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Microbiologia de Alimentos Responsável pelo Conteúdo: Prof.ª Dr.ª Elisa Mara Prioli Ciapina Rochedo Revisão Textual: Prof.ª Dr.ª Luciene Oliveira da Costa Granadeiro Importância dos Microrganismos nos Alimentos Importância dos Microrganismos nos Alimentos • Entender o papel dos microrganismos nos alimentos como agentes de deterioração microbiana; • Conhecer os microrganismos patogênicos, que representam riscos à saúde, relacionados às Doenças Transmitidas por Alimentos (DTA); • Conhecer os benefícios dos microrganismos relacionados ao alimento. OBJETIVOS DE APRENDIZADO • Introdução; • Importância dos Microrganismos nos Alimentos; • Alterações Químicas Indesejáveis dos Alimentos Provocadas por Microrganismos (Biodeterioração ou Deterioração Microbiana); • Doenças Transmitidas por Alimentos (DTAs): Agentes Biológicos e Doenças Relacionadas; • Benefícios dos Microrganismos. UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos Introdução Agora que você já tem uma visão geral dos microrganismos, como crescem e como podem ser controlados, vamos enfatizar a importância deles na área de alimentos. Justamente por entenderem que os microrganismos podem estar presentes em dife- rentes ambientes, é necessário estudar como eles podem interagir com os alimentos. Essa interação pode ser indesejável ou benéfica. Quando pensamos em processos de deterioração microbiana dos alimentos, as alterações químicas provocadas podem levar à total inutilização do alimento. Além disso, eles podem ser veículos de transmissão de microrganismos e/ou suas toxinas, levando às infecções e intoxicações alimentares. Você já se perguntou o porquê de um alimento se deteriorar mais rapidamente que o outro? Qual a diferença entre infecção e intoxicação alimentar? O que causam as doenças transmitidas por alimentos, as DTA? Mas, com tantas coisas ruins, os microrganismos podem mesmo trazer benefí- cios? A resposta é: sim! Muito nos beneficiamos com os produtos derivados do meta- bolismo de bactérias e fungos, basta entender e conseguir as modificações desejáveis dos alimentos, como o caso de queijos, bebidas e pães. Nesta unidade, vamos abordar esses assuntos, de modo que fique mais evidente a necessidade de aprender a conviver com os microrganismos. Importância dos Microrganismos nos Alimentos Quando pensamos em microrganismos e alimentos, é necessário analisar como essa interação pode ocorrer. Os microrganismos apresentam papéis de extrema importância nos alimentos no que diz respeito às alterações químicas indesejáveis dos alimentos, provocadas por microrganismos, que levam à deterio- ração; doenças Transmitidas por Alimentos (DTAs) e uso de microrganismos na fabricação de alimentos. Alterações Químicas Indesejáveis dos Alimentos Provocadas por Microrganismos (Biodeterioração ou Deterioração Microbiana) Os alimentos podem sofrer alterações químicas indesejáveis com o crescimento dos microrganismos, como mudança de cor, sabor, odor e textura. Esse processo recebe o nome de deterioração microbiana ou biodeterioração. 8 9 De acordo com os fatores intrínsecos dos alimentos, visto em outra unidade, os alimentos podem ser mais suscetíveis ou resistentes à deterioração, interferindo na sua vida útil. A vida útil (ou tempo de prateleira) de um alimento é o tempo que compreende o tempo entre produção e consumo do produto, sem perder suas características e qualidade. Por exemplo: alimentos como ovo, carnes frescas, aves e pescado frescos, frutas frescas e vegetais têm Aa > 0,95, assim, esses produtos serão degradados por uma série de microrganismos, tanto bactérias como fungos. Já alimentos como frutas se- cas, que têm Aa entre 0,51 e 0,89, são menos suscetíveis à deterioração e, quando degradadas, o predomínio será dos fungos que são menos exigentes em relação à Aa. Dessa forma, as frutas secas têm uma vida útil maior que as frutas frescas. Bac- térias deteriorantes precisam de, no mínimo, atividade de água de 0,9 e fungos já podem crescer a partir de Aa 0,6. Em relação ao pH, alimentos muito ácidos (pH<4) ou ácidos (pH entre 4 e 4,5) como limão, laranja, uva, azeitona têm menor condição para proliferação de microrganismos, restringindo ao crescimento de fungos e pou- quíssimas bactérias. Além dos fatores intrínsecos, fatores extrínsecos interferem na vida útil de um alimento. Enquanto os fatores intrínsecos estão relacionados às características dos pró- prios alimentos, os fatores extrínsecos dizem respeito às condições onde os alimen- tos são mantidos. Os fatores extrínsecos, como temperatura ambiental, umidade relativa do ambiente, composição gasosa do ambiente interferem no crescimento e controle dos microrganismos. Como já visto, os microrganismos apresentam uma temperatura ótima de cresci- mento – manter um alimento a uma determinada temperatura ambiente vai acelerar ou reduzir o crescimento microbiano. Importante! Relembrar a classificação dos microrganismos em relação à temperatura – psícrofilos, psicrotróficos, mesófilos, termófilos. Em relação à umidade relativa do ambiente, existe uma correlação entre a ativi- dade de água (Aa) de um alimento e a umidade relativa do ambiente (UR). Alimentos conservados em ambientes com UR superior a sua Aa tendem a absorver umidade, o que acarretará num aumento da sua atividade de água. Já os alimentos mantidos em umidade relativa menor que sua Aa tenderão a perder água, reduzindo sua Aa. Dessa forma, os alimentos devem ser estocados em locais adequados para não ocorrerem variações que acarretem deterioração dos alimentos de forma mais acelerada. 