o

processamento (condições higiênico-sanitárias)

– Escherichia coli

• Indica exposição do alimento a contaminação de origem fecal

Os alimentos como substratos dos microrganismos

Todos os alimentos apresentam uma microbiota natural extremamente

variável, concentrada principalmente na região superficial, embora os tecidos

internos, possam apresentar formas microbianas viáveis

Ao lado da microbiota natural, nas diversas etapas que levam à obtenção de

produtos processados, os alimentos estão sujeitos à contaminação por

diferentes microrganismos, provenientes de manipulação inadequada;

contato com equipamentos, superfícies e utensílios; e pela atmosfera

ambiental

A definição das espécies ou grupos de microrganismos predominante em um

alimento irá depender das características inerentes a esse alimento ou

FATORES INTRÍNSECOS, bem como das condições ambientais

prevalentes e portanto FATORES EXTRÍNSECOS .

As bactérias, bolores e leveduras são os microrganismos de maior destaque

como agentes potenciais de deterioração e como eventuais patógenos ao

homem. Na grande maioria das situações, as bactérias são os

microrganismos numéricamente predominante nos alimentos,

principalmente por :

- apresentarem um tempo de geração bastante reduzido

- serem capazes de utilizar uma diversidade de substratos

- ampla variação de comportamento dos diferentes gêneros frente a fatores

ambientais

O conhecimento dos fatores (intrínsecos e extrínsecos) que favorecem ou

inibem a multiplicação dos microrganismos é essencial para entender os

princípios que regem tanto a alteração como a conservação dos alimentos.

Fatores Intrínsecos :

1. Atividade da água (Aa)

O crescimento e o metabolismo microbiano exigem a presença de água

em forma disponível e a Aa é um índice desta disponibilidade para

utilização em reações químicas e crescimento microbiano.

A adição de solutos a um líquido puro irá causar uma redução na

pressão de vapor da solução e conseqüentemente diminuir a Aa.

Sendo 1 o valor de Aa na água pura, os valores de Aa oscilarão entre 0

e 1

Aa = 0.995 : 0,88% de NaCl; 8,52% de sacarose; e 4,45% de glicose

Aa = 0.860: 18,18% de NaCl; 68,60% de sacarose; e 58,45% de glicose

0.61Leveduras osmofílicas

0.61Fungos xerofílicos

0.75Bactérias halofílicas

0.80Maioria dos fungos

filamentosos

0.88Maioria das leveduras

0.91Maioria das bactérias

Valor mínimo de AaGrupo de

microrganismos

Formas de redução da Aa:

– Adição de solutos : Sais e açúcares

– Remoção da água : Desidratação e congelamento

a) 0,98 e acima : carne frescas e peixe fresco; frutas e vegetais; leite e outros bebidas;

vegetais enlatados em salmoura e frutas enlatadas em calda leve.

b) abaixo de 0,98 até 0,93 : massa de tomate; carnes curadas; queijo Gouda; pão;

queijo processado; salsichas cozidas; carnes e peixes levemente salgados.

c) Abaixo de 0,93 até 0,85 : carne seca, presunto cru, leite condensado, queijo

cheddar maturado. Muitos bolores que produzem micotoxinas podem se desenvolver

nestas condições, mas apenas uma bactéria patogênica conhecida Staphylococcus

aureus (Aa = 0,86 � menor Aa permite crescimento patógenos bacterianos).

d) Abaixo de 0,85 até 0,60 : frutas desidratadas; farinhas; cereais; geléias; melado;

pescado fortemente salgado; nozes; alguns queijos maturados. Bactérias patogênicas

não se desenvolvem nestes intervalos de Aa. Pode ocorrer deterioração por

microrganismos xerofílicos, osmofílicos ou halofílicos.

e) Abaixo de 0,60 : Chocolate; mel; macarrão; biscoitos; batata chips, leite em pó,

vegetais desidratados. Microrganismos não se multiplicam abaixo de 0,60 � mas

podem permanecer viáveis por tempo prolongado.

Grupos de Alimentos e suas Aa

Alimentos AaCarne curada 0,87 a 0,95Queijo parmesão 0,68 a 0,76Queijo (quase todos) 0,91 a 1,00Pão 0,95 a 0,96Ovo 0,97Carne fresca > 0,95Frutos do mar e frango fresco > 0,98Vegetais e frutas frescas > 0,97Caramelo 0,60 a 0,65Frutas secas 0,51 a 0,89Mel 0,54 a 0,75Farinha de trigo 0,67 a 0,87Arroz 0,80 a 0,87Gelatina 0,82 a 0,94Geléia de frutas 0,75 a 0,80Nozes 0,66 a 0,84Bolo assado 0,90 a 0,94

Valores de atividade de água de alguns alimentos

2. Potencial Hidrogeniônico - pH

fica restrito a quase que exclusivamente às leveduras e bolores. Bactérias láticas, acéticas, e Zymomonas (esta até pH 3.7)

pH < 4.0Alimentos muito ácidos

predominância de leveduras oxidativas ou fermentativas e de bolores (em aerobiose). Algumas bactérias láticas e esporogênicas(Bacillus e Clostridium).

