Pasteurização Appertização - pfigueiredo.org · morte térmica é um processo de 1ª ordem a...
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24/02/2013
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Microbiologia da Conservação de Alimentos
Pasteurização
T 60-80 ºC; alguns min
1) eliminação de patogénios específicos ou patogénios associados a um produto
2) eliminar grande parte dos possíveis m.o causadores de alteração
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Pasteurização
m.o. termodúricos sobrevivem
bactérias formadoras de esporos, Enterococcus, Microbacterium, Arthrobacter
necessidade de refrigeração
Microbiologia da Conservação de Alimentos
Appertização
só sobrevivem não patogénicos e m.o. incapazes de se desenvolverem
tempo de prateleira mais longo
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
morte térmica é um processo de 1ª ordem
a uma dada T letal, taxa de morte depende do nº de células
N – nº células viáveis
c – constante de proporcionalidade
dNcN
dt
Microbiologia da Conservação de Alimentos
integrando entre tempos 0 e t
N, N0 – nº células viáveis a tempos t e 0
k = c/2.303
dNcN
dt
0
ctN N e
0
logN
ktN
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
k é declive
declive aumenta com T
0
logN
ktN
Microbiologia da Conservação de Alimentos
D – letalidade
mede termorresistência
D – tempo necessário para reduzir sobreviventes 90% (1 ciclo log), a uma dada T
D dado por 1/k
2 1
1 2
Dlog log
t t
N N
N1, N2 – sobreviventes aos tempos t1 e t2
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Exemplo
D72 de Salmonella Senftenberg 775 W em leite é 1.5 s
Pasteurização (15 s a 72 ºC) produz uma redução de 10D
Se contaminação inicial 104 CFU L-1, tratamento deixa 1 sobrevivente por 106 L
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z – variação de T que resulta numa variação de D de 1 ciclo log (10 vezes)
2 1
1 2log D log D
T Tz
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Microbiologia da Conservação de Alimentos
esporos mais termorresistentes
capacidade de manter baixo teor de água no protoplasto central, contendo ADN
esporos com maior teor de humidade são menos termorresistentes
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
D pode variar com outros factores
desvios do comportamento linear
propriedades especiais dos m.o.
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F permite comparar efeito letal em diferentes processos
processos térmicos não são uniformes nem instantâneos
F expressa efeito letal integrado
minutos a uma dada T
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Exemplo
F121 = 4
combinações de tempo/T equivalentes a aquecimento instantâneo a 121 ºC, manutenção a essa T durante 4 min e arrefecimento instantâneo
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F depende de z do m.o.
z = 10 ºC
1 min a 111 ºC F121 = 0.1
z = 5 ºC F121 = 0.01
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
F0 – F121 para esporos
z = 10 ºC
para esporos
121 121 0F D log logN N
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letalidade mínima para conservas
12 reduções decimais do nº de esporos de C. botulinum
12D
se D = 0.21 min
F0 = 12 x 0.21 = 2.52 min
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F0 medido no ponto que aquece mais lentamente
habitualmente o centro geométrico
pode variar durante processamento
Microbiologia da Conservação de Alimentos
LR – taxa de letalidade
quociente entre a taxa de morte a uma dada T e a taxa de morte à T de referência
se T de referência 121 ºC
121R
T
D
DL
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sendo
T2 = 121 ºC; T1 = T
D1 = DT; D2 = D121
LR tabelados
121R
T
D
DL
2 1
1 2log D log D
T Tz
R 121 /
1
10T z
L
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área sob a curva dá letalidade total do processo
0 RF dL t
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3 zonas do espectro electromagnético
micro-ondas
UV
raios g
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micro-ondas
2450 MHz e 915 MHz
domésticos – 2450 MHz
menos penetrantes
acção indirecta em m.o. – produção de calor
aquecimento não uniforme
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micro-ondas
usado em pasteurização
produtos de panificação e pastas
destrói leveduras e bolores
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radiação UV
