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Termobacteriologia de Alimentos

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TA912 (TERMOBAC) - P1
ESTERILIDADE COMERCIAL
- Ausência de MO capazes de se multiplicarem e de deteriorarem o produto nas
condições normais de armazenamento e de MO patogênicos capazes de se
multiplicarem no produto
- Não existe o termo “estéril”, e sim “estéril comercialmente”
- Esterilização absoluta não existe!
- Como atingir a esterilidade comercial:
- Aplicação de quantidade suficiente de calor (milho)
- Aplicação combinada de calor e redução de pH → acidifica depois aquece
(palmito - não suporta muito calor)
- Aplicação combinada de calor e redução de Aw (não é comum no Brasil)
- Importante definir o MO alvo do processamento
- Alguns MO não são destruídos no processamento, mas eles não conseguem se
multiplicar nas condições de armazenamento → não são o alvo
- MO termófilos: T de multiplicação > 43ºC
Por que o pH 4,6 é tão importante?
- Abaixo do pH 4,6 o Clostridium botulinum não consegue se multiplicar em alimentos
- C. botulinum é a bactéria patogênica mais resistente (química e fisicamente)
encontrada em alimentos
- C. botulinum
- Bactéria esporulada
- Estrutura altamente refrátil
- Baixa quantidade de água
- Muito difícil de destruir
- Em condições favoráveis → estrutura vegetativa (toxina muito letal, usada
como arma biológica)
- Quando essas condições são alteradas → produção de esporo
- D121,1ºC = 0,21 minutos (do esporo)
- Geobacillus stearothermophilus
- Bactéria termófila
- T ótima = 55ºC
- D121,1ºC = 4 - 5 minutos (mais termorresistente)
- MO deteriorante, mas não patogênico
Principais fontes de contaminação em alimentos termoprocessados
- Solo, meio ambiente, água → condições de processamento e armazenagem,
equipamentos → embalagens, estocagem
- Bactérias esporuladas: presentes no solo, podem se estabelecer nos equipamentos
- Suco de laranja: Alicyclobacillus → solo
- Consegue se multiplicar em equipamentos
- Processo de desidratação: aumenta a concentração de esporos por quantidade
- MP de atenção
Causas da deterioração de alimentos termoprocessados e envasados
- Natureza química: corrosão da lata
- Natureza física: enchimento excessivo da lata, espaço livre inadequado, exaustão
deficiente, operação incorreta da autoclave, vácuo excessivo
- Natureza microbiológica: deterioração por grupos microbianos específicos → fácil de
descobrir onde foi contaminado
- MP contaminada
- Resfriamento inadequado
- Armazenamento em altas temperaturas
- Sub-processamento térmico
- Vazamento de latas
- Tipos de defeitos das latas:
- Swell: abaulamento por pressão interna devido ao gás gerado por atividade
microbiana ou química. Pode ser hard ou soft swell
- Flipper: na aparência normal, uma extremidade se abre quando a lata bate
contra um objeto sólido, mas volta ao normal sobre pressão leve
- Springer: uma lata com uma extremidade permanentemente abaulada, que
volta à posição normal se forçada
- Leakage: lata perfurada
- Overfilled can: possui extremidades convexas devido ao enchimento excessivo
e é considerado estragado
Grupos microbianos envolvidos na deterioração de alimentos termoprocessados e
envasados
- Microrganismos termófilos e termotolerantes
- Flat Sour- produção de ácido, mas não gás (flat).
- Bacillus coagulans, Geobacillus stearothermophilus
- Termófilos facultativos, anaeróbios facultativos (soft swell): produzem gás,
algumas vezes ácido e off-flavor
- Bacillus subtilis
- Termófilos facultativos: produzem off flavor
- Alicyclobacillus
- Anaeróbios não produtores de H2S (hard swell)
- Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum
- Anaeróbios produtores de H2S: escurecimento do produto
- Desulfotomaculum nigrificans
- Microrganismos mesófilos
- Anaeróbios facultativos: MO esporulados com resistência térmica mediana
- Bacillus circulans, B. laterosporus, B. brevis, B. macerans, B. pumilus,
B. polymyxa (Paenibacillus), B. betanigrificans (hidrolisam amido).
- Putrefatos anaeróbios: mais importantes para a segurança alimentar
- C. botulinum, C. sporogenes (cepa PA3679) (não patógeno,
deteriorante, utilizado como surrogate/indicador para avaliar o
processo)
- Microorganismos mesófilos ácido-tolerantes
- Alguns MO, bolores termorresistentes e comuns, leveduras
- Byssochlamys, Neosartorya, Eupenicillium e Talaromyces.