9 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos No que diz respeito à composição gasosa do ambiente que está o alimento, os microrganismos aeróbios, anaeróbios, os microaerófilos e os facultativos terão seu crescimento alterado de acordo com a atmosfera imposta. Atmosferas modificadas, onde o oxigênio é total ou parcialmente substituído, são empregadas para conter a proliferação dos microrganismos. As embalagens a vácuo e embalagens com diferen- tes combinações de oxigênio, nitrogênio e gás carbônico são utilizadas como recurso para aumentar a vida útil do alimento. Quando falamos em deterioração microbiana dos alimentos, temos que lembrar que os microrganismos estão utilizando o alimento como nutrientes para eles cres- cerem. Vamos ver, portanto, como ocorre a degradação dos diferentes componentes químicos presentes nos alimentos. Os carboidratos são importantes para a obtenção de energia pelos microrganismos. O metabolismo pode ser na presença de oxigênio – metabolismo oxidativo – e há predo- minância de microrganismos aeróbios e anaeróbios facultativos, gerando gás carbônico (CO2) e água (H2O) e sem acumular subprodutos (produtos intermediários do metabolis- mo). Na ausência de oxigênio, ocorre o metabolismo fermentativo (fermentação) e as bac- térias anaeróbias estritas e facultativas acumulam produtos intermediários ou finais que afetam as características dos alimentos como álcool, ácido lático, ácido acético e outros. A fermentação é definida como um processo que libera energia a partir de açúcares ou ami- noácidos e outras; não requer oxigênio (mas pode ocorrer na sua presença); utiliza uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons como o piruvato e acetaldeído (moléculas do metabolismo microbiano) e, assim, não usa o oxigênio como aceptor final de elétrons no metabolismo; gera produtos como etanol e ácido lático. Quando se trata de consumir açúcares simples (monossacarídeos), os micror- ganismos podem realizar diferentes tipos de fermentação e essas fermentações podem ser classificadas de acordo com o produto final originado. • Fermentação lática: há produção de ácido lático e é realizada pelas bactérias do grupo lático ou bactérias láticas. Como exemplo, temos as bactérias dos gêneros Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, entre outras. Aqui, o piruvato (sinte- tizado na glicólise) é convertido a ácidolático pelo metabolismo dessas bactérias (consome moléculas de energia – ATP e coenzimas NAD+), conforme mostra a figura a seguir. Gl icó lis e Glicose Piruvato ADP NAD+2 NAD+2 2 NADH 2 NADH ATPNET 2 2 Ácido lático Re ge ne ra çã o de N AD + Figura 1 – Fermentação lática 10 11 Quando há predominância de produção de ácido lático, diz-se que a fermentação é homolática. Você Sabia? Nomenclatura científica: os nomes científicos têm origem latina e são utilizados em to- dos por cientistas em todo o mundo, independente da sua língua nativa. Para cada orga- nismo, são atribuídos dois nomes (binômio). Esses correspondem ao gênero e à espécie. Devem ser escritos sublinhados ou em itálico. O primeiro nome (do gênero) começa com a letra maiúscula e a espécie com letra minúscula, como exemplo, tem-se: bactéria da espécie Escherichia coli. Como esse sistema atribui dois nomes para cada organismo, é chamado de nomenclatura binominal. Existe uma hierarquia taxonômica, onde os or- ganismos são agrupados de acordo com as características relacionadas. Assim temos que um grupo de espécies relacionadas forma um gênero. Gêneros relacionados formam uma família. Um grupo de famílias similares forma uma ordem e um grupo de ordens similares forma uma classe. Classes formam filos, que, por sua vez, formam reinos, que são agrupados em domínios. Os organismos podem ser referidos pelo gênero e também deve ser escrito em itálico. • Fermentação alcoólica: há predomínio da produção de etanol. Realizada prin- cipalmente por leveduras e bactérias do gênero Zymomonas. Aqui, o piruvato é convertido a CO2 e acetaldeído e, posteriormente, o etanol. Quando há for- mação de produtos como diacetil, etanol e CO2 em proporções semelhantes, diz-se que é uma fermentação heterolática. A deterioração de sucos de frutas pode ocorrer assim, e o sabor de “maçã podre” é devido à presença de baixa concentração de acetaldeído e sulfeto de hidrogênio produzidos. A capacidade dos microrganismos de realizarem essas fermentações está relacio- nada com a presença de enzimas específicas. • Fermentação ácida mista ou fórmica: os produtos oriundos dessa fermentação são ácido lático, ácido succínico, ácido acético e ácido fórmico. Altera o pH dos alimentos a valores menores que pH 6. As principais bactérias fermentadoras são da família Enterobacteriaceae, como Salmonella, Escherichia, Proteus e Shigella; • Fermentação butírica: ocorre formação de ácido butírico, ácido acético, CO2, acetona, isopropanol e n-butanol. Realizada por bactérias anaeróbias como Clostridium. São responsáveis pela deterioração de alimentos enlatados ou en- vasados, termoprocessados e estufamento da lata; • Fermentação butanodióica: similar à fermentação mista, mas com menor pro- dução de ácidos. Microrganismos como Bacillus e Serratia são importantes representantes que fazem esse tipo de fermentação e estão envolvidos na dete- rioração de ervilhas, aspargos, pêssegos e tomates enlatados. As fermentações citadas ocorrem pela utilização de açúcares simples como a glicose. Mas os polissacarídeos (macromoléculas de carboidratos) podem também ser utilizados, apesar de poucos microrganismos serem capazes de degradar os polissacarídeos. 