Microbiologia de Alimentos - Aula 02 e Aula 03 - Parametros Intrinsecos e Extrinsecos

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UFLA/DCA/GCA144 - Microbiologia de Alimentos – Parâmetros...
GCA144 - Microbiologia de Alimentos 
(Aulas 02 e 03)
Parâmetros intrínsecos e extrínsecos dos alimentos que 
afetam fisiologia e desenvolvimento de microrganismos
(Intrinsic and Extrinsic Parameters of Foods That Affect Microbial Growth)
Prof. Disney Ribeiro Dias
diasdr@dca.ufla.br
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Conteúdo
• Crescimento de microrganismos em alimentos
• Parâmetros (fatores) dos alimentos que 
afetam o crescimento microbiano
– Intrínsecos
– Extrínsecos
• Bibliografia
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Alimentos x microrganismos
Contaminar 
Alimento
Abate
Colheita
Transporte
Processa-
mento
Armazena-
mento
Endógenos
Água
Carboi-
dratos
Proteínas
Lipídeos
Sais
Vitaminas
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Alimentos x microrganismos
Contaminação
Aumento da 
população
Produção 
de toxinas
Deterioração do 
alimento
Riscos de 
infecção 
alimentar
Riscos de 
intoxicação 
alimentar
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Alimentos x microrganismos
• Como controlar a contaminação?
– Minimizando os riscos
– Impedindo o crescimento
– Eliminando os microrganismos
Parâmetros 
intrínsecos e 
extrínsecos
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Parâmetros intrínsecos e extrínsecos
Intrínsecos
pH, umidade, Eh, nutrientes, 
antibióticos naturais, estruturas 
biológicas 
Alimento
Extrínsecos
Temperatura, umidade 
relativa, gases, atividade de 
outros microrganismos
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• pH
– Cologarítmo da concentração de íons H+
– 6,5≤pH≤7,5 maioria dos microrganismos cresce
– pH mínimo, ótimo e máximo para microrganismos
Parâmetros Intrínsecos
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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• pH
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
– A faixa de pH para 
crescimento de 
microrganismos 
varia entre grupos, 
gêneros e espécies;
– Bactérias 
patogênicas são 
mais sensíveis à 
variação de pH
Microrganismos Faixa de pH
Fungos
filamentosos
1,5 – 9,0
Leveduras 1,8 – 8,5
Bactérias Gram
positivas
4,0 – 8,5
Bactérias Gram
negativas
4,5 – 9,0
R
esistên
cia 
a p
H
 ácid
o
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
– Valores de pH 
mínimo tolerável 
para o 
crescimento de 
alguns 
microrganismos
Microrganismo pH Microrganismo pH
Zygosaccharomyces bailii 1,8 Yersinia enterocolitica 4,2
Dekkera bruxellensis 2,0 Lactococcus lactis 4,3
Alicyclobacillus acidocaldarius 2,0 Escherichia coli 0157:H7 4,5
Botrytis cinerea 2,0 Plesiomonas shigelloides 4,5
Lactobacillus sakei 3,0 Shigella sonnei 4,5-5,0
Penicillium roqueforti 3,0 S. flexneri 4,8-5,5
L. brevis 3,2 Clostridium botulinum, GI 4,6
Propioniibacterium cyclohexanicum 3,2 Vibrio parahaemolyticus 4,8
L. plantarum 3,3 Bacillus cereus 4,9
Gluconobacter spp. 3,6 C. botulinum, GII 5,0
Salmonella spp. 4,0 C. perfringens 5,0
Staphylococcus aureus 4,0 Pseudomonas fragi 5,0
Listeria monocytogenes 4,1 Aeromonas hydrophila 6,0
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
– Influenciado pelas características do alimento 
• Fermentação lática (endógena) em carnes (rigor mortis)
• Acidez inerente ou acidez biológica (produtos 
fermentados)
• Capacidade tamponante (aminoácidos e proteínas)
• Tipo de ácido
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
Alimento pH
Laticínios
leite 6,3-6,5
manteiga 6,1-6,4
creme de leite 6,5
queijos 4,9-5,9
Carne bovina e aves
carne crua 5,1-6,2
