Aulas CQ - 2 Prova

8/6/2011
Alimentos e Microrganismos
Disciplina: Controle de Qualidade
Todos os alimentos apresentam uma microbiota natural
variável, geralmente concentrada na superfície.
Série: 2ª
Turmas: L/N/M/O
Curso: Técnico em Agroindústria
Professora: Roberta M. D. Cardozo
Nas diferentes etapas da obtenção os alimentos
podem
ser
contaminados
por
diferentes
microrganismos do ambiente, superfícies, utensílios,
equipamentos e de manipulação inadequada.
A definição dos microrganismos predominantes no
alimento depende: fatores inerentes do alimento e das
condições ambientais.ais.
Alimentos como substrato dos
microrganismos
Microrganismos
A capacidade de sobrevivência ou
Temperatura
Gases
de multiplicação dos mo que
estão presentes em um ambiente
Composição
Química
Microrganismos
Constituintes
Antimicrobianos
Aa
depende de uma série de fatores.
E
pH h
Umidade relativa
Microrganismos
Microrganismos
Fatores inerentes ao
alimento - Intrínsecos
Fatores ambientais
Extrínsecos
Fatores Intrínsecos
Atividade de água (Aa)
Atividade de água (Aa)
Qual a importância da Aa para a microbiologia????
pH
Potencial de Oxidação-Redução (Eh)
Todo organismo vivo necessita de água para
Quantidade de Nutrientes (Composição Química)
desenvolver suas funções.
Constituintes Antimicrobianos
Interações entre os mo’s presentes no alimento
Água disponível para mos
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Atividade de água (Aa)
Atividade de água (Aa)
O valor de Aa da água pura é 1, então os valores de
Índice de disponibilidade da água para utilização
em reações químicas e crescimento bacteriano.
Aa = P / Pθ
Aa oscilarão entre 0 e 1.
A adição de soluto vai diminuir a pressão de vapor
da solução e conseqüentemente diminuir a Aa.
P = pressão de vapor contida na solução ou no
Assim, concentrações elevadas de NaCl e de
alimento
sacarose diminuem a Aa.
Pθ = pressão de vapor do solvente puro (água)
A remoção de água (desidratação) também diminui
a Aa.
Atividade de água (Aa)
Tabela 1: Valor Mínimo Aproximado de Aa
Tabela 2: Valores de Aa de alguns alimentos
Alimento
Aa
Frutas frescas e
vegetais
> 0,97
Grupos de Mos
Valores mínimos de Aa
Aves e pescado
frescos
> 0,98
Maioria das bactérias
0,91
Carnes frescas
> 0,95
Maioria dos bolores
0,80
Ovos
0,97
Maioria das leveduras
0,88
Pão
0,95 a 0,96
Bactérias halofílicas
0,75
Queijos (maioria)
0,91 a 0,99
Fungos xerofílicos
0,65
Queijo parmesão
0,68 a 0,76
Leveduras osmofílicas
0,60
Fonte: Jay (2005)
Geléia
0,75 a 0,80
Frutas secas
0,51 a 0,89
Cereais
0,10 a 0,20
Fonte: Jay (2005)
Atividade de água (Aa)
pH
Definição
Potencial Hidrogeniônico
pH = - log [H+] ou log { 1 / [H+] }
[H+] = concentração hidrogeniônica do ácido
dissociado.
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pH
Microrganismos têm valores máximos, mínimos e
ótimos para multiplicação.
