AULA 03 e 04 Fatores que interferem no crescimento microbiano [Modo de Compatibilidade]

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FATORES QUE AFETAM O 
CRESCIMENTO MICROBIANO EM 
ALIMENTOS
ALI 128- Microbiologia de Alimentos
Profa. Maria Tereza de Freitas
FATORES INTRÍNSECOS
FATORES EXTRÍNSECOS
FATORES IMPLÍCITOS
Qual é a importância de se
conhecer os fatores que
interferem no crescimento e
na morte microbiana?
RECORDANDO: CURVA DE CRESCIMENTO 
MICROBIANO
FATORES INTRÍNSECOS
1. pH
Valores 
mínimo, máximo e 
ótimo.
Maioria dos micro-
organismos pH
neutro: 6,5 e 7,5).
FATORES INTRÍNSECOS
1. pH
A maioria das bactérias cresce
melhor em pH em torno de 6,5 
a 7,5.
Algumas favorecidas em pH
acido, como as bactérias
láticas.
Bactérias patogênicas em pH
em torno de 7,0.
Bolores (fungos filamentosos) e 
leveduras maior
tolerância ao pH
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FATORES INTRÍNSECOS
Fungos – faixa ampla de
pH.
Leveduras – mais
tolerantes que bactérias.
Bactérias patogênicas –
maior exigência.
1. pH
Efeito do pH no crescimento microbiano
VALORES DE pH PARA MULTIPLICAÇÃO DE ALGUNS MICRO-
ORGANISMOS
Organismo pH
Mínimo Ótimo Máximo
Bactérias (maioria) 4,5 6,5 a 7,5 9,0
B. subtilis 4,2 a 4,5 6,8 a 7,2 9,4 a 10
C. botulinum 4,8 a 5,0 6,0 a 8,0 8,5 a 8,8
C. perfringens 5,0 a 5,5 6,0 a 7,6 8,5
E. coli 4,3 a 4,4 6,0 a 8,0 9,0 a 10
Salmonella 4,5 a 5,0 6,0 a 7,5 8,0 a 9,6
S. aureus 4,0 a 4,7 6,0 a 7,0 9,5 a 9,8
Leveduras 1,5 a 3,5 4,0 a 6,5 8,0 a 8,5
S. cerevisae 2,0 a 2,4 4,0 a 5,0 -
Fungos 1,5 a 3,5 4,5 a 6,8 8,0 a 11
Penicillium 1,9 4,5 a 6,7 9,3
Fonte: Adaptado de Jay (1992)
Alimento Faixa de 
pH
Alimento Faixa de 
pH
Clara de ovo 7,6-9,5 Alho 5,3-5,8
Camarão 6,5-8,2 Repolho 5,4-6,0
Caranguejo 6,8-8,0 Espinafre 5,5-6,0
Leite 6,3-6,5 Queijos (maioria) 4,9-5,9
Melão 6,3-6,7 Cenouras 4,9-6,0
Manteiga 6,1-6,4 Beterrabas 4,2-4,4
Repolho 5,4-6,0 Bananas 4,5-4,7
Couve-flor 5,6 Presunto 5,9-6,1
Alface 6,0 Melancia 5,2-5,6
Gema de ovo 6,0-6,3 Uva 3,4-4,5
Carne de frango 6,2-6,4 Ameixas 2,8-4,6
Batatas 5,3-5,6 Laranja (suco) 3,6-4,3
Carne bovina 
(moída)
5,1-6,2 Limão 2,2-2,4
pH aproximado de alguns alimentos
Fonte: Adaptado de Jay (1992)
pH > 4,5
Alimentos de baixa acidez
Espécies patogênicas e
deteriorantes
Predomínio de bactérias
pH entre 4,0 e 4,5
Alimentos ácidos
Predomínio de leveduras
oxidativas ou fermentativas e de 
fungos;
Esporogênicas (B. coagulans, B. 
polymyxa, B. macerans, B. 
licheniformis, C. pasteurianum e C. 
butyricum; família 
Lactobacillaceae (Lactobacillus) e 
Streptococcaceae (Streptococcus, 
Leuconostoc e Pediococcus)
pH < 4,0
Alimentos muito ácidos
Quase que exclusivamente fungos
e leveduras
Classificação dos alimentos de acordo com pH
Carne de animais fatigados x carne de
animais descansados
FATORES INTRÍNSECOS
1. pH
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Afeta a respiração
por agir nas enzimas
e no transporte de
nutrientes para
dentro das células.
pH adverso 
Aumento da fase lag
FATORES INTRÍNSECOS
Como o pH
adverso afeta a
célula microbiana?
pH adverso 
FATORES INTRÍNSECOS
pH adverso
Quando os micro-organismos estão em pH diferente do 
neutro sua capacidade de multiplicação depende de sua 
capacidade de modificar o pH adverso.