frango 6,2-6,4
presunto 5,9-6,1
Pescado
peixe fresco 6,6-6,8
camarão 6,8-7,0
salmão 6,1-6,3
ostras 4,8-6,3
Vegetais 4,2-7,3
Frutas 1,8-6,7
Alimentos, quanto à acidez
Muito ácidos
pH < 4,0
Ácidos
4,0 < pH < 4,5
Pouco ácidos
pH > 4,5
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
– Interfere no transporte 
de diversas substâncias
– Condição geral: 
• pH < pK protonação
• pH > pK desprotonação 
(dissociação)
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
– Tipo de ácido:
• Ácidos 
orgânicos
– ↑ pK: mais 
prejudiciais
– ↓ pK: menos 
prejudiciais 
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
Ácido Lático 
(pK = 3,8)
Ácido Acético
(pK = 4,8)
Meio externo
(pH 4,3)
Citoplasma
(pH 6,5)
Parâmetros Intrínsecos
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• pH
– Efeitos sobre os microrganismos
• Perda de função de macromoléculas
– Proteínas, enzimas, ácidos nucleicos
– Diminuição da atividade celular
– Morte celular
• Alteração no transporte de nutrientes
– Modificações na membrana
– Regulação do pH intracelular por microrganismos
• Excreção de íons H+
Parâmetros Intrínsecos
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• Umidade
– Água: solvente celular
– O metabolismo ocorre em meio aquoso
– Variação na água disponível  alteração metabólica
– Representa a água total no alimento (livre e ligada)
– Atividade de água (Aw): água livre no alimento para o 
metabolismo microbiano e outras reações.
Parâmetros Intrínsecos
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• Umidade
– Atividade de água (Aw):
• Aw = P/Po (pressão de vapor solução/pressão vapor solvente)
• Relação com URe  Aw = URe/100URe = Aw x 100
• 0 < Aw < 1
• A redução da Aw desfavorece o crescimento microbiano
Parâmetros Intrínsecos
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• Aw
– Isoterma de sorção
• Adsorção
• Desorção
• Histerese
• Atividade enzimática
• Crescimento fúngico
• Crescimento de leveduras
• Crescimento bacteriano
Parâmetros Intrínsecos
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Aw Microrganismos inibidos (Aw ± 0,02) Alimentos com valores de Aw nessa faixa
0,95
Pseudomonas, Escherichia, Enterobacter, Proteus, 
Shigella, Bacillus, Clostridium botulinum (A e B), Vibrio
parahaemolyticus, Botrytis cinerea
Frutas frescas, enlatados, leite, linguiças e carnes 
frescas, pães, ovos
0,91
Maioria das bactérias; Salmonella, Serratia, Lysteria, 
Lactobacillus, Pediococcus, Candida
Queijos (cheddar, suíço, provolone), presunto
0,86 Staphylococcus aureus, maioria das leveduras Salames (linguiças fermentadas), margarina
0,80 Maioria dos fungos, Saccharomyces, Debaryomyces
Sucos de fruta concentrados, leite condensado, 
xaropes, farinhas, arroz, feijão, tortas
0,75 Bactérias halofílicas, fungos micotoxigênicos Geleias, goiabada, marmelada, parmesão
0,65
Fungos xerofílicos (Aspergillus chevalieri, A. Candidus, 
Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus
Gelatinas, melaço, nozes
0,60
Leveduras osmofílicas (Zygosaccharomyces rouxii), 
Aspergillus echinulatus, Monascus bisporus
Frutas secas, mel, chocolate
0,50 Macarrão 
0,40 Ovo em pó
0,30 Bolachas, biscoitos
0,03 Leite em pó, pó para preparo de sopaPa
râ
m
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ro
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In
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A
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• Aw
– Pode ser reduzida em função de:
• ↑ Concentração de soluto
– Sais (NaCl)
– Carboidratos (sacarose, glicose, frutose)
– Polióis (glicerol, sorbitol)
• ↓ Concentração/disponibilidade de água
– Desidratação
– Congelamento
Aw Molal
(NaCl)% (m/v) 
(NaCl)