pH
Microrganismo
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
1,5-3,5
4,0-6,5
8,0-8,5
pH próximo da neutralidade – favorável para maioria
dos microrganismos (6,5 -7,5)
Exceção – Fungos crescem melhor em pH ácido
pH
pH
Classificação
Alimentos de baixa acidez
Alimentos de baixa acidez (pH > 4,5)
Mais susceptíveis – Espécies patogênicas e deteriorantes
Alimentos ácidos (pH entre 4,0 e 4,5)
Alimentos muito ácidos (pH < 4,0)
Alimentos ácidos
Predominância de bolores e leveduras
Essa classificação está baseada no pH mínimo para
multiplicação e produção da toxina de Clostridium botulinum
e no pH mínimo para crescimento da maioria das bactérias
Bactérias Láticas
Alimentos muito ácidos
Bolores e Leveduras
(4,5)
pH
Os diferentes ácidos podem exercer efeito inibitório nos
microrganismos pela toxicidade do ácido não dissociado ou
pela concentração de [H+] que podem afetar a respiração
dos mo’s por alterar suas enzimas e o transporte de
nutrientes para dentro da célula
pH desfavorável – aumenta a fase lag
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Potencial de Oxidação-Redução
Potencial de Oxidação-Redução
Definição:
Mede a facilidade com que determinado substrato
Quanto mais oxidado mais positivo é o potencial e
/alimento
quanto mais reduzido mais negativo.
ganha (reduzido) ou perde elétrons
(oxidado).
OXIGÊNIO – geralmente é o aceptor final de
A diferença de potencial pode ser medida em voltz
elétrons
(v) ou milivoltz (mV) e o símbolo é Eh
Potencial de Oxidação-Redução
Potencial de Oxidação-Redução
Microrganismos
aeróbicos:
maioria
dos
bolores,
Microrganismo
Eh de crescimento em mV
Aeróbios
+ 350 a + 500
Anaeróbios
+ 30 a – 250 (melhor – 150)
Anaeróbios
facultativos
+ 100 a + 350
leveduras oxidativas e muitas bactérias requerem Eh
positivo para multiplicação.
Microrganismos anaeróbios: bactérias patogênicas e
bactérias deteriorantes requerem valores baixos –
-150
mV
Microaerófilos: crescem melhor em condições reduzidas
(Eh negativo)
Potencial de Oxidação-Redução
Quantidade de Nutrientes
Para crescimento mos precisam de:
Determinação de Eh em alimentos é difícil porque
Água
ocorre a interação da tensão de oxigênio que envolve o
Fonte de Energia (carbono) – açúcar, álcool e
alimento com a presença de compostos químicos que
aminoácidos.
Utilização de açúcares complexos – transformação em
agem sobre o valor de Eh.
açúcar simples
Lipídeos – número reduzido de mo’s
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Quantidade de Nutrientes
Quantidade de Nutrientes
Vitaminas: importante fator de crescimento. As mais
Fonte de nitrogênio: aminoácidos e vários compostos
importantes são do complexo B, a biotina e o ácido
nitrogenados. Alguns mo’s são capazes de metabolizar
pantôtenico
nucleotídeos, peptídeos e proteínas complexas
G+
são
mais
exigentes
quanto
aos
fatores
de
crescimento. G- e bolores os sintetizam.
Minerais: necessários em quantidades reduzidas, mas
indispensáveis por participar de reações enzimáticas.
Na, K, Ca e Mg / Fe, Cu, Mn, Zn, Co, P, S
Constituintes Antimicrobianos
Quantidade de Nutrientes
Substâncias presentes nos alimentos
Nutrientes ------ produção de energia e síntese celular
Bolor = cresce em uma grande variedade de
substratos;
Retarda ou Impedi a multiplicação microbiana
Leveduras = melhor crescimento em substratos ricos
em açúcar.
Estabilidade destes alimentos
Ex.: Casca de Ovos, frutas e nozes; pele de animais
Conservadores
Constituintes Antimicrobianos
Constituintes Antimicrobianos
Exemplos:
Óleos essenciais dos condimentos (eugenol/cravo,
alicina/alho, isotimol/orégano).
Exemplos:
Frutas - ácido hidroxicinâmico.
Clara do ovo – lisozima (destrói a parede bacteriana),
Estruturas biológicas que funcionam como barreira
pH (9-10) desfavorável à multiplicação de mo’s
mecânica: casca de ovos, frutas e nozes; pele de
Leite
–
lactoperoxidase
(oxida
enzimas
vitais),
animais, película das sementes
lactoferrina (priva a bactéria de Fe), anticorpos e
complemento (destroem microrganismos).
