Fatores Intrínsecos e Extrínsecos

FATORES
INTRÍNSECOS E
EXTRÍNSECOS
Fatores que Afetam o
Desenvolvimento Microbiano em
Alimentos
ALIMENTO
Substrato para os
microrganismos
Deterioração do
alimento
Infecção ou
intoxicação
alimentar
Formas de evitar a
deterioração ou toxinfecções
Prevenir a contaminação
Eliminar os microrganismos do alimento
Evitar o crescimento dos microrganismos
Por que alguns microrganismos
crescem mais rapidamente em
determinado tipo de alimento?
Por que alguns alimentos se
conservam por um longo tempo?
Capacidade de
sobrevivência
ou multiplicação
Fatores
intrínsecos
Fatores
extrínsecos
Fatores Intrínsecos
 pH
 Atividade de água (Aw)
 Potencial de óxido-redução (Eh)
 Composição química
 Fatores antimicrobianos
 Estrutura biológica
 Interação entre microrganismos
Fatores Extrínsecos
 Temperatura
 Umidade
 Composição gasosa da atmosfera
ra
Umidade e aw
At
m
os
fe
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Nu
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Os
pH
T
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Poten
cial
redox
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m
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t
An
FATORES
INTRÍNSECOS
pH
 Os microrganismos apresentam valores
de pH, mínimo, ótimo e máximo para
multiplicação.
A maioria dos microrganismos crescem
melhor em pH próximo da neutralidade
(6,5 a 7,5)
Faixa de crescimento de
alguns microrganismos
Microrganismo
pH ótimo
pH máximo
pH mínimo
Bactérias
(a maioria)
6,5 a 7,5
9,0
4,5
Leveduras
4 a 6,5
8,0 a 9,0
1,5 a 3,5
Bolores
4,5 a 7,0
8,0 a 11,0
1,5 a 3,5
pH

Maior tolerância a valores baixos de pH
Bolores > leveduras > bactérias

Microrganismos patogênicos apresentam
uma faixa de pH mais estreita
Classificação dos alimentos

Baixa acidez = pH > 4,5
crescimento microbiano
⇒ mais sujeitos ao
Ácidos
= pH entre 4,0 e 4,5 ⇒ predominância do
crescimento de bolores e leveduras
poucas bactérias (láticas e espécies de Bacillus)
 Muito ácidos = pH < 4,0 ⇒ crescimento de bolores e
leveduras
pH dos alimentos
Alimento
pH
carne
5,5 – 6,2
frango
6,2 – 6,4
peixe
6,6 – 6,8
leite
6,3 – 6,5
clara de ovo
9 -10
tomate
4,2 – 4,3
maçã
2,9 – 3,3
banana
4,5 – 4,7
milho
7,3
alface
6,0
cenoura
4,9 –6,0
Efeito dos ácidos nos
microrganismos
 Maior gasto de energia para manter o pH
intracelular
 Desnaturação de proteínas, DNA

Alteração da atividade das enzimas
responsáveis pelas atividades vitais da
célula
 Menor velocidade de crescimento
Adaptação bioquímica a
extremos de pH