0,995 0,15 0,9
0,990 0,30 1,7
0,980 0,61 3,5
0,960 1,20 7
0,94 1,77 10
0,92 2,31 13
0,90 2,83 16
0,88 3,33 19
0,86 3,81 22
Parâmetros Intrínsecos
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• Aw
– Efeitos sobre os microrganismos
• Altera fase lag
– Retarda metabolismo e crescimento
– Diminui população final
– Regulação do estresse osmótico por 
microrganismos
• Acúmulo de solutos (K+, Glu, Gln, Pro, Gli, GABA, 
glicerol)
Parâmetros Intrínsecos
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• Potencial de oxidação-redução (Eh)
– Relacionado à capacidade do substrato em doar 
ou receber elétrons
• Doa: agente redutor (sofre oxidação)  Eh-
• Recebe: agente oxidante (sofre redução)  Eh+
– Microrganismo aeróbio (oxidante): Eh+
– Microrganismos anaeróbios (redutor): Eh-
Parâmetros Intrínsecos
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• Eh
Clostridium perfringens
Classe Eh (mV) Exemplos
Aeróbicos +500 a +300 Bacillus,
Pseudomonas,
fungos, leveduras
Anaeróbios 
facultativos
+300 a +100 Enterobacteriacea,
BAL
Microaerófilos +50 Campylobacter
Anaeróbios +100 a -200 
ou inferior
Clostridium
Parâmetros Intrínsecos
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• Eh
– Ácido ascórbico
– Açúcares redutores
– SH (Cys)
– Capacidade de balanceamento
– Contato do ar e O2 com o alimento
Influenciam 
Eh
Favorecem condições 
redutoras
Parâmetros Intrínsecos
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• Eh
– Efeitos sobre os microrganismos
• Alteração nos processos geradores de energia
– O2 bloqueia SOD em anaeróbios estritos (Clostridium)
– Alteração do Eh por microrganismos
• Consumo de O2  diminui Eh
• Produção de H2S  diminui Eh (anaerobiose)
Parâmetros Intrínsecos
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• Nutrientes
Água
Carboi-
dratos
Proteínas
Lipídeos
Sais
Vitaminas
Microrganismos
Bactérias Gram positivas
Bactérias Gram negativas
Leveduras
Fungos filamentosos
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Parâmetros Intrínsecos
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• Nutrientes
• Monossacarídeos, dissacarídeos, polióis, 
lipídeos, polissacarídeos, aminoácidosEnergia
• Aminoácidos, peptídeos, proteínas, 
nucleotídeosNitrogênio
• Vitaminas do complexo B; K, Na, Ca, 
Mg, Fe, Mn, Co, P, Zn, Cu, S, MoVitaminas e Sais
Parâmetros Intrínsecos
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• Nutrientes
Vitamina Coenzima Enzima Função
Tiamina (B1) TPP Piruvato descarboxilase Descarboxilação de -cetoácidos
Riboflavina (B2) FMN, FAD Succinato desidrogenase Oxidação–redução
Ác. Nicotínico (B3) NAD, NADP Lactato desidrogenase Oxidação–redução
Ác. Pantotênico (B5) Co-A Piruvato desidrogenase Transferência de grupos acila
Piridoxina (B6) PLP Aminotransferases Transaminação e descarboxilação
Biotina (B8 ou H) Biocitina Piruvato carboxilase Transferência de CO2 para reações de 
carboxilação
Ác. Fólico (B9 ou M) TH4 Metionina sintase Transferência de unidades 
monocarbônicas
Vitamina B12 Desoxiadenosil-
cobalamina
Meti-malonil-CoA mutase Reações de metilação
Parâmetros Intrínsecos
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• Constituintes antimicrobianos
– Substâncias presentes naturalmente em alimentos 
que podem inibir o crescimento microbiano.
• Terpenos 
• Compostos fenólicos
• Ácidos orgânicos
• Aldeídos
• Enzimas e proteínas
Parâmetros Intrínsecos
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Origem Substâncias Possível inibição
Condimentos Eugenol (canela, cravo-da-índia) Lysteria monocitogenes, Aeromonas
hydrophila
Aldeído cinâmico (canela) Escherichia coli O157:H7
Timol (tomilho, sálvia, orégano, 
manjericão)
Pseudomonas, Aeromonas, L. 