Em pH ácido � ativação de aminoácido-descarboxilases �
produção de aminas
Em pH alcalino � ativação de aminoácido-desaminases �
produção de ácidos orgânicos
Neutralidade do pH do meio
pH adverso 
FATORES INTRÍNSECOS
Exemplos
Clostridium acetobutylicum � reduz o ácido butírico 
a butanol � aumenta o pH do substrato.
Enterobacter aerogenes � produz acetoína a partir 
do ácido pirúvico � aumenta o pH de seu ambiente 
de crescimento.
pH adverso 
FATORES INTRÍNSECOS
Aplicação de ácidos no controle microbiano
• Célula microbiana possui carga residual negativa �
compostos ionizados não conseguem penetrar a célula.
ácidos orgânicos fracos e lipófilos, na forma não dissociada, 
são facilmente solúveis na membrana celular
inibem ou destroem micro-organismos � interferência na sua 
permeabilidade, afetando o transporte de substratos e a 
fosforilação oxidativa;
inibição do sistema de transporte de elétrons e, finalmente, 
causando acidificação do interior da célula, provavelmente a 
causa principal da sua inibição ou destruição.
FATORES INTRÍNSECOS
2. ATIVIDADE DE ÁGUA (Aa ou Aw)
Metabolismo e multiplicação � água disponível (livre)
FATORES INTRÍNSECOS
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FATORES INTRÍNSECOS
Aa = P/ Po
P = pressão parcial de vapor da água 
contida na solução ou no alimento
Po = pressão parcial de vapor da 
água pura
Valores variam de 0 a 1
RELAÇÃO ENTRE A ATIVIDADE DE ÁGUA E 
SOLUTOS
Adição de solutos (sal, açúcar, outras substâncias) 
Aa do alimento, pois reduz valor de P.
Redução da Aa varia em função da:
� natureza da substância adicionada
� quantidade adicionada
� temperatura
RELAÇÃO ENTRE A ATIVIDADE DE ÁGUA E SOLUTOS
Natureza da substância adicionada
Conformação molecular do soluto 
Interfere na afinidade da água pelo soluto
Exemplos:
Amido:α (1 4) pontes INTRAmoleculares retém + H2O > Aa
Celulose: β(1 4) pontes INTERmoleculares expulsa H2O < Aa 
Aa Concentração de NaCl - %(p/v)
0,995 0,9
0,99 1,7
0,98 3,5
0,96 7
0,94 10
0,92 13
0,90 16
0,88 19
0,86 22
Relação entre a Aa e a concentração de sal
Relação entre Aa e crescimento de micro-
organismos
MICRO-ORGANISMOS
Aa mínima Aa ótima Aa máxima
Limite máximo para o crescimento microbiano �
ligeiramente < 1,0.
REQUERIMENTO:
BACTÉRIAS > LEVEDURAS > FUNGOS FILAMENTOSOS
Relação entre Aa e crescimento de micro-organismos
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Valores de Aa mínima para multiplicação 
de alguns micro-organismos
ORGANISMOS ESPECÍFICOS Aa
Grupos
Bactérias deteriorantes 0,9
Leveduras deteriorantes 0,88
Bolores deteriorantes 0,80
Bactérias halofílicas 0,75
Bolores xerofílicos 0,65
Leveduras osmofílicas 0,61
Grupos específicos
Clostridium botulinum tipos A e B 0,94
Clostridium botulinum tipo E 0,97
Pseudomonas spp. 0,97
Acinetobacter spp. 0,96
E. coli 0,95
Enterobacter aerogenes 0,94
Bacillus cereus 0,95
Staphylococcus aureus 0,86
Aspergillus flavus 0,78
Xeromyces bisporus 0,61
Fonte: adaptado de Jay (1992)
Aa dos alimentos e crescimento de micro-organismos
Aa Alguns alimentos Micro-organismos
0,98-0,99 Leite, peixe, carne fresca,
vegetais em salmoura, fruta em
calda leve
Patogênicos (todos) 
ex:Salmonella, 
Campylobacter, Yersínia, E. 
coli, Shiguella, Clostridium, 
S. aureus, B. cereus.
Deterioradores: todos 
crescem, exceto osmofílicos
e halofílicos
Aa dos alimentos e crescimento de micro-organismos
Aa Alguns alimentos Micro-organismos
0,93- 0,97 Leite evaporado, queijo
processado, carne curada, carne e
peixe levemente salgado,
embutidos, fruta em calda forte e
pão.
