microbiologia dos alimentos

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Microbiologia, Parasitologia e Higiene dos alimentos
Profª Drª Rubia de Pina Luchetti
Aula 5 – Microbiologia dos alimentos
Conservação dos alimentos
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	Alimentos 
	► meio adequado para o crescimento microbiano
		- deterioração (“prontos para consumo” - aumento dos custos)
		- disseminação de infecções
		- intoxicações
		- produção de alimentos
		- conservação de alimentos
Introdução
► Frutos:
	Leveduras na casca das uvas - fermentação para fabricação do vinho
	pH 2,3-5,0 - baixa incidência de bactérias
► Carnes:
	Corte e manuseio - bactérias proteolíticas, lipolíticas, fungos e ocasionalmente patógenos (Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus)
► Leite:
	Microbiota característica do ambiente
	Bactérias do ácido lático, leveduras, coliformes, Pseudomonas
	Patógenos: Staphylococcus (mastite), Mycobacterium, Brucella, Salmonella, Coxiella
Microbiota própria
Adquirida com o processo/manuseio
Composição microbiana dos alimentos
Deterioração:
► Qualquer alteração na aparência, odor, sabor decorrentes da atividade metabólica dos microrganismos
O tipo de deterioração depende:
	
	- tipo de alimento
	- microrganismo envolvido 
 - número de microrganismos presentes
		
Microrganismos e a deterioração de alimentos 
► Ranço: 
Alimentos ricos em gordura
Microrganismos lipolíticos, principalmente bactérias
Quebra das gorduras	ácidos graxos	 glicerol
► Putrefação: 
Alimentos ricos em proteínas (p.ex. carnes)
Bactérias proteolíticas
Proteínas	putrescina, cadaverina, H2S, NH3 
► Azedamento (fermentação) e coagulação: 
Leite
Bactérias do ácido lático
Lactose		ácido lático + outros ácidos 
Principais processos de deterioração de alimentos
Inibir o crescimento microbiano 
► preservar a qualidade
O crescimento segue o padrão geral: fase lag, exponencial ...
Depende de condições como temperatura e valor nutritivo do alimento
Somente quando a concentração atingir certo nível a deterioração pode ser observada
Controle dos microrganismos em alimentos
Conservação dos alimentos
Aumentar o período de tempo durante o qual os alimentos podem ser consumidos com segurança (melhora a higiene alimentar).
Melhorar as propriedades organolépticas dos alimentos
Permite também ultrapassar a sazonalidade do consumo de certos alimentos, tornando a dieta mais variada e equilibrada
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► Forma mais comum de conservação
Refrigeração (4 a 10 ºC): inibição das reações enzimáticas, 
levando à paralisação do crescimento microbiano
- Crescem os psicrotolerantes
Congelamento (-20 ºC): água congelada não está disponível
 para o metabolismo. Formação de cristais de gelo que 
danificam a membrana
 Pode haver crescimento em bolsas de água não congelada
Frio
Conservação por meio de temperaturas baixas
Conservação por meio de temperaturas baixas
As baixas temperaturas:
 Retardam as reações químicas e a ação das enzimas do alimento
Inibem ou reduzem o crescimento e a atividade dos microrganismos
Não os matam
Quanto mais baixa for a temperatura, mais intensas são essas ações. 
Chama-se frigorificação a conservação por baixas temperaturas.
A maioria dos microrganismos não cresce a temperatura abaixo de 0ºC, com exceção dos psicrófilos, que possuem crescimento muito lento. 
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Conservação por meio de temperaturas baixas
1-A refrigeração:
Na refrigeração são utilizadas temperaturas acima da temperatura de congelamento e abaixo de 15ºC (refrigeração comercial utiliza uma temperatura entre 5 e 7,2°C).
Não há modificação no estado físico dos alimentos e o retardo no crescimento dos microrganismos é a única ação. 
Os alimentos refrigerados têm períodos de conservação limitados e as propriedades organolépticas e os valores nutritivos são mantidos. 
Com a refrigeração há uma redução no crescimento da maior parte dos microrganismos patogênicos.
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Conservação por meio de temperaturas baixas
2- Congelamento
Consiste na utilização de temperaturas abaixo do ponto de congelamento dos alimentos (igual ou inferior a -18°C)
Ocorre mudança no estado físico do alimento, pois a maior parte da água contida nos alimentos congela.
Consegue-se um controle mais efetivo sobre os agentes de deterioração, possibilitando um período de conservação mais longo, mas com perda relativa nas características organolépticas.
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Conservação por meio de temperaturas baixas
2- Congelamento
A técnica rápida de congelamento demora cerca de 30 minutos e utiliza, geralmente, azoto líquido, já o congelamento lento demora entre 3 a 72 horas. 
O processo de congelamento inibe o crescimento de todos os microrganismos, mas continuam a ocorrer reações de autólise no alimento.
No congelamento lento formam-se cristais de gelo de grandes dimensões que danificam as células do alimento.
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Conservação por meio de temperaturas baixas
2- Congelamento
A eficácia do congelamento é influenciada por fatores como:
Técnica utilizada (congelamento rápido ou lento), 
Temperatura, 
Circulação do ar, 
Tipo de alimento e 
Forma e tamanho do alimento. 
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► Pasteurização
	
