Fatores intrínsecos e extrínsecos que interferem no crescimento microbiano em alimentos

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Departamento de Microbiologia
Instituto de Ciências Biológicas
Universidade Federal de Minas Gerais
http://www.icb.ufmg.br/mic
As bactérias, bolores e leveduras são agentes potenciais de deterioração de alimentos e potenciais 
patógenos. Conhecer os fatores que levam a inibição ou favorecem o crescimento dos microrganis-
mos é essencial para a conservação dos alimentos.
O crescimento e a capacidade de sobrevivência de microrganismos em um alimento dependem de 
fatores intrínsecos e extrínsecos (Fig. 1). Os fatores intrínsecos são os relacionados com o próprio 
alimento, já os extrínsecos relacionam com o ambiente em que o alimento se encontra.
Dentre os fatores intrínsecos encontramos:
	 -	Atividade	de	água	(Aa)
 - pH
 - Potencial de oxi-redução
 - Composição química
	 -	Presença	de	fatores	antimicrobianos	naturais
 - Estrutura biológica
 - Interação entre microrganismos
Dentre os extrínsecos encontramos:
 - Temperatura ambiental
 - Composição gasosa 
	 -	Umidade	relativa	do	ambiente
Fatores intrínsecos e extrínsecos que interferem 
no crescimento microbiano em alimentos
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Fatores Intrínsecos
1. Atividade de Água (Aa ou aw)
A	atividade	de	água	é	o	parâmetro	que	mede	a	disponibilidade	de	água	de	um	alimento.	Ele	repre-
senta	á	água	que	está	livre,	ou	seja,	a	água	que	não	está	ligada	a	macromoléculas	por	forças	físicas.	
A	água	livre	está	disponível	para	agir	como	solventes	ou	participar	de	reações	químicas	e,	portanto	
pode ser aproveitada por microrganismos. Os valores de Aa variam de 0 a 1.
Aa = P/Po
Onde,	P	=	pressão	parcial	de	vapor	da	água	contida	no	alimento	e	Po		=	pressão	de	vapor	da	água	
pura.
A	adição	de	algumas	substâncias	como,	sais	e	açúcar,	reduz	o	valor	de	Aa	de	um	alimento	por	redu-
zir	o	valor	da	pressão	parcial	de	vapor	de	água	no	alimento.	A	remoção	de	água	(desidratação)	e	o	
congelamento também levam a essa redução.
Os	microrganismos	possuem	valor	máximo,	mínimo	e	ótimo	de	Aa	para	sua	multiplicação.	O	limite	
máximo para o crescimento microbiano é um pouco menor do que 1,00, já que esse valor corres-
ponde	a	Aa	da	água	pura.	Na	tabela	abaixo	encontramos	os	valores	mínimos	de	Aa		para	a	multipli-
cação de microrganismos.
Tabela 1- Valores mínimos de Aa para multiplicação de alguns microrganismos
Organismos Aa
Bactérias deteriorantes
Leveduras deteriorantes
Bolores deteriorantes
Bactérias	halofílicas
Bolores	xerofílicos	Bolores	xerofílicos
Leveduras	osmofílicas
Clostridium	botulinun	tipo	E
Pseudomonas spp.
Acinetobacter spp.
Escherichia coli
Enterobacter aerogenes
Bacilus subtilis
Clostridium botulinum tipos A e B
Candida utilis
Vibrio parahaemolyticus
Botrytis cinérea
Rhizopus stolonifer
Mucor spinosus
Candida scottii
Trichosporon pullulans
0,9
0,88
0,80
0,75
0,97
0,97
0,96
0,61
0,65
0,96
0,95
0,95
0,94
0,93
0,93
0,93
0,94
0,94
0,91
0,92
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pH
Temperatura,	atividade	de	água	e	disponibilidade	de	nutrientes	são	independentes,	portanto	em	
qualquer	temperatura	a	capacidade	de	microrganismo	multiplicar	abaixa	quando	a	Aa	abaixa.		Ou-
tros	fatores	intrínsecos	interferem	nos	efeitos	da	Aa.	Quanto	mais	próximo	da	temperatura	ótima,	
mais larga é a faixa de Aa em que o crescimento microbiano é possível, quanto mais distante do 
valor	ótimo	de	pH,	maior	a	Aa	necessária	para	o	crescimento	microbiano	e	a	presença	de	nutrientes	
amplia a faixa de Aa onde o crescimento é possível.