Teste de esterilidade comercial
- Alimentos de baixa acidez
(PEGAR IMAGEM DA TABELINHA PARA IDENTIFICAÇÃO DA CAUSA)
- Alimentos de alta acidez
(PEGAR IMAGEM DA TABELINHA PARA IDENTIFICAÇÃO DA CAUSA)
INATIVAÇÃO MICROBIANA
- Pasteurização: aplicação de calor para inativação microbiana em alimentos com pH <
4,6 (alta acidez)
- Processo menos intenso
- Esterilização: aplicação de calor para inativação microbiana em alimentos com pH >
4,6 (baixa acidez)
- A inativação começa a acontecer quando a temperatura do processo passa um pouco
da temperatura máxima de multiplicação
- Tratamentos térmicos são aplicados para a destruição de MO alvo
- MO alvo: depende da composição química do alimento, da embalagem, das condições
de estocagem, etc.
Como os MO morrem?
- Perda da capacidade de multiplicação (ausência de unidades formadoras de colônia -
UFC - nas placas)
- Diversas técnicas para a avaliação da viabilidade celular
- Técnicas moleculares: integridade molecular (potencial de membrana,
integridade da membrana, citometria de fluxo), atividade metabólica,
capacidade de resposta (teste DVC, detecção de respiração celular, detecção
de síntese de mRNA), presença de ácidos nucleicos (PCR, RT-PCR, NASBA,
SDA, hibridação, coloração, citoquímica)
- Contagem em placas: mais utilizada em estudos de inativação para processos
térmicos
- Inativação microbiana: segue uma ordem exponencial em função do tempo à uma
certa temperatura
- Cinética log-linear: segue o mesmo comportamento independente da
quantidade de MO (as retas tem a mesma inclinação no gráfico)
- Característica do MO
- Nem todas as células de um mesmo M morrem ao mesmo tempo (a taxa de inativação
varia entre os sorotipos, e dentro de cada sorotipo, entre as cepas)
Desvios da cinética log-linear
- Quando a cinética é log linear, é possível obter parâmetros cinéticos que descrevem a
morte microbiana
- Com os desvios, os parâmetros são diferentes (afeta os parâmetros do processo)
Determinação das taxas de inativação
- Permite comparar a resistência de diferentes espécies e diferentes temperaturas para
uma mesma espécie, e descrever, em termos quantitativos, o impacto de parâmetros
ambientais
- VALOR D: tempo necessário para reduzir em 1 ciclo log uma população de MO em
determinada temperatura → morte de 90% da população
- É um valor específico para um MO em uma temperatura específica e um
substrato específico
- Inativação microbiana:
- K = taxa que o MO será reduzido em determinada concentração e tempo (fator
de proporcionalidade)
- 𝑘 = 2,303𝑡 × 𝑙𝑜𝑔
𝑁
0
𝑁
𝐹
⇒ 𝑡 = 2,303𝑘 × 𝑙𝑜𝑔
𝑁
0
𝑁
𝐹
- 1𝐷 =
𝑙𝑜𝑔𝑁
0
−𝑙𝑜𝑔𝑁
𝐹
𝑡 ⇒ 𝑡 = 𝐷 × (𝑙𝑜𝑔𝑁0 − 𝑙𝑜𝑔𝑁𝐹)
- t = tempo de aquecimento
- D = tempo requerido para destruir 90% das células
- N0 = número inicial de células microbiana
- NF = número de células microbianas sobreviventes após um tempo t de
aquecimento
- VALOR Z: variação de temperatura necessária para reduzir em um ciclo log a
população de MP no valor D
- Indica como a variação da temperatura afeta a resistência térmica do MO
- Z de nutrientes geralmente é mais alto que o de MO, e, portanto, não são
afetados durante o tratamento térmico
- 𝐷
2
= 𝐷
1
× 10
𝑇
1
−𝑇
2
𝑧
- 𝑙𝑜𝑔𝐷
1
− 𝑙𝑜𝑔𝐷
2
=
𝑇
2
−𝑇
1
𝑍
- LETALIDADE (número de reduções decimais) - (GAMA): diferença logarítmica
entre N0 e NF do alimento
- Depende do MO e do processo térmico
- γ = 𝑙𝑜𝑔𝑁
0
− 𝑙𝑜𝑔𝑁
𝐹
- VALOR F: tempo necessário para causar uma determinada destruição do MO em uma
determinada temperatura.
- 𝐹 = 𝐷 × γ
- No gráfico de N x t (o mesmo gráfico para
encontrarmos o valor D), o valor F é onde cruza com o
eixo X
- Considerando um mesmo valor de NF e que o valor
D de um MO não muda, quanto maior o valor de N0, maior
o valor de F- F0 é o valor F para o C. botulinum (tempo necessário para causar uma certa
destruição à 121,1 ºC, considerando z = 10ºC).