	63 ºC por 30 min (LTLT: low temperature long time)
	
	72 ºC por 15 s (HTST: high temperature short time)
O tempo e temperatura, estão definidos para eliminação da Coxiella burnetti (patógeno mais resistente – 61,6 °C)
► Esterilização
	
 	UHT (ultra-high temperature): 150 ºC por até 3 s
	 sistemas contínuos elimina o gosto de leite cozido
Calor
Conservação por meio de temperaturas elevadas
Conservação por meio de temperaturas elevadas
O calor mata os microrganismos porque causa a desnaturação das proteínas e das enzimas necessárias ao metabolismo.
A combinação temperatura/tempo utilizada na conservação dos alimentos tem em vista a destruição dos microrganismos indesejáveis, causando a menor alteração possível nas características e no valor nutritivo do alimento.
Os esporos dos microrganismos são mais resistentes ao calor do que as células vegetativas e requerem um tratamento mais intenso. 
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
O tratamento pelo calor úmido é mais eficaz do que pelo calor seco, o que possibilita a utilização de temperaturas mais baixas por períodos de tempo mais curtos.
A pasteurização utiliza temperaturas inferiores a 100°C e este método é ineficaz na destruição dos esporos. O aquecimento é feito normalmente por vapor de água, em equipamentos onde o alimento percorre em tubos e o vapor faz o aquecimento do mesmo pelo lado externo dos tubos. 
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
A combinação temperatura/tempo depende das características dos alimentos.
 Esse é um método adequado nas seguintes situações:  
a) Quando tratamentos térmicos mais violentos afetam a qualidade do produto,
 b)  Para eliminar agentes patogênicos, ou outros, pouco resistentes ao calor,
 c)  Quando é utilizado conjuntamente com outro método.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
 A pasteurização tem por finalidade destruir os microrganismos patogênicos e não se preocupa muito com os que causam deterioração.
 O princípio da pasteurização está relacionado com o aquecimento do produto alimentício, que em seguida é imediatamente resfriado, esse choque térmico é que causa a morte dos microrganismos.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
O tratamento UHT (“Ultra High Temperature”) é o aquecimento a uma temperatura superior a 130°C durante 1 a 2 segundos, seguido de um resfriamento a uma
temperatura inferior a 32ºC, para que haja destruição dos microrganismos.
No processo de esterilização o alimento é preparado e introduzido em um recipiente que é fechado e submetido a uma temperatura superior a 100°C 
Este tratamento destrói os microrganismos e as enzimas e é utilizado especialmente para enlatados.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
O Clostridium botulinum é o patógeno mais resistente ao calor, principalmente naqueles alimentos que são conservados em anaerobiose (enlatados). 
Para confirmar a eficácia de uma esterilização, se usa o microrganismo anaeróbico putrefativo 3679 que é mais resistente ao calor que o Clostridium botulinum. Se após a esterilização não for encontrado o 3679, é sinal que a esterilização foi eficiente.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
Outro tratamento térmico é o branqueamento, mais suave e tem por finalidade inativar as enzimas do próprio alimento. 
Pode ser feito em água, em vapor ou em calor seco. 
O branqueamento é uma medida feita, às vezes, anterior ao congelamento, porque embora o congelamento seja eficiente, não inativa todas as enzimas.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
Os fatores que afetam a termo resistência dos microrganismos são:
 a) Água: a resistência térmica das células microbianas aumenta com a diminuição da umidade. Esse fato está relacionado com a desnaturação proteica que ocorre mais rapidamente em ambiente hidratado do que em ambiente desidratado.
 b) Gordura: a presença de gordura aumenta a termo resistência de alguns microrganismos. Esta proteção é chamada de proteção lipídica e é decorrente da gordura afetar o conteúdo de água da célula.
 c) Sais: estas substâncias afetam a termo resistência dos microrganismos de maneira variável. Irá depender do tipo de sal e concentração. O cloreto de sódio em concentrações baixas apresenta um efeito protetor (aumenta a resistência térmica de alguns esporos).
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
Os fatores que afetam a termo resistência dos microrganismos são:
d) Carboidratos: estudos feitos demonstram que em determinadas concentrações o açúcar é protetor para alguns microrganismos e esporos. A proteção é alta para agentes osmófilos e baixa para agentes não osmófilos.
e) pH: as células bacterianas e esporos são mais termo resistentes em ambientes com pH neutro ou mais próximo da neutralidade.
f) Proteínas: a presença de proteínas em um alimento aumenta, assim como a presença de lipídios, a termorresistência dos microrganismos. Isto explica o porquê dos alimentos com maior teor de proteínas necessitarem de tratamento térmico mais rigoroso.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
Os fatores que afetam a termo resistência dos microrganismos são:
  g) Número de microrganismos: quanto maior a quantidade de microrganismos em um determinado alimento maior a quantidade de calor necessária para destruí-los. Esse fato ocorre pela produção de substâncias de natureza proteica excretada pelas células microbianas que as protegeriam.
 h) Compostos inibitórios: a presença de inibidores microbianos durante o aquecimento, como antibióticos termo resistentes e SO4, diminui a resistência térmica dos microrganismos.
 i) Relação tempo/temperatura: o tempo necessário para a destruição das células e esporos microbianos sob determinadas condições diminui conforme a temperatura.
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Conservação por meio de temperaturas elevadas
Entre os microrganismos, os esporos bacterianos são as formas que apresentam maior resistência térmica, sendo os esporos de microrganismos termófilos os de maior resistência.
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►Secagem: sol, câmaras secagem, liofilização
	