Conservadores – antimicrobianos
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Presença e atividade de outros
microrganismos
Multiplicação de determinado mo
Interações entre microrganismos
Produtos tóxicos para outros microrganismos - água
oxigenada produzida por do Streptococcus inibe
Produção de metabólitos
Afeta outros mo’s presentes no alimento
Pseudomonas, Bacillus e Proteus.
Bacteriocinas
Produção de metabólitos. Ex bac. Lácticas (
Interação benéfica
Interação maléfica
Interações entre microrganismos
Produtos benéficos para outros microrganismos tiamina e triptofano de Pseudomonas favorecem S.
aureus
pH),
certas leveduras ( pH)
Alguns gêneros produtores de bacteriocinas
Acinetobacter
Haemophilus
Shigella
Actinobacillus
Lactobacillus
Serratia
Bacillus
Listeria
Staphylococcus
Brevibacterium
Leuconostoc
Streptococcus
Clostridium
Lactococcus
Yersinia
Corynebacterium Propionibacterium
Exclusão competitiva
Algumas bacteriocinas úteis para alimentos
Gênero
Bactericina
Pediococcus
Pediocinas
P. acidilactici
Pediocina PA-1, AcH
P. pentosaceus
Pediocina A
Lactococcus lactis spp lactis
Nisina A, E
Lactobacillus sake
Sacacina A
L. plantarum
Plantaricina
L. helveticus
Halveticina
Enterococcus
Pseudomonas
Erwinia
Salmonella
Fatores Extrínsecos
Temperatura de Armazenamento
Umidade Relativa do Meio
Presença e Concentração de gases
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Temperatura de Armazenamento
Temperatura de Armazenamento
Classificação de acordo com a temperatura
Fator ambiental muito importante
Os microrganismos podem multiplicar em ampla
ótima de multiplicação:
- Psicrófilos (-5º C a 20º C)
faixa de temperatura
A mais baixa temperatura conhecida é -34 C
Ambientes frios como oceanos, pólos, solos
- Mesófilos (20º C a 45º C)
A mais alta é acima de 100 C
Maioria, inclusive os patógenos
Temperatura de Armazenamento
Temperatura de Armazenamento
- Termófilos (40º C a 90º C)
Faixa de Temperatura de Crescimento de Microrganismos
Temperatura ( C)
Alguns patógenos e deteriorantes.
Grupo
Mínima
Ótima
Máxima
Termófilos
40-45
55-65
60-90
Mesófilos
20-25
30-40
35-45
Psicrófilos
-5 a +5
10-15
15-20
Psicrotróficos
7 ou abaixo
20-30
30-35
- Hipertermófilos (80 a 113°C) - 105°C
Pyrodictium brockii
- Psicrotróficos
Temp. Ótima (20º C a 30º C) – resistem 0 a 7º C
Alimentos refrigerados. Deterioração de
pescados, carnes, frangos.
Grande importância na microbiologia de alimentos
Tipos de bactérias em relação à temperatura
Fonte: Jay (2005) e FRANCO & LADGRAF (2003)
Grupos de microrganismos baseados na
temperatura ótima de crescimento
Microrganismo
Termófilos (Bacillus e Clostridium)
Temp. ºC
62
Mesófilos (bactérias patogênicas, alguns
bolores e leveduras deteriorantes)
37
Psicrotróficos (Pseudomonas, Acinetobacter, 25 a 30
Flavobacterium, Micrococcus)
Termófilos e
Hipertermófilos:
interesse
biotecnológico =
Psicrófilos (Pseudomonas, Acinetobacter,
Flavobacterium, Micrococcus)
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processos mais rápidos, menos contaminação e enzimas
termoestáveis
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Temperaturas cardeais dos microrganismos
Umidade Relativa (UR)
Correlação estreita entre Aa e UR
Alimento em equilíbrio com Atm
UR = Aa x 100
UR maior que Aa – alimento absorve umidade e Aa
Deterioração fúngica
UR menor que Aa – alimento perde umidade e Aa
Desidratação superficial do alimento – alteração sensorial
Estas alterações interferem na capacidade de multiplicação
dos mo’s
Presença e Concentração de Gases
Presença e Concentração de Gases
Composição gasosa – Determina os tipos de mo’s que
A atmosfera controlada pode retardar o processo de
poderão predominar
deterioração.