11 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos Destaca-se a degradação do: • Amido: reserva energética da célula vegetal que pode ser utilizado por bactérias e bolores que produzem a enzima amilase; • Celulose: presente na parede das células vegetais degradada por poucas bacté- rias celulolíticas que produzem enzima celulase, mas por muitos bolores. Figura 2 – Na figura, é possível ver o micélio branco/verde do bolor crescendo no tomate Fonte: Getty Images Pectinas encontradas ligadas à parede da célula vegetal e espaços intercelulares dos tecidos vegetais. Sua degradação ocorre por microrganismos pectinolíticos, que produzem enzimas como pectinesterase, levando à deterioração chamada “podri- drão mole”. Figura 3 – Nota-se a alteração na textura e cor das frutas Fonte: Getty Images Em relação à degradação das proteínas, elas são macromoléculas formadas pela união de monômeros de aminoácidos. Os aminoácidos (que tem grupo nitrogenado na sua composição) são unidos por meio de ligações peptídicas formando os peptí- deos e posteriormente, formam as macromoléculas de proteínas. As ligações pep- tídicas podem ser degradadas por meio de enzimas. Assim, uma proteína pode ser degradada até peptídeo por meio da enzima proteinase, e o peptídeo pode ser de- gradado até aminoácido por meio da enzima peptidase. Os microrganismos utilizam 12 13 as moléculas menores, e não as proteínas intactas, pois estas não podem atravessar a membrana plasmática dos microrganismos. A ruptura da proteína provoca amolecimento dos tecidos e alteração no aroma. A putrefação é um tipo de deterioração microbiana facilmente detectável, onde ocorre formação de substâncias como mercaptanas que tem odor pútrido. Pode ocorrer o processo de descarboxilação do aminoácido, onde o grupo carboxila é removido. Assim, geram-se grupos aminas voláteis que podem ser utilizadas como parâmetro de controle em pescados. A deterioração de pescado também é detectada pela formação de ácido fórmico, acético, butírico e outros. Na deterioração de proteínas, ocorre a produção de Sulfeto de Hidrogênio (H2S). Essa substância confere o odor de “ovo podre” nos alimentos deteriorados e é produzida a partir de aminoácidos contendo enxofre como a cisteína ou metionina. Uma alteração observada na deterioração das proteínas é o aumento do pH, que serve como indicador de degradação e monitoramento do produto. Importante! Na degradação de carboidratos, nota-se diminuição do pH e na deterioração de proteí- nas, há elevação de pH. Já a degradação de lipídeos é mais limitada. Os triglicerídeos são os principais lipídeos encontrados em alimentos. A presença de água irá determinar a ocorrência da degradação como em alimentos gordurosos, onde a presença de água permite o crescimento microbiano, como creme de leite, manteiga e margarina. As gorduras e óleos puros não são atacados por microrganismos devido à ausência de água. A rancificação é a deterioração da gordura. Esse processo pode ter participação microbiana (microrganismos lipolíticos), como também pode ser um processo que não depende dos microrganismos. Os microrganismos como as bactérias Pseudomonas fragi, Staphylococcus aureus, bolores como Aspergillus flavus, Penicillium roqueforti e leveduras como Cândida lipolytica, produzem lipases que quebram os lipídeos, liberando os ácidos graxos que os formam. Alterações na viscosidade do alimento podem ser observadas nos processo de degradação (decomposição) do alimento. Alguns microrganismos produzem polissa- carídeos durante seu crescimento. Essas substâncias alteram o alimento promovendo a formação de limo superficial em alimentos sólidos (limosidade) e aumento da visco- sidade dos alimentos líquidos. Bactérias como Leuconostoc mesenteroides, Bacillus subtilis e Escherichia coli são exemplos de microrganismos que utilizam sacarose e maltose para a produção de açúcares mais complexos como as dextranas. Leites e sucos concentrados podem ter sua viscosidade aumentada por causa do crescimento dessas bactérias. Outra alteração muito comum é da cor do alimento. Muitas bactérias produzem pigmentos. Esses pigmentos podem ser hidrossolúveis, difundindo-se no alimento, sendo visualizados não apenas onde tem o crescimento do microrganismo. Já os pigmentos lipossolúveis são visíveis onde há o crescimento microbiano. Bactérias, 13 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos como a Serratia, liberam um pigmento variando de róseo a vermelho. Bactérias Flavobacterium liberam pigmentos amarelados e laranja. Chromobacterium liberam substância de cor violeta. As Pseudomonas produzem pigmentos variados sendo alguns fluorescentes de coloração amarelo-esverdeada quando sob luz ultravioleta. Importante!Leveduras têm preferência por degradar carboidratos e lipídeos. Sua ação sobre proteínas é quase inexistente. Dessa forma, os vegetais, ricos em carboidratos, são habitat desses microrganismos. Podem crescer na superfície de líquidos de alimentos ácidos como picles, sucos envasados em jarras de vidro e em tanques de fermentação. Seu metabolismo pode elevar o pH do produto favorecendo o crescimento de outros microrganismos. A levedura Zigosaccharomyces bailii é osmófila, crescendo em meio com até 70% de glicose. Os bolores são, em sua maioria, aeróbios e degradam polissacarídeos (amido e pectina). Os bolores, quando crescem formam o micélio, tornam o produto inaceitável, pois é visível. Nessa fase, o alimento já pode estar todo ocupado, no seu interior, pelas hifas (filamentos). Os “bolores de armazenamento” provocam deterioração de grãos ou cereais armazenados como os Aspergillus e Penicillium. Algumas espécies produzem toxinas (micotoxinas). Frutas, cereais e hortaliças são deterioradas por bolores. Alguns bolores são psicrotrófilos, deteriorando alimentos refrigerados. No quadro, estão relatados alguns exemplos deterioração microbiana por grupos de alimentos. Vale lembrar que os alimentos estão mais suscetíveis à degradação quando os fatores intrínsecos e extrínsecos são mais propícios para o crescimento microbiano. Tabela 1 Grupo de Alimentos Alterações/ Microrganismos Leites e derivados