Aula 4: Prof. Me. Ricardo Laino Ribeiro Microbiologia e Toxicologia dos Alimentos Aula 4: Prof. Me. Ricardo Laino Ribeiro Especialista em Administração de Unidades de Alimentação e Nutrição Mestre em Administração

Fatores Intrínsecos e Extrínsecos que Controlam o Desenvolvimento Microbiano nos Alimentos Sobrevivência e multiplicação de MO nos alimentos depende de vários fatores relacionados com as características próprias do alimento: atividade de água (Aa), acidez (pH), potencial de oxi-redução, composição química presença de fatores antimicrobianos naturais e as interações entre os MO presentes no alimento Fatores Intrínsecos: Relacionados com o ambiente: umidade e a temperatura ambientais, e a composição química da atmosfera que envolve o alimento. Fatores Extrínsecos:

Fator Intrínseco: Atividade de Água Água: essencial para a sobrevivência Água na forma disponível: metabolismo e multiplicação Os microrganismos necessitam de água livre para suas atividades metabólicas. Água não aproveitada pelos MO: água ligada a macromoléculas por forças físicas não está livre para agir como solvente ou para participar de reações químicas Parâmetro que mede a disponibilidade de água em um alimento: Atividade de Água (Aa)

Aa = P/Po Atividade de Água Definição Relação existente entre a pressão parcial de vapor da água contida na solução ou no alimento (P) e a pressão parcial de vapor da água pura (Po), a uma determinada temperatura: Aa = P/Po

Atividade de Água Redução no Valor da Aa Adição de sais e de açúcar – reduz a pressão parcial de vapor da água contida na solução ou no alimento (P) Valor da Aa Varia entre 0 e 1 Alimentos frescos: superior a 0,95 MO – valor mínimo, máximo e ÓTIMO de Aa para sua multiplicação Aa pura = 1 MO não se multiplica em água pura e sim, ligeiramente menor que 1

Atividade de Água Bactérias: requerem Aa mais alta que os fungos Bactérias Gran-negativas são mais exigentes que as Gran-positivas em relação Aa necessária Fungos deteriorantes tem função em Aa até 0,80 Maior parte bactérias deteriorantes não se multiplica em Aa inferior a 0,91

Atividade de Água Valores de Aa mais baixos relacionados a multiplicação microbiana: Bactérias Halofílicas 0,75 Bolores Xerofílicos 0,65 Leveduras Osmofílicas 0,6 Valor de Aa limitante para a multiplicação de qualquer MO

Grupos de microrganismos Valores mínimos de Aa Maioria das bactérias 0,91 Maioria das leveduras 0,88 Maioria dos bolores 0,80 Bactérias halofílicas 0,75 Fungos xerofílicos 0,65 Leveduras osmofílicas 0,60

Valores de atividade de água para alimentos Aa Tipos de alimentos >0,98 carnes e pescados 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.

Atividade de água de alguns alimentos

Redução da atividade de água no alimento sal adição de soluto açúcar glicerol remoção da água congelamento desidratação A influência da atividade da água depende de outros fatores, tais como a adição de sal à carne fresca e ao peixe que altera a AW junto com a temperatura de estocagem e, estes junto com o pH, funcionam como inibidores.

Classificação dos Microrganismos quanto à Aw Halófilos: Necessitam de Aw reduzida para o crescimento e presença de sal. Extremos: 13 -15% NaCl. Xerófilos: Preferem ambientes secos, falta de água. Osmófilos: Preferem pressões osmóticas elevadas (< 0,65). Altas concentrações de açúcar. Halotolerantes: Toleram redução da Aa, mas preferem a ausência do soluto. O efeito da diminuição da Aw a um valor inferior ao considerado ótimo pra um microrganismo é o aumento da fase lag do crescimento microbiano e a diminuição da velocidade de multiplicação e do tamanho da população microbiana final. Esse efeito é devido a alterações em toas as atividades metabólicas, uma vez que todas as reações químicas das células são dependentes de água. Alguns mo acumulam prolina (estimula a respiração em valores reduzidos de aw) e outros aa como consequência da baixa Aw. Leveduras osmofílicas acumulam álcoois poli-hidricos, coml glicerol, para efetuar a regulação da pressão osmótica. Bactérias halofílicas fazem a regulação através da capacidade de acumular KCl. Alguns MO como o S. aureus, t~em multiplicação quase normal, mesmo em baixa AW, mas certos metabólitos extracelulares, como as enterotoxinas, não saõ produzidos.

