Microbiologia dos Alimentos

1. Introdução Alimentos ► meio adequado para o crescimento microbiano - deterioração (“prontos para consumo” - aumento dos custos) - disseminação de infecções - intoxicações - produção de alimentos - conservação de alimentos

2. Composição microbiana dos alimentos Microbiota própria Adquirida com o processo/manuseio ► Frutos: Leveduras na casca das uvas - fermentação para fabricação do vinho pH 2,3-5,0 - baixa incidência de bactérias ► Carnes: Corte e manuseio - bactérias proteolíticas, lipolíticas, fungos e ocasionalmente patógenos (Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus) ► Leite: Microbiota característica do ambiente Bactérias do ácido lático, leveduras, coliformes, Pseudomonas Patógenos: Staphylococcus (mastite), Mycobacterium, Brucella, Salmonella, Coxiella

3. Microrganismos e a deterioração de alimentos ► Qualquer alteração na aparência, odor, sabor decorrentes da atividade metabólica dos microrganismos O tipo de deterioração depende: - tipo de alimento - microrganismo envolvido (bactérias entéricas raramente deterioram frutos) - número de microrganismos presentes

Principais processos de deterioração de alimentos ► Ranço: Alimentos ricos em gordura Microrganismos lipolíticos, principalmente bactérias Quebra das gorduras ácidos graxos glicerol ► Putrefação: Alimentos ricos em proteínas (p.ex. carnes) Bactérias proteolíticas Proteínas putrescina, cadaverina, H2S, NH3 ► Azedamento (fermentação) e coagulação: Leite Bactérias do ácido lático Lactose ácido lático + outros ácidos

4. Controle dos microrganismos em alimentos Inibir o crescimento microbiano ► preservar a qualidade O crescimento segue o padrão geral: fase lag, exponencial ... Depende de condições como temperatura e valor nutritivo do alimento Somente quando a concentração atingir certo nível a deterioração pode ser observada

Processos de preservação 4.1 Frio ► Forma mais comum de conservação Refrigeração (4 a 10 ºC): inibição das reações enzimáticas, levando à paralisação do crescimento microbiano - Crescem os psicrotolerantes Congelamento (-20 ºC): água congelada não está disponível para o metabolismo. Formação de cristais de gelo que danificam a membrana Pode haver crescimento em bolsas de água não congelada

4.2 Calor ► Pasteurização 63 ºC por 30 min (LTLT: low temperature long time) 72 ºC por 15 s (HTST: high temperature short time) O tempo e temperatura, estão definidos para eliminação da Coxiella burnetti (patógeno mais resistente – 61,6 °C) ► Esterilização UHT (ultra-high temperature): 150 ºC por até 3 s sistemas contínuos elimina o gosto de leite cozido

4.3 Redução da atividade água (Aw) ►Secagem: sol, câmaras secagem, liofilização alimentos perdem água, provocando a inibição do crescimento ►Adição de solutos (elevação da pressão osmótica) - adição de açúcar: doces, geléias, - secagem: leite condensado, frutas secas - adição de sal: carnes e peixes - defumação

Atividade de água e crescimento de microrganismos em alimentos Valor de aw Microrganismos geralmente Alimentos que apresentam inibidos nesse valor esses valores de Aw 0,95 Pseudomonas, Escherichia, Proteus Alimentos frescos altamente Shigella, Klebsiella, Bacillus perecíveis e frutas, carnes, Clostridium perfringens, algumas peixes e leites enlatados; leveduras salsichas cozidas e pães; alimentos contendo 40% de sacarose ou 7% de NaCl 0,95-0,91 Salmonella, Vibrio parahaemolyticus Alguns queijos, carne curada, alguns C. botulinum, Serratia, Lactobacillus sucos de frutas concentrados, Pediococcus, alguns bolores, alimentos contendo 50% de leveduras (Rhodotorula, Pichia) sacarose ou 12% de NaCl 0,91-0,87 Muitas leveduras (Candida, Torulopsis Salame, Bolos, queijos secos, Hansenula), Micrococcus margarian, alimentos com 65% de sacarose ou 15% de NaCl 0,87-0,80 Maioria dos bolores (Penicilium Maioria dos sucos de frutas micotoxigênicos), S. aureus, concentrados, leite condensado maoria das Saccharomyces, adoçado, xaropes de chocolate Debaryomyces e de frutas, farinha, arroz, grãos secos, bolos de frutas 0,80-0,75 Maioria dos procariotos halofílicos Presunto, geléias, marzipan, frutos Aspergillus micotoxigênicos glacês, marshmallows Fonte: Adaptado de Beuchat (1981)

4.4 Acidificação O ácido pode ser adicionado ou produzido no processo ► Diminuição do pH do alimento A maioria dos organismos deteriorantes não crescem em menos de pH 5. O ácido pode ser adicionado ou produzido no processo - ácido acético: picles - ácido lático: leite fermentado, iogurte, chucrute Nos alimentos fermentados, as bactérias não se desenvolvem bem em pH abaixo de 4 – processo autolimitante.

