Seminário microbiologia - Leite e derivados

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE - FURG
DETERIORAÇÃO DE ALIMENTOS:
Leites e Derivados
Andressa de Fatima Freitas Ferreira - 111680
Diego Schuch Rodrigues - 142693
Rio Grande, outubro de 2023.
1. Introdução geral
O leite é um alimento de grande importância na alimentação devido ao seu elevado valor
nutritivo, como fonte de proteínas, lipídios, carboidratos, minerais e vitaminas, sendo por
isso considerado um ótimo substrato para o crescimento de vários grupos de
microrganismos, desejáveis e indesejáveis. Por conta dessa disponibilidade de nutrientes,
associados à alta atividade de água e pH próximo à neutralidade, o leite é um meio
extremamente favorável à multiplicação de diversas espécies de bactérias (ARCURI, 2006).
De acordo com o Regulamento de Inspeção Industrial e Sanitária de Produtos de Origem
Animal (RIISPOA), entende-se por leite, sem outra especificação, o produto oriundo da
ordenha completa e ininterrupta, em condições de higiene, de vacas sadias, bem
alimentadas e descansadas. O leite de outros animais deve denominar-se segundo a
espécie de origem, ou seja, segundo a espécie de que proceda.
Uma das principais características que define a aceitação do leite é o conjunto de suas
características sensoriais, com ênfase ao sabor e aroma. Segundo Arcuri et al., apud Manzi,
o leite de cada espécie tem sabor e aroma próprios, de caráter inconfundível e único,
conferidos pelos seus constituintes. Os constituintes que contribuem para o sabor e aroma
são principalmente a lactose (sabor adocicado) e os sais inorgânicos (salgado), e também
outros, como álcoois, ácidos graxos, lactonas e compostos formados ou ativados durante o
tratamento térmico. A sua composição é determinante para o estabelecimento da sua
qualidade nutricional.
A multiplicação bacteriana como um todo provoca alterações bioquímicas, que são
resultantes de processos glicolíticos, proteolíticos e lipolíticos, dependendo da capacidade
metabólica das bactérias presentes. Um leite que sofre processo intenso de proteólise
torna-se amargo; já se houver lipólise, há rancificação do leite; se o leite sofrer acidificação,
por processos glicolíticos, o sabor ficará azedo (PRATA, 2001). Estes processos
deteriorantes tornam o produto insatisfatório para o consumo, o que acarreta prejuízos para
cadeia laticinista (LINDBERG, 1997).
As alterações microbianas que ocorrem no leite devem-se, principalmente, pela sua
composição química variada. A contaminação microbiológica na indústria de alimentos
representa um perigo para a saúde do consumidor, uma vez que o leite e os produtos
lácteos podem veicular microrganismos associados a surtos de origem alimentar, além de
ocasionar prejuízos econômicos.
2. Principais microrganismos associados à deterioração do leite e seus
derivados
A qualidade microbiológica do leite está diretamente relacionada com a contaminação inicial
e com a taxa de multiplicação dos microrganismos. A carga microbiana inicial depende de
fatores como saúde da glândula mamária, exterior do úbere, equipamento de ordenha,
tanque de resfriamento e qualidade da água. A taxa de multiplicação, por sua vez, depende
do binômio tempo-temperatura (NASCIMENTO & SOUZA, 2002).
O maior problema atualmente no Brasil está no comprometimento da qualidade ainda na
propriedade, pois o leite já sai com altas contagens de microrganismos aeróbios mesófilos.
Enquanto nos Estados Unidos, União Europeia e Nova Zelândia a contagem desses
microrganismos apresenta valores inferiores a 1,0x105UFC/mL, no Brasil a Instrução
Normativa nº 76(2) permite contagens de até 3,0x105 UFC/mL. Assim, o leite pasteurizado
no Brasil apresenta uma vida útil média de cinco dias, enquanto nos Estados Unidos chega
a 20 dias, pois há uma preocupação não só com a quantidade de microrganismos, mas
também com a composição da microbiota e sua atividade sobre as proteínas e gorduras do
leite. (L.R.M MARIOTO, 2020).
