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