4.5 Enlatamento Um pouco de história: Em 1795 o governo de Napoleão Bonaparte ofereceu um prêmio de 12 mil francos a quem inventasse um novo método de preservação de alimentos para o exército. - Nicholas Appert funda em 1802 a primeira fábrica de conservas e recebeu o prêmio de Napoleão. ►Altas temperaturas aplicadas a alimentos hermeticamente fechados em latas - Temperatura inadequada: problemas com os termofílicos anaeróbios - Deteriorações mais comuns em enlatados: - azedamento: Bacillus stearothermophillus, B. coagulans, Lactobacillus spp. - produção de gás: leveduras, lactobacilos, clostrídios

4.6 Irradiação Radiação ionizante: raios gama (cobalto 60) ▪ sem radiação residual e sem afetar a qualidade Atualmente, nos EUA, aves e hambúrgueres estão sendo irradiados para controlar a E. coli 0157:H7 e outros patógenos entéricos 44 KGrays na esterilização de produtos cárneos servidos em vôos espaciais (NASA) 4,4 KGrays para hambúgueres normais

4.7 Aditivos * inorgânicos: - Óxido de etileno, NO3-, NO2- Diversos produtos químicos são considerados como seguros. Alguns são utilizados há anos, sem evidência de toxicidade, outros já são mais controvertidos. * inorgânicos: - Óxido de etileno, NO3-, NO2- * orgânicos: - ácido ascórbico: laticínios, sucos - benzoato de sódio: refrigerantes - propionato de cálcio: pães Em combinação com o ácido ascórbico (Vitamina C), o benzoato de sódio pode formar o benzeno, que é cancerígeno.

5. Microrganismos na produção de alimentos

Alimentos preparados com o uso de microrganismos Matéria prima Principal Microrganismo Grupo Picles Pepinos Lactobacillus spp. Pediococcus spp. Bacilos, Gram + Cococ, Gram + Leite fermentado Leite L. acidophilus Pão Farinha Saccharomyces cerevisiae Levedura Ricota Leite pasteurizado L. bulgaricus Koumiss Leite de égua Torula, Mycoderma Leveduras Kefir Leite fresco, Streptococcus spp. Leuconostoc Acetobacter Cocos, Gram + Bacilos, Gram - Iogurte S. thermophilus Shoyu Arroz, Soja L. delbrueckii Aspergillus oryzae Sacharomyces rouxii Fungo filamentoso Queijos S. lactis S. cremoris L. citrovorum L. dextranicum Outros microrganismos Cocos, Gram + Fungos Cerveja Grãos de cereais Saccharomyces spp. Vinho Suco de uva Sacch. champagnii Salames e salsichas curadas Porco/Gado Pediococcus cerevisiae Presunto curado Porco Aspergillus, Penicillium

Queijos Iogurte Lactococcus lactis Lactococcus cremoris Lactobacillus citrovorum Lactobacillus dextranicum Outros: fungos Lactococcus thermophillus Lactobacillus bulgaricus Sabor: diacetil, acetaldeído

Manteiga: mesmos microrganismos Creme de Leite Streptococcus cremoris, S. diacetylactis: ácido – coagulação Leuconostoc cremoris: voláteis – sabor e aroma

Saccharomyces cerevisiae

Kefir: alimento à base de leite preparado por microrganismos - Originário do Cáucaso, “um presente de Alá” Lactobacilli Lactobacillus alactosus L. brevis L. casei subsp. casei L. casei subsp. pseudoplantarum L. casei subsp. rhamnosus L. casei subsp. tolerans L. coryneformis subsp. torquens L. fructosus L. hilgardii L. homohiochi L. plantarum L. pseudoplantarum L. yamanashiensis Streptococci/Lactococci Streptococcus cremoris Str. faecalis Str. lactis Leuconostoc mesenteroides Pediococcus damnosus Leveduras Saccharomyces cerevisiae S. florentinus S. pretoriensis Candida valida C. lambica Kloeckera apiculata Hansenula yalbensis

Koumiss A ação medicinal do koumiss é devida ao grande complexo de substâncias e elementos curativos que ele contém, tais como fermentos, microelementos, antibióticos, vitaminas A, Bl, B2, B12, D, E, C (grande teor), álcool etílico, ácido lático, gás carbônico e outros. Bebida tradicional de nômades criadores de rebanhos das estepes russas. O leite de égua dá origem a uma bebida saudável após uma fermentação alcóolica e láctica.