Acidófilos e alcalófilos
mantém pH
interno próximo da neutralidade
eliminam OH- ou H+;
pH ácido = aminoácido descarboxilase
⇒ produzem aminas ⇒ ↑ pH;
pH básico = aminoácido desaminase ⇒
produzem ácidos ⇒ ↓ pH.
Atividade de Água
Aw = atividade de água;
 Os microrganismos necessitam de água
livre para suas atividades metabólicas.
 Os microrganismos apresentam:
 Aw mínima
Aw ótima
Aw máxima
Atividade de Água
Aw = P
P0
P = pressão parcial de vapor da água do
alimento
P0 = pressão parcial de vapor da água
pura
Aw varia de 0 a 1
> 0,95 = Bactérias patogênicas (exceção – S.
aureus)
> 0,91 = Bactérias deterioradoras
0,60 – 0,91 = bolores e leveduras
0,60 = valor limite de Aw para multiplicação de
qualquer microrganismo
Aw dependente de outros fatores ⇒ temperatura,
disponibilidade de nutrientes, pH e outros
Valores mínimos de Aw para o
crescimento de microrganismos
GRUPO
AW
BACTÉRIAS
DETERIORADORAS
0,9
LEVEDURAS
DETERIORADORAS
0,88
BOLORES
0,8
BACTÉRIAS HALOFÍLICAS
0,75
BOLORES XEROFÍLICOS
0,65
LEVEDURAS OSMOFÍLICAS
0,61
Aw dos alimentos
Alimento
Aw
Frutas frescas e vegetais
> 0,97
Aves e pescado frescos
> 0,98
Carnes frescas
> 0,95
Ovos
0,97
Pão
0,95 a 0,96
Queijos (maioria)
0,91 a 0,99
Queijo parmesão
0,68 a 0,76
Geléia
0,75 a 0,80
Frutas secas
0,51 a 0,89
Cereais
0,10 a 0,20
Faixa de
Aa
Microrganismos capazes
de se desenvolver
Alimentos com Aa na faixa
indicada
1,00 – 0,95
Pseudomonas, Escherichia,
Proteus, Shigella, Klebsiella,
Bacillus, Clostridium
perfringens e algumas
leveduras.
Alimentos muito perecíveis (frutas
frescas, vegetais, carnes, peixe),
lingüiças, salsichas e pães cozidos,
alimentos contendo até 40% de
sacarose e 7% de sal.
0,95 – 0,91
Salmonella, V.
parahaemolyticus, C.
Botulinum, Serratia,
Lactobacillus, Pediococcus,
alguns fungos, Rhodotorula,
Pichia.
Alguns queijos (cheddar, suíço,
provolone), carnes curadas
(presunto), concentrado de frutas,
alimentos contendo até 55% de
sacarose ou 12% de sal.
0,91 – 0,87
Muitas leveduras (Candida,
Torulopsis, Hansenula),
Micrococus.
Embutidos fermentados (salames),
bolos confeitados, queijos
desidratados, margarina, alimentos
contendo até 65% de sacarose ou
15% de sal.
Faixa de
Aa
Microrganismos capazes
de se desenvolver
Alimentos com Aa na faixa indicada
0,87 – 0,80
A maioria dos fungos,
Staphylococcus aureus, a
maioria das Saccharomyces
spp., Debaryomyces.
Concentrados de frutas, leite
condensado, xaropes de chocolate e
frutas, farinha, arroz, granulados
contendo 15 a 17% de umidade,
bolos de frutas, presuntos caseiros,
foundies e confeitos açucarados.
0,80 – 0,75
A maioria das bactérias
halófilas.
Geléias, marmeladas, marzipã, glacê
de frutas e marshmallow.
0,75 – 0,65
Fungos xerofílicos
(Aspergillus chevalieri, A.
candidus, Wallemia sebi),
Saccharomyces bisporus.
Flocos de aveia contendo 10% de
umidade, cremes para recheio,
geléias, marshmallow, melaço, caldo
de cana de açúcar, algumas frutas
secas e castanhas.
0,65 – 0,60
Leveduras osmofílicas
(Saccharomyces rouxii),
poucos fungos (Aspergillus
echinulatus, Monascus,
Monascus bisporus).
Frutas secas contendo de 15 a 20%
de umidade: algumas balas,
caramelos e mel.
Faixa de Aa
Microrganismos capazes
de se desenvolver
Alimentos com Aa na faixa
indicada
0,50
Sem proliferação
microbiana.
Macarrão e massa similares,
contendo 12% de umidade, temperos
com 10% de umidade.
0,40
Sem proliferação
microbiana.
Ovo em pó com 5% de umidade.
0,30
Sem proliferação
microbiana.
Biscoitos e torradas com 3-5% de
umidade.
0,20
Sem proliferação
microbiana.
Leite em pó (2 – 3% umidade),
vegetais desidratados (5% umidade),
flocos de milho (5% umidade), sopas
desidratadas.
Redução da atividade de água no
alimento
1) adição de soluto
2) remoção da água
congelamento
sal, açúcar, glicerol
desidratação e
Diminuição da Aw = aumento da
duração da fase lag e a diminuição do
crescimento microbiano
Adaptação bioquímica a
baixa Aw

Bactérias halofílicas
interna apropriada
concentram KCl;
mantém a Aw
eliminam Na+ e

Leveduras osmofílicas
capacidade de
produzir osmorreguladores
acumulam
glicerol
mantém Aw;
Potencial de oxi-redução
 Facilidade com que determinado substrato
ganha ou perde elétrons
 Substrato perde elétrons
 Substrato ganha elétrons
Transferência de elétrons
composto para outro
diferença de potencial (mV)
Oxidado
Reduzido
de
um
gera
Eh dos microrganismos
 Quanto mais oxidado = mais positivo
 Substrato mais reduzido = mais negativo
Microrganismo
Eh
Aeróbio
+ 350 a + 500
Anaeróbio
menor que -150
Microrganismos e o Eh
Eh de alguns alimentos
Alimentos
Eh (mV)
Suco de uva
409
Frutas frescas e vegetais
300 a 400
Leite
200 a 300
Carne moída
200
Carnes em grandes pedaços
- 200
Grãos de trigo
-320 a -360
Queijos
-20 a -200
• Microrganismos aeróbios durante o
crescimento
• Reduzem o Eh do alimento
Composição química