Contaminação pode ocorrer durante a ordenha, no transporte, processamento e armazenamento, alternado sabor e odor: ácidos (fermentação lática e butírica); amargo (degradação de proteínas); ranço (degradação da gordura). Alteração de cor azul (Pseudomonas syncyanea); amarela (Pseudomonas syncyanea e Flavobacterium); vermelha (Serratia marcescens e Micrococcus roseus). A viscosidade ocorre no leite, creme ou soro do leite; as bactérias liberam polissacarídeo (material da cápsula) que é viscoso, mesmo em baixas temperaturas (Enterobacter spp; Lactococcus lactis; Lactobacillus spp). Produção de gás formado no processo de fermentação (bactérias do grupo coliformes, Clostridium spp; Bacillus). Carnes e derivados Alimento que propicia crescimento de muitos microrganismos por ter alta Aa, nutrientes e pH favorece crescimento. Limosidade superficial provacada por Pseudomonas, Micrococos, leveduras, bolores (depende da Aa). Mudança de cor: verde, marro ou cinza por causa de sulfeto de hidrogênio produzido por bactérias (Lactobacillus viridescens, Enterococcus faecalis, Leuconostoc, Pseudomonas spp); vermelha (Serratia marcescens); branco ou creme (leveduras); pontos brancos e verdes (bolores). Rancificação: microrganismos lipolíticos (Pseudomonas, Bacillus, leveduras e bolores). Odor e sabor: acidificação, fermentação lática, putrefação (bactérias do grupo coliformes e Clostridium spp). Frangos Deteriorado principalmente por bactérias do conteúdo intestinal, com aparecimento de limosidade na superfície, odores. (Pseudomonas e leveduras). Pescado Condições de Aa, pH próximo à neutralidade, nutrientes propícias para crescimento de mi- crorganismos com deterioração mais rápida que outros produtos cárneos. Crescimento de muitos microrganismos psicrotrófilos devido ao habitat (temperatura da água é mais baixa). As principais bactérias deteriorantes fazem parte da microbiota natural do pescado (Pseudo- monas e Shewanella). Produção de amônia, etanol, acetona, metanol, acetaldeído e sulfeto de hidrogênio e outros. 14 15 Grupo de Alimentos Alterações/ Microrganismos Ovos Interior do ovo estéril, mas casca pode ser contaminada por material fecal da ave, gaiola ou ninho, água de lavagem, manipulação ou embalagem. Casca e cutícula retardam entrada no microrganismo. Clara tem pH alto que limita crescimento. Na gema, ocorre degradação com participação mais de bactérias levando à alteração de cor e odor: pontos verdes (Pseudomo- nas fluorescens), pontos coloridos (Pseudomonas, Acinetobacter), pontos pretos (Proteus spp); produção de sulfeto de hidrogênio (H2S) que causa odor e pressão interna pela produção do gás (esse gás é formado pela grande quantidade de enxofre no ovo). A gema tende a perder sua película e formato característico. Pode ocorrer contaminação por bolores. Figura 4 Fonte: Getty Images Alimentos enlatados ou envasados Ocorre contaminação quando tem contaminação do alimento por falhas na costura da lata, deterioração pré-tratamento, subprocessamento (tratamento térmico inadequado). Bactérias anaeróbias e anaeróbias facultativas, além das microaerófilas.(espécies de Clostridium, espécies de Bacillus, Lactobacillus). Bolores e leveduras participam. Estufamento da lata por degradação microbiana ou não. Produtos de origem vegetal Ocorre a podridão mole pela degradação da pectina, principalmente pela bactéria Erwinia carotovora, Pseudomonas, Clostridium e Bacillus. Provoca sabor desagradável e odor desa- gradáveis e aparência úmida. Degradação acentuada por fungos causa amolecimento do vegetal, áreas marrons ou cor creme. Os danos causados nas películas e cascas favorecem a entrada dos microrganismos. O contato direto com o solo, rico em microrganismos, aumenta a carga microbiana dos ali- mentos e pequenas fissuras podem levar à deterioração mais rápida do alimento. A colhei- ta, o manuseio e a estocagem devem ser adequados para evitar perdas pela deterioração. Sucos de fruta e vegetais O pH varia de 2,4 para o limão e 4,2 para o de tomate. Desenvolve leveduras e bolores, mas bactérias acidófilas podem estar presentes. Ocorre fermentação alcoólica por leveduras formadoras de uma película na superfície e bolores. Ocorre fermentação lática por espé- cies de Lactobacillus e alteração da viscosidade por Leuconostoc e Lactobacillus. Cereais e farinhas Microbiota do solo pode estar presente. Bacillus e bolores são os principais deteriorantes e podem crescem dependendo da condição de umidade. Açúcares e doces Raramente sofrem deterioração, mas podem ser contaminados por Bacillus, Clostridium, Leuconostoc e bolores na presença de água. A figura mostra o crescimento de bolores em geleia que, apesar da grande quantidade de açúcar, tem Aa que favorece crescimento de bolores. Figura 5 Fonte: Getty Images Condimentos e nozes Mais difícil de sofrer deterioração pela baixa Aa e alto teor de gordura nas nozes. Podem aparecer bolores e deve-se ter cuidado com armazenamento por causa da umidade rela- tiva do ar que altera a Aa, favorecendo o crescimento de bolores e produção de toxinas. 