Tabela 1.Ordem de industrialização do leite e seus derivados no Brasil 2007
ORDEM DE INDUSTRIALIZAÇÃO DO LEITE E SEUS DERIVADOS NO BRASIL, 2007.
PRODUTO VOLUME DE LEITE
(bilhões de litros)
(%) TOTAL
Queijo 6,3 34
Leite Longa Vida 4,9 26
Leite em pó 3,3 18
Leite pasteurizado 1,3 7
Leite condensado 0,9 5
Leites Fermentados 1,3 7
Outros produtos lácteos 0,6 3
Fonte: Leite Brasil (Leite industrializado em estabelecimentos sob o Serviço de Inspeção
Federal - SIF)
Os microrganismos deteriorantes acarretam aos laticínios diversos problemas tecnológicos
e econômicos, gerando características e fatores indesejados, podendo ou não acarretar em
problemas relacionados à saúde. Os principais microrganismos que afetam laticínios podem
ser divididos em:
● Mesófilos:
Possuindo temperatura ideal de crescimento com uma faixa entre 20ºC a 45ºC.
Subdivididos em:
Bactérias Lácticas: Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Enterococcus, Pediococcus
e Streptococcus.
Familia Enterobacteriaceae: Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Klebsiella spp.
● Psicrotróficos:
Possuindo temperatura ideal de crescimento com uma faixa entre 0ºC a 7ºC.
Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium e Alcaligenes.
● Termodúricos:
Extremamente resistentes ao calor, geralmente necessitam de 20 min a 120ºC para
inativá-las.
Streptococcus thermophilus e Micrococcus.
● Formadores de endósporos:
Possuindo temperatura ideal de crescimento com uma faixa entre 30ºC a 37ºC.
Bacillus cereus, B. subtilis, B. stearothermophilus, B. sporothermodurans e Clostridium
tyrobutiricum.
3. Fatores intrínsecos e extrínsecos
Os microorganismos presentes no leite cru da vaca são os mesmos que encontrados no
úbere e na pele desse animal, nos utensílios da ordenha ou nas tubulações da coleta. Sob
boas condições de manuseio e conservação, a biota predominante é Gram-positiva. O leite
cru mantido sob temperaturas de refrigeração por muitos dias apresenta, invariavelmente,
várias ou todas as bactérias dos seguintes gêneros: Enterococcus, Lactococcus,
Streptococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Microbacterium, Oerskovia, Propionibacterium,
Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Bacillus e Listeria, assim como alguns dos
representantes de pelo menos um dos gêneros dos coliformes. A biota incapaz de crescer
nas baixas temperaturas habituais de armazenamento tende a apresentar números muito
reduzidos.
O leite é o veículo de muitas doenças. O consumo do leite cru geralmente está relacionado
com os surtos registrados, incluindo leites crus inspecionados. Sorvetes preparados em
casa contendo ovos, leite em pó ou pasteurizado contaminados após os processos de
aquecimento têm sido associados aos surtos alimentares. A campilobacteriose e as
salmoneloses já são reconhecidas como doenças que podem ser transmitidas pelo leite ou
por produtos lácteos. Casos de listeriose e colite hemorrágica também têm sido
relacionados ao leite.
Os microorganismos que mais frequentemente envolvem a mastite incluem Staphylococcus
aureus, Staphylococcus coagulase negativa, Streptococcus agalactiae, Streptococcus
dysgalactiae, Streptococcus uberus, Escherichia coli, Corynebacterium bovis, Listeria
monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Mycoplasma e leveduras. Microorganismos
causadores de mastite são importantes por vários motivos: eles alteram a composição do
leite, eles podem ser patogênicos para o homem (como Brucella, L. monocytogenes e S.
aureus), podem causar perdas econômicas e podem conter resíduos de antibióticos usados
no tratamento da mastite.
A deterioração do leite resultante da contaminação de produtos lácteos com
microrganismos psicotróficos resulta em perdas significativas para a indústria alimentar e é
uma preocupação particular da indústria leiteira. O leite é geralmente armazenado em
baixas temperaturas por 2 a 5 dias antes do tratamento térmico. Durante o armazenamento,
a microbiota muda para microrganismos psicotróficos, o que pode reduzir a qualidade do
leite cru.