e- excitados do estado fundamental para o estado excitado
moléculas mais reactivas
reacções induzidas em m.o. provocam falhas em processos metabólicos – deficiência ou morte
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radiação UV
maior letalidade a 260 nm
maior absorção por bases dos ács. nucleicos
pirimidinas
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radiação UV
bases timinas adjacentes formam dímeros
impedem transcrição e replicação de ADN
resistência a UV:
Gram- < Gram+ ≈ leveduras < esporos bacterianos < esporos de bolores << vírus
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
radiação UV
cinética linear semelhante a morte térmica
determinação de valores de D
dose necessária para uma redução de 10 vezes nos sobreviventes
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radiação UV
D – produto da intensidade da radiação pelo tempo de aplicação
valores de D publicados
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
radiação UV
baixa penetração
radiação incidente absorvida por outros componentes
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radiação UV
desinfecção do ar e superfícies
desinfecção da água
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radiação ionizante
energia suficiente para ejectar e-
partículas b – menos penetrante
raios X
raios g (60Co) – mais penetrantes
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radiação ionizante
efeito directo – interacção com moléculas microbianas
efeito indirecto – produção de radicais livres a partir da hidrólise da água
indirecto mais importante
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radiação ionizante
doses 2-3 vezes maiores para obter mesma letalidade na ausência de água
resistência 2-4 vezes superior na ausência de O2
indirecto mais importante
Microbiologia da Conservação de Alimentos
radiação ionizante
cromossoma é principal alvo de actuação
•OH provoca cortes no ADN
abstracção de H da desoxiribose, seguida de eliminação b do fosfato
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
radiação ionizante
cinética de inactivação geralmente logarítmica
pode sofrer distorções sigmoidais
Microbiologia da Conservação de Alimentos
radiação ionizante
D tirado da parte linear
referência – 6D
produz redução de 106 vezes
resistência:
Gram- < Gram+ ≈ bolores < esporos ≈ leveduras < vírus
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
radiação ionizante
maioria dos contaminantes de alimentos pouco resistentes
esporos de C. botulinum mais resistentes
Deinococcus radiodurans – bactéria resistente isolada da carne, mas pouco relevante
Microbiologia da Conservação de Alimentos
processo mais controlado que aquecimento
penetração profunda, instantânea e uniforme
doses habituais não produzem alterações sensoriais
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aplicada a níveis mais e menos intensos
Radappertização – mais intensa, para armazenamento estável
Radicidação – menos intensa, para eliminação de patogénios
Radurização – menos intensa, para prolongar tempo de prateleira
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Pascalização
pressão hidrostática elevada (HPP) ~650 MPa
reduz carga microbiana
favorecida por pH baixo ou T altas ou baixas
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Exemplos
680 Mpa, 10 min, T ambiente
redução de ~105 CFU mL-1 em leite
410 Mpa, 30 min
pêssegos e peras mantêm condições durante 5 anos
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HPP age sobre ligações não covalentes
ligações iónicas, pontes de H, interacções hidrofóbicas
efeito sobre as proteínas
estrutura e função proteicas
Microbiologia da Conservação de Alimentos
HPP também actua sobre macromoléculas não proteicas
pressão altera permeabilidade da bicamada lipídica das membranas
esporos mais resistentes que células vegetativas
esporos mais susceptíveis por aumento de T
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
HPP age instantânea e uniformemente
efeitos nutricionais e sensoriais reduzidos
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Refrigeração
Congelação
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Refrigeração
0-5 ºC
impede crescimento de mesófilos
flora dominante de psicrotrofos
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Refrigeração
alterações fisiológicas nos m.o.