Candida zeylanoides
Staphylococcus aureus
Alternaria citri
Penicillium patulum
Zygosaccharomyces rouxii
Xeromyces bisporus
Aspergillus echinulatus 
0,86
0,84
0,81
0,90
0,61
0,62
0,64
Os microrganismos possuem valores de pH 
mínimo,	ótimo	e	máximo	para	 sua	multi-
plicação . O pH neutro (6,5-7,5) é o mais 
favorável para o crescimento da maioria 
dos microrganismos, porém o crescimen-
to de alguns microrganismos é favorecido 
pelo meio ácido (FIG 2.).
Em relação ao pH, os alimentos podem ser 
subdivididos em três grupos: alimentos de 
baixa	acidez,	que	possuem	pH	superior	a	
4,5; alimentos ácidos, que tem pH entre 
4,0 e 4,5,e os alimentos muito ácidos, que 
tem pH inferior a 4,0. Esta subdivisão está 
baseada	em	pH	mínimo	para	multiplicação	
e produção de toxina de Clostridium botu-
linum	e	no	pH	mínimo	para	multiplicação	
de bactérias.
Figura 2- pH favorável pra o crescimento de alguns microrganis-
mos
Assim,	alimentos	de	baixa	acidez,	são	os	mais	sujeitos	a	multiplicação	microbiana,	tanto	de	espécies	
patogênicas	quanto	de	deteriorantes.	Nos	alimentos	ácidos,	há	predominância	de	crescimento	de	
leveduras, de bolores e de algumas espécies bacterianas. Já nos muito ácidos, o crescimento micro-
biano é restrito a bolores e leveduras.
A concentração de sal e a temperatura são fatores que interagem com o pH. O pH diminui com o 
aumento	da	temperatura,	já	a	concentração	de	sal		tem	efeitos	específicos	para	cada	tipo	de	sal	em	
concentrações	definidas.
4. Composição química
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Para	que	os	microrganismos	se	multipliquem	é	necessário	que	alguns	nutrientes	estejam	disponí-
veis. Esses nutrientes são: água, fonte de energia, fonte de nitrogênio, vitaminas e sais minerais. 
As	fontes	de	energia	utilizadas	principalmente	pelos	microrganismos	são,	os	açucares,	alcoóis	e	ami-
noácidos,	porém	alguns	microrganismos	podem	utilizar	açucares	mais	complexos,	como	amido	e	
celulose.	Uma	minoria	de	microrganismos	utiliza	lipídeos	como	fonte	de	energia.
Uma	grande	variedade	de	compostos	nitrogenados	pode	ser	utilizada	como	fonte	de	nitrogênio,	
porém a mais importante são os aminoácidos.
As vitaminas mais importantes como fatores de crescimento de microrganismos são: as vitaminas 
do	complexo	B,	a	biotina	e	o	ácido	pantotênico.	Essas	vitaminas	fazem	parte	de	diversas	coenzimas	
envolvidas	em	reações	metabólicas	e	por	isso	são	importantes	fatores	de	crescimento.
Os	minerais	são	essenciais	para	a	multiplicação	microbiana,	pois	estão	envolvidos	em	muitas	rea-
ções	enzimáticas.	Os	minerais	mais	importantes	são:	sódio,	potássio,cálcio,magnésio,ferro,cobre,zi
nco e outros.
3. Potencial de oxi-redução (Eh)
Potencial de oxi-redução é a facilidade com que determinado substrato ganha ou perde elétrons. 
Quanto	mais	reduzido	é	um	composto,	mais	negativo	é	seu	potencial	de	oxi-redução	e	quanto	mais	
oxidado,	mais	positivo	é	seu	potencial.	Para	sua	multiplicação,	microrganismos	aeróbios	requerem	
Eh	positivo	(oxidado)	e	diminuem	Eh	do	meio	à	medida	em	que	crescem	(reduz	o	oxigênio	do	meio),	
enquanto	microrganismos	 anaeróbios	 requerem	Eh	negativo	 (reduzido)e	o	 Eh	 tende	a	 ser	 	mais	
negativo	com	o	aumento	da	alcalinidade	do	meio.	Existem	também	as	bactérias	microaerófilas,	que	
são	bactérias	aeróbias	que	se	multiplicam	melhor	em	condições	ligeiramente	reduzidas.