pH entre 4.5 e 4.0Alimentos ácidos

predominância de crescimento bacteriano - em face do menor tempo de geração

pH > 4.5Alimentos de baixa acidez

Classificação dos alimentos de acordo com o pH

Alimento pHBrócolis 6,5Aspargos 5,7-6,1Couve de bruxelas 6,3Batata 5,3-5,6Maçã 2,9 – 3,3Morango 3,0 –3,9Laranja (suco) 3,6 – 4,3Frango 6,3 – 6,4Carne bovina moída 5,1 – 6,2Presunto 5,9 – 6,1Salsichas 6,2Atum 5,2 – 6,1Camarão 6,8 – 7,0Peixe fresco 6,6 – 6,8Leite 6,3 – 6,5Queijo 4,9 – 5,9Creme de leite 6,5

Valores de pH de alguns alimentos

�Clostridium botulinum patógeno que suporta menor pH � 4.6, abaixo

deste, nenhum patógeno de alimentos é capaz de se desenvolver.

� Determinados alimentos são mais resistentes à mudança de pH que

outros, são os chamados alimentos tamponados. As carnes, por exemplo,

apresentam maior capacidade tamponada que as verduras e hortaliças.

3. Potencial de Oxido-Redução - Eh

É uma medida da tendência de um sistema reversível de doar e receber

elétrons. Mede a facilidade com que o substrato (alimento) capta ou cede

elétrons.

Quanto menor Eh maior será a capacidade de ceder elétrons.

+ 100 a + 350Anaeróbios Facultativos

+ 30 a - 250 (melhor = -150)• na ausência de O2 toleram substrato com Eh elevado (+ 370)• na presença de O2 este limite cai para + 100

Anaeróbios

+ 350 a + 500Aeróbios

Eh de crescimento (em mV)Microrganismos

Potencial de óxido-redução necessário para crescimento microbiano

Microaerófilas: multiplicam-se melhor em Eh baixo � bactérias lácticas.

Exemplos de valores de Eh de alimentos:

Leite +200 a +400Queijo tipo Cheddar +300 a –100Queijo tipo suíço -50 a –200Carne in natura -60 a –150Suco de uva +409

4. Conteúdo de nutrientes

Os microrganismos variam as suas exigências quanto aos fatores de multiplicação

e à capacidade de usar os diversos substratos que constituem os alimentos:

a. Fonte de carbono: pode limitar a multiplicação dos microrganismos. Os

polissacarídeos, como o amido e a celulose, são utilizados diretamente por um

número restrito de microrganismos. Os bolores são de particular interesse na

deterioração de matérias - primas que contenham esses substratos. Os óleos e as

gorduras são “atacados” por m.o. lipolíticos (Pseudomonas, Achromobacter,

Alcaligenes e outros); entretanto, um número elevado de microrganismos não possui

a capacidade de se multiplicar nestes substratos.

b. Fonte de nitrogênio: além de outros compostos nitrogenados, é normalmente

constituída pelos aminoácidos, nucleotídeos, peptídeos e proteínas.

c. Fonte de vitamina: os alimentos possuem geralmente as quantidades necessárias

para o crescimento dos microrganismos; entretanto, as frutas, pobres em vitaminas do

complexo B, desfavorecem a multiplicação de algumas bactérias.

d. Sais Minerais: em pequenas quantidades, mesmo assim são indispensáveis

5. Constituintes antimicrobianos

Devido à presença natural de constituintes antimicrobianos, alguns produtos

de origem animal e vegetal são mais resistentes a ação de microrganismos:

a. Ovo: além de apresentar a proteção da casca, a clara possui a lisozima

(muramidase), que destrói a parede celular das bactérias.

b. Amora: possui o ácido benzóico, que atua principalmente contra os fungos.

c. Cravo da Índia: possui óleos essenciais (principalmente o eugenol) e

lipídeos com ação antimicrobiana.

d. Canela: possui o aldeído cinâmico.

e. Leite: mesmo sendo um produto altamente perecível, possui em sua

composição substâncias antimicrobianas (lactenina e fator anti-coliformes),

que mantém a estabilidade microbiana do produto nas 2 primeiras horas

depois da ordenha.

6. Estruturas biológicasConstituem também uma barreira ou obstáculo para o acesso dos

microrganismos às partes perecíveis (aquela que apresenta nutrientes) de alguns

alimentos. Tais estruturas podem ser representadas por cascas de sementes,

nozes, arroz, cascas ou películas de frutas, casca do ovo.

7. Microbiota do alimentoA competição da microbiota do alimento também atua favorecendo ou inibindo

algumas espécies ou grupos de microrganismos. As bactérias lácticas podem

produzir ácido láctico, ou mesmo bacteriocinas, que inibem ou eliminam certos

microrganismos patógenos do alimento.

