BASES MICROBIOLOGICAS DA CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS http://forvisao.pt/uploads/recursos/hsar/transparencias/vol_2/Cap_1_Doencas_associadas_a_alimentos.pps 1

CONTAMINAÇÃO DOS ALIMENTOS Presença de qualquer matéria estranha que não pertença ao alimento Ex.: Física: cabelo, pedra no feijão, caco de vidro.... Química: Produtos de limpeza, inseticidas, conservantes acima do recomendado... Biológica: Bactérias, bolores e leveduras, vírus e protozoários. 2

MICRORGANISMOS x ALIMENTOS 4

Microrganismos em alimentos Tipos: Úteis (queijos, iogurtes, cervejas e vinhos)‏ Deteriorantes (alteração das características podendo também causar doenças)‏ Patogênicos 5

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FUNGOS: Bolores e Leveduras 7

BACTÉRIAS 8

Bactérias na língua humana Pelos sobre a pele humana Bactérias na língua humana

CRESCIMENTO MICROBIANO Em microbiologia, refere-se a um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares. Crescimento Populacional: definido como o aumento do número, ou da massa microbiana. Tempo de geração: intervalo de tempo necessário para que uma célula se duplique. Variável entre os organismos (minutos a dias). Não é um parâmetro absoluto, uma vez que é dependente de fatores genéticos e nutricionais, indicando o estado fisiológico da cultura. Está ligado a fatores intrínsecos e extrínsecos. 10

Curva de Crescimento Padrão, em um sistema fechado

Número de organismos permanece praticamente inalterado. Lag: não há aumento significativo da população. Número de organismos permanece praticamente inalterado. Células estão depletadas de coenzimas essenciais e/ou outros constituintes celulares necessários à absorção dos nutrientes presentes no meio. Após células terem sofrido traumas físicos (choque térmico, radiações) ou químicos (produtos tóxicos), ou após transferência de um meio rico para outro de composição mais pobre, devido a necessidade de síntese de várias enzimas. Neste período há aumento na quantidade de proteínas, no peso seco e no tamanho celular.

Log ou exponencial: células estão plenamente adaptadas, absorvendo os nutrientes, sintetizando seus constituintes, crescendo e se duplicando. A quantidade de produtos finais de metabolismo ainda é pequena. A taxa de crescimento exponencial é variável, de acordo com o tempo de geração do organismo em questão. Geralmente, procariontes crescem mais rapidamente que eucariontes.

Estacionária: nutrientes estão escasseando e os produtos tóxicos estão tornando-se mais abundantes. Não há crescimento líquido da população, o número de células que se divide é equivalente ao número de células que morrem. Na fase estacionária que são sintetizados vários metabólitos secundários, que incluem antibióticos e algumas enzimas. Nesta etapa ocorre também a esporulação das bactérias. Declínio: A maioria das células está em processo de morte, embora outras ainda estejam se dividindo. A contagem total permanece relativamente constante, enquanto a de viáveis cai lentamente. Em alguns casos há a lise celular.

FATORES RELACIONADOS COM A MULTIPLICAÇÃO MICROBIANA 15

Efeito dos fatores ambientais no crescimento O crescimento dos microrganismos é grandemente afetado pelas condições físicas e químicas do ambiente onde se encontram, sendo que estas podem influir positivamente ou negativamente.

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1.Temperatura: dos principais fatores ambientais que influenciam o desenvolvimento bacteriano. A medida que aumenta a temperatura, as reações químicas e enzimáticas na célula tendem a tornar-se mais rápidas, acelerando a taxa de crescimento. Em determinadas temperaturas inicia-se o processo de desnaturação de proteínas e ácidos nucléicos, inviabilizando a sobrevivência celular. Microrganismos apresentam uma faixa de temperatura onde desenvolvem-se plenamente (mínima, ótima e máxima) cada microrganismo. Temperatura máxima reflete os processos de desnaturação. Os fatores que determinam a temperatura mínima ainda não são bem conhecidos, embora certamente a fluidez da membrana seja um dos fatores determinantes.

Temperaturas cardeais dos microrganismos (Adaptado de Madigan et al Temperaturas cardeais dos microrganismos (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

Têm maior concentração de ácidos graxos saturados na MC. Psicrófilos: ambientes frios predominam / 5°C (oceanos, polos, solos). Entretanto, este grupo é pouco estudado. Os mais conhecidos são as algas que crescem sob o gelo ou em geleiras (Chlamydomonas nivalis), causando coloração vermelha. Crescimento entre -10 e 15°C. T°C ótima 15°C. Grupo amplo (bactérias, fungos, algas e protozoários) que podem contaminar alimentos e outros substratos refrigerados. Mesófilos: crescem na faixa de 20 a 40°C, com ótimo em torno de 37°C, sendo os principais microrganismos encontrados em animais de sangue quente. Termófilos e Hipertermófilos: ótimos de 45 e ≥ 80°C, respectivamente. Encontrados nos solos, silagem, fontes termais e no fundo oceânico, em fontes. Geralmente procariotos, sendo as Archaea as mais resistentes, com enzimas e proteínas termoestáveis. Têm maior concentração de ácidos graxos saturados na MC. Os termófilos e hipertermófilos tem grande interesse biotecnológico porque tendem a fazer os processo mais rapidamente, com menor contaminação por outros microrganismos e possuem enzimas mais termoestáveis.