Nutrientes
necessários
multiplicação microbiana:
 água
 fonte de energia (carbono)
 fonte de nitrogênio
 vitaminas
 sais minerais
para
a
Composição química
• Energia
• açúcar, álcool, aminoácido,
amido, celulose, gordura
• Nitrogênio
• aminoácidos, peptídeos, proteínas
• Minerais
• sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro
cobre, manganês, fósforo, zinco,
enxofre, cobalto e molibidênio.
Composição química
• Vitaminas
• complexo B, biotina, ácido pantotênico
Carne
 Frutas
muita vitamina B
pouca vitamina B
 Bactérias Gram-positivas
não
sintetizam
 Bactérias Gram-negativas, leveduras e
bolores
sintetizam
Microrganismos mais exigentes:
Bactérias Gram-positivas;
Bactérias Gram-negativas;
Leveduras;
Bolores.
Constituintes antimicrobianos
Substâncias que apresentam a capacidade
de retardar ou impedir a multiplicação
microbiana.
Podem ser:
Naturais;
Produzidas pelos microrganismos;
Adicionadas aos alimentos
Naturais
Substância
Alimento
eugenol
alicina
aldeído cinâmico
timol e isotimol
clara de ovo
leite
cravo, canela
alho
canela
orégano
lisozima
lactoferrina
Sistema lactoperoxidase
- lactoperoxidase
- tiocianato e H2O2
leite
Produzida por microrganismos
Substância
Microrganismo
ácido propiônico
ácido lático
álcool
antibiótico
bacteriocinas
bactéria propiônica
bactéria lática
levedura
bolores
vários, especialmente
bactérias gram positivas
estreptococos e
lactobacilos
água oxigenada
Adicionadas ao alimento
(conservantes)
•
•
•
•
ácidos
nitratos e nitritos
dióxido de enxofre e sulfitos
nisina
Competição entre
microrganismos
Interações entre os microrganismos
Antagonismo
• Ex: Bactérias produzem ácido láctico ⇒
meio ácido para a maioria dos
microrganismos
Sinergismo
• Ex: leveduras degradam o ácido láctico
⇒ crescimento de outros microrganismos
Produção de bacteriocinas
◗
Produzidas por bactérias = ação em
bactérias relacionadas;
◗
Uso promissor em alimentos = consideradas
conservadores “naturais”.
A adição de microrganismos inofensivos
Estímulo do processo competitivo
EXCLUSÃO COMPETITIVA
Estruturas biológicas
 Casca de frutas;
 Casca de nozes;
 Casca de ovo;
 Película que envolve sementes;
 Pele dos animais
FATORES
EXTRÍNSECOS
Temperatura
TEMPERATURA (OC)
GRUPO
MÍNIMA
ÓTIMA
MÁXIMA
Termófilos
40 - 45
55 - 75
60 - 90
Mesófilos
5 - 15
30 - 45
35 - 47
Psicrófilos
-5 - +5
12 - 15
15 - 20
Psicrotróficos
-5 - +5
25 - 30
30 - 35
Temperatura
Psicrotróficos
 Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium,
Micrococcus.
Mesófilos
 A maioria das espécies
 Maior parte dos patógenos
Termófilos
 Algumas espécies de Bacillus e Clostridium
Temperaturas (°C)
100 -
+
62,8-
BACTÉRIAS MORREM SE AQUECIDAS POR TEMPO SUFICIENTE
50 40 37,736,1-
BACTÉRIAS CRESCEM EM
TAXAS REDUZIDAS
BACTÉRIAS CRESCEM
RÁPIDO
BACTÉRIAS CRESCEM
15 7,2 0
BACTÉRIAS PARAM DE CRESCER, PORÉM NÃO MORREM
-
Temperatura ótima de crescimento
Outros microrganismos
Bolores
 faixa ampla de temperatura

crescem
em
temperatura
refrigeração
Leveduras

crescem
na
temperatura
psicrotróficos e mesófilos
de
de
Adaptação bioquímica a diferentes
temperaturas




Temperaturas extremas
manutenção da
estabilidade da membrana;
Termófilos
grande número de ácidos
graxos saturados de elevado ponto de fusão;
Psicrófilos
grande número de ácidos
graxos insaturados de baixo ponto de fusão;
Psicrotróficos
ácidos graxos alternados.
Umidade Relativa
UReq = Aw x 100

UReq = umidade relativa de equilíbrio
UR > Aw
 UR< Aw

absorção de água
perda de água
Umidade Relativa
Composição Gasosa
 Presença
de
O2
aeróbios,
facultativos
 Ausência
de O2
facultativos
anaeróbios,
Atmosfera modificada

Substituição parcial ou total do O2 por
outros gases = prolonga o tempo de
armazenamento dos alimentos.
CO2;
Nitrogênio.
TEORIA DOS OBSTÁCULOS
Interações entre os fatores
intrínsecos e extrínsecos para
impedir a multiplicação de
microrganismos deterioradores e
patogênicos, melhorando a
estabilidade e a qualidade de
alimento
◗
TEORIA DOS OBSTÁCULOS
Conceito dos Obstáculos
EXEMPLO: uso de métodos combinados na
preservação de polpa de goiaba com 15oBRIX

Alteração da atividade de água e o pH
do produto através da adição de
sacarose (0 a 70%), ácido cítrico (0 a
3%)
e
sorbato
de
potássio,
conservando o produto por 120 dias à
25oC.