monocitogenes
Carvacrol (orégano, manjericão) E. coli O157:H7, Enterobacter cloacae
Alicina (alho) Gram negativas (amplo)
Isotiocianato de alilo (mostarda) Gram negativas (amplo), fungos
Leite Lactoferrina1, conglutinina, 
lactoperoxidase2, lisozima3
E. coli O157:H71,2, L. monocitogenes1,2, 
Pseudomonas fluorescens2, Clostridium
tyrobutyricum3
Ovos Lisozima, conalbumina Gram positivas, C. tyrobutyricum
Frutas, verduras Ácidos p-coumárico, ferúlico, 
cafeico e clorogênico
E. coli O157:H7
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• Estruturas biológicas
– Barreiras naturais presentes em alguns alimentos
– Dificultam contato de microrganismos com 
nutrientes
• Cascas e películas
– Sementes
– Frutos
– Ovos
• Pele e outros tecidos animais
Parâmetros Intrínsecos
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• Temperatura
Parâmetros Extrínsecos
Classe T ótima 
(oC)
T máx. 
(oC)
T mín. 
(oC)
Exemplos
Psicrotróficos ? 40 < 7 Fungos (Aspergillus, Cladosporium) , 
leveduras, Aeromonas, Listeria, 
Pseudomonas, Enterococcus, Alcaligenes
Mesófilos 30 – 40 45 20 Fungos, leveduras, bactérias
Termófilos 55 - 65 > 65 45 Bacillus, Clostridium, Paenibacillus,
Alicyclobacillus
Psicrófilos: T ótima de 15 oC, podendo crescer entre -5 oC a 20 oC
Termodúricos: Micrococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus
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• Umidade Relativa (URe)
– URe = Aw x 100
– URe > Aw
• Adsorção de água livre pelo alimento
• ↑ Aw maior risco de contaminação
– Ure < Aw
• Desorção de água livre pelo alimento
• ↓ Aw menor risco de contaminação
• Risco de desidratação do alimento e perda de qualidade
Parâmetros Extrínsecos
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• Gases
Parâmetros Extrínsecos
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• Gases
– A presença de gases diferentes do O2 pode alterar 
o crescimento de microrganismos:
• Negativamente
– N2, CO2 desfavorecem o crescimento de aeróbios
• Positivamente
– Redução na concentração de O2 pode favorecer o crescimento 
de anaeróbios e microaerófilos
Parâmetros Extrínsecos
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• Gases
– Atmosferas modificadas
• Embalagens ativas: qualidade e segurança do alimento
• CO2, N2, O2: diferentes concentrações
• O3 (ozônio):
– Gera ERO, inibindo crescimento. 
– Peroxidação lipídica nos alimentos.
– Vácuo
• Remoção do ar (O2)
• Desfavorece aeróbios
Parâmetros Extrínsecos
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• Atividade de outros microrganismos
– Interferência microbiana
• Microbiota presente no alimento inibe contaminantes
– Competição por nutrientes
– Competição por sítios de adesão
– Alteração do ambiente
– Combinação dos anteriores
– Ex.: inibição de C. botulinum em carne fresca
Parâmetros Extrínsecos
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• Atividade de outros microrganismos
– Interferência microbiana
• Microbiota presente no alimento inibe contaminantes
• Substâncias produzidas pela microbiota do alimento inibem 
contaminantes
– Antagonismo lático
» Bacteriocinas, antibióticos, ácidos orgânicos, H2O2, diacetil
• Pediocina de Lactococcus lactis sobre L. monocytogenes
• Nisina (L. lactis) inibe Gram positivas
• Culturas protetoras (BAL)
Parâmetros Extrínsecos
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Teoria das Barreiras (Leistner)
• Combinação de parâmetros 
intrínsecos e extrínsecospara inibir microrganismos
– Ex.: inibição de C. botulinum
• T < 10 oC
• Aw < 0,94
• pH < 4,6
• 10% NaCl
• 100 ppm NaNO2
T
pH
Aw
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Bibliografia
• Básica
– Franco, B. D. G. M. e Landgraf, M. Microbiologia dos 
alimentos. Atheneu. 1996.
– Jay, J. M. Microbiologia de alimentos. 6ª ed. Artmed. 2005.
• Leitura Complementar
– Ray, B. e Bhunia, A. Fundamental food microbiology. 4th ed. 
CRC. 2008.