Resumo 30 a 35 25 a 30 -5 a + 5 Psicrotróficos 15 a 20 12 a 15 -5 a +5 Psicrófilos 35 a 47 30 a 45 5 a15 Mesófilos 60 a 90 55 a75 40 a 45 Termófilos Máxima Ótima Mínima Temperatura 0C 23

1. Alimentos poucos ácidos: pH superior a 4,5 Três grupos 1. Alimentos poucos ácidos: pH superior a 4,5 2. Alimentos ácidos: pH entre 4,0 4,5 3. Alimentos muito ácidos: - pH inferior a 4,0 24

Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5). pH: ambientes naturais na faixa de pH de 5 a 9, comportando diferentes tipos de microrganismos. Bactérias – faixa 7, com algumas acidófilas (Thiobacillus de 0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e 3,5) e outras alcalifílicas (Bacillus e Archaea). Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5). Distribuição de alguns microrgansmos, de acordo com o pH (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

Água: O crescimento e o metabolismo dos microrganismos demanda presença de água em forma disponível. A medida mais comumente empregada para expressar a disponibilidade de água em alimentos é a atividade de água (aw). Essencial, embora as necessidades sejam variadas. Sua disponibilidade é variável (soluções com açúcares ou sais têm menos água disponível).

Valores mínimos de Aw para desenvolvimento microbiano a 25ºC 3. Atividade de água Quantidade de água disponível no alimento, passível de ser utilizada pelo microrganismo. Valores mínimos de Aw para desenvolvimento microbiano a 25ºC 0,62 a 0,60 Bol. Xerófilos e Leveduras osmófilas 0 , 7 1 Bolores xerotolerantes 0,75 Bactérias halófilas 0 , 8 0 Maioria dos bolores 0,88 Maioria das leveduras 0,91 a 0,88 Maioria das bactérias Aw mínima Grupo microbiano 0,71 0,80 27

Osmófilos, xerófilos e halófilos. Pressão osmótica: microrganismos requerem altas concentrações de sais para seu desenvolvimento. Osmófilos, xerófilos e halófilos. Classes de organismos, em relação à salinidade (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

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Grupos de Alimentos com Base em suas aw 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 xarope leve. Sendo alimentos muito úmidos, incluindo aqueles com menos de 3,5% de sal e 26% de açúcar na fase aquosa, permitem o crescimento de bactérias patogênicas e microrganismos deteriorantes, com exceção de halofílicos e xerofílicos extremos. b) Abaixo de 0,98 até 0,93: Leite evaporado; massa de tomate; carnes curadas; queijo Gouda; pão; queijo processado; salsichas cozidas; carnes e peixes levemente salgados. Concentração máxima de sal ou açúcar na fase aquosa deste alimento será próximo de 10 e 50%, respectivamente. Todas as bactérias patogênicas podem se desenvolver, no mínimo, na parte mais elevada deste intervalo de aw.

c) Abaixo de 0,93 até 0,85: Carne seca, presunto cru, leite condensado, queijo Cheddar maturado. Este grupo inclui alimentos com mais de 17% de sal ou sacarose saturada na fase aquosa. Muitos bolores que produzem micotoxinas podem se desenvolver nestas condições, mas apenas uma bactéria patogênica conhecida "Staphylococcus aureus" d) Abaixo de 0,85 até 0,60: Alimentos de atividade de água intermediária; frutas desidratadas; farinhas; cereais; geléias; melado; pescado; fortemente salgado; extrato de carne; nozes; alguns queijos maturados. Bactérias patogênicas não se desenvolvem nestes intervalos de aw. Mas pode ocorrer deterioração provocada 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 aw. Mas podem permanecer viáveis por um tempo prolongado.

Influência da atividade de água Binômio UR/temperatura Umidade relativa Influência da atividade de água Binômio UR/temperatura 32

Anaeróbios facultativos Anaeróbios Microaerófilos 4. Atmosfera Gasosa Aeróbios Anaeróbios facultativos Anaeróbios Microaerófilos 33

Tensão de O2: microrganismos aeróbios, anaeróbios facultativos, anaeróbios estritos, anaeróbios aerotolerantes e microaerófilos. As condições de anaerobiose podem ser conseguidas pelo uso de agentes redutores nos meios de cultura e pelo uso de sistemas comerciais. Classes de organismos, em relação à tensão de oxigênio (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

5. Composição dos alimentos 35

6. Constituintes Antimicrobianos Ovo – lisozima Cravos – eugenol Leite – lactenina e fator anticoliformes 36

7. Estruturas biológicas Barreiras Cascas de sementes Pele e pêlo dos animais Casca ou película de frutas 37

8. Microbiota do alimento Interações entre MO Competição Microbiota – bacteriocinas (conservadores naturais)‏ 38

Revisão: Curva de crescimento bacteriano  1 fase lag ou de espera  2 fase exponencial  3 fase estacionária  4 fase de degradação

Curva de crescimento bacteriano  1 metabolismo altíssimo, mas sem divisão celular. Duração depende do meio de cultura.  2 rápida divisão celular, bactéria vai crescer em PG. É uma reta cuja inclinação vai depender da velocidade de divisão das bactérias. (penicilina atua nessa fase, pois há produção de peptideoglicana).  3 ocorre quando há carência de nutrientes. Número de mortes se iguala ao número de células novas produzidas, resultando em uma situação de equilíbrio na população.  4 declínio no n° de células viáveis. Número de catabólitos aumenta até provocar morte de todas células.

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