15 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos Doenças Transmitidas por Alimentos (DTAs): Agentes Biológicos e Doenças Relacionadas Hoje em dia, são cada vez mais frequentes refeições realizadas fora de casa e com- pra de alimentos em porções menores, fatiados, minimamente processados, pronto para consumo. O armazenamento e manuseio inadequados, a falta de higienização correta são motivos de grande preocupação, uma vez que colocam em risco à saúde. A segurança alimentar deve ser uma das principais preocupações dos estabelecimen- tos que comercializam alimentos. Dessa forma, outro aspecto de importante na área de microbiologia de alimen- tos, é o estudo sobre Doenças Transmitidas por Alimentos (DTAs) e sua relação com os microrganismos. Existem mais de 250 tipos de DTA e elas podem ser causadas por produtos quí- micos (como metais pesados e pesticidas); por toxinas naturais de plantas, mas, tam- bém, podem ocorrer por causa de microrganismos patogênicos como bactérias, fun- gos, vírus e parasitas. Vários surtos de DTAs foram relatados no Brasil e no mundo. Microrganismos patogênicos são aqueles que causam doenças, os quais promo- vem modificações no funcionamento das células, acarretando sintomas clínicos de- sagradáveis e podem levar à morte. Microrganismos deteriorantes prejudicam o alimento, e microrganismos patogênicos preju- dica a saúde do consumidor. Um microrganismo pode ser deteriorante e patogênico. A contaminação microbiana dos alimentos pode ocorrerde diversas maneiras, conforme relatado em outra unidade. Mas cabe aqui ressaltar que muitas DTAs são provocadas por manipulação inadequada que transfere os microrganismos da micro- biota normal do corpo até o alimento. Outras doenças estão relacionadas com o con- tato do alimento com a água contaminada. Assim, algumas doenças transmitidas por alimentos de origem microbiana têm relação com doenças transmitidas pela água. As doenças microbianas de origem alimentar podem ser subdivididas em: • Infecções alimentares: quando ocorre a ingestão de alimentos com os micror- ganismos patogênicos, e estes se aderem, proliferam e colonizam o intestino. Podem invadir e penetrar no tecido gastrointestinal (microrganismos invasivos), como podem, também, produzir toxinas, que alteram o funcionamento da célu- la. Exemplos: Salmonella, Vibrio cholerae, Escherichia coli e outras; • Intoxicações alimentares: quando ocorre a ingestão dos alimentos com as toxinas produzidas pelos microrganismos. Assim, bactérias como Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus forma emética e fungos produtores de micotoxinas, são responsáveis por intoxicações alimentares por liberarem suas toxinas nos alimentos. 16 17 Importante! Prestem atenção na diferença entre infecção e intoxicação alimentar. Infecção alimen- tar quando você consome o alimento com o microrganismo patogênico. Intoxicação é quando você ingere o alimento com a toxina produzida pelo microrganismo. Importante lembrar os nomes dos microrganismos patogênicos! A seguir, estão listados alguns microrganismos patogênicos importantes em alimentos: • Bactérias Gram-positivas: » Clostridium botulinum; » Clostridium perfringens; » Bacillus cereus; » Staphylococcus aureus; » Listeria monocytogenes. • Bactérias Gram-negativas: » Escherichia coli patogênica: » E. coli enteropatogênica clássica (EPEC); » E.coli enteroinvasora (EIPEC); » E.coli enterotoxigênica (ETEC); » E. coli enterro-hemorrágica (EHEC). » Salmonella; » Vibrio cholerae; » Campylobacter sp; » Shigella; » Yersinia enterocolitica » Aeromonas hydrophilla. • Fungos produtores de micotoxinas: » Aspergillus spp; » Penicillium spp; » Fusarium spp; » Claviceps spp; » Aspergillus spp. • Vírus: » Hepatite A; » Poliomielite; » Rotavírus; » Vírus Norwalk (Norovírus). 17 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos Segundo o Ministério da Saúde, os principais agentes envolvidos em surtos de DTA no Brasil, nos últimos anos, foram as bactérias Salmonella spp., Escherichia coli e Staphylococcus aureus, além de Norovírus. Nesta unidade, serão descritos alguns exemplos de doenças de origem alimentar causadas por microrganismos patogênicos. No entanto, é importante consultar o material complementar para detalhes dessas e das outras doenças provocadas pe- los microrganismos. Intoxicação Alimentar por Bactérias Doença/microrganismo: Botulismo/Bactéria: Clostridium botulinium É uma intoxicação causada pela ingestão de toxinas pré-formadas nos alimentos. O período de incubação até aparecerem os sintomas pode ser de 12 a 36 horas, dependendo da quantidade de toxina ingerida. Pode causar problemas gastrintesti- nais como náuseas, vômitos e diarreia, mas esses não são os efeitos da neurotoxina. A neurotoxina provoca fadiga e fraqueza muscular, problemas de visão, paralisia da musculatura que controla a respiração, levando à morte em três a cinco dias por parada respiratória. Trata-se de bacilos Gram-positivos; possuem flagelo; formam esporos; anaeróbios estritos; PRODUTORES DE TOXINAS (neurotoxinas – toxinas que atuam no neurô- nio). Crescem em temperaturas de 3,5ºC até 50ºC; pH de 4,6 até 9. Encontram-se amplamente distribuído na natureza, como o solo e sedimentos aquáticos. Por serem anaeróbios, podem se manter em alimentos enlatados. Controle Evitar germinação dos esporos e proliferação das células para impedir a produção da neurotoxina. Conservantes químicos são utilizados em carnes para o controle do botulismo. Tratamento térmico elevado é necessário para a destruição dos endóspo- ros. As neurotoxinas são termolábeis, sendo destruída à temperatura de 80ºC por 30 minutos, ou a 100ºC por poucos minutos. Doença/microrganismo: Síndrome diarreica e Síndrome emética/Bactéria: Bacillus cereus • Síndrome diarreica: causada pela toxina diarreica, provocando gastroenterite. Período de incubação de 8 a 16 horas, causa diarreia intensa, dores abdominais. Alimentos envolvidos são vegetais crus e cozidos, pescado, massas, sorvete, leite, carnes e outros. A toxina diarreica é uma enterotoxina (atua nas células intesti- nais), termolábil (sensível ao calor) que pode ser destruída a 55ºC por 20 minutos; • Síndrome emética: ocasionada pela toxina emética que provoca vômitos. Perí- odo de incubação curto de 1 a 5 horas, causando vômitos, náuseas e mal-estar geral, com diarreia durante 6 a 24 horas. Está associada a alimentos farináceos, contendo cereais como arroz. Aquecimento é insuficiente para destruir os es- poros. A toxina é termorresistente em temperaturas de 126ºC por 90 minutos. 