As alterações do leite ocorrem principalmente através da ação microbianasobre os seus
constituintes básicos: carboidratos, proteínas e lipídios. A lactose é um dos carboidratos de
maior fonte energética dos microrganismos que, quando utilizada, decompõe-se em ácido
lático, sendo essa transformação denominada de fermentação lática. Esse por sua vez atua
sobre a caseína, produzindo a coagulação do leite. Geralmente leites ácidos e coagulados
não são aceitos nas indústrias, pois essas características indicam grande contaminação
bacteriana proveniente da falta de higiene na ordenha e de falhas nas boas práticas de
fabricação.
Microorganismos proteolíticos, como Bacillus sp., Proteus sp. e Pseudomonas sp. podem
degradar a caseína, resultando em peptídeos que ainda podem ser decompostos a
aminoácidos, originando assim a fermentação proteolítica, enquanto que microorganismos
lipolíticos, como Pseudomonas fluorescens e Achromobacter lipolyticum, hidrolisam a
gordura do leite a glicerol e ácidos graxos, sendo denominada de fermentação butírica. A
fermentação pela qual se produz ácido propiônico e, secundariamente, ácido acético e gás
carbônico é denominada de fermentação propiônica, e a bactéria responsável por esse tipo
de alteração é do gênero Propionibacterium.
O leite se torna suscetível a contaminação por possuir mais de 80% de água em sua
composição e por conta do seu grande valor nutricional, com carboidratos, lipídios e
proteínas. Dentre os microrganismos que causam doenças, destacam-se a família
Enterobacteriaceae, que quando presentes, são indicadores de higiene, pois são
encontrados nos tratos intestinais de animais. De acordo com a legislação, a presença de
baixos níveis de microorganismos encontrados em alimentos é permitida e pode variar de
acordo com cada um. Nesta família, destacam-se o grupo de coliformes totais, bactérias
capazes de fermentar a lactose, e a bactéria Escherichia coli. E. coli é uma bactéria
pertencente ao grupo dos coliformes termotolerantes, que são capazes de fermentar a
lactose em 24 horas a uma temperatura de 44.5 a 45.5 °C. Este tipo de patógeno é a
principal causa de colite hemorrágica em humanos e uma das fontes de contaminação é o
leite. Integrantes da família Enterobacteriaceae, são capazes de fermentar a glicose e,
como um dos produtos dessa fermentação, há a formação de gás carbônico. Já o teste de
oxidase foi realizado para confirmar a produção da enzima citocromo oxidase, que exclui os
bacilos gram-negativos não-fermentadores (como o gênero Pseudomonas) do grupo das
enterobactérias.
Os microorganismos psicotróficos, como alguns membros da família Enterobacteriaceae, se
revelam como um grande problema para a cadeia produtiva do leite. As contaminações por
tais microorganismos podem se dar em diversas etapas da produção como no manuseio do
animal, em superfícies de equipamentos e até pelo descontrole da temperatura do leite
durante seu transporte. Contribuem para a deterioração do leite da seguinte forma:
produzem enzimas proteolíticas (proteases), lipolíticas (lipases) que são excretadas no leite
cru durante a estocagem antes do processamento. Boa parte destas enzimas são
termoestáveis e atuam fora da célula microbiana, tornando as moléculas menores passíveis
de alimentação. Assim, mesmo com a morte da bactéria por meio dos tratamentos de
esterilização, as enzimas continuarão a deteriorar o leite.