Modificações
na
composição
de
gases
causam
O CO2: diminuição da deterioração de frutas e carnes.
alterações na microbiota
10% reduz em 50%
Recurso tecnológico
15% dobra tempo de multiplicação dos
psicrotróficos a 0º C
Substituição de Oxigênio por outros gases
O2: desenvolvimento de anaeróbios.
Dióxido de carbono, ozônio, nitrogênio
Presença e Concentração de Gases
Presença e Concentração de Gases
sua
M.O. anaeróbios facultativos. Crescem tanto na
multiplicação. Ex: Bolores, leveduras oxidativas e
ausência como na presença de oxigênio. Ex:
bactérias (Pseudomonas, Moraxella)
Enterobactérias.
M.O. anaeróbios estritos: não requerem oxigênio
M.O.
para sua multiplicação. Ex: Clostridium.
concentração de oxigênio (+/- 10 %) Ex: Lactobacilos
M.O.
aeróbios:
de anaeróbios.
requerem
oxigênio
para
microaerófilos:
Crescem
em
pequena
e Estreptococos.
de anaeróbios.
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Presença e Concentração de Gases
Composição Gasosa
de anaeróbios.
Eh
Antimicrobianos
Temperatura
Interação Microbiana
pH
Aeróbios
Anaeróbios
Estritos
Umidade
Anaeróbios Microaerófilos
Facultativos
Teoria dos obstáculos de Leistner
Aa
Composição
Química
Teoria dos obstáculos de Leistner
A ação conjunta de dois ou mais fatores podem
Estudo das interações entre os vários fatores
intrínsecos
e
extrínsecos
que
afetam
potencializar ou não e até limitar, o efeito isolado dos
a
fatores sobre os microrganismos. Os resultados obtidos
sobrevivência e multiplicação dos microrganismos
com o modelo tem correlação com os observados na
nos alimentos - Conceito dos obstáculos de
prática, por exemplo:
Impede a deterioração e veiculação de doenças
Leistner.
Aumenta a vida útil dos produtos
Garante a qualidade dos alimentos
Teoria dos obstáculos de Leistner
Principais parâmetros e processos
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
PARÂMETRO
F: temperatura alta
t: baixa temperatura
aw: atividade de água
pH: acidez
Eh: pot. Óxido-redução
Aditivos (preservativos)
Flora competitiva
PROCESSO
CORRESPONDENTE
Cozimento
Resfriamento, congelamento
Secagem, salga, açúcar
Acidificação.
Renovação de oxigênio.
Cura, defumação, Cons.
Fermentação.
1) Os fatores apresentam intensidades diferentes.
t e Eh: não são essenciais
pH: alguma importância
Aw e pres.: são os principais fatores responsáveis
pela estabilidade do produto
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Teoria dos obstáculos de Leistner
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
Exemplos:
2) Com contaminação inicial baixa, poucos fatores
de
obstáculos são necessários.
3) Com contaminação inicial alta os microorganismos
ultrapassam qualquer fator de obstáculos, desencadeando
processo
de
deterioração
ou
possibilidade
de
envenenamento alimentar.
Teoria dos obstáculos de Leistner
Exemplos:
4) Efeito Trampolim: altos teores de vitaminas e nutrientes
possibilitam o desenvolvimento de microrganismos.
Os fatores de obstáculos devem agir intensamente
para garantir a estabilidade microbiológica.
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