Patogênicos: maioria
S. aureus, V.
parahaemolyticus, os micro-
organismos citados acima
crescem lentamente ou
param de crescer.
Deterioradores: Gram+ 
(bastonetes, micrococos, 
lactobacilos), fungos 
filamentosos e leveduras 
Aa dos alimentos e crescimento de micro-organismos
Aa Alguns alimentos Micro-organismos
0,85- 0,92 Leite condensado, queijo cheddar
maturado, linguiça fermentada,
carne seca, presunto cru e bacon.
Patogênicos:
S. aureus, fungos
filamentosos toxigênicos.
Deterioradores: Gram+
(bastonetes, micrococos, 
lactobacilos), fungos 
filamentosos e leveduras 
Aa dos alimentos e crescimento de micro-organismos
Aa Alguns alimentos Micro-organismos
0,60-0,84 Farinha, cereais, nozes, frutas
secas, vegetais secos, leite e ovos
em pó, gelatinas e geléias,
melaço, peixe fortemente salgado,
alguns queijos maturados.
Alimentos levemente úmidos.
Patogênicos: não há
crescimento de bactérias
patogênicas. Crescimento de
fungosfilamentosos
toxigênicos.
Deterioradores: bactérias 
halofílicas, fungos 
filamentosos e leveduras 
osmofílicas
Aa dos alimentos e crescimento de micro-organismos
Aa Alguns alimentos Micro-organismos
< 0,60 Confeitos, vegetais fermentados,
chocolate, mel, macarrão seco,
biscoitos e batatas chips.
Não há crescimento
microbiano, mas
permanecem viáveis
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Todas as reações químicas da 
célula dependem da água.
Aa desfavorável
Aumento da fase lag
Diminuição da velocidade de 
crescimento e do tamanho da 
população microbiana final
� Alguns micro-organismos acumulam prolina
e outros aminoácidos como consequência da
baixa Aa;
� Leveduras osmofílicas – acumulam álcoois
poli-hídricos (glicerol) para regular a pressão
osmótica;
� Bactérias halofílicas – capacidade de
acumular KCl;
� S. aureus – capacidade de multiplicação em
baixa Aa, porém não produz as enterotoxinas.
CURIOSIDADES
�Os chineses e os gregos, desde 5.000 anos atrás, utilizavam
o sal para conservar os peixes acumulados em épocas de
fartura.
�Os índios brasileiros, muito antes do descobrimento,
costumavam assar as carnes e secar os peixes, e depois
armazená-los em caldo grosso de pimenta.
3- POTENCIAL DE OXI-REDUÇÃO
FATORES INTRÍNSECOS
3- POTENCIAL DE OXI-REDUÇÃO
Cu Cu+ + e- Cu + O2 2CuO
Oxidação
Redução Redução
Oxidação
FATORES INTRÍNSECOS
Composto oxidado Potencial positivo
Composto reduzido Potencial negativo
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Micro-organismos Eh de crescimento 
(mV)
Aeróbios (maioria dos fungos,
leveduras oxidativas e muitas
bactérias, principalmente as
deteriorantes como Pseudomonas,
Moraxella, Acinetobacter e
patogênicas como B. cereus).
+ 350 a + 500
Anaeróbios (patogênicas como C.
botulinum e deteriorantes como
Desulfotomaculum nigrificans)
+30 a – 250 
(melhor = - 150)
Anaeróbios facultativos (bactérias
da família Enterobacteriaceae,
espécies de Bacillus, S. aureus e
leveduras fermentativas);
+ 100 a + 350
Potencial de óxido-redução de alguns alimentos
Alimento Potencial de oxirredução-Eh
Leite +200 a +400
Queijo Cheddar +300 a - 100
Carne in natura -60 a -150
Carne enlatada -20 a -150
Suco de uva + 409
Suco de limão + 383
Fonte: ICMSF, 1980.
