Fatores que afetam o crescimento microbiano

Apresentação em tema: "Fatores que afetam o crescimento microbiano"— Transcrição da apresentação:

1 Fatores que afetam o crescimento microbiano
UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA – CAMPUS VIDEIRA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA DE BIOENGENHARIA Fatores que afetam o crescimento microbiano Prof. Elisandra Minotto Videira, 17 de março de 2016

2 MICRORGANISMOS PRESENTES EM ALIMENTOS
Os gêneros bacterianos importantes para alimentos podem ser agrupados em sete categorias: 1 – bactérias G -, aeróbias e microaeróbias; 2 – bactérias G -, aeróbias estritas; 3 – bactérias G -, anaeróbias facultativas; 4 – cocos G +; 5 – bacilos G +, produtores de esporos; 6 – bacilos G, + não esporulados; 7 – outros.

3 MICRORGANISMOS PRESENTES EM ALIMENTOS
1 - Bactérias G negativas, aeróbias e microaeróbias   Ex: gênero Campylobacter (C. jejuni, C. coli) – causadores de gastrenterites.    2 - Bactérias G negativas aeróbias estritas   Ex: famílias Pseudomonadaceae (Pseudomonas e Xanthomonas); Acetobacteriaceae (Acetobacter e Gluconobacter); Neisseriaceae (Acinetobacter...) 3 - Bactérias G negativas anaeróbias facultativas   Ex: famílias Enterobacteriaceae e Vibrionaceae. Gêneros: Escherichia; Proteus; Salmonella, Shigella; Aeromonas...

4 MICRORGANISMOS PRESENTES EM ALIMENTOS
4 - cocos G positivos   Ex: incluem-se as bactérias aeróbias e anaeróbias facultativas da família Micrococcaceae (Micrococcus e Staphylococcus) e os cocos pertencentes aos gêneros Aerococcus, Enterococcus, Streptococcus... etc. 5 - Bacilos G positivos produtores de esporos   Este grupo abria os gêneros Bacillus, Clostridium, entre outros. Produzem esporos. Ex: Bacillus cereus, B. subtilis; Clostridium botulinum e Clostridium perfringens... 6 - Bacilos G positivos não esporulados   Destacam-se, principalmente, neste grupo, os gêneros Lactobacillus e Listeria.

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6 Factores intrínsecos e extrínsecos
Factores intrínsecos – relacionados com os alimentos: Atividade da água (Aw); Acidez (pH); Potencial de óxido-redução (Eh); Composição química; Presença de antimicrobianos naturais; Interações entre microrganismos presentes. Factores extrínsecos – relacionados com o ambiente: Humidade; Temperatura; Composição de gases na atmosfera que envolve o alimento. Há uma grande variedade de factores intrínsecos e extrínsecos que determinam se o crescimento microbiano irá preservar ou degradar os alimentos.

7 Factores intrínsecos e extrínsecos
Actividade da água - Aw Índice de disponibilidade da água para utilização em reações químicas e crescimento bacteriano. Aw = P / P P = pressão de vapor da solução dissolvida em água P = pressão de vapor do solvente puro (água) Adição de soluto diminui a pressão de vapor da solução e consequentemente diminuii a Aw. O valor de Aw da água pura é 1, então os valores de Aw oscilam entre 0 e 1. Concentrações elevadas de NaCl e de sacarose diminuem a Aw. A desidratação também diminui a Aa. Para valores mais baixos, o crescimento e mais lento. A falta de água reduz ou pára a multiplicação dos microrganismos, mas não os mata, apenas os inibe.

8 Factores intrínsecos Actividade da água - Aw Grupos de microrganismos
Valores mínimos de Aw que permitem a multiplicação de microrganismos que alteram alimentos Grupos de microrganismos Valores mínimos de Aa Maioria das bactérias 0,91 Maioria dos bolores 0,80 Maioria das leveduras 0,88 Bactérias halofílicas 0,75 Fungos xerofílicos 0,65 Leveduras osmofílicas 0,60

9 Factores intrínsecos Actividade da água - Aw
0,94 Actividade da água - Aw 0,86 Valores mínimos de Aw que permitem a multiplicação de microrganismos que alteram alimentos 0,75 0,61 0,65

10 Factores intrínsecos Actividade da água - Aw
Valores de actividade de água para alguns alimentos Aw Tipos de alimentos >0,98 Carnes e pesacados frescos, leite, frutas e hortaliças 0,93 a <0,98 Leite evaporado, concentrados de tomate, carnes e pescados curados, sucos de frutas, queijos, pão e embutidos 0,85 a <0,93 Leite condensado, salame, queijos duros, marmeladas 0,60 a <0,85 Geléias, farinhas, frutas secas, pescado salgado. <0,60 Doces, chocolate, mel, batatas fritas, ovos e leite em pó

11 Factores intrínsecos Actividade da água - Aw 0,99 0,75 0,61 G +
0, , ,61 BACTÉRIAS FUNGOS Alimentos frescos: Aw 0,99 G + G -

12 Factores intrínsecos Acidez - pH
O pH varia com a quantidade de compostos ácidos e bases do meio e, por conseguinte, com a composição do meio, influenciando o comportamento dos microrganismos.