- PUNE (PNSU): Probabilidade de Não Estéreis
- “Ponto final” do processo térmico, determinado com o objetivo de proteger a
saúde pública ou animal e reduzir perdas econômicas
- PUNE = NF (por embalagem - PUNE = 10-6 → 1 embalagem contaminada e
1.000.000)
- O PUNE varia de acordo com o MO alvo, com a embalagem do alimento e
com as condições de estocagem do produto
- Termófilos:
- Para T estocagem < 30ºC: PUNE = 10-2 ou 10-3
- Para T estocagem de 55ºC: PUNE = 10-6
- Mesófilos: PUNE = 10-6
- Clostridium botulinum: PUNE = 10-9
- Como verificar o PUNE em um processo: inocular uma certa concentração de
MO no alimento estudado e analisar se o PUNE (ou NF) foi atingido com
aquele processo térmico seguindo os parâmetros pré determinados
Testes de resistência térmica
(PEGAR NO SLIDE)
MICROBIOLOGIA PREDITIVA
- Uso de modelos matemáticos para predizer o comportamento microbiano
- A resposta microbiana a fatores ambientais é reprodutível. Assim, conhecendo-se o
comportamento dos MO nesses ambientes, é possível predizer o comportamento em
ambientes similares
- Modelos preditivos: multiplicação, contaminação cruzada, sobrevivência, interação
entre MO, inativação
- Como funcionam:
- Determinar o valor D para algumas temperaturas → ajustar uma equação
- Obter os parâmetros (no caso, o valor D)
- Obter os valores D com a equação
- Ajustar a equação do D em função da temperatura
- Encontrar o valor z
- Substratos genéricos: meios microbiológicos ajustados à condições ambientais
específicas (usado para maiores quantidades de testes, sendo feito primeiro nesses
meios - se necessário - para depois passar para um alimento)
- Substrato específico: um alimento em particular (mais usado)
Classificação dos modelos preditivos
- Modelos primários: descrevem a evolução da população em função do tempo (tipo
valor D)
- 𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁) = 𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁
0
) −
𝑘
𝑚𝑎𝑥
× 𝑡
𝑙𝑛(10)
- Desvios da cinética log-linear:
- Ombro:
- Início mais lento da inativação
- Razões:
- Grupos ou aglomerados (evitados com
agitadores)
- Período em que as células podem
ressintetizar componentes vitais
- Composição do meio (gorduras, proteínas,
baixa umidade) → dificultam o aumento da temperatura
- Grande número de moléculas vitais
precisam ser inativadas
- Cauda:
- Uma porção da população tem uma taxa de
inativação mais lenta
- Razões:
- Teoria vitalística: indivíduos não são
idênticos (indivíduos apresentam diferentes resistências
térmicas)
- Teoria mecanística: a cauda é uma
característica normal da inativação (adaptação ao calor, ou o
calor não alcança algumas células); heterogeneidade do MO,
to tratamento térmico, erros de enumeração, agrupamento
dos MO
- Modelo Bifásico: descreve curvas do tipo linear, linear com cauda, sigmoidal,
linear com ombro
- Parâmetros:
f é a fração da população inicial na maior subpopulação
1 - f é a fração da população inicial em menor subpopulação
Kmax é a taxa de inativação das duas subpopulações
𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁) = 𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁
0
) + 𝑙𝑜𝑔
10
(𝑓. 𝑒
−𝑘
𝑚𝑎𝑥,1
.𝑡
+ (1 − 𝑓). 𝑒
−𝑘
𝑚𝑎𝑥,2
.𝑡
- Modelo de Geeraerd: descreve curvas do tipo linear, linear com cauda,
sigmoidal, linear com ombro
- Parâmetros:
Kmax é a taxa de inativação (1 unidade por tempo)
Cc é o estado fisiológico das células
Nres e a densidade da população residual (UFC/mL)
S é o comprimento do ombro (shoulder length)
𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁) = 𝑙𝑜𝑔
10
[(10
𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁
0
)
− 10
𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁
𝑅𝑒𝑠
)
). 𝑒
−𝐾
𝑚𝑎𝑥
.𝑡
. 𝑒
𝑘
𝑚𝑎𝑥
×𝑆1
1+(𝑒
𝑘
𝑚𝑎𝑥
×𝑆1
−1)𝑒
𝑘
𝑚𝑎𝑥
×𝑡( ) + 10𝑙𝑜𝑔10(𝑁𝑅𝑒𝑠)]
- Modelo do tipo Welbull: descreve curvas do tipo linear, côncavas e convexas
- Parâmetros:
p é o parâmetro de curvatura (adimensional)
δ é o tempo para a primeira redução decimal/logarítmica
𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁) = 𝑙𝑜𝑔
10
(𝑁
0
) − 𝑡δ( )
𝑝
- Modelos Secundários: descrevem a influência de parâmetros ambientais nos
parâmetros dos modelos primeiros (tipo valor z)
- Modelos Terciários: modelos preditivos primários e/ou secundários validados e
instituídos num software de fácil uso
- Usado para facilitar os outros modelos

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