� Alimentos de origem vegetal: 
Eh + 300 e + 400 mV;
� Carnes (grandes pedaços): - 200 mV
� Carnes (moídas): + 200 mV
� Fungos de importância em alimentos –
aeróbios;
� Leveduras de importância em alimentos –
aeróbias ou anaeróbias facultativas;
4 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Fonte de energia 
Açúcares, álcoois e aminoácidos
Alguns usam: amido, celulose
Pequeno grupo: gordura
FATORES INTRÍNSECOS
4 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Fonte de 
nitrogênio
Principal: aminoácidos
Alguns usam: nucleotídeos e
aminoácidos livres
Outros usam: peptídeos e
proteínas
FATORES INTRÍNSECOS
4 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Fonte de 
vitaminas
Principais: complexo B
Mais exigentes: Bactérias
Gram+
FATORES INTRÍNSECOS
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4 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Fonte de Minerais
Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, P,
Zn, S, Co
FATORES INTRÍNSECOS
4 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA
FATORES INTRÍNSECOS
5 – PRESENÇA DE INIBIDORES
� Condimentos: vários óleos essenciais com 
atividade antimicrobiana:
- eugenol ⇒ cravo;
- alicina ⇒ alho;
- aldeído cinâmico e eugenol ⇒ canela;
- alil-isotiocianato na mostarda;
- timol e isotimol no orégano.
FATORES INTRÍNSECOS
Leite
Ação 
inespecífica
Ação específica
• imunoglobulinas,
• fator complemento,
• macrófagos e linfócitos
• Sistema lactoperoxidase (SLP) 
Bactericida (G-)
Bacteriostático (G+)
• Lactoferrina
• Lisozima
5 – PRESENÇA DE INIBIDORES
FATORES INTRÍNSECOS
Clara de ovo
pH desfavorável
Lisozima
Avidina
Conalbumina (ovotransferrina)
5 – PRESENÇA DE INIBIDORES
FATORES INTRÍNSECOS
Estrutura biológica
5 – PRESENÇA DE INIBIDORES
FATORES INTRÍNSECOS
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2 – FATORES EXTRÍNSECOS
TEMPERATURA
Principal fator ambiental na multiplicação de micro-organismos
Efeito da temperatura 
Fase Lag
T ºC ótima� reduz fase lag
Conservação � T ºC distante da ótima 
Tempo de 
geração
(G)
T ºC ótima� G mínimo� intensa 
multiplicação
Conservação � G estendido � pouco 
crescimento
Parâmetros afetados pela temperatura no micro-
organismo
Requerimento 
nutricional 
(RN)
T ºC ótima� RN mínimo
aumenta ou redução� inibição das 
rotas metabólicas�RN máximo até 
cessar o crescimento
TIPOS DE MICRO-
ORGANISMOS
TEMPERATURAS
(ºC)
MÍNIMA ÓTIMA MÁXIMA
Psicrófilos 0 a 5 10 a 15 15 a 20
Psicrotróficos 0 a 5 20 a 30 35
Mesófilos 5 a 25 30 a 40 40 a 50
Termófilos 35 a 45 45 a 65 65 a 90
Controle do crescimento microbiano pela temperatura 
Temperatura abaixo da mínima 
� efeito microbiostático � princípio de conservação do 
alimento pelo frio
Temperatura acima da máxima 
� efeito microbiostático � temperatura de conservação 
(ex.: 65 ºC para alimentos).
� efeito microbicida � letal � ex.: acima de 75ºC em 
alimentos� princípio da conservação pelo tratamento 
térmico
UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE
� Diretamente relacionada à Aa;
2 – FATORES EXTRÍNSECOS
UR
ambiente
UR
alimento
UR = Aa x 100
Alimentos em equilíbrio com a atmosfera
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UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE
2 – FATORES EXTRÍNSECOS
UR
ambiente
UR
alimento
Alimentos em ambiente com UR superior à Aa
UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE
2 – FATORES EXTRÍNSECOS
UR
ambiente
UR
alimento
�Alimentos em ambiente com UR inferior à Aa
ATMOSFERA GASOSA
� Composição Normal do Ar
Composição gasosa do ambiente – determina
o tipo de micro-organismo presente.
2 – FATORES EXTRÍNSECOS
78% de N2
21% de O2
0,035% de CO2
outros gases 
e vapor d’água
Atmosfera modificada� substituição total ou 
parcial do oxigênio por outros gases, contendo 
diferentes combinações entre o oxigênio, o 
nitrogênio e o gás carbônico.
Embalagem a vácuo � acondicionamento do produto em 
embalagens com barreira aos gases� remoção do ar �
previne o crescimento de organismos deteriorantes, a 
oxidação e a descoloração do produto. 
� O2 residual é utilizado pela microbiota aeróbica residente, 
produzindo CO2 (10-20%) e fazendo com que o potencial 
redox tenda a ficar negativo. 
Suprimem o crescimento de bactérias aeróbias deteriorantes
que produzem a viscosidade, rancificação e 
descoloração indesejáveis no produto.
Favorecimento dos anaeróbios
facultativos, incluindo as bactérias láticas. 
Mas em velocidade 
mais lenta retardando a deterioração da carne.