	 alimentos perdem água, provocando a inibição do crescimento
►Adição de solutos (elevação da pressão osmótica)
	
		- adição de açúcar: doces, geléias, 
		- secagem: leite condensado, frutas secas
		- adição de sal: carnes e peixes
		- defumação
Redução da atividade água (Aw) 
Conservação por meio da desidratação
A água é essencial ao metabolismo microbiano. 
A redução da água inibe o crescimento dos microrganismos e a atividade enzimática no alimento. 
Os esporos são mais resistentes à secura.
Este método é usado há séculos (principalmente para grãos).
O processo de desidratação pode ocorrer por condições controladas ou não controladas de temperatura, umidade e circulação de ar.
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Conservação por meio da desidratação
 Nesse método, o objetivo é a retirada da água do alimento, com a utilização de ar aquecido, que irá passar por meio dos alimentos, fazendo a evaporação. 
São empregados para este método secadores de túnel que trabalham com temperatura entre 45-85ºC, que são bastante utilizados para massas alimentícias, vegetais e carnes.
Secadores que trabalham a temperatura de 180-230ºC são empregados para a produção de leite e café em pó.
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Conservação por meio da desidratação
No processo de secagem ao sol (secagem natural - solar) o alimento é exposto aos raios solares e verifica-se a evaporação lenta da água sem qualquer outra forma de calor produzida, sem controle de temperatura, umidade relativa ou velocidade do ar.
Apenas é possível em climas com sol e atmosfera seca. 
A evaporação da água dos alimentos líquidos é parcialmente removida por fervura (outro método de desidratação).
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Conservação por meio da desidratação
A liofilização é um processo de desidratação de alimentos congelados por sublimação da água. 
Permite conservar a textura e o aroma dos alimentos. 
A água é extraída lentamente mantendo-se a forma, aspecto e restantes propriedades do alimento, mesmo que esses já estejam cozidos.
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Conservação por meio da desidratação
Antes da secagem os alimentos devem passar por uma seleção e tratamento, como descrito abaixo:  
a) Classificação por tamanho, maturidade e perfeitas condições;
b) Lavagem (frutas e vegetais);
c) Retirada da pele manualmente, mecanicamente, por abrasão ou imersão em soda cáustica;
d) Subdivisão em metades, fatias ou cubos;
e) Imersão em álcali (frutas como uva passa, ameixas) - 0,1% até 1,5% de soda cáustica ou carbonato de sódio;
f) Branqueamento de vegetais e de algumas frutas;
g) Sulfitação, exposição ao dióxido de enxofre de algumas frutas de cores brilhantes e de alguns vegetais, com o objetivo de manter uma cor brilhante atrativa, conservar a vitamina C e também a vitamina A, repelir insetos e destruir parte da flora microbiana presente.
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	► Diminuição do pH do alimento
		A maioria dos organismos deteriorantes não crescem em menos de pH 5.
		O ácido pode ser adicionado ou produzido no processo	
		 	- ácido acético: picles
			- ácido lático: leite fermentado, iogurte, chucrute
			