A deterioração de produtos contendo leite pasteurizado tem duas origens comuns. A
primeira é o crescimento e a atividade metabólica de organismos psicotróficos como
Pseudomonas, Alcaligenes e Flavobacterium spp. Esses bastonetes Gram-negativos, que
normalmente são lipolíticos e proteolíticos, são contaminantes após a pasteurização. Os
organismos proteolíticos podem causar a desestabilização das micelas de caseína e uma
“coagulação doce” no leite. No entanto, a deterioração predominante se manifesta por meio
de odores acres e frutosos. A segunda é o crescimento de organismos resistentes ao calor
que podem fermentar a lactose até ácido lático. Quando o pH é reduzido para 4.6, o leite
coagula. Se esporos de bolores estão presentes, eles podem germinar e crescer na
superfície do leite azedo e elevar o pH até torná-lo neutro, propiciando o crescimento de
bactérias proteolíticas como Pseudomonas spp. e a liquefação dos coágulos do leite. Em
produtos lácteos com uma vida de prateleira mais longa (UHT), a deterioração por bactérias
psicotróficas formadoras de endósporos é um problema sério. Organismos como o Bacillus
cereus podem sobreviver ao processo UHT e, devido a longa vida de prateleira, crescer e
produzir toxinas, além de também poderem causar uma “coagulação doce” nos produtos.
A deterioração microbiana do leite cru é similar à deterioração anteriormente descrita, no
caso de o produto ser mantido sob refrigeração. A viscosidade presente, às vezes, no leite
cru, é causada pelo Alcaligenes viscolactis. Seu crescimento é favorecido pela manutenção
do leite cru em baixas temperaturas por muitos dias. A viscosidade ocorre devido à
produção bacteriana de uma camada viscosa, a qual dá ao produto uma consistência
pegajosa.
Pseudomonas foi identificado como bactéria psicotrófica predominantemente associada ao
leite, tornando-a um dos grupos bacterianos mais importantes na indústria de laticínios. As
espécies de Pseudomonas mais comumente detectadas em leite e produtos lácteos são P.
fluorescens, P. gessardii, P. fragi e P. lundensis. Pseudomonas spp. pode crescer em uma
faixa de temperatura de 4 a 42ºC, com uma temperatura ideal de crescimento acima de
20ºC. Estão presentes em diversos ambientes e estão frequentemente ligadas à
deterioração de alimentos, principalmente do leite cru. Pseudomonas podem superar outras
bactérias em baixas temperaturas, representando pelo menos 50% de todas as bactérias no
leite. O crescimento das Pseudomonas está frequentemente associado à produção de
enzimas extracelulares (por exemplo, lipases e peptidases). As peptidases secretadas
durante o armazenamento refrigerado são peptidases extracelulares estáveis ao calor que
podem reter sua atividade após pasteurização ou tratamento em temperatura ultra alta
(UHT) . As atividades enzimáticas residuais podem causar coagulação e degradação do
leite e produtos lácteos ao longo do tempo.
4. Principais características das alterações químicas e sensoriais
A importância dos microrganismos no leite e derivados deve-se a três razões principais:
1. Os microrganismos são responsáveis pelo sabor, aroma e algumas características
físicas desejáveis, durante a elaboração dos derivados do leite, tais como: queijos,
leites fermentados e manteiga.
2. Microrganismos patogênicos ou toxinas microbianas podem contaminar o leite e
este se transforma em veículo potencial de enfermidades ao homem e animais.
Devem-se conhecer as prováveis fontes de contaminação e tomar medidas efetivas
a fim de evitar o crescimento e o desenvolvimento destes microrganismos.
3. Os microrganismos podem promover sabor e aroma estranhos e desenvolver
características físicas indesejáveis nos produtos lácteos. São os chamados
microrganismos deteriorantes. Devem-se conhecer as prováveis fontes e lançar mão
de métodos que previnam seu crescimento e desenvolvimento (ICMSF, 1988).
Levando em conta a deterioração do leite e derivados, os microrganismos podem produzir
as seguintes características indesejáveis:
Os microrganismos podem ser os principais responsáveis por certas mudanças físicas e
organolépticas indesejáveis no leite cru, que torna-se progressivamente contaminado com
organismos termodúricos e gram negativos, a despeito dos cuidados e das precauções que
podem ou não ser adotadas (Hayes 1993; ICMSF, 1988; Larpent, 1994; Murray & Stewart,
1978; Vargas et al., 1984).