Determinar	o	valor	de	Eh	de	um	alimento	é	muito	difícil,	devido	as	interações	da	tensão	de	oxigênio	
que envolve o alimento com compostos químicos que agem sobre o valor de Eh.
Antimicrobianos naturais
A	presença	de	algumas	substâncias	em	alimentos	que	tem	a	capacidade	de	retardar	ou	até	mesmo	
impedir	a	multiplicação	microbiana	está	 relacionada	com	a	estabilidade	dos	alimentos	 frente	ao	
ataque de microrganismos.
Abaixo	temos	exemplos	de	alguns	alimentos	e	seus	antimicrobianos	naturais:
	 -	Condimentos:	possuem	óleos	essenciais	com	função	antimicrobiana.	Eugenol	no	cravo,	ali-
cina	no	alho,	aldeído	cinâmico	e	eugenol	na	canela	e		alil-isotiocianato	na	mostarda.-	Ovo:	A	clara	do	ovo	é	rica	em	Lisozima,	enzima	capaz	de	destruir	a	parede	celular	bacteria-
na,	além	de	um	pH	desfavorável	a	multiplicação.
	 -	Leite:	Possui	substâncias	antimicrobianas	naturais,	especificas	e	inespecíficas,	como	Imu-
noglobulinas, fator de complemento macrófagos e linfócitos. Possui também um sistema lactope-
roxidase, que através da quebra de peróxidos presentes no leite, libera oxigênio que promove a 
oxidação	de	grupos	SH	de	enzimas	vitais	ao	microrganismo.
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Estruturas biológicas
As	estruturas	biológicas	funcionam	como	barreiras	mecânicas	para	penetração	de	microrganismos.	
Como	exemplo	temos:	cascas	de	nozes,	frutas	e	ovo,	pele,	película	que	envolve	sementes.
Interações entre microrganismos
Quando	os	microrganismos	se	multiplicam	em	alimentos	produzem	metabólitos	que	podem	alterar	
a	capacidade	de	sobrevivência	e	de	multiplicação	de	outros	microrganismos	presentes	nesse	ali-
mento.	As	bactérias	láticas	podem	alterar	o	pH	do	alimento,	tornando	o	meio	ácido	de	mais	para	o	
crescimento	de	outros	microrganismos.	Já	a	alcalinização	do	meio,	por	aminas	formadas	por	ação	
de descarboxilases, torna o meio propicio para o crescimento dos microrganismos anteriormente 
inibidos pelo meio ácido.
Algumas	bactérias	produzem	metabólitos	que	são	essenciais	para	o	crescimento	de	outras,	como	
a Pseudomonas aeruginosa	que	produz	a	tiamina	e	triptofano	que	são	essenciais	para	o	Staphylo-
coccus aureus.Outras	bactérias	são	capazes	de	produzir	substâncias	com	atividade	bactericida,	de-
nominada	de	bacteriocinas,	um	exemplo	é	a	Colicina	que	é	produzida	por	determinadas	cepas	de	
E. coli.
Fatores Extrínsecos
1. Temperatura ambiental
A temperatura é o fator ambiental mais importante no crescimento microbiano. Os microrganismos 
podem	se	multiplicar	em	uma	grande	faixa	de	temperatura.	De	acordo	com	a	temperatura	ideal	de	
multiplicação	os	microrganismos	podem	ser	classificados	em:	
	 -	Psicrófilos:	possuem	temperatura	ótima	de	multiplicação	entre	10ºC	e	15ºC.	Multiplicam-
-se em alimentos refrigerados e são os principais agentes deteriorantes de carnes, pescados, ovos, 
frangos e outros.
	 -	Psicrotróficos:	possuem	temperatura	ótima	de	multiplicação	entre	0ºC	e	7ºC.	Assim	como	
os	psicrófilos,	possui	a	característica	de	se	multiplicar	em	alimentos	refrigerados.