Nos alimentos fermentados, as bactérias não se desenvolvem bem em pH abaixo de 4 – processo autolimitante. 
Conservação por acidificação
Radiação ionizante: raios gama (cobalto 60)
▪ sem radiação residual e sem afetar a qualidade
Atualmente, nos EUA, aves e hambúrgueres estão sendo irradiados para controlar a E. coli 0157:H7 e outros patógenos entéricos
Conservação por irradiação
Conservação por irradiação
A radiação é um processo físico de tratamento que consiste em submeter o alimento, já embalado ou a granel, a doses controladas de radiação ionizante com finalidades sanitárias, fitossanitária e/ou tecnológica.
A radiação não pode substituir os agrotóxicos usados no campo por ser um processo pós-colheita.
Certas radiações,
como os raios ultravioletas (UV) e as radiações ionizantes, têm ação germicida e retardam a germinação e a maturação de sementes e frutos, respectivamente
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Conservação por irradiação
A irradiação de espaços e utensílios de manipulação de alimentos permite reduzir os índices de contaminação. 
Nos últimos 30 anos foram realizadas inúmeras pesquisas científicas utilizando técnicas analíticas, altamente precisas, com o objetivo de isolar e detectar os produtos formados pela irradiação.
Os raios UV, devido ao seu comprimento de onda, são absorvidos pelas bases do DNA.
A resistência dos microrganismos às radiações depende da fase de crescimento e do estado fisiológico da célula.
A irradiação dos alimentos mata os microrganismos superficiais, sem modificar as propriedades dos alimentos, que não se tornam radioativos. 
Esse processo consiste em submetê-los a uma quantidade minuciosamente controlada de radiação, por um tempo prefixado e com objetivos bem determinados.
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ALIMENTOS CONSERVADOS APÓS RADIAÇÃO
Conservação por irradiação
A irradiação de alimentos apresenta uma série de vantagens sobre os métodos tradicionais, como:  
a) É um processo a frio que pode descontaminar alimentos congelados sem causar efeitos indesejáveis em suas propriedades organolépticas e físico-químicas;
b) Não aumenta a temperatura do alimento - pasteurização a frio (a energia é cerca de 50 vezes menor que a conservação a calor);
c) A radiação tem elevado poder de penetração, o processo pode ser usado para tratar uma grande variedade de alimentos, em uma considerável faixa de tamanhos e formas, com pouco ou nenhuma manipulação ou processamento;
d) Pode facilitar a distribuição e venda de frutas frescas, vegetais e carnes pelo aumento da vida útil desses produtos;
e) Pode substituir os tratamentos químicos que deixam resíduos nos alimentos;
f) Diminuir o tempo de cozimento de certos alimentos, principalmente desidratados
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Conservação por meio de radiações
O tratamento dos alimentos por irradiação deve ser realizado em instalações licenciadas pela autoridade competente estadual ou municipal ou do Distrito Federal mediante expedição de Alvará Sanitário, após autorização da Comissão Nacional de Energia Nuclear e cadastramento no órgão competente do Ministério da Saúde.  
Fontes de radiação autorizadas pela Comissão Nacional de Energia Nuclear são isótopos radioativos emissores de radiação gama (Cobalto 60 e Césio 137), raios-X e elétrons
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Enlatamento
- Nicholas Appert funda em 1802 a primeira fábrica de conservas e recebeu o prêmio de Napoleão.
►Altas temperaturas aplicadas a alimentos hermeticamente fechados em latas
 - Temperatura inadequada: problemas com os termofílicos anaeróbios
	