● Acidificação
Quando ocorre a formação de ácido, o leite pode ser considerado alterado, especialmente
se acontecer a formação de coágulo, embora este seja o processo que se usa na fabricação
de leites fermentados e queijos. A contaminação do leite,ocorrida por microrganismos
provenientes das usuais condições de ordenha e de transporte, provoca a sua acidificação
por intermédio da fermentação láctica, podendo mesmo dar-se a coagulação da caseína se
esta atingir níveis elevados. Segundo Santos (1981), na ordenha, quando não são
observadas as práticas higiênicas, as bactérias produzem enzimas capazes de desdobrar a
lactose do leite em ácido, principalmente o ácido lático. Este autor cita que, para cada
molécula de lactose desdobrada, originam-se quatro moléculas de ácido lático, sendo esta a
razão do leite ácido ser destinado ao desnate para o aproveitamento da matéria gorda, ou
jogado fora causando a poluição de rios e lagos. Assim, convencionou-se denominar de
“normal” o leite cuja acidificação ocorreu em função do elevado número de bactérias, ao
longo do tempo decorrido desde a ordenha até sua pesagem no posto de recepção, bem
como da inadequada temperatura em que foi manipulado. “Anormal” seria o leite ácido
proveniente de animais doentes, contendo colostro ou leite de retenção, adulterado ou
então obtido sem a mínima higiene, portanto apresentando detritos e impurezas.
Os germes que participam desta fermentação podem ser homofermentativos, que produzem
quase que exclusivamente ácido láctico e pequenas quantidades de ácido acético, dióxido
de carbono e outros produtos voláteis, ou heterofermentativos que produzem, além de ácido
láctico, quantidades apreciáveis de produtos voláteis. Considera-se normal o leite em que a
acidez esteja entre 15 a 200 D e impróprio o que estiver abaixo de 150 D e acima de 200 D
(Behmer, 1977; BRASILMA, 1978) Dias Jr., 1971; Frazier, 1993; Jay, 1973; Van Dender &
Schneider 1985).
As bactérias lácticas não são as únicas responsáveis pela formação de ácidos. Quando as
condições não são favoráveis a estas bactérias, outras os produzem. As bactérias
coliformes originam pequenas quantidades de ácido láctico e consideráveis de produtos
voláteis como hidrogênio, dióxido de carbono, ácido acético, ácido fórmico, álcool, etc.
Algumas espécies de Micrococcus, Microbacterium e Bacillus podem produzir ácido no leite,
principalmente láctico, mas em condições normais não são capazes de competir com as
bactérias lácticas (Frazier, 1993).
● Produção de gás
A produção de gás por bactérias é sempre acompanhada de formação de ácido e sempre
indesejável tanto no leite como nos produtos lácteos. As espécies produtoras de gás mais
importantes são as bactérias coliformes, espécies de Clostridium, os aero bacilos que
liberam hidrogênio e dióxido de carbono, leveduras, germes propiônicos e lácticas
heterofermentativas, que produzem somente dióxido de carbono. A produção de gás
manifesta-se no leite pela formação de espuma na superfície; se o leite é líquido e está
supersaturado de gás, por bolhas de gás presas na coalhada dando-lhe o aspecto de estar
cheia de sulco, pela presença de pedaços de coalhada que flutuam na superfície e contém
bolhas ou se a produção de gás é tão rápida, por ruptura da coalhada, determinando a
“fermentação tumultuosa do leite” (Frazier, 1993).
● Proteólise
A hidrólise das proteínas lácticas por ação microbiana geralmente é acompanhada pela
produção de sabor amargo por alguns peptídeos. Ela é favorecida pelo armazenamento em
baixas temperaturas, pela destruição por calor dos germes lácticos e outros formadores de
ácido, pela destruição do ácido formado no leite por ação de mofos e leveduras ou pela
neutralização de ácidos por metabólitos de outros microrganismos. As alterações
produzidas por microrganismos proteolíticos são:
(1) Proteólise ácida, na qual ocorre simultaneamente a Proteólise e a produção de ácido;
(2) Proteólise com acidez mínima, inclusive com certa alcalinidade;
(3) Proteólise lenta por endoenzimas liberadas pelas bactérias depois de sua autólise. A
Proteólise produzida por bactérias que não fermentam a lactose varia de acordo com o
germe que a realiza, desde uma digestão evidente da caseína a uma ligeira Proteólise,
detectável somente por meios químicos. Entre estes organismos estão os pertencentes aos
gêneros Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Achromobacter, Flavobacterium, Bacillus e
Clostridium. Algumas dessas espécies, particularmente as pertencentes aos gêneros
Micrococcus, Pseudomonas, Achromobacter e Flavobacterium, desenvolvem-se em baixas
temperaturas, sendo portanto, capazes de produzir Proteólise e sabor amargo no leite
mantido em baixas temperaturas. Grande número de espécies dos gêneros Bacillus e
Clostridium são incapazes de crescer em temperaturas de refrigeração e não competem
bem com os formadores de ácido à temperatura ambiente. Sua ação proteolítica é mais
provável que se manifeste no leite que foi suficientemente aquecido, para destruir todos ou
a maioria dos germes produtores de ácido (Frazier, 1993).