18 19 A bactéria é um bacilo Gram-positivo, aeróbio, mesófilo, com flagelos, produtor de esporos. Multiplicam-se entre 10ºC a 48ºC; pH entre 4,9 a 9,3; Aa 0,95. Pro- dutores de toxinas. Encontrado, principalmente em solo, contaminando facilmente vegetais, cereais como o arroz, superfície de carnes e pode ser encontrado no leite. Controle Consumir os alimentos recém-preparados não oferece risco, pois, para a produção da toxina, é necessária elevada carga microbiana (107 e 109 células). Tratamento térmico como vapor sob pressão, fritura e assar em forno quente destroem as formas vegetativas e esporos. Cozimento abaixo de 100ºC pode não destruir esporos. Doença/microrganismo: Intoxicação alimentar pela enterotoxina estafilocócica/Bactéria: Staphylococcus aureus Período de incubação para aparecimento dos sintomas varia de 30 minutos a 8 horas após a ingestão do alimento contaminado. Sintomas são náuseas, vômitos, câimbras abdominais, diarreia e sudorese, calafrios, queda de pressão, dores de ca- beça e raríssimas vezes, febre. Esses sintomas dependem da quantidade da toxina ingerida e suscetibilidade do indivíduo. Essa toxina é termorresistente, não sendo eliminada no processo de pasteurização. Essas bactérias são cocos gram-positivos (estafilococos); anaeróbias facultativas; mesófilas e temperatura para produção da toxina entre 10ºC e 46ºC. A enterotoxina aparece entre 4 a 6 horas. O valor de pH varia entre 4 a 9,8, e atividade de água de 0,86. São as únicas bactérias que crescem nesta Aa. Os homens e animais são os principais reservatórios, sendo que a cavidade nasal é o principal habitat. A partir daí, contaminam água, leite, superfícies. Os manipuladores de alimentos que apre- sentem mãos e braços com feridas são importantes fontes de contaminação. Os ani- mais como o gado pode ser fonte de contaminação, principalmente quando a vaca está com mastite. Caso o leite seja contaminado, poderá ocorrer intoxicação. Leite, cremes, tortas recheadas com creme, atum, frango, presunto, podem ter essa toxina. Controle O aquecimento é importante e manter os alimentos sob-refrigeração. Sabe-se que para a produção da toxina, é necessária uma carga microbiana elevada, o que é inibida sob-refrigeração. Mas é importante a higienização correta das mãos dos manipuladores para evitar alta carga microbiana no alimento já preparado. Intoxicação alimentar por toxinas fúngicas (micotoxinas) Além da deterioração, os bolores podem produzir toxinas quando se multiplicam – as micotoxinas. Quando ingeridas com os alimentos, causam alterações prejudi- ciais em homens e animais causando a micotoxicoses. Mais de 100 toxinas podem ser produzidas por bolores e um único bolor pode produzir mais de uma micotoxina. Dessa forma, é importante descartar os alimentos que apresentam bolores, pois não dá para saber se liberaram toxinas ou não! 19 UNIDADE Importânciados Microrganismos nos Alimentos As aflatoxinas são as micotoxinas mais estudadas. São produzidas pelo fungo Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus, em temperaturas de 23ºC a 26ºC. Encontradas em amendoim, castanhas, semente de algodão, milho e outros cereais. Figura 6 – A Figura mostra milho contaminado com Aspergillus spp Fonte: Getty Images Pequena quantidade é suficiente para causar danos hepáticos e hemorragias no trato gastrointestinal. Essas toxinas não são inativadas por calor, e amendoins torrados podem conter essa toxina. O emprego de sulfitos pode inativar essas toxinas. Além da aflatoxina, fungos do gênero Aspergillus podem produzir ocra- toxinas e esterigmatocistina. Bolores do gênero Penicillium podem produzir diferentes toxinas como rubratoxina (milho), patulina (encontrada em sucos de frutas), citrinina e citreoviridina são encontra- dos em alimentos fermentados. Essas toxinas afetam os rins e provocam hemorragias. Figura 7 – Na imagem, é possível ver colônias dos fungos Penicillium spp (colônia verde à esquerda) e Aspergillus spp (colônia mais clara à direita) Fonte: Getty Images 20 21 Infecção alimentar por bactérias (alguns exemplos) Doença/microrganismo: Febre tifoide (Salmonella typhi), Febres entéricas (Salmonella paratyphi) , enterocolites (demais salmonelas) A febre tifoide causa sintomas mais graves como diarreia, vômito, febre alta e septicemia (multiplicação no sangue). A febre entérica e demais salmoneloses mani- festam-se com sintomas um pouco mais leves de vômito, diarreia, febre e dores abdo- minais. Salmonella é um dos microrganismos mais frequente nas doenças e surtos, e pode ser transmitida por alimentos e água. Inclusive, é um microrganismo que deve ser monitorado e está na legislação como parâmetro de controle microbiológico de água e alimentos. A Salmonella é um bacilo Gram-negativo, não possui esporo, anaeróbia faculta- tiva e a maioria é tem flagelo. O pH ótimo é em torno de 7 e temperatura de 35 a 37 ºC. Estão distribuídas em diversos ambientes, sendo o trato intestinal do homem e de animais o principal reservatório. As aves tem papel fundamental de disseminação desta bactéria, pois são assintomáticas e liberam a bactéria nas fezes. Dependendo da espécie, a Salmonella coloniza o canal ovopositor das aves e contamina a gema, antes de formar a casca. Muito importante o controle dessa bactéria entre as aves. A salmonelose está envolvida no consumo de carnes de aves e outros produtos cárneos, além de ovo, leite cru ou pasteurizado de forma incorreta. Comida à base de ovo, saladas, sorvete, cremes podem ter a bactéria. Controle é feito por altas temperaturas. Lembre-se de cozinhar bem os ovos antes de ingerir! Doença/microrganismo: Cólera (Vibrio cholerae) Cólera é uma doença que acomete diversos países com vários relatos de pande- mia. A bactéria entra no organismo via