Alguns tipos de leveduras podem consumir os ácidos orgânicos dos alimentos

ácidos, fornecendo condições para a multiplicação de microrganismos, que

tinham sua multiplicação inibida pela acidez.

O Staphylococcus aureus e o Clostridium botulinum, são maus competidores e

não se desenvolvem adequadamente em alimentos que apresentem elevadas

contagens de outros microrganismos (alimentos crus como carnes, pescados).

Fatores Extrínsecos:

1. Temperatura

O crescimento microbiano apresenta uma faixa muito ampla de temperaturas

(-8 até +90°C). A temperatura exerce influência mar cante nas características :

- duração da fase lag

- velocidade de crescimento

- o número final de células de uma população

- na composição química e enzimática da célula

Classificação dos microrganismos de acordo com temperatura ótima de crescimento

12-15Psicrófilos

20-40Psicrotrófilos

30-45Mesófilos

55-75Termófilos

Temperatura ( oC )Microrganismos

� os psicrotrófilos são de extrema importância como agentes deteriorantes

de alimento (Pseudomonas, Actinobacter, Vibrio, Lactobacillus, Bacillus,

etc) e também alguns patógenos como Listeria monocytogenes.

� a maior parte das bactérias termófilas de importância alimentícia estão

incluidas no gênero Bacillus e Clostridium .

� entre os mesófilos destacam-se as bactérias patogênicas e

deteriorantes, alguns bolores e leveduras

� os psicrófilos estritos ocorrem mais em ambientes marinhos e em locais

que a temperatura permanece constantemente reduzida.

� alguns microrganismos permanecem viáveis durante longos períodos de

tempo em alimentos congelados

2. Umidade relativa ( UR )

A umidade relativa interfere diretamente na atividade de água do alimento.

Se armazenarmos um alimento de baixa Aa em ambiente com alta UR, a

Aa do alimento aumentará, podendo sofrer deterioração por

microrganismos. O binômio UR/temperatura não pode ser desprezado,

sendo que, no geral, quanto mais elevada a temperatura de estocagem,

menor deverá ser a UR, sendo o inverso verdadeiro.

3. Atmosfera - presença de gases

A armazenagem de alimentos em atmosfera contendo CO2 é conhecida como

estocagem em “atmosfera controlada ou modificada”, sendo utilizada, em

muitos países, para frutas (maçãs e peras), provocando o retardo da

deterioração, causada por fungos filamentosos.

Tal efeito se deve, provavelmente, à inibição do etileno (que atua nas frutas

como fator de envelhecimento) pelo gás carbônico. A concentração de

dióxido de carbono geralmente não excede 10%.

� Atmosferas controladas têm sido também muito utilizadas para estender

o armazenamento de carnes, sendo as bactérias Gram-negativas

(Pseudomonas) mais sensíveis ao gás carbônico do que as Gram-positivas,

ou seja, as bactérias lácticas e as anaeróbias são mais resistentes.

� Certos vegetais, principalmente as frutas, são preservados em

atmosfera contendo ozônio (2 - 3 ppm), não sendo recomendado a sua

utilização em alimentos com elevado teor lipídico, pois poderá acelerar a

rancidez. Tanto o ozônio como o gás carbônico são eficientes para retardar

as alterações superficiais em carnes estocadas por período longo.

Fatores Intrínsecos e Extrínsecos

TEORIA DOS OBSTÁCULOS OU BARREIRAS

“Qualidade e segurança alimentos”

Combinação entre fatores intrínsecos e os extrínsecos

� Teoria dos obstáculos de Leistner.

Obstáculos geralmente considerados na conservação dos alimentos:

- temperatura (elevada ou baixa),

- atividade de água (Aa),

- pH (acidificação),

- potencial redox,

- conservantes (nitritos, sorbatos e sulfitos),

- atmosfera modificada

- microrganismos competitivos

A atuação sinérgica desses fatores melhora a estabilidade (aumento da

vida útil) e, consequentemente, a qualidade do alimento, tornando-o

inócuo à saúde do consumidor.

A combinação de fatores extrínsecos e fatores intrínsecos pode servir como “obstáculo” ou “barreira” aos ataques dos microrganismos

Teoria dos obstáculos – Leistner

• São os fatores intrínsecos e extrínsecos que afetam a vida e a morte

dos microrganismos.

• A ação conjunta ou de mais de dois fatores podem potencializar ou não

e até mesmo limitar, o efeito isolado dos fatores sobre os

microrganismos.

• impede a deterioração

• veiculação de doenças

• aumenta a vida útil dos produtos

• garante a qualidade dos alimentos

Classificação dos Alimentos pela facilidade com que se alteram

1. Alimentos não perecíveis - não são alterados facilmente (açucar,

farinha)

2. Alimentos semi-perecíveis - conservando e manipulando de forma

apropriada permanecem sem alteração (batatas, maças, nozes..)

3. Alimentos perecíveis - inclui os alimentos mais importantes do consumo

cotidiano, os quais se alteram com facilidade (carnes, pescados, a maioria

das frutas, hortaliças, ovos, leite).