EFEITO MICROBIOSTÁTICO DO CO2
POSSÍVEIS MECANISMOS DE AÇÃO:
� Penetra na parede da célula microbiana e altera a 
permeabilidade celular; 
� Solubiliza-se dentro da célula e produz ácido carbônico 
(H2CO3)� pH da célula.
� Interfere em muitos caminhos enzimáticos e bioquímicos 
dentro da célula microbiana, reduzindo a sua taxa de 
crescimento.
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EFEITO DO CO2 depende:
atividade inibitória do CO2 se:
T ºC de armazenamento�maior solubilidade em água
pH ácido
Micro-organismo estiver na fase lag
Em geral:
� Bactérias G- são mais sensíveis à inibição pelo CO2 do que as 
G+ (Pseudomonas mais sensíveis e Clostrídios mais resistentes).
Em carnes, durante o armazenamento prolongado, o CO2 
provoca uma mudança considerável em sua microbiota, 
variando de uma microbiota predominantemente formada por 
G- , nos produtos frescos, para uma principalmente, ou 
exclusivamente, formada por G+ .
�Fungos, leveduras e bactérias aeróbias deteriorantes são 
altamente suscetíveis ao CO2. As bactérias facultativas podem 
ou não ser inibidas pelo CO2, enquanto as bactérias ácido-
láticas e anaeróbias são altamente resistentes.
FATORES IMPLÍCITOS
� Interações positivas ou negativas entreos micro-organismos
� Exemplos
� Nisina – produzida por Lactobacillus
lactis. Impede desenvolvimento de G+ e
germinação de seus esporos.
Algumas são proteínas simples,
outras são componentes lipídicos
e açúcares;
� bactérias láticas – meio ácido x leveduras –
degradam ácido lático - ↑ pH - favorece C. 
botulinum
� P. aeruginosa – produção de tiamina e 
triptofano – favorece o S. aureus;
• Bacteriocinas e bactérias produtoras de bacteriocinas �
recurso tecnológico na produção de vários alimentos �
conservadores naturais;
• Exclusão competitiva – outra forma de interação entre
micro-organismos;
Ex.: colonização da superfície epitelial do TGI de aves
recém-nascidas como micro-organismos inócuos retirados
de aves adultas sadias ⇒ estímulo ao processo competitivo
(eliminação de Salmonella e Campylobacter)
Conceito dos Obstáculos de Leistner
• Interações entre os fatores intrínsecos e extrínsecos
TEORIA DOS OBSTÁCULOS - LEISTNER
� Fatores intrínsecos e extrínsecos influenciam na taxa 
de sobrevivência, crescimento e morte dos micro-
organismos nos alimentos.
� A ação conjunta ou de mais de dois fatores podem 
potencializar ou não e até limitar o efeito isolado dos 
fatores sobre os micro-organismos.
�A aplicação conjunta:
impede a deterioração
impede a veiculação de doenças
aumenta a vida útil dos produtos
Garante a qualidade dos produtos 
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EXEMPLO:
Uso de métodos combinados na preservação
de polpa de goiaba com 15oBRIX (TORREZAN
et al., 1999)
����Alteração da atividade de água e o pH do
produto por meio da adição de sacarose (0 a
70%), ácido cítrico (0 a 3%) e sorbato de
potássio, conservando o produto por 120 dias
a 25oC com a adição de alguns ingredientes,
em proporções variadas, como por exemplo:
� 0,75% de ácido cítrico e 0,10% de sorbato
de potássio; ou
� 46% de sacarose, 0,22% de ácido cítrico e
0,06% de sorbato de potássio.
FRANCO, Bernadete D. G. de M.; LANDGRAF, M. Microbiologia de alimentos. São Paulo, 
Atheneu, 1996. 182p. 
GAVA, Altanir Jaime. Princípios de tecnologia de alimentos. São Paulo, Nobel, 1984. 284p. 
ICMSF. Ecologia microbiana de los alimentos. Zaragoza, Acribia, 1980. 2 v. 
JAY, James M. Microbiologia de alimentos. Porto Alegre: Artmed, 2005. 711 p.
LEITÃO, Mauro Faber de Freitas. Microbiologia de alimentos. In: Tratado de microbiologia. São 
Paulo, Manole, 1987. 186 p. 
PELCZAR JR., Joseph Michael; CHAN, E.C.S.; KRIEG, Noel R. Microbiologia; conceitos e 
aplicações. São Paulo, Makron Books, 1996. 2 v. 
PROFIQUA. Higiene e sanitização para as empresas de alimentos. 1995. 32 p. (Manual Série 
Qualidade). 
REFERÊNCIAS