T mais baixa e controlada possível
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Refrigeração
membrana plasmática passa de líquido cristalino a gel rígido
redução de transporte de solutos
depende de teor de ács. gordos insaturados de cadeia curta nos lípidos das membranas
Microbiologia da Conservação de Alimentos
Refrigeração
mesófilos não são destruídos
Gram- mais susceptíveis que Gram+
células em fase exponencial mais susceptíveis que na fase estacionária
células em meios mais complexos são mais resistentes
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Refrigeração
poros criados na membrana permite saída de conteúdo do citoplasma
quebras em cadeias simples de ADN
Microbiologia da Conservação de Alimentos
Congelação
em geral < -18 ºC baixa aw
não há crescimento microbiano
actividade enzimática pode persistir
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Congelação
T > -10 ºC
bolores e leveduras psicrotróficos e resistentes a baixa aw
Cladosporium herbarum, Sporotrichum carnis, Thamnidium elegans na carne
Microbiologia da Conservação de Alimentos
Congelação
alterações na força iónica e pH
alteração da estrutura e função de componentes celulares e macromoléculas
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Congelação
letalidade microbiana limitada
toxinas resistem
esporos bacterianos pouco afectados
maioria das Gram+ resistem
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Congelação
alguns componentes dos alimentos aumentam resistência
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Congelação
congelação lenta mais letal
maior tempo de exposição a concentração elevada de solutos
congelação lenta danifica mais alimento
congelação rápida usada comercialmente
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substâncias capazes de inibir, retardar ou travar crescimento de m.o. ou deterioração resultante da sua presença
podem matar os m.o. ou impedir crescimento
acção depende da dose
geralmente só são autorizadas baixas concentrações
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
ács.orgânicos e ésteres
Microbiologia da Conservação de Alimentos
ács. orgânicos e ésteres
ács. acético e láctico
adicionados ou produzidos por fermentação
efeito no flavour e pH
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ács. orgânicos e ésteres
ác. benzóico pKa 4.19
sintético
inibe crescimento de leveduras e bolores
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ács. orgânicos e ésteres
ác. benzóico interfere com funções e transporte de energia através da membrana
afecta actividade enzimática no interior da célula
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ács. orgânicos e ésteres
parabenos pKa 8.5
actividade antimicrobiana aumenta com tamanho da cadeia
afectam transporte de substratos e energia através da membrana
Microbiologia da Conservação de Alimentos
ács. orgânicos e ésteres
ác. sórbico pKa 4.8
actua contra leveduras, bolores e bactérias catalase positivas
afecta membrana e inibe várias enzimas
inibe germinação e crescimento de esporos de C. botulinum
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ács. orgânicos e ésteres
ác. propiónico pKa 4.9
inibe bolores em queijos e produtos de padaria
inibe bacilos produtores de viscosidade
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nitrito
adicionado como sal de Na ou K
inibe diversas bactérias (Escherichia, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, …)
inibe C. botulinum
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nitrito
inibição aumenta a pH mais ácido
HNO2 é composto activo (pKa 3.4)
nitrito inibe germinação de esporos a T elevada
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SO2
gás que se dissolve em água estabelecendo um equilíbrio dependente do pH
H2SO3 tem pKa de 1.86 e 6.91
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
formas não dissociadas têm maior actividade antimicrobiana
penetram mais facilmente as células
Microbiologia da Conservação de Alimentos
SO2 reactivo – perturba metabolismo microbiano
agente redutor – quebra ligações S-S em proteínas e interfere em processos redox
liga-se a bases de ács. nucleicos, açúcares e outros metabolitos
activo contra bactérias, leveduras e bolores
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natamicina
antibiótico produzido pela bactéria Streptomyces natalensis
antifúngico
Microbiologia da Conservação de Alimentos
natamicina
liga-se irreversivelmente ao ergosterol
perturba membrana celular
perca de solutos do citoplasma e lise das células
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Bacteriocinas
produzidas por bactérias lácticas e outros m.o.
nisina, …
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Vácuo
Embalagens sob atmosfera modificada
Atmosfera controlada
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Vácuo
impede crescimento de aeróbios
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Embalagens sob atmosfera modificada
combinações de CO2, O2, N2
composição varia durante armazenamento
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Embalagens sob atmosfera modificada
CO2 é inibidor
N2 dá rigidez mecânica
O2 permite manter cor das carnes
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Microbiologia da Conservação de Alimentos
Atmosfera controlada
composição gasosa permanece constante
CO2 inibe bolores e é antagonista do etileno
Microbiologia da Conservação de Alimentos
não há crescimento microbiano com aw < 0.6
secagem ou solutos
secagem mata ou altera parte dos m.o.
m.o. pré-existentes ou introduzidos durante processamento podem sobreviver durante longos períodos