Profa. Leila Larisa Medeiros Marques

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1 Profa. Leila Larisa Medeiros Marques
FATORES EXTRÍNSECOS E INTRÍNSECOS QUE AFETAM A MULTIPLICAÇÃO DE MICRORGANISMOS NOS ALIMENTOS Profa. Leila Larisa Medeiros Marques “A curiosidade é mais importante do que o conhecimento.” Albert Einstein

2 Todos os alimentos apresentam uma microbiota natural variável, geralmente concentrada na superfície, embora partes mais internas possam eventualmente conter formas microbianas variadas. Nas diferentes etapas da obtenção de produtos processados, os alimentos podem ser contaminados por diferentes microrganismos do ambiente, superfícies, utensílios, equipamentos e de manipulação inadequada. ? » Por que alguns microrganismos crescem mais rapidamente em determinado tipo de alimento? » Por que alguns alimentos se conservam por um longo tempo?

3 CAPACIDADE DE SOBREVIVÊNCIA OU MULTIPLICAÇÃO

4 Fatores que controlam o desenvolvimento microbiano
Fatores intrínsecos – relacionados com os alimentos: Atividade da água (Aa), acidez (pH), potencial de óxido-redução (Eh), composição química, presença de antimicrobianos naturais, interações entre microrganismos presentes. Fatores extrínsecos – relacionados com o ambiente. Umidade, temperatura e composição de gases na atmosfera que envolve o alimento.

5 Fatores de stress microbiano
pH Aw temperatura nutrientes p02 aditivos

6 Fatores intrínsecos: atividade de água (Aw ou Aa)
Os microrganismos necessitam de água livre para suas atividades metabólicas. Nenhum MO cresce em meio totalmente seco. Eles precisam de água livre para crescer. Cada MO tem uma exigência mínima e máxima de teor de água livre do meio. Água livre é agua não ligada. A água destilada pura tem pressão de vapor igual a 1. P = pressão parcial de vapor da água no alimento P0 = pressão parcial de vapor da água pura Aw varia de 0 a 1

7 Grupos de microrganismos Valores mínimos de Aa Maioria das bactérias
VALORES MÍNIMOS DE AA QUE PERMITEM A MULTIPLICAÇÃO DE MO QUE ALTERAM ALIMENTOS 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 Abaixo de 0,5 (ou 0,6, conforme autor) não há crescimento microbiano.

8 MULTIPLICAÇÃO DE MICRORGANISMOS EM FUNÇÃO DA AA
As bactérias gram negativas são mais exigentes que as bactérias gram positivas em relação à Aw necessária.

9 Valores de atividade de água para alimentos
Aa Tipos de alimentos >0, carnes e pescados frescos, leite, frutas e hortaliças; 0,93 a <0, leite evaporado, concentrados de tomate, carnes e pescados curados, sucos de frutas, queijos, pão e embutidos; 0,85 a <0, leite condensado, salame, queijos duros, marmeladas; 0,60 a <0,85 geléias, farinhas, frutas secas, pescado salgado; <0, doces, chocolate, mel, batatas fritas, ovos e leite em pó.

10 Atividade de água de alguns alimentos

11 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.

12 Exemplos de alimentos conservados por Aw

13 RELAÇÃO ENTRE AA E CONCENTRAÇÃO DE SAL

14 CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS QUANTO À AW
Halófilos: Necessitam de Aw reduzida para o crescimento e presença de sal. Extremos: % 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.

15 RELAÇÃO ENTRE ATIVIDADE DE ÁGUA (AW) E A DETERIORAÇÃO DE ALIMENTOS

16 Efeito de baixa atividade de água no crescimento dos microrganismos
- Perda de água para o ambiente - Aumento da fase LAG - Diminuição da taxa de crescimento (aumento do tempo de geração) e contagem final dos microrganismos - Afeta a produção de substâncias como a enterotoxina B de S. aureus sem afetar tanto o crescimento dele. Apesar dos mecanismos não estarem totalmente esclarecidos, todas as células microbianas necessitam da mesma aw interna. As que conseguem crescer em condições extremas de baixa aw aparentemente o fazem devido à sua capacidade de concentrar sais, polióis e aa em concentrações internas suficientes não só para evitar a perda de água pelas células, mas para extrair água de um ambiente já pobre desse solvente.