13 Factores intrínsecos Acidez - pH
Acidez ou a alcalinidade de uma solução; Os microrganismos têm valores máximos, mínimos e óptimos para multiplicação; A maioria cresce melhor em pH neutro (6,5-7,5); Fungos crescem melhor em pH ácido; Alimentos de baixa acidez (pH  4,5) são os mais sujeitos a deterioração e a contaminação; Alimentos ácidos (pH 4,0-4,5) e muito ácidos (pH < 4,0) são mais resistentes; Os diferentes ácidos podem exercer efeito inibitório nos microrganismos pelo efeito tóxico do ácido não dissociado ou pela concentração de H+.

14 Factores intrínsecos Acidez - pH
Distribuição de alguns microrganismos de acordo com o pH (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

15 Factores intrínsecos Acidez - pH
Valores de pH para multiplicação de microrganismos Acidez - pH Microrganismo pH mínimo pH óptimo pH máximo Bactérias 4,5 6,5-7,5 9,0 Bolores 1,5-3,5 4,5-6,8 8-11 Leveduras 4,0-6,5 8,0-8,5

16 Potencial de óxido-redução – Eh
Factores intrínsecos Potencial de óxido-redução – Eh Facilidade com que o substrato ganha ou perde elétrons; A diferença de potencial pode ser medida com instrumentos apropriados em voltz (v) ou milivoltz (mV); Quanto mais oxidado, mais positivo é o potencial e quanto mais reduzido, mais negativo; Microrganismos aeróbios (maioria dos bolores, leveduras oxidativas e muitas bactérias) requerem Eh positivo para multiplicação; Microrganismos anaeróbios (bactérias patogénicas e bactérias deteriorantes) requerem Eh reduzido (nergativo); Microaerófilos crescem melhor em condições reduzidas.

17 Factores intrínsecos Fonte: Jay, 2009)

18 Factores intrínsecos Composição química Microrganismos necessitam de:
Água; Fonte de energia (carbono); Fonte de nitrogénio – aminoácidos e vários compostos nitrogenados; Sais minerais – Na, K, Ca e Mg / Fe, Cu, Mn, Zn, Co, P, S; Vitaminas (factores de crescimento) - complexo B, biotina e ácido pantoténico.

19 Factores intrínsecos Composição química
Os microrganismos, por sua vez não os utilizam todos da mesma forma. Alguns são pouco exigentes, outros tem exigências bastante especificas em nutrientes, o que permite prevê-los em certos alimentos. Os bolores e as leveduras são menos exigentes em agua do que as bactérias por isso subsistem em alimentos mais secos. As bactérias exigentes desenvolvem-se de preferência sobre gêneros alimentícios de origem animal (carnes, pescado, ovos, produtos lácteos) que lhes fornecem, proteínas, gorduras, vitaminas e outros factores de crescimento. Estes gêneros são, sem dúvida, os melhores meios de cultura.

20 Factores intrínsecos Composição química
Em relação as gorduras, são raros os microrganismos que as atacam. Num óleo existe pouco desenvolvimento microbiano, no entanto existem bactérias que se multiplicam na manteiga porque esta contem outros componentes não gordurosos: agua, lactose. Os alimentos são na sua maioria degradados pelos microrganismos que os digerem, retirando-lhes os nutrientes essenciais ao seu desenvolvimento. Estes ao serem digeridos são transformados, o que provoca modificações na qualidade dos alimentos (sabor, cor, consistência, etc.).

21 Factores intrínsecos Composição química
Modificação na qualidade dos alimentos:  Úteis ou Apreciadas – aroma dos queijos, da manteiga, acidez dos iogurtes;  Desagradáveis – quando ocorrem putrefacções, fermentações, acidificações indesejáveis por acção de microrganismos de alteração;  Venenosas – quando há produção de toxinas por bactérias patogénicas responsáveis por intoxicações alimentares. A estrutura biológica dos alimentos varia com a origem animal ou vegetal. Estas estruturas quando não danificadas são barreiras a entrada de microrganismos contaminantes o que contribui significativamente para a sua protecção. Por exemplo, as cascas das sementes, as cascas dos frutos, as conchas, a casca do ovo, a pele dos animais.

22 Anti-microbianos naturais
Factores intrínsecos Anti-microbianos naturais Substâncias naturalmente presentes nos alimentos que retardam ou impedem a multiplicação dos microrganismos. Óleos essenciais dos condimentos (cravo, alho, canela, mostarda, orégão) – actividade antimicrobiana. Clara do ovo – lisozima (destrói a parede bacteriana). Leite – lactoperoxidase (oxida enzimas vitais), lactoferrina (priva a bactéria de Fe), anticorpos e complemento (destroem microrganismos). Frutas - ácido hidrocinâmico atua em bactérias e fungos.