Picles Chucrute Lactobacillus spp. Pediococcus spp.

6. Doenças transmitidas por alimentos Importante área emergente Alimentos processados: grande responsabilidade para as empresas Infecções e intoxicações originadas por uma única fonte pode afetar grande número de indivíduos

Doenças de origem microbiana veiculadas por alimentos Categorias de doenças: * infecções - microrganismo ativo presente nos tecidos - ingestão do patógeno através do alimento contaminado (muitos desses agentes também são transmitidos pela água) * intoxicações - microrganismo ativo ausente nos tecidos - ingestão da toxina bioativa pré-formada

6.1 Infecções a. Gastroenterites b. Salmoneloses Bacillus cereus: toxina liberada no trato intestinal Infecção que atinge o sistema gastrointestinal ocasionando diarréias, cólicas intestinais e vômitos. - decréscimo na absorção de fluidos - aumento da secreção de fluidos do sangue para o intestino Vegetais crus, carnes, leite e derivados, farinhas contendo esporos b. Salmoneloses Salmonella thyphimurium: espécie mais comum, presente no intestino dos animais e esgotos. S. typhi: febre tifóide Carnes, salsichas, aves, ovos, leite e laticínios, produtos à base de ovos crús Contaminação: manuseio por indivíduos portadores, água contaminada Maria Tifóide "I can cook"

c. Escherichia coli patogênicas Escherichia coli enterotóxica (linhagens ETEC), produtora de enterotoxinas potentes - verotoxina:diarréia hemorrágica e insuficiência renal. Linhagem E. coli O157:H7 produz grande quantidade da toxina Alimentos crús ou mal cozidos, particularmente carnes moídas processadas em grande escala, água. d. Campilobacteriose Campylobacter jejuni e C. fetus Bastonetes Gram negativos, microaerófilos, principais responsáveis por diarréias bacterianas em crianças - C. fetus: abortos em bovinos e ovinos Aves, porco, mariscos crús - todas as carcaças de frango e peru contêm C. jejuni

d. Listeriose e. Hepatite A Listeria monocytogenes – presente em todos os ambientes - Bastonetes ácido tolerantes, psicrotolerantes e halotolerantes - Pessoas imonocomprometidas: septicemia, meningite, encefalite, infecção intra-uterina Carne, laticínios, produtos frescos Contaminação: solo, água e. Hepatite A Picornavírus (RNA vírus) - Inflamação e necrose do fígado Frutos do mar coletados em águas poluídas, leite Contaminação: contaminação fecal da água ou alimento

a. Intoxicação por estafilococos 6.2 Intoxicações a. Intoxicação por estafilococos Staphylococcus aureus – intoxicação bastante comum (gastroenterites) Cremes, doces recheados, carnes, pudins, saladas com maionese Contaminação do alimento: pelo manipulador, seguida pela multiplicação da bactéria no alimento não refrigerado e produção de enterotoxinas (7 tipos) termoestáveis. b. Intoxicação por clostrídios Clostridium perfringens: bactéria anaeróbia, produtora de endósporos Carnes, aves e peixes, crús ou cozidos Toxinas: enterotoxina produzida quando a bactéria esporula no intestino, após ser ingerida com o alimento. Sintomas: alteração da permeabilidade das células epiteliais do intestino, produzindo sintomas de gastroenterites.

Clostridium botulinum: bactéria anaeróbia, produtora de endósporos (botulus, do latim, salsicha) Carnes, vegetais enlatados, peixes fermentados, alimentos embutidos, batatas assadas, ... Toxinas: exotoxina (proteína sensível ao calor, 80 ºC/10 min) geralmente fatal. - 1 g mataria 30 bilhões de ratos.

Botulismo Sintomas: a toxina liga-se às membranas pré-sinápticas nos neurônios motores na junção neuro-muscular, bloqueando a liberação de acetilcolina, impedindo a contração do músculo.