● Leite viscoso
O leite pode adquirir um aspecto viscoso, quando exposto ao ar.Quando não é de origem
bacteriana pode ocorrer por:
(1) mastite e em particular a fibrina e leucócitos provenientes do sangue da vaca;
(2) espessamento do creme;
(3) presença de delicadas partículas de caseína ou lactoalbumina durante o resfriamento,
que às vezes se observam nos refrigerantes de superfície.
A viscosidade de origem bacteriana é produzida por bactérias encapsuladas e deve-se ao
seu material capsular, que se compõe de gomas e mucinas. Desenvolvem-se em geral em
baixas temperaturas. Há dois tipos de viscosidade bacteriana: uma em que o fenômeno se
manifesta fundamentalmente na parte superior e outra que envolve todo leite de modo
homogêneo ou uniforme.
O fenômeno, quando superficial, é causado por Alcaligenes viscolactis ou micrococos
termodúrico, como Micrococcus freudenreichii. A viscosidade generalizada pode ser
provocada por diferentes tipos de microrganismos, entre os quais citam-se:
(1) certas cepas de bactérias coliformes tais como Aerobacter aerogenes, A. cloacae e
algumas vezes Escherichia coli;
(2) certas cepas de bactérias lácticas como Streptococcus lactis, Lactobacillus casei,
Lactobacillus plantarum e Lactobacillus cremoris;
(3) diversas bactérias formadoras de álcali como os micrococos, estreptococos, tetracocos e
bacilos.
● Alterações do aroma e sabor
O aroma do leite recém-ordenhado é fino e delicado e altera-se com muita facilidade. As
alterações mais características podem ocorrer por causa da procedência de vaca com
mastite, ou por estado de lactância, ou como consequência do alimento ingerido pela vaca.
Entre os sabores e aromas estranhos provocados por microrganismos, encontram-se: sabor
e aroma ácidos, produzidos pelo Streptococcus lactis e outras bactérias lácticas,
Leuconostoc, bactérias coliformes e Clostridium; sabores amargos, produzidos por
microrganismos que produzem Proteólise; e sabor caramelizado, que se deve às vezes por
ação de Streptococcus lactis (Frazier, 1993).
Diversas espécies de mofo e bactérias hidrolisam os glicerídeos do leite para consumir a
glicerina. Os ácidos graxos livres de baixo peso molecular, como o butírico, conferem ao
leite um sabor desagradável denominado “ranço”, que é uma alteração não comum no leite,
mas com muita freqüência no creme e na manteiga (Frazier & Westhoff, 1978).
Considerações finais
O leite é um alimento de sabor tão delicado e facilmente alterável, que muitos métodos de
conservação não são aplicáveis sem modificá-lo desfavoravelmente, ou, no melhor dos
casos, sem convertê-lo em outro alimento. A maioria dos alimentos derivados do leite foram
obtidos inicialmente na tentativa de melhorar sua capacidade de conservação (Frazier,
1993).
Percebe-se assim a importância das técnicas e padrões empregadas ao processamento do
leite, principalmente seguindo a assepsia, desde a coleta até a manipulação do produto,
assim como o emprego de temperaturas, sendo o calor ou resfriamento para o controle e
inativação dos microrganismos deteriorantes.
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