Fator Intrínseco: Acidez (pH) Potencial Hidrogeniônico É a medida de acidez ou alcalinidade em um alimento pH mínimo, ótimo e máximo pra a multiplicação pH neutro (6,5 e 7,5) mais favorável Bactérias Lácteas – meio ácido – inibição da microbiota de competição Bolores e leveduras – maior tolerância ao pH - Bolores podem multiplicar-se em pH mais baixos que leveduras que são mais tolerantes que as bactérias

Valores de pH para multiplicação de microrganismos pH mínimo pH ótimo 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 Tolerância a valores baixos de pH bolores > leveduras > bactérias

Faixa de pH de alguns alimentos Obs.: a carne de animais estressados (pH mais alto) deteriora-se mais rapidamente do que a carne obtida de animais descansados (menor pH). Após a morte, o glicogênio de reserva é transformado em ácido lático, abaixando o pH inicial do músculo de cerca de 7,4 para cerca de 5,6, dependendo do tipo de animal, O estresse ao qual o animal é submetido antes do abate provoca a metabolização do glicogênio antes de sua morte, reduzindo a quantidade de ácido lático o que pode ser produzida após a morte do animal, resultando em uma carne com pH mais elevado

Potencial hidrogeniônico (pH) 1. Alimentos de baixa acidez: Ervilhas, carnes , leite, vegetais ( exceção : frutas (maioria) , azeitona, tomate) , ovos 2. pH 4,6 é um marco abaixo do qual não há crescimento do Clostridium botulinum

Classificação dos alimentos qto ao pH

Classificação dos alimentos qto ao pH

Classificação dos microrganismos quanto ao crescimento em diferentes valores de pH Neutrófilos: pH 6-8; Acidófilos: pH abaixo de 6 (fungos e bactérias); Alcalófilos: pH acima de 8 (bactérias).

Fatores intrínsecos: potencial de óxido-redução (Eh) Os processos de oxidação e redução estão relacionados com troca de elétrons entre as substâncias químicas; O potencial de óxido-redução pode ser definido como a capacidade de certos substratos em ganhar ou perder elétrons. O elemento que perde um elétron denominado oxidado e o que ganha, reduzido. Quanto mais oxidada maior o Eh (mais positivo) Quanto mais reduzida menor o Eh (mais negativo) A diferença de potencial pode ser medida com instrumentos apropriados em volts (v) ou milivolts (mV).

Utilização do oxigênio pelos microrganismos Bolores, leveduras e muitas bactérias (Pseudomonas, B. cereus) +350 a +500mV C. botulinum, bactérias deteriorantes, C. perfringens <-150mV Leveduras fermentadoras, enterobactéria, estafilococos +100 a +300mV lactobacilos

Potencial de óxido-redução de alguns alimentos O O2 atmosférico é um excelente oxidante e pode criar um Eh positivo em alimentos.

Fatores intrínsecos: composição química (nutrientes) Nutrientes necessários para a multiplicação microbiana: Água; fonte de energia (carbono)- açúcar, álcool, aminoácido, amido, celulose, gordura; fonte de nitrogênio- aminoácidos, peptídeos, proteínas; sais minerais- sódio, potássio,cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês, fósforo, zinco, enxofre, cobalto e molibidênio; Vitaminas- complexo B, biotina, ácido pantotênico; OBS.: Gram+ não sintetizam vitaminas Gram–, bolores e leveduras sintetizam MO Mais exigentes: Gram+ > Gram- > leveduras > bolores

Fatores intrínsecos: componentes antimicrobianos

Fatores intrínsecos: componentes microbianos- estrutura biológica 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; Envoltórios; Membranas; Cera.

Fatores intrínsecos: Interações entre microrganismos A multiplicação de um microrganismo pode gerar: Produtos tóxicos para outros microrganismos - água oxigenada do Streptococcus inibe Pseudomonas, Bacillus e Proteus. Produtos benéficos para outros microrganismos - tiamina e triptofano de Pseudomonas favorecem S. aureus.

Fatores extrínsecos: Temperatura O crescimento microbiano ocorre entre - 10o e 105o C

Temperatura – fator extrínseco Microrganismo ºC (T ótima de cresc.) Termófilos (Bacillus e Clostridium) 55 a 75 Mesófilos (bactérias patogênicas, alguns bolores e leveduras, deterioradoras) 30 a 45 Psicrotrófilos (Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Micrococcus) 25 a 30 Psicrófilos (Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Micrococcus) 12 a 15

Fatores extrínsecos: Temperatura Psicrotróficos- 20 a 30°C Exemplos: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus, os mais importantes em alimentos refrigerados Mesófilos- 30 a 40°C - A maioria das espécies Maior parte dos patógenos; Termófilos- 45 a 65°C -Exemplo: algumas espécies de Bacillus e Clostridium *Bolores - faixa ampla de temperatura crescem em temperatura de refrigeração (Psicrófilos- 0 a 20°C) *Leveduras - crescem na temperatura de psicrotróficos e mesófilos.

Fatores extrínsecos: umidade relativa do ambiente (UR) O alimento sempre tende a equilibrar sua umidade com a do ambiente; Há uma correlação estreita entre Aa de um alimento e a UR. A relação UR/Aa deve ser levada em conta para garantir o controle do desenvolvimento microbiano e prolongamento do tempo de armazenagem. %

Fatores extrínsecos: composição gasosa do ambiente Dela decorrem os tipos de microrganismos que poderão predominar no alimento.

MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO GASOSA

Uso de atmosferas controladas  10% CO2  inibidor competitivo do etileno. Retarda o apodrecimento de frutas causado por fungos. Bom efeito na conservação de carnes.  Etileno  atua como fator de amadurecimento em frutas.  Ozônio  fonte oxidante. Não deve ser usado em alimentos com lipídios.  Vácuo  bom efeito na conservação de carnes.