oral, resiste à acidez do estômago e chega ao intestino delgado. Nesse local, produz e libera uma toxina – a toxina colérica. Essa toxina altera o fluxo de íons nas células intestinais e no transporte de água, ocasio- nando diarreia moderada a intensa. Nos casos mais graves, pode haver a perda de 1 litro de fezes por hora, levando à rápida desidratação que pode ocasionar a morte do indivíduo. Importante! Alguns autores descrevem o conceito de toxinfecção alimentar, que são doenças que resultam da ingestão de microrganismos no alimento e, quando estão no organismo da pessoa, esses microrganismos liberam a toxina. É o caso do cólera, causado pelo Vibrio cholerae! Assim, podemos ter: a infecção alimentar (ingestão dos microrganismos pa- togênicos), a intoxicação alimentar (ingestão das toxinas nos alimentos – não precisa ingerir o microrganismo) e, em alguns casos, a toxinfecção (ingestão do microrganismo patogênico que libera toxina dentro do corpo da pessoa). 21 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos São bacilos Gram-negativos, curvos, com flagelo, anaeróbios facultativos. Reser- vatório natural é o intestino e a contaminação é por contaminação da água com fezes. A falta de saneamento básico favorece a disseminação dessa bactéria em am- bientes marinhos e outros. O controle pode ser feito por condições de higiene básicas e cocção dos alimentos, principalmente, alimentos marinhos. Doença/microrganismo: Gastroenterites/Escherichia coli A Escherichia coli é um bacilo Gram-negativo, facultativo e uma das bactérias mais encontradas no trato intestinal. Sua presença em alimentos e água é indicativo de con- dições sanitárias insatisfatórias, e é uma das bactérias que deve ser analisada como pa- drão microbiológico em água e alimentos para consumo, estabelecido por legislação. Mas, além disso, algumas linhagens de Escherichia coli são patogênicas, e apre- sentam variações nos sintomas devido às características específicas delas. Assim, são agrupadas em cinco classes. • Escherichia coli enteropatogência clássica (EPEC): causa gastroenterite em crianças, principalmente. Apresentam diarreia, dores abdominais, vômitos e febre; • Escherichia coli enteroinvasiva (EIEC): invadem as células epiteliais e rompem essas células, provocando disenteria, com eliminação de sangue e muco nas fe- zes. Provoca ainda, dores abdominais, febre e mal-estar geral; • Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC): produzem enterotoxinas (toxinas que atuam nas células intestinais – enterócitos). Provocam diarreia aquosa que leva à desidratação, dores abdominais, febre baixa e náuseas. Em casos de pes- soas desnutridas, leva à desidratação grave; • Escherichia coli enterro-hemorrágica (EHEC): causa colite hemorrágica que provoca dores abdominais severas e diarreia com grande quantidade de sangue nas fezes e ausência de febre. O gado é o principal reservatório dessa bactéria e os surtos relatados foram associados a consumo de carne de hambúrguer; • Escherichia coli enteroagregativa (EAggEC): o mecanismo como coloniza o intestino ainda não está claro, mas sabe-se que ela provoca diarreia persistente, principalmente, em crianças, por alterarem as células do intestino delgado, difi- cultando o processo de absorção. Doença/microrganismo: Listeriose/Listeria monocytogenes A listeriose é uma doença que pode apresentar sintomas semelhantes à gripe acompanhada de febre moderada e diarreia. Entretanto, essa bactéria pode dissemi- nar pelo corpo atingindo o sistema nervoso, coração. Em mulheres grávidas, pode haver infecção do feto e, no recém-nascido pode causar meningite. Além de gestan- tes, a listeriose é particularmente perigosa em idosos e pessoas com comprometi- mento do sistema imunológico. Trata-se de um bacilo Gram-positivo, não formador de esporo, anaeróbio faculta- tivo, com flagelos, crescem em baixas temperaturas como 2,5ºC até 44ºC. Existem 22 23 relatos de sobrevivência em alimentos congelados e suporta repetidos congelamen- tos e descongelamentos. Assim, deve-se ter cuidado especial no processo de conge- lamento de alimentos. Essa bactéria foi encontrada em diferentes ambientes como solo, água, vegetais, seres humanos e animais, entre eles gado, galinhas, cachorros, porcos, além de artrópodes, peixes e larvas de insetos. Os alimentos envolvidos na contaminação são leite cru e pasteurizado, queijos, carne bovino, embutidos, carne moída, além de produtos de origem vegetal e refeições preparadas. O controle do microrganismo deve ser feito nos pontos de origem da matéria- -prima para evitar as chances de contaminação, como limpeza de equipamentos, impedir a entrada de animais no local de processamento de alimentos, evitar o con- tato do produto final com a matéria-prima, evitando, assim, a contaminação cruzada. Infecção alimentar por vírus Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios. Podem ser encontrados em alimentos e água. O vírus da Hepatite A é transmitido pela via fecal-oral, sendo a água e os alimen- tos contaminados os principais veículos de transmissão. O vírus passa pela mucosa intestinal e vai parao fígado. Os moluscos podem reter muitos vírus quando culti- vados em águas contaminadas. Esses vírus suportam temperaturas de até 60ºC, e é grande o risco de infecção pela ingestão de alimento cru. O vírus da poliomielite atinge o sistema nervoso, e tem como hospedeiro o ho- mem e o intestino é seu habitat. Água, verduras cruas e mariscos são importantes vias de transmissão. Felizmente, existe a vacina para a poliomielite, pois o poliovírus pode sobreviver em água não tratada por até 160 dias. As gastroenterites provocadas por Rotavírus são mais comuns em crianças, nos meses de inverno. Interferem na reabsorção de fluídos intestinais, resultando em diarreia. O