17 Fatores intrínsecos: pH
É a medida de acidez ou alcalinidade em um alimento; Conceito: Log negativo da concentração hidrogeniônica ou protônica. “Concentração de íons hidrogênio”; 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. Microrganismos patogênicos apresentam um faixa de pH ótimo mais estreita

18 PH DE MULTIPLICAÇÃO MICROBIANA

19 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

20 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

21 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

22 CLASSIFICAÇÃO DOS ALIMENTOS QTO AO PH

23 CLASSIFICAÇÃO DOS ALIMENTOS QTO AO PH

24 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).

25 Efeito do pH nos microrganismos
Acredita-se que o pH adverso afeta principalmente a respiração dos MO, por ação em suas enzimas e no transporte de nutrientes para dentro de célula microbiana: Consequência: aumento da fase lag; Eles produzem compostos para contrabalancear: Ex . pH (4,0) aminoácido-descarboxilase ativadas pH 8,0- descarboxilase aminases ativada. Algumas bactérias (Clostridium acetobutylicum, por exemplo) têm a propriedade de reduzir o ácido butírico a butanol, que aumenta o pH do meio. Os mesmo ocorre com aquelas bactérias que produze acetoína a partir de ácido pirúvico ( Enterobacter spp)

26 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).

27 TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS DE UM COMPOSTO PARA OUTRO GERA DIFERENÇA DE POTENCIAL (MV)

28 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

29 POTENCIAL DE ÓXIDO-REDUÇÃO DE ALGUNS ALIMENTOS
O O2 atmosférico é um excelente oxidante e pode criar um Eh positivo em alimentos.

30 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

31 Fatores intrínsecos: componentes antimicrobianos

32 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.

33 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.

34 Fatores que controlam o desenvolvimento microbiano
Fatores intrínsecos – relacionados com os alimentos: Atividade da água (Aa), acidez (pH), potencial de óxido-redução (Eh), composição química, presença de antimicrobianos naturais, interações entre microrganismos presentes. Fatores extrínsecos – relacionados com o ambiente. Umidade, temperatura e composição de gases na atmosfera que envolve o alimento.

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

36 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

37 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.

38 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. %

39 FATORES EXTRÍNSECOS: COMPOSIÇÃO GASOSA DO AMBIENTE
Dela decorrem os tipos de microrganismos que poderão predominar no alimento.

40 MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO GASOSA

41 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.

42 EXEMPLO PRATICO- O PORQUE DA IMPORTÂNCIA DE SE CONHECER OS FATORES...
Alimento embalado a vácuo, conservado a temperatura ambiente, com pH perto do neutro, Aw=0, quem pode alterar?

43 EXEMPLO PRATICO- O PORQUE DA IMPORTÂNCIA DE SE CONHECER OS FATORES...
Alimento embalado a vácuo, conservado a temperatura ambiente, com pH perto do neutro, Aw=0, quem pode alterar? R.: Bactérias mesófilas anaeróbias e anaeróbias facultativas.... Perigo identificado...e por esse conhecimento vai se identificando os perigos biológicos de um alimento....

44 REFERÊNCIAS JAY, J. M. Microbiologia de alimentos. 6 ed. Porto Alegre: Artmed, 2005. MASSAGUER, P. R. Microbiologia dos processos alimentares. São Paulo: Varela, FRANCO, B. D. G de M.; LANDGRAF, M. Microbiologia dos alimentos. São Paulo: Atheneu, 2008.