23 Factores extrínsecos Temperatura
Microrganismos são classificados em 3 grupos: - Psicrófilos: crescem em baixas temperaturas (-10 a 25°C) - Mesófilos: crescem em temperaturas moderadas (10 a 50°C) - Termófilos: crescem em altas temperaturas (40 a 70°C) Termófilos extremos (68 a 110 °C) Curva de crescimento característica de diferentes microrganimos

24 Fatores intrínsecos Temperatura
Psicrófilos: temperatura ótima: 15 °C encontrados em oceanos e regiões da Ártica não causam problemas na preservação de alimentos Psicrotróficos: temperatura ótima: 20 a 0 °C crescem em temperatura de refrigeradores (4 °C) encontrados em alimentos estragados Mesófilos: temperatura ótima: 25 a 40 °C (mais encontrados) corpo de animais (temperatura da pele) bactérias patogênicas: temp. ótima 37 °C degradam alimentos e são patogênicos Termófilos: temperatura ótima: 50 a 60 °C ambiente de águas termais (***não crescem em temp. < 40°C)

25 Factores extrínsecos Temperatura
As termófilas são nocivas porque podem desenvolver-se em pratos cozidos, arrefecidos lentamente ou mantidos mornos durante muito tempo e em molhos, provocando alterações ou mesmo toxinfecções. É entre as mesófilas que se encontram a maioria dos microrganismos responsáveis pelas toxinfecções alimentares, que se desenvolvem sobretudo entre os +20ºC e +40ºC, temperaturas estas que se verificam habitualmente nas cozinhas. As temperaturas “mornas” convém bastante às bactérias patogênicas. Por isso, deve-se evitar a manutenção dos alimentos, sobretudo, prato cozidos e de origem animal, entre os 0ºC e +65ºC.

26 Factores extrínsecos Temperatura O EFEITO CONSERVADOR DO FRIO
O frio aumenta o tempo de geração das bactérias, por isso, a multiplicação das bactérias no frio e mais lenta. Verifica-se que abaixo dos +10ºC, a maioria dos microrganismos tem um crescimento muito lento, mas ao nível dos +5ºC, temperaturas habituais nos frigoríficos, muitos permanecem ativos. Abaixo dos -12ºC, as bactérias não se multiplicam, mas só a temperaturas abaixo dos -18ºC é que se verifica a inibição da sua atividade, podendo-a no entanto retomar, se houver qualquer variação na temperatura.

27 Factores extrínsecos Temperatura O EFEITO DESTRUIDOR DO CALOR
A partir de uma certa temperatura, aplicada durante um tempo suficientemente longo, as bactérias são destruídas. Verifica-se que a temperaturas superiores a +90ºC, por exemplo a temperatura de ebulição da agua (+100ºC) durante 15 minutos, a maioria dos microrganismos são destruídos, assim como a maioria das substancias tóxicas –toxinas– à exceção dos esporos bacterianos (formas de resistência das bactérias) que serão destruídos a temperaturas da ordem dos +120ºC ou superiores. Este efeito é utilizado quer a nível industrial para efeitos de aumento da durabilidade dos produtos, quer a nível da restauração, associado a diversas técnicas culinárias (cozidos assados, fritos, grelhados, etc.)

28 Factores extrínsecos Temperatura A RELAÇÃO TEMPO/TEMPERATURA
A relação entre a temperatura e o tempo é vital para a conservação, preparação e exposição dos produtos e, constitui um fator a ser controlado em algumas operações de preparação de certos alimentos. A multiplicação das bactérias é muito rápida, podendo o tempo de geração variar entre 10 a 20 minutos à temperatura ótima de desenvolvimento e qualquer variação de temperatura, altera a taxa de crescimento dos microrganismos.

29 A RELAÇÃO TEMPO/TEMPERATURA
Factores extrínsecos Temperatura Curvas de desenvolvimento bacteriano a várias temperaturas A RELAÇÃO TEMPO/TEMPERATURA

30 Humidade relativa (HR)
Factores extrínsecos Humidade relativa (HR) Há correlação direta entre Aw e humidade relativa do ambiente. Alimento em equilíbrio com a atmosfera: % UR = Aw x 100 HR elevada + Alimento desidratado (Aw baixa)  alimento absorve humidade do ambiente sofre deterioração, geralmente de origem fúngica HR reduzida + alimento com Aw alta  desidratação superficial do alimento com alteração das propriedades organolépticas UR + T°C  importante para a armazenagem e exposição de alimentos

31 Factores extrínsecos Composição do meio
Determina os tipos de microrganismos que irão predominar A atmosfera controlada pode retardar o processo de deterioração O CO2 pode retardar a deterioração de frutas e produtos cárneos O O2 pode inibir o desenvolvimento de anaeróbios

32 Obrigada pela atenção!! Boa semana a todos.......
Boa semana a todos