 - Deteriorações mais comuns em enlatados:
		- azedamento: Bacillus stearothermophillus, B. coagulans, Lactobacillus spp. 	- produção de gás: leveduras, lactobacilos, clostrídios
Um pouco de história: 
Em 1795 o governo de Napoleão Bonaparte ofereceu um prêmio de 12 mil francos a quem inventasse um novo método de preservação de alimentos para o exército.
Conservação por meio de substâncias químicas
As substâncias químicas inibem o crescimento e a atividade dos microrganismos por interferir nas estruturas dos próprios microrganismos, como na estabilidade das membranas celulares, na atividade enzimática ou nos mecanismos genéticos. Para que uma substância química possa ser utilizada deve desempenhar uma ou várias das seguintes funções:
 a) Conservar as qualidades nutritivas dos alimentos;
 b) Aumentar a conservação ou estabilidade dos alimentos sob o ponto de vista higiênico;
 c) Auxiliar ou melhorar o fabrico, quanto à transformação, a preparação, a embalagem, o transporte ou o armazenamento dos alimentos;
 d) Fornecer ingredientes ou constituintes necessários aos produtos alimentares destinados a fins especiais (dietéticos)
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Conservação por meio de substâncias químicas
A eficiência de uma substância química depende da concentração e do tipo de substância química utilizada, da temperatura, do tempo de armazenamento, do tipo de microrganismos contaminantes e das características intrínsecas do alimento.
 As substâncias químicas só devem ser utilizadas em alimentos:  
 - Quando existe justificação tecnológica para o seu emprego e os objetivos a alcançar não podem ser obtidos por outros meios;
Quando a sua utilização, nas doses propostas, não representa qualquer perigo para a saúde do consumidor;
Quando não induz o consumidor em erro e não é utilizado para disfarçar a incorporação de matérias-primas defeituosas ou práticas indesejáveis
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Conservação por meio de substâncias químicas
As principais substâncias utilizadas e sua rotulagem são:  
a) Ácidos lipofílicos e derivados, como ácido benzoico e os benzoatos (rotulagem PI), ácido sórbico e os sorbatos (rotulagem PIV), ácido propiônico e os propionatos (rotulagem PIX) e os ésteres do ácido para-hidroxibenzoico (parabenos – rotulagem PIII),
b) Nitritos e nitratos (rotulagem PVII e PVIII),
c) Dióxido de enxofre e sulfitos (rotulagem PV),
d) Nisina (rotulagem PXIII),
e) Natamicina (rotulagem PXII)  
Outras substâncias também atuam como conservantes químicos, como cloreto de sódio, açúcares e ácidos orgânicos (ácido acético, cítrico e lático – acidulantes).
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Aditivos
Diversos produtos químicos são considerados como seguros.
Alguns são utilizados há anos, sem evidência de toxicidade, outros já são mais controvertidos.	
	
	* inorgânicos:
		- Óxido de etileno, NO3-, NO2-
	
	* orgânicos:
		- ácido ascórbico: laticínios, sucos
		- benzoato de sódio: refrigerantes
		- propionato de cálcio: pães
Em combinação com o ácido ascórbico (Vitamina C), o benzoato de sódio pode 
formar o benzeno, que é cancerígeno. 
Conservação por meio de atmosferas modificadas
O tratamento com gases para o controle ou destruição dos microrganismos restringe-se ao gás carbônico, aos óxidos de etileno e de propileno e ao ozônio. O nitrogênio e o oxigênio apesar de utilizados frequentemente nas embalagens e câmaras de armazenamento de matérias-primas e alimentos processados, não exibem uma atividade antimicrobiana eficiente.
 O gás carbônico em concentrações de 5% na atmosfera provoca inibição do crescimento de bolores e bactérias psicrófilas gram-negativas (Pseudomonas, Acinetobacter e Moraxella).
 Os óxidos de etileno e propileno são empregados como fumigantes na indústria alimentícia, sendo aplicados como antifúngicos em frutas desidratadas, nozes e condimentos. As bactérias não esporogênicas também são sensíveis a este tratamento.
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Outros métodos de conservação
A fumigagem é um processo em que o alimento é exposto à fumaça, que resulta da queima de madeira e que contém uma variedade de produtos voláteis, com efeito bacteriostático ou bactericida. A principal substância utilizada é o formaldeído.
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ruluchetti@gmail.com
62-98426-2957
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Obrigada