processo infeccioso se instala cerca de 48 horas, e os sintomas podem durar até 5 dias. As gastroenterites provocadas por vírus Norwalk (Norovírus) são mais frequentes nos meses de verão e podem afetar crianças e adultos. Provocam diarreia que varia o tempo de duração. Benefícios dos Microrganismos Alguns microrganismos são muito utilizados na indústria de alimentos. Conhecen- do o metabolismo desses microrganismos, é possível ajustar as condições de cultivo para obter os produtos de fermentação de interesse. Como é o caso dos processos de produção de bebidas (cerveja, vinho), vinagre, álcool, iogurte, queijos, pães. Além 23 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos disso, existem os fungos comestíveis e alimentos probióticos que favorecem a micro- biota intestinal e o bom funcionamento do organismo. Para produção de queijos, utilizam-se: Propionibacterium para queijo suíço; Penicillium spp para queijo azul (gorgonzola), Roquefort e Camembert maturados por fungos. Os orifícios de diversos queijos são resultados do metabolismo que produz dióxido de carbono (CO2). Figura 8 – Na imagem, é possível visualizar detalhes do fungo Penicillium roquefort no queijo Fonte: Getty Images Para produção de iogurte, pode utilizar uma cultura mista de Streptococcus thermophillus e Lactobacillus bulgaricus, o que garante acidez, sabor e aroma. Essas bactérias são mantidas a 45ºC por várias horas, até obter o produto final. A espécie de levedura Saccharomyces cerevisiae é uma das mais utilizadas na panificação. O CO2 liberado na fermentação forma as bolhas típicas de pães fermen- tados. A liberação do gás é maior em condições aeróbias. Em condições anaeróbias, esse fungo produz, principalmente, etanol, como na produção da cerveja. Figura 9 – Na imagem, é possível verificar a formação das bolhas resultantes do metabolismo da levedura Fonte: Getty Images 24 25 Os vinhos são produzidos a partir de frutas, onde as leveduras utilizam os açúca- res disponíveis. Bactérias também podem ser utilizadas na produção de vinho, onde ocorre a fermentação ácido-lática. No saquê, vinho de arroz japonês, é utilizado inicialmente o fungo Aspergillus para converter o amido do arroz em açúcares que podem ser fermentados posteriormente. Para a produção de vinagre, utilizam-se as bactérias Acetobacter e Gluconobacter, pois elas conseguem produzir ácido acético a partir do etanol. Produtores de vinho que deixavam o vinho exposto ao ar percebe- ram que ele azedava por causa do crescimento de bactérias que convertiam o etanol em ácido acético. Em relação aos fungos comestíveis, existem 3 espécies mais comumente culti- vadas e consumidas no Brasil: Agaricus bisporus, conhecido como champignon de Paris; Lentinula edodes, como Shiitake; e Pleurotus, como Shimeji ou Hiratake, todos apresentam características nutricionais excelentes, com alto teor de proteínas e fibras alimentares, além do baixo teor e lipídeos e fonte considerável de fósforo. (ver material complementar). Figura 10 – Shiitake Fonte: Getty Images Figura 11 – Champignon Fonte: Getty Images O uso de probióticos está muito difundido por promover benefícios ao organismo. Pode-se definir probiótico como culturas puras ou mistas de microrganismos vivos como bactérias láticas e outras bactérias ou leveduras aplicadas como células secas ou em um produto fermentado, que, quando aplicadas aos animais ou ao homem, tem efeitos benéficos ao hospedeiro promovendo o balanço de sua microbiota intes- tinal. A microbiota intestinal exerce papel importante nas reações bioquímicas do hospedeiro, além de impedir que microrganismos patogênicos exerçam seus efeitos maléficos. O desequilíbrio dessa microbiota pode resultar na proliferação de pató- genos. Entre as bactérias empregadas como probióticos, têm-se, principalmente, as dos gêneros Bifidobacterium e Lactobacillus, além das Enterococcus faecium e Streptococcus thermophilus (Saiba mais: ver material complementar). 25 UNIDADE Importância dos Microrganismos nos Alimentos Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Vídeos Rotting Watermelon Decomposition Timelapse Footage https://youtu.be/S12zZhdOckc Tomato Timelapse – Zeitraffer Tomaten https://youtu.be/3ymRs2kd02c Fish Eaten By Maggots Timelapse https://youtu.be/9S5_OJxK0p0 Strawberry Yogurt Timelapse https://youtu.be/K4R9GbxtweY Cervejaria Ambev – Por dentro da produção de cerveja https://youtu.be/GveXHbIZhss Leitura Surtos Alimentares no Brasil – Dados atualizados em junho de 2018 Doenças Transmitidas por Alimentos e surtos no Brasil. https://bit.ly/3bxup1y Deterioração Microbiana dos Alimentos https://bit.ly/364hLpm Doenças Transmitidas por Alimentos: Causas, Sintomas, Tratamento e Prevenção https://bit.ly/2WAl18Q Microorganismos Causadores de Doenças de Origem Alimentar https://bit.ly/2zEJQaY Doenças Transmitidas por Alimentos e Principais Agentes Bacterianos envolvidos em Surtos no Brasil: Revisão https://bit.ly/2WAdg2S Doenças Transmitidas por Alimentos, Principais Agentes Etiológicos e Aspectos Gerais: uma Revisão https://bit.ly/3cMjwdL Manual Integrado De Prevenção e Controle de Doenças Transmitidas por Alimentos https://bit.ly/2LxT8rM Surtos de Doenças Transmitidas por Alimentos no Brasil https://bit.ly/3bAqyAK Valor Nutricional de Cogumelos Comestíveis https://bit.ly/2zC4okq Aspectos Tecnológicos de Alimentos Funcionais Contendo Probióticos https://bit.ly/362AGB2 26 27 Referências BONITA, R.; BEAGLEHOLE, R.; KJELLSTRÖN, T. Epidemiologia básica. 2. ed. São Paulo: Santos, 2010. FRANCO, B. D. G. M.; LANDGRAF, M. Microbiologia dos alimentos. São Paulo: Atheneu, 2008. (e-book) LEVINSON, W. Microbiologia médica e imunologia. 13. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. (e-book) 27
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