	 -	Mesófilos:	possuem	temperatura	ótima	de	multiplicação	entre	25ºC	e	40ºC.	Correspon-
dem	a	maioria	dos	microrganismos	de	importância	nos	alimentos,	inclusive	os	patógenos.
	 -	Termófilos:	possuem	temperatura	ótima	de	multiplicação	entre	45ºC	e	65ºC.		São	exem-
plos: bactérias patogênicas e deteriorantes pertencentes aos gêneros Bacillus e Clostridium.
2.Umidade Relativa do Ambiente
A	atividade	de	água	e	a	umidade	relativa	do	ambiente	se	correlacionam.	Se	o	alimento	estiver	em	
equilíbrio	com	a	atmosfera	a	umidade	relativa	(UR)	será	igual	a	Aa	X	100.
O alimento pode absorver umidade do ambiente e aumentar sua Aa quando for conservado em 
ambientes	com	UR	superior	à	sua	ou	perder	água	se	a	umidade	do	ambiente	for	 inferior	a	sua,	
diminuindo	o	valor	de	Aa.	Essas	alterações	de	Aa	provocam	modificações	na	capacidade	de	multi-
plicação dos microrganismos.
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3.Composição Gasosa do Ambiente
A	composição	gasosa	do	ambiente	em	que	um	alimento	for	conservado	pode	selecionar	os	tipos	
de	microrganismos	que	irão	predominar	no	alimento.	Microrganismos	aeróbios	se	multiplicam	na	
presença	de	oxigênio	enquanto	microrganismos	anaeróbios	se	multiplicam	na	ausência	de	oxigênio.
Recursos	tecnológicos	que	levam	a	modificações	na	composição	gasosa	do	ambiente	são	muito	uti-
lizados,	já	que	essas	modificações	são	capazes	de	causar	alterações	nos	microrganismos	que	vivem	
e	se	multiplicam	em	um	alimento.	A	atmosfera	modificada	é	um	destes	recursos,	onde	o	oxigênio	é	
parcialmente	ou	totalmente	substituído	por	outros	gases,	outros	exemplos	são:	embalagens	conten-
do	combinações	entre	oxigênio,	nitrogênio	e	gás	carbônico,	embalagens	a	vácuo	e	atmosferas	con-
tendo	CO2,	que	são	bastante	empregadas	para	prolongar	o	armazenamento	de	frutas	e	de	carnes	
vermelhas.
4.Conceito dos Obstáculos de Leistner
Os	fatores	intrínsecos	e	extrínsecos	possuem	efeitos	aditivos,	sinergísticos	ou	até	mesmo	antagôni-
cos	entre	si.	O	conceito	dos	obstáculos	de	Leistner	nada	mais	é	do	que	o	estudo	das	interações	entre	
os	fatores	intrínsecos	e	extrínsecos	que	afetam	a	capacidade	de	sobrevivência	e	de	multiplicação	dos	
microrganismos nos alimentos. Por exemplo:
 - Se todos os fatores (Aa, pH, Eh, temperatura e conservador químico) contribuir igualmente 
no crescimento microbiano, esse crescimento é bloqueado e o alimento é estável e seguro.
	 -	Apenas	o	fatores	(Aa,pH,Eh	e	conservador	químico)	conseguem	garantir	a	estabilidade	mi-
crobiana.
	 -	Um	único	fator	intrínseco	(Aa)		pode	ser	suficiente	para	garatir	a	estabilidade.
	 -	Se	o	alimento	já	possuir	uma	carga	microbiana	elevada,	os	quatro	fatores	serão	insuficientes	
para controlar o crescimento microbiano.
 - Se o alimento for enriquecido com nutrientes,o que causa um elevado crescimento micro-
biano, a intensidade dos fatores (obstáculos) deve ser aumentada.
	 -	Se	o	metabolismo	microbiano	já	estiver	afetado	menos	obstáculos	são	necessários.
	 -	Se	os	obstáculos	agirem	sinergicamente	o	efeito	final	será	o	mais	eficiente.
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Literatura sugerida